清末民国时期临汾地区旱灾变化研究

为研究临汾地区清末民国时期洪涝灾害变化规律及与气候变化关系等问题,恢复历史时期气候特征,通过对临汾地区历史资料的统计整理,利用数理方法对其旱灾频次、等级序列特点、时间变化以及成因进行了系统研究。结果表明:1840—1949年临汾地区的旱灾共计54次,平均每2年就发生一次。其中Ⅱ级以上旱灾比重高达66.7%,表明这110年间受灾程度严重。清末旱灾频率比民国时高出约19%,尤以Ⅲ级旱灾最为明显。这两个时期都属旱灾多发期,且Ⅳ级旱灾较多。全年或跨年大旱与特大旱灾指示当时年降水量多低于332.7mm。气候冷干、暖干化以及厄尔尼诺等极端气候事件是影响旱灾频发的气候大背景;当年降水大幅减少是引发(特)大旱灾的主要原因。人地矛盾突出、毁林围湖开荒等对大自然无节制的开发也加剧了旱灾频发、灾情严重程度。     

新疆地区极端降水时空变化特征及对气温变化的响应

全球气候变暖背景下极端事件频发，对地处干旱、半干旱地区的新疆影响尤为明显，导致冻害、旱灾、雪灾、暴雨洪水和融雪洪水风险增大。该研究基于1961-2020年新疆75个观测气象台站资料，使用湿球温度法对降雨事件和降雪事件进行分离，其总体精度达到95%。利用百分位法定义极端降水（雨、雪），研究该区域极端降水量与频次变化的总体特征和南北疆空间变化差异，分析极端降雨、极端降雪对气温变化的响应机制。结果表明：1961-2020年，新疆地区年均降水（雨、雪）和年均极端降水（雨、雪）量与频次均呈增加趋势；北疆地区降雨、极端降雨、降雪和极端降雪的量与频次的增幅均要大于南疆地区（降雨频次除外）；极端降水（雨、雪）对降水（雨、雪）的贡献率平均值均大于26%，且均呈增加趋势；南北疆各台站极端降雨和极端降雪对气温变化的响应均小于C-C（克拉伯龙-克劳修斯，Clausius-Clapeyron）方程预期，即"次C-C率"；当超过一定温度，温度会对极端降雨强度和极端降雪强度起抑制作用。该研究将有助于科学认识新疆地区极端降水事件变化特征，对区域水文水资源合理调控具有重要意义。     

历史时期汉江上游旱灾统计及成因分析

通过对历史文献资料的整理与统计分析,对汉江上游193BC-2000AD近2 200 a干旱灾害的等级、发生频率、成因进行了研究.结果表明,汉江上游在193BC-2000AD,共发生旱灾431次,平均每5.09 a发生1次.其中,干旱灾害以中度旱灾为主,占旱灾总数的42.5％;其次是轻度旱灾,占旱灾总数的35.0％;特大旱灾和大旱灾发生的频率较低,各占旱灾总数的12.3％和1o.2％.干旱灾害发生的频率具有明显的波动性,并且随着历史进程的发展,在波动中有上升的趋势,清代后期到现代,是汉江上游旱灾发生频率最高的时期.气侯变化、降水、地形以及人为因素是导致汉江上游地区发生旱灾的主要原因.     

基于标准化降水指数的北疆地区近52年旱涝变化特征

21世纪以来极端气候事件频发,其中旱涝灾害对人类影响最为明显。该研究以北疆为例,选用标准化降水指数SPI（Standard Precipitation Index）为干旱指标,基于北疆地区23个气象站的1961—2012年逐月降水数据,运用趋势分析法、EOF法、REOF法和ArcGIS中的Kring插值工具,对其旱涝时空变化特征进行了研究。结果表明:过去52 a北疆地区气候呈湿润化趋势,年代和年际尺度上,干旱逐渐减少,雨涝则逐渐增多。年际尺度上,北疆地区不同时间尺度的SPI都呈增加趋势,表明其湿润化的趋势加强。年代尺度上,1960s和1970s干旱频次大于雨涝频次,而在1980s—2000s雨涝频次大于干旱频次。且北疆地区的旱涝在区域空间分布上呈现四种差异型,并以此划分为四个旱涝区域:北部地区（降水适宜区）、东部地区（极度干旱区）、西部地区（干旱区）和中部地区（雨涝区）。季节尺度上,中部的石河子、托里、克拉玛依和北部的福海地区都是相对湿润区域,东部的青河、北塔山和奇台地区则是相对干旱的区域。     

明清时期关中地区干旱灾害时空特征及其对小冰期气候变化响应研究

整理明清时期（1368-1911）关中地区干旱灾害史料,利用数理统计方法和Origin 8.5,Matlab等软件,探讨明清时期关中地区干旱灾害的时空变化特征及其对小冰期气候变化的响应。结果显示:明清时期关中地区有193年发生干旱灾害,共计274次,平均每2年发生1次,轻度旱灾、中度旱灾、重度旱灾、特大旱灾分别发生了92次、124次、36次和22次;季节变化上,干旱灾害存在单季、两季、三季和四季连旱,主要以单季旱和两季连旱为主。年际变化上,干旱灾害可分为6个阶段,第一阶段（1368-1411年）、第三阶段（1552-1611年）和第五阶段（1652-1771年）属干旱灾害少发期,第二阶段（1412-1551年）、第四阶段（1612-1651年）和第六阶段（1772-1911年）属干旱灾害多发期。空间变化上,西安、咸阳、渭南、宝鸡和铜川分别发生了215次、189次、183次、172次和175次,以西安地区发生的频次最高。周期变化上,干旱灾害有8 a,23 a,44 a变化周期,与太阳黑子活动11 a周期及其倍数相对应。明清时期关中地区干旱灾害与小冰期内气候冷暖次级波动有较好的对应关系,偏冷期干旱灾害发生频次高,偏暖期干旱灾害发生频次低。该研究为探索未来气候变化规律提供新的认知视角,为人类社会响应未来气候变化提供有益的历史依据。     

陕西省榆林地区1644-1949年旱灾与干旱气候事件

[目的]揭示榆林地区1644—1949年干旱灾害等级、时间变化及成因。[方法]根据历史文献统计分析,并应用小波分析等方法。[结果]在1644—1949年的306a里,榆林地区有明确记载的旱灾86次,平均每3.6a发生1次。其中轻度旱灾发生32次,中度旱灾发生41次,大旱灾发生7次,特大旱灾发生6次,分别占旱灾总数的37.2%,47.7%,8.1%和7.0%。榆林地区1644—1949年旱灾变化可分为2个阶段,第Ⅰ阶段为1644—1829年,为旱灾少发阶段;第Ⅱ阶段为1830—1949年,为旱灾多发阶段。该区1876—1879年、1899—1901年和1928—1931年连年发生严重旱灾,代表了3次干旱气候事件的存在,在此期间,榆林地区的气候性质发生了改变,由温带半干旱大陆性季风气候转变为温带干旱非季风气候。榆林地区1644—1949年的旱灾有7a左右的短周期,14a左右的中周期,36a左右的长周期。[结论]榆林地区旱灾发生的根本原因是当年降水量的减少,大旱灾和特大旱灾发生年的降水量分别减少100mm余和150mm余,中小规模的旱灾部分是降水量集中造成,部分是年降水量减少造成的。旱灾等级与频次指示,1644—1829年为气候较湿润阶段,1830—1949年为气候较干旱阶段。     

基于华北地区气象指数SPI干旱时空分析

干旱是全球范围内影响最广的自然灾害,近年来,华北地区几乎每年都有不同程度的干旱发生,旱情持续时间长,影响范围广,作物受旱程度十分严重,甚至出现连年干旱情况,影响较为巨大。依据1998—2017年气象降水资料,计算标准化降水指数（SPI）,采用SPI栅格化处理和时间序列相结合的方法从SPI的年、月时序变化和空间尺度的季节性干旱演变分析了华北地区这20年的干旱时空变化特征。结果表明:（1）华北地区1998—2017年干旱发生频繁,在年与年之间发生干旱的程度和范围有所不同;（2）干旱主要发生在春、夏、秋3个季节,春、夏旱发生频率较高;（3）河南、山西、山东部分地区春旱较为严重,华北地区夏旱面积最广。     

近800年唐山地区干旱灾害研究

对历史文献记载的公元1164-2000年唐山地区干旱灾害资料进行系统的整理和分析,研究了该区域的旱灾变化规律。结果显示：分析期旱灾共发生127次,平均每6.6a发生1次。轻度旱灾、中度旱灾、大旱灾、特大旱灾发生次数分别占旱灾发生总数的45.7%、25.2%、17.3%、11.8%。从时间段来看唐山旱灾发生频数呈现极少、多、少、极多的特点（对应时间段分别为公元1164-1487年、1488-1700年、1701-1800年、1801-2000年）,平均发生1次的时间间隔为46a、5a、10a、2.5a。本地区旱灾的产生与历史时期的气候异常变化和降水分布变化特征是一致的。     

基于DSSAT-Canegro模型的广西来宾市甘蔗生长对气象干旱的响应

旱灾是制约甘蔗高产高糖的主要自然灾害之一,研究甘蔗生长过程对气象干旱的响应机制是实现其旱灾风险智慧管理、提高中国蔗糖业发展的一个关键科学问题。该研究基于来宾市1979-2018年0.1°格点及地面气象站点的多源气象要素数据,计算逐日标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）序列并分析气象干旱特征,借助DSSAT-Canegro模型开展了甘蔗生长过程及产量累积对各气象干旱情景的响应机制模拟。研究明晰了来宾市气象干旱在甘蔗不同生育期发生的强度、历时及频次差异,设置了反映实际的气象干旱模拟情景。敏感性分析筛选出DSSAT-Canegro模型的8个显著敏感参数,参数本地化的模型模拟结果与田间试验观测拟合的确定性系数均超过0.95。气象干旱强度越大、历时越长,对区域甘蔗的产量、茎高、叶面积指数、冠层蒸散发等的抑制作用越强;其中,叶面积指数在茎伸长期的响应最敏感。甘蔗苗期发生轻旱、成熟期发生轻旱、中旱及重旱等均对蔗茎产量累积有一定促进作用,但增产不超过5%;发现30 d的气象干旱历时阈值,可划分蔗茎产量累积响应从增产转为减产（苗期轻旱）、减产变化由弱转强（苗期中旱）的效应;茎伸长期发生各强度气象干旱均对蔗茎产量累积有显著抑制作用,导致减产率分别达到7.12%（轻旱）、16.48%（中旱）、18.80%（重旱）、29.05%（特旱）。该研究明晰了蔗茎产量累积响应各种气象干旱情景的定量映射关系,可为揭示来宾市气象干旱-土壤水分-甘蔗长势的旱灾链式传递机理,实现区域旱灾动态风险模拟、调控及多阶段预警提供科学支撑。     

基于游程理论和Copula函数的干旱特征分析及应用

干旱是一种复杂的自然灾害现象,理解和掌握干旱事件的发生发展状况对防治其危害具有重要意义。选用1960—2015年间陕北黄土高原9个地面气象观测站的月降水数据集,基于游程理论从标准化降水指数中提取出干旱事件的历时和强度,采用拟合优度最高的Copula函数对干旱特征变量进行拟合,分析干旱特征变量的联合累计概率和干旱事件的联合重现期,并基于30 a时间间隔的滑动窗口分析联合重现期变化曲线,最后将研究结果运用到陕北地区1995—2010年间干旱实际受灾面积中,进一步分析干旱事件联合重现期与农作物旱灾损失之间的联系。结果表明:1)1960—2015年间陕北黄土高原出现的最低干旱事件频次为94次,最高103次,榆林东部和延安的北部是主要的干旱灾害频发区,延安的东南部和铜川干旱事件发生频次相对较小;2)干旱历时和干旱强度具有较强的相关性,随着干旱历时和干旱强度的不断增大,二者的联合累计概率和联合重现期也不断增大;3)研究区内不同站点的相同历时不同强度和相同强度不同历时的联合重现期变化曲线变化趋势不尽相同;4)陕北地区农作物实际受旱灾面积与干旱历时和强度密切相关,不同类型干旱事件联合重现期的拟合能够反映该区域实际干旱受灾情况,根据游程理论提取出干旱事件的干旱特征与实际干旱特征较为接近的情况下,理论重现期与实际重现期的误差范围仅在0.1~0.3 a之间。研究可为旱作农业生态管理提供依据。     

河南省农业水旱灾害风险评估与时空分布特征

为了加强河南省农业水旱灾害的风险评估和管理,该文利用信息扩散模型和风险等级划分,对河南省农业水旱灾害风险进行评估与时空特征研究,从而得出不同程度水旱灾害发生的可能性及其时空特点。研究结果表明:河南省17个市的农业水旱灾害风险概率均较大,且旱灾风险概率、风险等级、成灾面积均大于水灾;农业水灾风险空间分布表现出西北到东南风险概率增加的特点,低风险区为豫西、豫北区,高风险区主要是豫东、豫南区,尤其是黄淮4市风险较高;旱灾风险空间分布表现出西部、南部大于东部和北部的特点,豫北区的安阳、新乡、濮阳风险较小,豫西、豫南区则处于高风险。该研究为河南省粮食核心区战略地位的提升及灾害防治提供了依据。     

基于LAI-Ts特征空间的河南省冬小麦返青-成熟期旱情监测

以河南省返青-成熟期冬小麦为研究对象,利用研究区2000、2005、2010及2015年每年2月26日-6月1日MODIS产品叶面积植被指数（LAI)和地表温度（Ts)数据,探讨当NDVI未达到饱和时,基于LAI-Ts特征空间的温度叶面积干旱指数（TLDI）能否用于旱情监测,并利用气象站实测10cm土壤湿度数据进行精度验证,进而应用该指数对河南省冬小麦旱情进行监测。结果表明：TLDI与实测土壤湿度之间存在显著负相关关系（P＜0.05）,相关系数大小在0.5212～0.7467。当NDVI未达到饱和时,基于LAI-Ts特征空间的TLDI可作为干旱监测指标,补充拓展基于植被指数和地表温度的旱情监测方法。在冬小麦返青期即植被覆盖度较低时LAI-Ts特征空间呈三角形,随着植被覆盖度的提高逐渐演变为梯形。河南省旱情主要分布在中西部、西南部以及北部地区,每年3月上旬及5月为旱情频发期,分别处于冬小麦返青期和开花-灌浆期。     

近30a陕西省气象干旱灾害时空分布特征

干旱灾害是陕西省主要的自然灾害之一,素有"十年九旱"之称,给人民生活和社会生产造成了不同程度的影响。因此,对干旱灾害进行科学分析及风险评估,为各级政府制定防灾减灾的措施具有重要意义。利用陕西省96个气象台站1981—2010年的降水量等气象资料,采用降水量距平百分率干旱指标,对陕西省干旱灾害的发生特征进行了详细分析。(1)陕西省的干旱灾害分布极不均匀,其总体特征是北多南少。(2)陕西省干旱灾害出现既有全省性的大范围干旱,也有区域性的局部干旱,陕北、关中发生区域性干旱频率高于陕南。(3)陕西省的干旱灾害发生季节在陕北、关中、陕南有显著差别,陕北干旱灾害季节性差异最大,关中次之,陕南最小。(4)持续性干旱灾害有的出现在同一季节,有的要跨2个季节。陕西省的干旱灾害总体上是春旱、秋旱、秋冬连旱或冬春连旱较多,陕南连续性干旱较少。     

2021年秋收作物生长季农业气象条件评价

基于主要农区2346个气象台站观测数据和历史同期观测资料,利用作物气候适宜度和农业气象灾害指数等方法,分析了2021年玉米、一季稻、晚稻、大豆和棉花等主要秋收作物生长季的农业气象条件。结果表明,秋收作物生长季内,农区大部分地区≥10℃积温较常年同期偏多100～250℃·d,热量条件好,大部降水正常,土壤墒情适宜。夏季（6-8月）光温水条件匹配较好,利于玉米、水稻、大豆等作物开花授粉、灌浆结实以及棉花开花、结铃。总体上秋收作物主要生育期内干旱影响偏轻,气象条件对作物生长发育和产量形成有利。但局地暴雨洪涝频发,河南受灾严重,部分农田绝收。西北地区东部、华北大部、黄淮北部作物生育后期多雨寡照,不利作物灌浆成熟及收获。东北地区阶段性低温、西北地区东北部干旱、南方和新疆高温危害等对局地玉米、水稻、棉花等作物造成一定不利影响。     

中国近50年洪涝灾害灾情分析

结合中国近50年的洪涝灾害统计资料，对洪涝灾害发生发展的特点进行了分析：20世纪后50年各年代全国受涝面积和成灾面积呈上升趋势，其中洪涝灾害比较严重的年份有10年；占全国39％播种面积的多涝区受灾和成灾面积均占全国的47％，多涝区河南以及少涝区北方各省受灾和成灾面积在减少，其他各省受灾和成灾面积多呈增加趋势。分析了形成90年代几次大的洪涝灾害的自然和人为原因，在此基础上提出了防洪减灾的对策。     

基于农业灾情的东北粮食产量估算模型及灾损分析

利用1981-2010年东北三省农业灾情统计数据和粮食产量数据,应用多元回归方法分析粮食气候减产量与灾情的关系,并构建基于灾情数据的粮食产量估算模型;在粮食因灾减产量估算的基础上,应用灰色关联法评价干旱、洪涝、低温和风雹4种灾害在受灾率、成灾率及绝收率水平上对粮食减产量的影响。结果表明,东北三省粮食气候减产量与农业灾情统计数据存在极显著（P〈0.01）相关关系,回归模型决定系数（R2）分别为0.76（黑龙江省）、0.78（吉林省）和0.87（辽宁省）,各模型估算的粮食产量模拟值与实际值间的平均相对误差分别为-0.06%、-0.32%和-0.20%。可见在气象灾害发生时历史农业灾情统计资料对区域粮食灾损量和粮食产量具有较强的指示作用,能为以粮食作物为主的地区提供可靠的粮食产量估算和农业气象灾害评价依据。对粮食因灾减产量与灾情的灰色关联度的分析表明,在受灾水平上,干旱的关联度在三省均为最高;在成灾、绝收水平上,风雹的关联度均位列第1;低温灾害在受灾、成灾和绝收水平上的关联度都不是最高的。由此可见,造成东北三省粮食减产的主要气象灾害是以程度轻、范围广的干旱及程度重、局地性强的风雹为主,而东北地区作为气候变暖趋势最明显的地区之一,低温不再是当地首要的农业气象灾害。     

华北平原不同等级干旱对冬小麦产量的影响

华北平原是中国重要的粮食生产基地,其中冬小麦播种面积和产量均居中国首位,在国家粮食安全中具有重要作用,干旱是影响该区域冬小麦产量的最主要农业气象灾害。该研究基于华北平原44个气象站点1981—2017年的逐日气象数据以及作物、土壤和田间管理资料,以作物水分亏缺指数为农业干旱指标,基于调参验证后的农业生产系统模型(Agricultural Production Systems Simulater,APSIM),评估了冬小麦生长发育中后期各生育阶段不同等级干旱对冬小麦单产和总产的影响。结果表明,冬小麦拔节-开花和开花-成熟阶段干旱造成冬小麦减产率空间上均呈北高南低的分布特征,且开花-成熟阶段干旱引起的减产率(26.8%)高于拔节-开花阶段干旱引起的减产率(19.1%),区域间比较均表现为干旱对京津冀地区冬小麦单产影响最大,对河南省冬小麦单产影响最小;随着干旱等级的加重减产率增大,开花-成熟阶段轻旱、中旱和重旱的减产率分别为16.5%、32.8%和44.9%,拔节-开花阶段轻旱、中旱和重旱的减产率分别为10.3%、18.8%和28.6%。结合冬小麦实际播种面积得到各生育阶段干旱对总产的影响,区域间比较均表现为干旱对山东省冬小麦总产影响最大,对河南省冬小麦总产影响最小。     

河南省夏花生生育期旱涝灾害危险性评价

基于河南省109个气象站点1981－2019年的气象资料、农气站夏花生生育期资料以及76个县市的产量统计资料，根据夏花生需水特性将全生育期划分为前期（播种期-分支期）、中期（开花期-结荚期）、后期（饱果期-成熟期）三个时期，以作物水分亏缺指数（Crop Water Deficit Index, CWDI）为农业干旱指标，以累积湿润度指数Ma为农业涝渍指标，基于逐日的指标值监测各干旱或涝渍过程，以干旱或涝渍过程为危险性计算的最小单位，对河南省夏花生进行干旱和涝渍危险性评价。结果表明：夏花生各时期干旱和涝渍危险性指数从大到小均依次为中期、前期、后期。前、中、后期干旱危险性指数占全生育期干旱危险性指数权重分别为0.28、0.37、0.35；各时期涝渍危险性指数占全生育期涝渍危险性指数权重分别为0.58、0.27、0.15。结合各时期危险性指数值以及所占权重，得出河南省夏花生两个种植高风险区，分别为干旱主导的高度危险区和涝渍主导的中度危险区，前者以豫北为中心，后者以豫南信阳为中心，总体上，豫北地区干旱主导的危险性高于豫南信阳地区涝渍主导的危险性，干旱是影响河南省夏花生生长的主要气象灾害。该研究可为优化河南省夏花生种植布局提供理论依据。     

基于风险价值方法的甘肃省农业旱灾风险评估

利用甘肃省农作物旱灾受灾面积、成灾面积、绝收面积、播种面积及单位面积产量数据,计算农业旱灾损失率,根据优度检验结果拟合旱灾损失率最优概率分布模型,并借鉴经济学风险价值（VaR）方法,强调在统计意义下不同等级旱灾的风险水平,实现对甘肃省农业旱灾风险的有效度量。结果表明：1950-2011年旱灾对甘肃省农业生产的影响相对有限,农业旱灾损失率均在30%以下,平均10%左右,损失率的年际变化呈增长趋势,1995年因旱致灾损失率最大,达26.8%;近62a甘肃省农业旱灾损失率的最优概率分布模型为广义极值（Gen. Extreme Value,GEV）分布模型;全省面临10a一遇的旱灾时农业损失率为18.8%,遭遇50a一遇的旱灾时农业损失率为25.7%,遭遇100a一遇的极端旱灾时农业损失率高达28.3%,即全省农业产量或粮食产量将面临减少近30%的风险,这将给甘肃省粮食生产带来严峻考验。     

衡阳市农业旱涝灾害发生规律及大灾预测

衡阳市是湖南省重要的农业生产基地,以雨养农业为主,经常遭遇干旱与洪涝威胁。本文以衡阳市为研究区域,利用近50a的旱涝灾害资料,采用统计分析方法得出衡阳农业旱涝灾害发生的历史规律为：旱灾发生频率高于涝灾发生频率;一年当中夏秋容易出现旱灾,春末夏初容易出现涝灾;北部农业旱灾发生频率大于南部;北部和湘江河谷农业涝灾发生频率大,东部山地和中部丘陵地带发生频率相对较小。利用灰色理论建立大旱、大涝年预测模型,1986—2006年模拟结果与实际基本一致,预测2012年是衡阳大旱风险年、2014年为大涝风险年。结果有利于衡阳积极应对巨灾,有助于促进衡阳农业经济的可持续发展。