基于SPI的近30年黄河三角洲地区旱涝时空特征

根据1981—2010年黄河三角洲地区11个气象观测站逐月降水资料,采用标准化降水指数(SPI),分析了该地区的旱涝时空变化特征。结果表明:黄河三角洲地区在20世纪80年代干旱较为频繁,90年代中后期和2002年以后则雨涝较为频繁,其他时段呈现出旱涝交替变化的趋势;黄河三角洲地区四季旱涝变化的特征不同,但从长期趋势来看,四季均表现出向雨涝方向发展的趋势;黄河三角洲的区域旱涝变化特征基本趋于一致,且均呈现出多雨的趋势,但旱涝变化幅度有细微差别;黄河三角洲地区在20世纪80年代末至90年代初旱涝变率最大,其次是21世纪00年代中前期,其他时间变率较小,区域变率总体上与全区保持一致。     

湖北省降水及旱涝时空分布特征分析

为更加全面地了解湖北省降水和旱涝时空分布特征,基于湖北省30个雨量站资料,采用M-K趋势检验、Morlet小波、Z值法及EOF等分析计算方法,对全省1960—2013年降水变化显著性、周期性及空间分布变化进行了研究,并分析了湖北省单站旱涝、区域旱涝等级、空间旱涝分布及30个站点旱涝Z值空间分布模态。结果表明:全省近50年降水量整体呈略微减少的趋势,但减少趋势不显著,降水倾向率为2.92 mm/10 a,空间上呈现东南部和西南部较多,且中东部地区降水呈增加的演变趋势;在此驱动下,全省呈现出旱涝交替频发,东南部易发生涝灾,西北地区易发生旱灾的整体特征;且通过旱涝Z值的EOF正交分解分布图发现,全省旱涝分布呈一致型、西北和东南方向相反型和自西北向东南呈"三明治"型的规律,其贡献率分别为50.23%,16.14%,5.59%。     

淮河流域主汛期降水气候特征及“旱涝急转”现象

淮河流域地处南北气候的过渡地带,主汛期降水变率大,旱涝灾害频繁。利用淮河流域126个地面气象站降水资料,采用EOF分解、线性变化趋势、Mann-Kendall突变检验等方法,对主汛期降水的时空分布特征、典型旱涝年降水特征以及“旱涝急转”气候特征进行了分析。结果表明：淮河流域主汛期的降水量空间分布呈现南部多于北部、山区多于平原、近海多于内陆的特征,并且旱、涝均主要是以南部为主发生;降水量有明显的年际变化特点,尤其是最近10a的年际变率在增大,集中强降水主要出现在7月上旬;淮河流域“旱涝急转”现象频繁发生,尤其是2000年以来频次显著增多,对农业生产造成严重不利影响。     

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。     

正交经验函数在降水量年季变化分析中的应用

正交经验函数可综合考虑地理空间对降雨特征的影响。结合正交经验函数,基于阜新地区1964-2018年降水量数据,对其降水量年季变化特征进行分析。结果表明:阜新地区年降水量空间变幅为63%,总体呈现递增变化,但增幅较小。夏季降水空间变化最为明显,且东部递增幅度较大,南部呈递减趋势,空间上总体呈现相反变化。冬季各区域降水量总体递减,空间变化较为一致。研究成果对于阜新地区旱涝分析具有重要的参考依据。     

江苏沿海开发地区近50年来降水演变特征与趋势

利用1960—2009年10个代表气象站降水资料,采用多方法分析了江苏沿海开发地区的降水特征与趋势。结果表明:年降水量波动频繁,南部较北部略偏多,盐城波动幅最大,南通最小;其年代变化上,南通为持续增加趋势,盐城以1960s降水量最多,其后大幅减少,而连云港则总体偏低,且年代际变幅最大。汛期降水量上,沿海北部较南部偏大,波动幅度与年降水量类似;汛期降水年代变化上,南通总体仍呈增加趋势;而盐城则总体减少,以1970s最低;连云港以1980s为最低值,此前偏高,此后略有增加。2000年以来的旱涝波动更为频繁,并以涝为主。近50a来南通、盐城的年降水呈较弱的减小趋势,连云港则呈增加趋势,而汛期降水量的变化趋势则与年降水量相反。未来趋势上,南通、盐城、连云港的年降水量仍将分别呈现减少、减少、增加的趋势,汛期降水量也仍将分别表现为增加、增加、减少的趋势。     

基于标准化降水指数的山东省近45年旱涝演变特征

为探究山东省旱涝的演变特征,使用山东省25个国家气象观测站近45年的逐月降水资料,计算了月、季节和年尺度标准化降水指数(SPI),用旱涝频率、旱涝站次比、旱涝强度等指标分析了山东省旱涝的时空特征。结果表明:(1)山东省多年平均雨涝频率高于干旱频率,但不同地区、不同等级的旱涝频率差异较大,旱涝事件呈常态化发展趋势。(2)山东省旱涝影响范围大致相当。20世纪70年代的秋季旱涝状态以正常为主,其他时段各季节旱涝状态以交替出现为主。各季节多年平均雨涝频率均高于干旱频率,但多年和各季节的平均干旱强度均高于平均雨涝强度。(3)山东省受干旱的影响总体上大于雨涝,但20世纪70年代雨涝的强度和范围均明显大于干旱。20世纪80年代的秋季干旱影响范围最大,20世纪80年代的冬季雨涝影响范围最大。山东省旱涝的时空差异较大,全省受干旱的影响总体上大于雨涝,旱涝事件为常态化事件。     

近百年来关中平原旱涝振荡多尺度分析

结合西安旱涝等级和关中平原洪涝记录,利用经验模态分解方法（EMD）,对西安标准SPI降水指数进行分析,研究了1926-2008年西安标准化降水指数值（SPI）对于关中平原旱涝事件的敏感性。结果表明:西安SPI序列所反映的近百年来旱涝事件与洪涝记录、旱涝等级间相互印证很好,西安SPI指数对关中平原的旱涝年很敏感。西安SPI振荡呈现出多时间尺度特征,主要变化为3～5 a和年代际的振荡。3～5 a体现关中平原的洪涝灾害平均特征,旱涝经历了“剧烈-和缓-剧烈”的变化,当前正在波幅较强时期,旱涝变率增大。SPI呈现了“低-高-低”的年代际变化,体现了关中平原经历了“旱-涝-旱”交替变化,当前正处于较为干旱的时期,具有变湿的趋势,但不显著。     

河北省气候生产潜力的估算与区划

利用河北省99个气象站点1965-2005年逐年年平均气温、年降水量资料,应用Miami模型、Thornthwaite Memo-riai模型估算了河北省温度气候生产潜力（TSPt）、降水气候生产潜力（TSPN）和蒸散量气候生产潜力（TSPV）。结果表明：河北省各地热量条件较好,水分是限制作物产量的主要因素;平原中南部地区为TSPt的高值区,燕山南麓为TSPN的高值区,TSPV的高值区分布较复杂,主要集中在燕山南麓,TSPN、TSPN、TSPV的低值区均位于坝上高原;根据TSPV值,采用经验正交函数分解（EOF）和旋转经验正交函数分解（REOF）方法进行气候区划,将河北省划分为5个区域,分别为冀西北高原、冀北山地、燕山南麓、冀中平原和冀南平原,各区特点明显,可为当地的农业生产布局提供参考。     

基于标准化降水指数的浙江省旱涝特征分析

基于浙江省84个气象站1980~2009年的降水资料,选择标准化降水指数作为旱涝评价指标,分析了全省旱涝发生频率、旱涝站次比和旱涝强度的时空分布特征。结果表明:全省旱涝灾害频率高,年际上呈现旱涝急转特征。全省旱涝灾害影响范围广,多年平均旱站比28.6%,涝站比25.8%,平均干旱强度和洪涝强度分别为中旱和中涝。在空间分布上,旱涝灾害频率呈斑块状的区域性特征分布,表现为多个高频区;干旱高频区主要分布中旱站和重旱站,而洪涝高频区分布中涝站,这些区域可能是潜在的自然灾害区,应加强抗旱防洪措施建设。     

利用风险预测方法甄选农业气象灾害指标初探

农业气象灾害指标的确定是进行农业气象灾害预测预报和防灾减灾的基础,本文运用风险预测方法探索农业气象灾害指标的甄选。以农业旱涝指标K和降水距平百分率Pa为例,分别构建山西运城冬小麦1981-2000年、1981-2001年和1981-2002年播种-成熟、返青-拔节和拔节-成熟等3个生育阶段K指标和Pa的时间序列,运用马尔柯夫转移概率和农业气象灾害指标时间序列的概率密度函数对2001-2003年农业旱涝状态进行风险预测。结果表明,K指标预测状态与实际一致,而Pa效果较差,说明K指标在反映山西运城冬小麦旱涝指标上比Pa应用效果要好。同时研究也表明,运用风险预测方法甄选农业旱涝灾害指标是一种简单、快捷和有效的农业气象灾害指标挑选方法。     

河北省土壤干湿状况遥感监测指数比较

选用河北省2010年5月Terra/MODIS地表反射率产品MOD09A1计算得到了增强植被指数（EVI）,结合同期MOD11 A2地表温度LST数据,计算得到河北省TVDI（温度植被干旱指数）和VSWI（植被供水指数）,比较分析TVDI和VSWI监测河北省土壤干湿状况的适宜性.两种指数与同期8d平均降水量数据的定性分析表明TVDI与降水量数据间具有明显的相反趋势,VSWI与降水量数据间趋势关系不明显;定量的相关分析表明,TVDI与降水量数据间表现出较显著的负相关性（P＜0.05）,而VSWI与降水量数据间的相关不显著.可见,在所选取研究时段内,TVDI指数较VSWI指数监测河北省土壤湿度更为适宜.     

1951－2015年洞庭湖区旱涝演变及典型年份旱涝急转特征分析

旱涝灾害是制约洞庭湖区经济发展的重要因素,为预测湖区旱涝灾害变化趋势,该文选取1951-2015年洞庭湖区及其周边地区35个气象站点的逐月降水量数据,利用标准化降水指数和夏季长周期旱涝急转指数,辅以小波分析方法,分析近65 a来研究区域的旱涝演变及典型年份旱涝急转特征.结果表明:该区旱涝事件发生的频率高,不同时间尺度旱涝事件发生的平均频率为42.62%.在季节尺度上,夏季洪涝事件发生的频率最高,为33.33%,冬季干旱事件发生的频率最高,为41.54%;在年代际尺度上,20世纪70年代干旱事件发生的频率最高,为25.83%,其次是2001-2015年,频率为22.99%,90年代洪涝事件发生的频率最高,为30%.该区域旱涝变化有4个特征时间尺度,分别为4、10、25和31 a,预测湖区在未来几年降水偏多.洞庭湖区3个区域的旱涝变化大抵一致,但在不同时期仍存在一定的差异.湖区近65 a来有15 a的LDFAI绝对值大于1,旱涝急转现象较频繁,不管是旱涝变化还是旱涝急转变化,东、西洞庭湖区的变化趋于一致,南洞庭湖区与东洞庭湖区旱涝急转变化差异较大.     

多源卫星数据在甘蔗干旱遥感监测中的应用

目前80%以上的糖料甘蔗分布在缺少灌溉条件的旱坡地上,旱害已成为影响甘蔗生产最频繁、范围最广、损失最严重的自然灾害之一。本文选取了广西来宾市兴宾区凤凰镇这个具有代表性的大面积连片、连年种植的甘蔗区,利用高时间分辨率的MODIS卫星数据,采用植被状态指数(VCI)和温度条件指数(TCI)构建干旱指数(DI)遥感监测模型,并融合具有高空间分辨率的ETM卫星数据,进行甘蔗干旱遥感监测方法研究。应用该模型进行2004年和2005年秋季甘蔗旱情监测,制作了旱情时空变化的遥感图像,通过与旱情实况数据对比分析,证明该模型适用于甘蔗旱情监测。     

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。     

1951-2016年长江荆南三口地区旱涝演变与急转特征分析

根据荆南三口地区22个气象站点1951—2016年月降水资料,采用标准化降水指数（SPI）及夏季长周期旱涝急转指数（LDFAI）,辅以EOF分析、小波分析、M-K检验等相关分析方法,分析荆南三口地区66年旱涝的变化特征。结果表明：（1）旱涝年际变化较大,20世纪50年代前涝后旱、60—70年代整体干旱、80年代旱涝交替、90年代洪涝、21世纪前涝后旱,且四季均可发生旱涝事件。（2）空间尺度可分为3个区域类型,东南部（湿润区）、中部（降水均匀区）、西北部（偏干区）,且季节空间分布上存在较大差异,西北部的五峰、宜昌、荆州等地四季干旱较多,中部的安乡、南县、华容等地四季洪涝较多。（3）年与四季多以5年、10年周期为主,并具有30~35年的长周期。（4）旱涝急转指数在1981年和2015年发生显著变化,而旱涝强度在1972年和2014年发生显著突变。（5）宜昌、石门、澧县等夏季多为旱转涝;五峰、宁乡、安乡、华容、常德等地夏季多为涝转旱。     

基于IPCC排放因子法估算碳足迹的京津冀生态补偿量化

构建合理的生态补偿量化标准关系着京津冀区域的健康发展。采用IPCC排放因子法计算京津冀地区2006-2015年的碳足迹,结果表明:10 a间京津冀地区碳足迹变化趋势分为2个阶段,2006到2013呈现快速增长趋势,年增长率约为8.5%,2013年之后基本保持不变;考虑森林、草地、农用地的固碳能力的前提下,测算了京津冀地区2006-2015年的碳承载力,结果表明:2009年京津冀地区的碳承载力有明显增高,之后基本保持平稳,略有提升;为了对比不同区域内(人口和区域面积)碳赤字对生态的影响,提出了碳赤字敏感度,进而利用碳赤字敏感度构建了生态补偿因子的概念,并据此确定京津冀三区生态补偿的量化标准,结果表明:河北和北京每年都应得到天津支付的一定额度的生态补偿,其中河北2012年应获得补偿最多(161亿元),北京2013年最多(61.5亿元)。研究结果对加快建立完善的京津冀横向生态补偿机制有参考意义。     

湖南气象干旱日数的时空变化特征

利用湖南88个地面气象站点1960-2009年逐日资料,按照国家标准《气象干旱等级GB/T 20481-2006》中推荐使用的综合气象干旱指数（CI）,采用EOF、REOF和Morlet小波分析等方法,统计分析了1960-2009年湖南气象干旱日数的时空变化特征。结果表明：湖南年平均气象干旱日数呈南多北少的分布特点,高值区位于湘江中上游地区。湘江中上游、常德西北部至怀化一带为轻旱日数相对高值区;中旱日数偏多中心为湘中、湘南北部、湘北部分地区;湘中以南、湘北、湘西为重旱日数偏多区域;湘中衡邵盆地为特旱日数大值中心。EOF和REOF分析表明,湖南气象干旱日数空间分布既有全区一致性,也存在南部与北部、东北与西南相反变化的差异,空间分布大致可分为湘南、湘东北、湘西北、湘西和湘中5个气候区。近50a各气候区气象干旱日数变化趋势均不显著,气象干旱日数的年际变化幅度均较大,但进入21世纪后,除湘西区气象干旱日数有减少趋势外,其余4个气候区均呈增多趋势。Morlet小波功率谱分析表明,气象干旱日数存在2~3a、4~6a的显著性周期变化。研究结果可为湖南制定合理的抗旱对策提供科学依据。     

河南省1960—2018年旱涝演变及其极端与持续性分析

为探究河南省旱涝变化规律及其气候驱动因子,利用河南省17个国家基准气象台站1960—2018年逐日降水、气温资料,采用降水和潜在蒸发均一化旱涝指标,对河南省旱涝时空演变特征进行了多尺度、系统性分析。结果表明:(1)近59年河南省旱涝呈振荡性波动且具显著干旱化趋势,1980s偏涝程度最强,1990s中期之后趋于偏旱,而且干旱化趋势在未来将持续增强。季节间旱涝存在明显差异,尤其春季、秋季干旱化趋势最显著,夏季、冬季无显著干旱化趋势。全年、季节旱涝演变普遍存在3～5 a的年际周期变化,秋季还存在7～8 a的周期变化,全年与春、夏、冬季还存在13～14 a的周期性。(2)河南省全年与秋季呈全域性干旱化趋势,尤其以开封、郑州和新乡等黄河沿岸连片区干旱化趋势最为显著,夏季全省无明显旱涝变化趋势,冬春季干旱化趋势呈不同局域性。(3)1990s中期之后河南省极端干旱发生频次快速增多,连片、区域性干旱化趋势显著增强,极端雨涝则显著减少,冬季极端旱涝较少,夏季发生频次最高,全年与季节极端旱涝在空间变化上呈规律性差异分布。(4)1990s中期以来河南省持续性干旱事件的增多增强已成为必然趋势,发生次数、强度、持续时间均远超以往,而持续性雨涝事件则在1990s中期之后显著减少,两者的发生演化基本呈反相同步呼应、此消彼长的特点。河南省旱涝演变呈显著干旱化趋势,且呈全域性干旱化趋势分布特点,极端干旱、持续性干旱事件增多增强已成为必然趋势。