苏北地区季节性旱灾特征研究——以江苏省徐州市、盐城市为例

为分析苏北地区季节性干旱灾害特征,利用1989—2013年苏北地区5市的月平均降水量数据进行降水量聚类分析,选取代表性的徐州市、盐城市作为季节性干旱研究对象。基于标准化降水指数(SPI)方法,分析了徐州市、盐城市季节性干旱分布和干旱等级的时空变化特点。在此基础上,利用重标极差分析法(R/S分析法)计算Hurst指数,对徐州市、盐城市发生季节性干旱灾害的规律进行研究。结果表明,夏季是苏北地区季节性干旱发生频率最高的季节;徐州市干旱灾害在季节性上具有不同的分形特征,冬季干旱灾害具有时间上的长记忆性,未来的总体旱灾趋势将与过去特征相关,其他季节干旱灾害特征与过去特征相反;盐城市干旱灾害在季节性上具有相同的分形特征,即四季干旱灾害特征与过去特征相反。     

昌吉州气象干旱特征及其对农业生产的影响分析

利用昌吉回族自治州(简称昌吉州)10个气象站1961—2020年降水量及旱灾资料,分析昌吉州降水时空变化特征,计算各气象站月、季、年降水距平百分率,按降水距平百分率干旱指标选取干旱事件,详细分析不同时间尺度气象干旱的时空分布;对历史旱灾实际情况与降水距平百分率指标结果进行实用性评价;分析农作物成灾面积的逐年变化趋势,研究气象干旱对农业生产的影响。结果表明,近60年昌吉州降水量呈增加趋势,年内分布不均衡,夏季降水量最大,冬季降水量最小;从年代上看出20世纪80年代之前降水量整体偏少且变化不稳定,20世纪80年代初开始逐年增加,且1983年发生了突变性增加,1998年增加明显,进入21世纪以来增加平缓。60年来气象干旱发生的频次有中部多于西部和东部的特点。气象干旱发生的月频次呈波动状,其中1月最多,7月次之,11月最少;气象干旱主要是秋旱,冬旱次之,主要以轻旱为主。气象干旱事件发生的年频次逐渐减少。60年来受气象干旱影响,阜康市、吉木萨尔、奇台、木垒县农作物成灾面积较大,受灾程度严重,蔡家湖、昌吉市次之,玛纳斯县、呼图壁县较小,受灾程度轻,气象干旱灾害造成的农作物成灾面积呈减少趋势。降水距平百分率评定的旱灾年与历史旱灾年吻合年数为21年,吻合率达80%。     

基于标准化降水指数的干旱变化特征分析——以大庆地区为例

干旱是制约大庆地区发展的重要因素,为研究大庆地区干旱变化特征,利用大庆地区5个气象站1960~2015年的逐日气象资料,采用标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI),以Z指数为对照,结合历史旱情(以典型年2004和2007年为例进行说明)对大庆地区干旱研究的地区适用性进行了对比,并从干旱强度、干旱历时以及干旱周期角度对大庆地区干旱发生特征进行分析。结果表明:短时间尺度(1~3个月)下,SPI指数对干旱(特别是重旱)的识别能力优于Z指数;在12个月长尺度下二者表现一致。夏季干旱事件(SPI-1.0)的发生频率最高,为39.29%,其中中等干旱(SPI-1.5)及重旱(SPI-2.0)的发生频率约占16.07%;冬季干旱事件发生频率最低,为32.14%。在年尺度上,大庆地区多发生持续时间为7个月及以上的干旱事件,其次为3个月和4个月。大庆地区年际干旱频发,56年间有26年发生了干旱,有5个时间段出现了连旱现象,其中20世纪70年代干旱事件发生次数最多(7次),此后逐年减少。小波分析表明,大庆地区干旱特征呈周期变化,主要周期为2~6,12~15a,24~28a,无论哪个时间尺度,2015年后小波系数实部均呈现正值趋势,表明在未来一段时间内该地区降水偏多。趋势分析表明,大庆地区56年虽年降水量上升不显著,但SPI值上升达到p≤0.01显著水平,说明大庆气候区别于东北的干旱化呈现出显著的湿润化变化。     

山东省近55年来极端降水的时空变化与灾害效应研究

基于山东省1963～2017年22个气象站点的逐日降水数据,选取9个极端降水指数,采用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验联合滑动t检验、Morlet小波分析和克里金空间插值等方法,研究了山东省近55年来极端降水的时间变化趋势、突变特性、周期变化、空间分布规律以及气象灾害效应。结果表明:(1)1963～2017年山东省极端降水指数存在变化,但是变化趋势不显著,只有持续湿期呈显著下降趋势。(2)持续湿期和年降水量在1975年发生突变,强降水量在2002年发生突变,大雨日数在1975年、2002年发生突变,极端强降水量和降水强度在1993年发生突变,持续干期、日最大降水量、5 d最大降水量突变年份不明显。(3)各极端降水指数存在2～5 a、6～9 a、15～18 a的周期变化。(4)极端降水指数变化趋势空间差异显著,除持续干期和持续湿期外,其余7个极端降水指数呈下降趋势的区域主要分布在鲁东南地区及胶东半岛南部,呈增加趋势的区域主要分布于鲁中及鲁西北的部分地区。(5)旱涝灾害变化空间分布与相关的极端降水指数变化趋势基本一致:西北部和胶东半岛持续干期明显增加,旱灾也呈增加趋势;西北部及中部山区极端降水量和降水强度增加,洪涝灾害也在加剧。极端降水导致该区干热风灾害总体减少,但是该区部分地区未来发生干热风灾害的可能性增加。山东省应该有针对性地采取有效的防灾减灾措施,减少灾害损失。     

山东省农作物旱涝灾害时空分布特征与降水变化的关系

【目的】探明山东地区农作物旱涝灾害时空分布特征与降水变化的关系,为建立健全气象灾害风险防范体系提供参考。【方法】利用1980—2020年山东省农作物的旱涝受灾、成灾面积资料和降水观测数据,分析主要农作物旱涝灾害面积的时空分布特征,研究农作物旱涝灾害发生特征与降水变化的关系。【结果】1980—2020年山东省农作物平均受灾和成灾面积分别占农作物总面积的25.34%和11.70%,旱灾对农作物的影响较大,占总灾害面积6成以上;旱涝灾害面积呈明显的年际和年代际波动,旱灾面积2003年之后显著减少。干旱灾害区域影响较大的农作物主要是小麦、玉米、棉花和果树,涝灾区域的主要农作物是花生、蔬菜和果树。山东省年降水量由东南向西北逐渐递减,全省多年平均降水量647.6 mm,夏季降水最多,占全年降水的62.1%。全省平均年降水量呈显著增加趋势,速率为28.1 mm/10a,降水偏少和偏多年与农作物旱涝灾害年份基本对应。【结论】山东中部、西部和山东半岛东北部区域,农作物干旱成灾面积与年降水相关系数超过-0.4,涝灾面积与年降水相关程度和显著相关区域范围均小于旱灾。     

山东省近55年来极端降水的时空变化与灾害效应研究

基于山东省1963～2017年22个气象站点的逐日降水数据,选取9个极端降水指数,采用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验联合滑动t检验、Morlet小波分析和克里金空间插值等方法,研究了山东省近55年来极端降水的时间变化趋势、突变特性、周期变化、空间分布规律以及气象灾害效应。结果表明:(1)1963～2017年山东省极端降水指数存在变化,但是变化趋势不显著,只有持续湿期呈显著下降趋势。(2)持续湿期和年降水量在1975年发生突变,强降水量在2002年发生突变,大雨日数在1975年、2002年发生突变,极端强降水量和降水强度在1993年发生突变,持续干期、日最大降水量、5 d最大降水量突变年份不明显。(3)各极端降水指数存在2～5 a、6～9 a、15～18 a的周期变化。(4)极端降水指数变化趋势空间差异显著,除持续干期和持续湿期外,其余7个极端降水指数呈下降趋势的区域主要分布在鲁东南地区及胶东半岛南部,呈增加趋势的区域主要分布于鲁中及鲁西北的部分地区。(5)旱涝灾害变化空间分布与相关的极端降水指数变化趋势基本一致:西北部和胶东半岛持续干期明显增加,旱灾也呈增加趋势;西北部及中部山区极端降水量和降水强度增加,洪涝灾害也在加剧。极端降水导致该区干热风灾害总体减少,但是该区部分地区未来发生干热风灾害的可能性增加。山东省应该有针对性地采取有效的防灾减灾措施,减少灾害损失。     

基于CanESM2的渭河流域干旱演变特征研究

【目的】解析气候变化下渭河流域干旱事件发生频率与强度以及时空演变趋势,预估未来区域干旱发生发展情势,为渭河流域未来旱灾防控和水安全保障提供参考依据。【方法】基于CMIP5统计降尺度数据集NEX GDDP中的CanESM2全球气候模式数据,采用象限转换校正方法实施校准,并利用游程分析等方法,从干旱指标标准化降水蒸散发指数（SPEI）与干旱事件特征的角度,分析渭河流域历史基准期（1966-2005年）与未来期（2021-2060年）2种排放情景（RCP4.5与RCP8.5）下的干旱时空演变特征,研究渭河流域干旱事件频率的空间特征与持续性变化。【结果】历史基准期与未来期SPEI在年际尺度下均呈下降趋势,其中RCP8.5情景下渭河流域春旱会显著加剧;未来干旱事件发生频率将呈现“两头减少,中间增多”的态势,即轻旱与特旱高频区域减少,中旱与重旱高频区域增多;流域尺度上,未来发生短历时干旱事件的频率有所减小,中长历时干旱事件频率增加,其中流域北部与渭河源头区的长持续性干旱事件发生频率会显著减小;未来不同间隔干旱事件的发生频率变化不大,依旧以1～6个月间隔的干旱事件为主,局地会有一定差异性。【结论】春季与冬季将是渭河流域未来干旱风险防范的重点季节,流域西部是冬旱防范的重点区域;未来轻旱与中旱仍是渭河流域最主要的干旱类型,但要警惕发生频率持续走高的中旱与重旱灾害所带来的风险;未来期流域中长历时干旱事件会有所增加,应采取应对措施减轻长持续性干旱事件给流域工农业生产带来的不利影响。     

关中西部地区农业旱灾脆弱性评估

农业旱灾是影响农业生产最主要的灾害之一,加强农业旱灾脆弱性研究对于减轻干旱灾害给农业生产带来的损失具有重要的现实意义。利用熵值法,以关中西部地区的宝鸡市为例,选取易损性和适应性12项指标,对该区域2001-2012年的农业旱灾脆弱性进行分析。结果表明:宝鸡地区农业旱灾易损性呈现出不稳定的波动状态;区域的农业旱灾适应性能力逐年提升;宝鸡地区农业旱灾脆弱性呈现出不稳定的下降趋势,农业的抗旱能力逐年上升。通过对农业旱灾脆弱性进行分析评价,可以有效地为关中西部地区开展农业干旱灾害风险管理提供定量化依据。     

湖南省油茶气象灾害变化规律

基于湖南省96个地面气象观测站1961—2019年气温、降水资料,运用数理统计方法,开展湖南省油茶气象灾害变化规律分析,结果表明,1961—2019年湖南省油茶花期低温阴雨、幼果期低温、果实膨大高峰期干旱、油脂转化积累高峰期高温等灾害发生次数增减趋势不显著,但有年代际变化,近10年发生次数较多;果实成熟期阴雨灾害发生次数呈显著减少趋势,但近10年发生次数亦偏多.湖南省油茶花期低温阴雨灾害发生频率总体呈北高南低分布,发生频率有增大趋势,高值区域向湘中偏北一带聚集;幼果期低温灾害高发区主要位于东部山区,西部地区发生频率在减小;油茶果实膨大高峰期干旱灾害发生频率呈东高西低分布,高值区域主要位于洞庭湖区至衡邵盆地一带,洞庭湖区发生频率在减小,湘中偏南地区在发展;油茶油脂转化积累高峰期高温灾害发生频率呈南高北低分布,高发中心主要位于衡阳地区,其变化趋势为西部地区发生频率增大、南部高中心范围增大;油茶果实成熟期阴雨灾害总体呈西高东低分布,发生频率在降低.     

基于标准化降水指数的鲁西地区干旱时空特征分析

利用鲁西地区1962—2015年8个国家气象观测站逐月的降水资料,采用标准化降水指数(SPI)、主成分分析和Arc GIS空间插值方法,分析了该地区的年度和季节干旱演变特征。结果表明:(1)鲁西地区的干旱发生较为频繁且持续时间较长,年度和季节干旱发生频率均为30%左右,主要以轻旱和中旱为主,重旱和特旱发生频率较低;年度和季节的干旱站次比中,春旱和冬旱呈减少趋势,夏旱和秋旱呈增加趋势。(2)主成分分析中前两个特征向量的空间分布与干旱频率站次比的区域分布较为一致。     

基于灾损的安徽冬小麦干旱灾害风险评估

为了解干旱对冬小麦生长发育及产量形成产生的重要的影响,基于作物水分亏缺指数(CWDIa)、累积湿润度指数(Ma)、综合气象干旱指数(CI)以及降水距平百分率(Pa)开展对比分析及在安徽省冬麦区适应性研究,最终选取CWDIa作为干旱致灾危险性最优指标。根据冬小麦期望减产率划分干旱危险性强度等级,计算超越致灾临界值频次,结合承灾体脆弱度及暴露度构建风险评估模型,开展冬小麦干旱风险评估研究。结果表明:受地理位置、承灾体脆弱性等因素影响,不同干旱风险等级频率空间差异明显,总体上冬麦区中北部干旱高风险频率较高,而南部高风险频率较低。1999/2000年典型年干旱风险也呈北高南低分布,减产率分布与干旱风险基本一致。由此可见,所构建的干旱风险指标及评估模型适用于安徽省冬小麦干旱风险评估,研究结果对于提升区域灾害风险管理和决策水平提供参考,以减轻干旱灾害造成的损失。     

长春地区近50年干旱特征的分析

本文根据长春地区1961年~2010年气象资料,采用国家标准《气象干旱等级》(GB/T20481-2006)中的标准化降水指数(SPI)对50年来干旱出现情况进行了分析。结果表明:长春地区春季干旱出现频率为25%(25次),夏季干旱出现频率为64%(32次),秋季干旱出现频率为56%(28次),农作物生长关键期长春地区干旱发生频率较高,随着年代的增加,出现干旱的等级升高,这和气候变暖有直接的关系。     

明代江西地区旱灾发生频次分析

通过对明代江西地区历史文献中干旱灾害记载的整理统计,分析了该时期江西地区旱灾的时间变化特征、等级和成因。结果表明,在明代276年间,江西地区共有140个年份发生过旱灾,占比为50.7%。明代江西地区旱灾主要分为2个发生阶段:1370～1500年代旱灾偏少和1510～1630年代旱灾多发期。整个明代时期,江西地区旱灾发生次数较多,频次呈较明显增加趋势,特别是中后期为旱灾发生波动变化较明显的时期。明代江西地区干旱灾害可划分为4个等级:(1)一级轻度旱灾和二级中度旱灾,各发生109次和107次,分别占旱灾总次数的44.5%和43.7%;(2)三级大旱灾发生24次,平均每11.5年发生1次,占旱灾总次数的9.8%;(3)四级特大旱灾发生次数最少,仅有5次,约占旱灾总次数的2.0%。     

明代江西地区旱灾发生频次分析

通过对明代江西地区历史文献中干旱灾害记载的整理统计,分析了该时期江西地区旱灾的时间变化特征、等级和成因。结果表明,在明代276年间,江西地区共有140个年份发生过旱灾,占比为50.7%。明代江西地区旱灾主要分为2个发生阶段:1370～1500年代旱灾偏少和1510～1630年代旱灾多发期。整个明代时期,江西地区旱灾发生次数较多,频次呈较明显增加趋势,特别是中后期为旱灾发生波动变化较明显的时期。明代江西地区干旱灾害可划分为4个等级:(1)一级轻度旱灾和二级中度旱灾,各发生109次和107次,分别占旱灾总次数的44.5%和43.7%;(2)三级大旱灾发生24次,平均每11.5年发生1次,占旱灾总次数的9.8%;(3)四级特大旱灾发生次数最少,仅有5次,约占旱灾总次数的2.0%。     

石羊河流域干旱特征及预测方法探讨

为了揭示石羊河流域干旱灾害的分布特征并对其预测预报方法进行探讨,利用该流域的降水、干旱灾害和灾情等资料,分析了旱灾分布特征。结果表明:流域内旱灾频率呈现从上游天祝到下游民勤(高海拔到低海拔)逐渐增多趋势,不论春旱、夏旱、伏旱,特重旱发生频率均是民勤最高,古浪最低,最大频次是最小频率的4~5倍;上、中、下游干旱周期分别为1~2 a、1 a左右、不足1 a,重旱以上周期分别为2~4 a、2~4 a、1~3 a;干旱年代际特征不显著,呈波浪式变化;流域内(除凉州)干旱灾害造成的直接经济损失最严重,抛开社会经济发展和物价变化,干旱灾害经济损失呈逐年下降趋势;利用ENSO事件信号对干旱趋势进行初预测,同时结合干旱预测模式,综合得出次年干旱预报结论,通过评分检验,效果良好,基本满足业务应用。     

近60年来云南省干旱灾害变化特征

基于1951 ～2010年降水量、农作物播种面积、受旱面积和工业、生活用水量以及城镇人口数据,以标准化降水指数(SPI)和受旱率为指标,应用Mann-Kendall检验、统计方法分析干旱和旱灾的发展趋势,并结合用水量和人口分析旱灾的主要影响因素.结果显示,近60年来云南省气象干旱仅滇东北的昭通夏季呈加剧的趋势,其余地区加剧的趋势不显著或呈减缓的趋势;而农业旱灾损失则呈加重的趋势,特别是后30年加重的趋势更明显,空间分布上经济发展迅速的滇中地区加重的趋势较其他地区明显;受旱率与工业、生活用水量和城镇人口存在指数相关关系,决定系数在0.89以上,表明云南省旱灾加剧的原因除气候异常降水偏少外,人口增加、工业发展迅速、城镇化进程加快等是导致农业旱灾损失增大的主要原因.     

冀鲁豫灌溉条件下冬小麦干旱风险区划方法研究

分别以冬小麦年生育期降水量平均值加减若干倍样本方差的方法界定不同等级的干旱年份,在以气象产量减产率大于等于3%为标准界定冬小麦受灾年份的基础上,计算了冀鲁豫地区冬小麦旱年的平均减产率,分析了冀鲁豫冬小麦不同旱灾强度的频率分布规律。根据冬小麦干旱灾害风险指数的概念和计算方法,分析了冬小麦干旱灾害风险指数的区域分布规律,并提出了有灌溉条件下的冀鲁豫地区冬小麦干旱风险区划技术方法,以旱年平均减产率、干旱灾害风险指数和冬小麦生育期降水量等因子为指标,采用GIS统计分析功能和叠加分析功能,对冀鲁豫冬麦区干旱灾害造成的冬小麦减产风险进行了区划和评估,实现了不同气候年景下和不同风险区冬小麦减产情况的风险评估,给出了冬小麦旱灾的防灾减灾措施。     

基于SPI的1961～2016年陕西省干旱特征分析

根据1961~2016年陕西省35个标准气象站的逐日降水数据,利用标准降水指数法(SPI),分析了陕西省在年、季时间尺度上气象干旱的变化特征,以及基于干旱范围等级的干旱频率和干旱强度的空间分布特征。结果表明:(1)从1961年至2016年,陕西全省整体上呈干旱化趋势,且干旱范围逐步扩大,春、秋季干旱化较为明显。但自2000年以来,干旱化趋势得到缓解,干旱范围有所减少;(2)根据干旱范围等级得到的各地区干旱频率的空间分布特征,有整体一致、南北相反、中部相反和东西相反等类型;(3)关中地区在全省发生全局干旱时,其干旱频率和强度为省内最高,而在全省发生局部干旱时,其干旱频率和强度为省内最低;而陕北风沙区的干旱特征与关中地区相反。     

基于SPI的烟台地区干旱特征分析

利用烟台地区11个气象观测站的近30年(1981~2010)降水资料,采用标准化降水指数得到了烟台地区近30年的年度干旱指数和季节干旱指数,并根据干旱标准中干旱发生频率、干旱站次比和干旱强度三项指标分析了烟台地区近30 a干旱的演变特征。结果表明,近30 a来,烟台地区以轻旱为主,中旱和重旱比例持平,有干旱发生频率逐渐减少而发生强度有所增强的趋势;春旱和夏旱有增加趋势,冬旱和秋旱有减少趋势;西部和北部地区发生干旱的次数明显多于东部和中间地带地区。与灾情对比时发现,年SPI能够较好的对长期的干旱进行描述,但在年内发生短期干旱时,效果欠佳。尽管烟台地区近几年来没有重旱出现,仍需注意做好对干旱特别是重旱的预防工作。     

河南省干旱时空特征分析

利用河南省17个气象站1961~2012年的月降水量和年降水量资料,分别计算降水距平百分率和Z指数,对河南省干旱时空特征进行分析并进行干旱等级划分。结果表明:河南省干旱主要集中在冬季,年际间干旱的变化规律不明显;北部地区发生干旱,特别是较为严重干旱事件的频率高于其他地区。