基于降水随机模拟的旱作区农业旱情等级划分方法

针对早作区农业旱情等级的划分依据问题,以黑龙江省甘南县为例,建立了能够模拟时段降水量的随机模型,验证了该模型的有效性并模拟了1 000年的降水序列,提出考虑降水量和作物需水量的缺水率指标,应用模拟的降水序列,采取降水量距平百分比和缺水率两种指标分析了甘南县遭受不同等级干旱的概率,并应用提出的缺水率指标划分了甘南县的农业旱情等级.结果表明,将降水的随机模拟与缺水率指标结合起来划分甘南县农业旱情等级的方法是可行的,与甘南县的实际干旱情况吻合良好.     

基于信息熵大型灌区农业旱情的TOPSIS综合评价

在分析国内外农业干旱评价研究现状的基础上,提出了农业旱情综合评价的TOPSIS评价方法.选择降雨、径流、水库蓄水和地下水等影响干旱的主要因素作为评价分析的特征指标,引入信息熵来计算各评价指标的权重,建立了基于熵权的TOPSIS综合评价模型,根据理想解的欧氏距离判别旱情等级.将该模型对关中地区旱情状况进行综合评价,评价结...     

基于气象指标优化模型的自贡地区干旱等级评定

以自贡地区季节性干旱为研究对象,基于区域综合干旱评价中不同指标评价结果具有不确定性,利用逐日平均气温、降水量、土壤湿度等单项气象指标资料,选取降水距平百分率、湿润度指数、土壤含水量、标准化降水指数4种干旱评价指标,运用加权法判定各评价指标的权重,并采用改进的TOPSIS评价模型,按照《气象干旱等级》(GB 20481-2006)评价标准,对自贡地区2017年1-6月旱情进行综合指标评价。研究结果表明:1月和2月为特大干旱,3月为轻旱,6月为无旱,与自贡地区同期气象干旱实况监测一致;由于评价与监测时间尺度不同以及降水时空分布不均,使得4月和5月的评价结果与实况重旱不完全一致,但在统一评价时空尺度时改进TOPSIS模型评价结果客观并且符合自贡地区实际情况。     

安徽省淮北地区干旱评价指标体系研究

干旱是安徽省淮北地区最主要的自然灾害之一,已经成为制约区域社会经济、农业快速发展的主要因素之一。本文在对安徽省淮北地区干旱特征、干旱原因分析的基础上,选取了气象干旱指标（降水量距平百分率、降水排频和连续无雨日数）、农业干旱指标（土壤相对湿度）和水文干旱指标（地下水埋深）建立了干旱评价指标体系,并主要采用频率分析法确定了各指标对应春旱、夏旱、秋旱和冬旱不同干旱等级（轻度干旱、中度干旱、严重干旱和特大干旱）的划分标准。最后对安徽省淮北地区典型干旱年份的干旱状况进行评判和分析,结果表明,建立的干旱评价指标体系等级划分标准能够真实地反映区域干旱状况,弥补了单一干旱指标评价的不足。     

基于改进人工鱼群算法的三江平原投影寻踪旱情评价模型

针对现有的旱情评价方法容易出现评价等级离散和结果不易分辨等问题，提出了基于人工鱼群的投影寻踪旱情评价模型，利用人工鱼群算法优化投影指标函数寻求最佳投影方向，同时采用自适应人工鱼步长和拥挤度因子对人工鱼群算法进行改进，克服其易陷入局部最优等缺点，提高了全局搜索能力和收敛速度。以三江平原红兴隆分局为例，选用降雨距平百分率、Z指标和降水温度均一化指标3个指标综合计算投影值，建立了基于改进人工鱼群算法的三江平原投影寻踪旱情评价模型。结果表明，该模型有效避免了单项指标评价的不相容性，用于区域旱情评价是切实可行的，为旱情评价提供了参考。     

基于多源数据的武陵山区干旱监测研究

由于地表复杂性和气候环境等因素影响,针对采用遥感指标进行旱情监测具有一定局限性,利用EOS/MODIS数据建立遥感旱情监测指标———温度植被干旱指数(TVDI),结合地面气象因子的降水量距平指数(PPAI),构建线性加权形式的综合干旱监测指数(IMDI),应用该指数和TVDI指数在2010年4月中旬和2011年4月下旬对武陵山区进行了干旱监测试验研究,通过与10 cm深度土壤水分拟合及标准化降水指数(SPI)关系对比分析,认为IMDI和TVDI能够进行该区域的干旱监测,IMDI较TVDI更具稳定性,而SPI在干旱发生时易加重旱情判定结果。     

辽西地区2006年特大旱灾损失及抗旱减灾措施

2006年辽西地区发生特大伏旱，本文根据此次旱情、灾情特点，对旱灾等级及损失进行了评估。旱灾造成农作物受旱面积94.91万hm2, 经济损失达371991万元；造成69.69万人、20.81万头牲畜饮水困难，经济损失达655.18万元。进而针对辽西地区干旱频发、水资源极度匮乏、生态环境脆弱等现状，提出：编制抗旱工程规划、加强水利工程建设、做好干旱灾害的监测、因地制宜调整生产结构、发展旱作节水农业、加强生态环境建设、推广节水灌溉技术、建立抗旱应急机制等若干抗旱减灾措施。     

基于GRACE重力卫星与SPEI的云南干旱监测

针对云南省干旱多发、旱灾严重的特点,选取1981年1月-2020年6月长时间序列的历史时期典型水文干旱年及干旱事件,探索GRACE卫星反演数据在监测云南地区干旱方面的适用性,旨在提出解决无资料或少资料地区干旱监测困难的新方法。研究基于GRACE重力卫星数据反演得到云南省滇中、滇东北、滇东南、滇西南、滇西北5个分区月均储水量变化量,计算各分区的旱涝指标-相对储水量指数,利用相对储水量指数对云南省各分区干旱情况进行分析,并从月时间尺度上对比了相对储水量指数和标准降水蒸散指数SPEI3的干旱分析结论。研究结果表明：基于GRACE重力卫星数据反演构建的相对储水量指数在典型水文干旱年内的监测结果与实际干旱情况基本一致,其在滇中地区的适用性最佳,对于春季干旱的监测精度优于其他季节,反演数据能够一定程度上反映云南省不同地区、不同季节干旱程度;利用SPEI3对云南全省以及不同分区的旱情进行监测,结果与统计年鉴记载干旱事件较为吻合,其在滇东南地区的监测精度优于其他分区,在夏、冬两季精度优于春季;GRACE和SPEI3都较好地捕捉到了历史时期的典型干旱年及干旱事件,在选取的24场典型干旱事件中各分区的最高...     

基于降水距平百分比指标的哈尔滨市旱情分析

黑龙江省是我国耕地面积最大的重要商品粮生产基地,干旱的发生严重影响了其粮食产量。然而对其研究相对较少,干旱指数的适用尚不确定。以哈尔滨市为例,基于1951-2014年的长序列降水数据,分析了降水的年内分布情况,并利用降水距平百分比指标分析了不同尺度下干旱的发生情况。结果表明,该指标在哈尔滨市适用性较好,其年代旱情呈现20世纪70年代21世纪20世纪60年代20世纪90年代20世纪50年代、80年代;四季易发生干旱的顺序为冬、春、秋、夏季;4、8、11月易发生特大、中度、轻度干旱,特大干旱在年内发生的概率极不稳定,轻、中度干旱发生的概率较大。     

基于土壤墒情模型的旱情评估预测模型研究

干旱灾害是对农业生产影响最为严重的自然灾害之一,严重制约了安徽省淮北地区经济社会可持续发展。首先简要介绍安徽省淮北地区干旱特点及原因,构建了区域干旱评价指标体系并划分不同季节旱情等级标准,然后建立了基于土壤墒情、降水量及地下水埋深的综合旱情评估预测模型。将干旱评价指标体系及评估预测模型分别应用到2008年冬旱评估、2009年3月份干旱预测评估,结果表明：该模型预测评估结果基本能够反映区域干旱的实际情况,能够为区域防旱抗旱提供技术服务。     

基于水资源干旱指数的阿克苏绿洲干旱预警模式及其应用

阿克苏绿洲地区干旱灾害频发,为对该地区干旱灾害进行预警,建立了以水资源干旱为基础的阿克苏绿洲干旱预警模式。在阿克苏绿洲水循环特征分析的基础上,以水资源干旱指标作为绿洲干旱指数的评估指标,识别了阿克苏绿洲干旱的主要控制因子,并在阿克苏绿洲供需水关系分析的基础上,建立了其与先导性气象要素的定量关系,将其转化为具有常规观测资料的气象要素,构建了以气温为核心的干旱预警指标。结果表明,应用该预警指标对阿克苏绿洲经行干旱预警,一个月预警准确率达到了86.8%,具有较高的精度。     

基于粒子群优化小波神经网络模型的春玉米生育阶段干旱预测

【目的】为更好地开展区域性作物生长季气候干旱预测,指导春玉米高效节水补灌生产。【方法】采用皮尔逊相关系数方法选取了与干旱指数最相关的因子,利用阜新市阜蒙县1965—2019年逐日气象数据,探索建立了粒子群算法优化的小波神经网络模型(PSO-WNN),将春玉米不同生育阶段的水分亏缺指数结果进行对比验证模型精度,并利用模型模拟预测未来5 a干旱发生情况。【结果】通过模型验证,春玉米5个生育阶段(播种—出苗阶段、出苗—拔节阶段、拔节—抽雄阶段、抽雄—乳熟阶段、乳熟—成熟阶段)的均方根误差(RMSE)分别为0.0419、0.0174、0.0481、0.0297、0.0421,决定系数R2分别为0.8402、0.9853、0.8990、0.9575、0.9177,且预测结果与实际干旱等级相符。【结论】文中构建的模型适用于阜新地区春玉米干旱预测,未来5 a该地区春玉米在播种—出苗阶段可能无旱或轻旱,出苗-拔节阶段可能发生中旱甚至特旱,生育后期干旱程度逐渐减弱,拔节—抽雄和抽雄—乳熟两个阶段出现轻旱概率较高,乳熟—成熟阶段出现干旱的概率较低,程度较小,表明未来几年该地区春玉米生产应该更多关注出苗—拔节阶段的旱情。     

气候变化背景下山西省气象干旱时空演变特征

干旱频发对生态资源、农业发展造成了严重影响,为揭示山西省干旱时空演变特征,基于1971—2020年山西省24个气象站点的逐月气象资料,利用改进的Mann-Kendall方法检验各气象因子的年变化趋势,采用FAO56 Penman-Monteith公式计算参考作物腾发量（ET0）,分析单个气象因子变化情况下ET0的变化特征和对气象因子的敏感性,比较各时间尺度（月、季、年尺度）不同干旱指数（降水距平百分率（Pa）、标准化降水指数（SPI）和标准化降水蒸散指数（SPEI））对山西省干旱灾害监测能力。结果表明：ET0与相对湿度呈负相关,气象因子对ET0的敏感性由大到小依次为相对湿度、日最高气温、2m处风速、日最低气温、日平均气温,ET0呈波动下降趋势。SPEI能够在多时间尺度上有效反映山西省干旱状况,是该地区干旱监测的有效工具。在月、季、年尺度下,比较3个干旱指数, Pa检测效果较差,〖JP2〗SPI和SPEI在某些地理区域存在较大差异,整体而言,SPEI在多数地区检测干旱的性能更好;SPEI-1〖JP〗尺度下,各干旱等级发生频率由大到小依次为轻旱（14.8%）、中旱（10.6%）、重旱（5.6%）、特旱（1.9%）,3月干旱发生率最高（34%）,12月发生率最低（31.8%）,吕梁市、晋中市、大同市干旱情况较为严重;SPEI-3尺度下,季节发生干旱频率由大到小依次为秋季（33.5%）、夏季（32.5%）、春季（31.9%）、冬季（31.4%）,大同市、长治市特旱发生频率最高,旱情最为严重,忻州市轻旱频率、朔州市中旱频率、吕梁市重旱频率最高;SPEI-12尺度下,轻、中、重、特旱频率分别为14.8%、10.5%、5.4%、2.3%,SPEI-12相较SPEI-1和SPEI-3识别重旱、特旱的站点更多,并基于游程理论得出,山西省南部干旱频次更多,东部干旱历时更长、干旱严重程度更大,干旱峰值主要出现在山西省南北部,由于年均降水呈波动性下降,年均气温整体上升,山西省的气候趋于暖干化,南北部旱情将有所加重,中部地区旱情有所减缓,全域性干旱仍有很大发生可能。     

云南省干旱分区及农业旱灾风险区划研究

探讨了干旱分区及农业旱灾风险区划的方法,并在云南省开展了应用研究。选取流域地貌特征指数、多年平均干旱指数和75%保证率年降雨量负距平百分率指标,采用主成分分析法对云南省进行干旱自然分区进行了研究;将干旱分区成果作为旱灾风险区划指标之一,综合考虑旱灾风险危险性、脆弱性及易损性因素建立了旱灾风险区划指标体系,并根据多层次模糊综合评估结果进行了云南农业旱灾风险区划研究。结果表明,滇东北是干旱易发区,滇西南是干旱轻发区或少发区;滇东北属于旱灾高风险区,滇西北属于旱灾低风险区。分区成果与云南省的历史干旱情况基本符合,表明基于主成分的干旱自然分区和基于构成要素的旱灾风险区划方法是可行的。     

基于Copula函数的松花江流域水文干旱频率分析

【目的】基于Copula函数对松花江流域进行水文干旱频率分析。【方法】利用可变阈值法识别日尺度水文干旱事件的历时和烈度,并进行融合处理;选择6种常用的分布函数拟合干旱特征变量,以Kolmogorov-Smirnov检验法优选单变量边缘分布;从3种Copula函数中优选函数模型,建立了干旱历时和烈度二维联合分布,并计算联合分布概率和重现期,再利用蒙特卡洛方法,讨论基于Copula干旱研究的不确定性。【结果】融合标准取p_c=0.1和t_c=5,流域干旱历时均值为81~105 d;对数正态分布是大赉站、扶余站和哈尔滨站干旱历时的最优边缘分布,而各个站点干旱烈度最优分布各异;Frank Copula为流域干旱二维联合分布的最优模型,流域大多数干旱的重现期不超过20a;在同现重现期为20 a的条件下,大赉、扶余、哈尔滨和佳木斯4个水文站点的最大可能设计值表现出较大的不确定性。【结论】Copula函数能够较好地拟合松花江流域水文干旱特征变量间的联合分布,但需考虑其不确定性影响。     

朝阳地区干旱特征分析及抗旱对策

朝阳地区位于辽宁省西部，历史上素有“十年九旱”之称，降水量少而集中，所以干旱是制约朝阳地区经济发展的主要自然因素。本文根据辽宁省朝阳地区1961~2000年历年月降水量的实测资料，用降水距平百分率、z指数方法分析朝阳干旱特征，证明：根据降水资料来判断朝阳地区干旱特征是比较准确的。并提出若干抗旱措施—大力推广节水灌溉技术、实施集水节灌农业、大力加强干旱灾害的监测、合理利用水资源。此外，本研究为朝阳地区干旱研究及其治理提供依据。     

基于SPEI的贵州省分区干旱时空演变特征

[目的]干旱对贵州省水循环及水资源管理系统造成严重破坏,科学合理地认识干旱时空演变对抗旱减灾及社会稳定至关重要。[方法]利用贵州省18个气象站点1960 2012年逐月降水和平均气温数据计算标准化降水蒸散指数SPEI评估干旱,采用M-K趋势检验、B-G分割法、极点对称模态分解法ESMD和反距离权重插值法分析了贵州省分区分时段干旱时空演变特征。[结果]贵州省月、季和年尺度SPEI序列均呈波动下降趋势,其中夏季和冬季SPEI序列变化未通过显著性检验,且20世纪60 90年代,贵州省各分区干湿变化具有较强的一致性,21世纪各分区的干湿变化不具有明显的一致性;以黔西北年SPEI为例,基于ESMD分解法得到3个模态分量IMF和1个趋势项R,从R看出干旱指数整体上呈波动“减小-增大”趋势,分析IMF1-IMF3振荡可得黔西北地区干旱具有2.1、7.6和26.5a的周期特征,且年代际周期26.5a在干旱变化中起主导作用,ESMD法在非线性、非平稳时间序列周期及趋势分析中应用效果较好;依据B-G分割法检测结果,得到1960 1986年、1987 2003年和2004 2012年3个研究时段,2004 2012年黔西北地区的冬旱强度和黔西南地区的春旱频率达到最大,分别为1.82和77.78%,2004 2012年四季干旱强度明显增大,且1986 2012年贵州省高强度干旱呈现由北向南转移趋势,1960 2003年四季干旱高频区呈现由东南向西北转移趋势,1960 2012年各分区四季干旱频率呈现增加趋势。[结论]贵州省各分区呈干旱化趋势,且干旱频率和强度呈现不同程度的增加。     

农业干旱卫星遥感监测与预测研究进展

干旱是影响农业生产的主要气候因素。传统的农业干旱监测主要是基于气象和水文数据,虽然能提供监测点上较为精确的干旱监测结果,但是在监测面上的农业干旱时,仍存在一定的局限。遥感技术的快速发展,尤其是目前在轨的卫星传感器感测的电磁波段涵盖了可见光、近红外、热红外和微波等波段,为区域尺度农业干旱监测提供了新的手段。充分利用卫星遥感数据获得的丰富地表信息进行农业干旱监测和预测具有重要的研究意义。本文从遥感指数方法、土壤含水量方法和作物需水量方法三个方面阐述了基于卫星遥感的农业干旱监测研究进展。农业干旱预测是在干旱监测的基础上进行时间轴的预测,本文在总结干旱监测进展的基础上,进一步简述了以干旱指数方法和作物生长模型方法为主的农业干旱预测研究进展。     

BP神经网络在郑州市旱灾预测中的应用及防灾减灾对策

旱灾作为普遍性的自然灾害,已经严重影响到了我国的工农业生产、城市供水和生态环境。选取郑州市作为研究区,建立BP神经网络预测模型,预测郑州市未来10a的降水量,并采用Z指数法分析历年旱灾情况。研究结果表明,BP网络应用于降水量预测是合理可行的,采用Z指数法能很好地反应旱灾情况,该模型对预测郑州旱灾发生情况具有重要参考价值。最后,根据研究结果提出了郑州市防灾减灾的对策。