基于Copula函数的长春市106年来的干旱特征分析

干旱是主要的自然灾害之一,它对环境和经济有着显著的影响。文中根据长春气象站106年的气象数据,基于标准化降水蒸散指数(SPEI)定义了干旱的两个主要特征:干旱历时和干旱程度,并利用Clayton Copula函数构造了干旱历时和干旱程度的联合分布函数,进而计算了干旱历时和干旱程度在不同组合条件下的联合超越概率、联合重现期、同现重现期及条件重现期。结果表明:(1)干旱历时和干旱程度的联合超越概率值随干旱历时和程度的值增大而呈现减小趋势,且递减速度逐渐变小;(2)单变量边缘分布的重现期介于联合重现期和同现重现期之间;(3)干旱历时(干旱程度)的条件重现期与干旱程度(干旱历时)的值成正比。研究结果可以为吉林省干旱风险的评估、水资源规划和管理提供有用的信息。     

基于Copula函数的辽西地区农业气象干旱灾害分析

干旱作为辽西地区频发的自然灾害之一,对农业影响显著。综合考虑气象干旱灾害的多要素作用,本文基于SPI指数利用游程理论提取辽西地区1956—2014年农业气象干旱的历时和强度,在确定单变量边缘分布的基础上采用Copula函数分析干旱发生的联合概率和重现期,并以1991—2011年农作物旱灾实况为依据,探讨气象干旱重现期与作物旱灾损失之间的联系。结果显示:(1)干旱历时和干旱强度分别符合Weibull和Gev分布,Frank-Copula适合模拟辽西地区的干旱联合分布;(2)本区发生历时和强度双低、短历时-高强度、长历时-低强度干旱的可能性较大;(3)高强度-短历时和低强度-长历时组合下重现期多为2—4个月,辽西多轻、中旱;(4)1991—2011年旱灾实际重现期与理论重现期接近,表明联合重现期能更好地体现灾害发生频次;(5)重现期低于2个月为轻度干旱,2—8个月为中度干旱,高于8个月为重度干旱,农业部门可根据联合重现期预测出的干旱等级采取有针对性的防旱抗旱措施。     

基于Copula函数的河北省夏大豆干旱风险特征研究

干旱是河北省夏大豆生育期内的主要农业气象灾害之一。选用1991—2020年河北省夏大豆种植区97个气象站的气温、降水、日照时数、风速等资料，以作物水分亏缺距平指数划分干旱等级，基于游程理论提取干旱事件的历时和烈度，采用Copula函数分析干旱事件的同现重现期，以及干旱事件同现重现期与大豆单产之间的关系。结果表明：（1）该区干旱历时、干旱烈度的高值区位于邢台、邯郸，干旱频次的高值区位于石家庄西部、保定西部、廊坊北部，说明高频次的区域不一定是长历时、强烈度干旱过程的分布区域。（2）河北省夏大豆干旱历时以威布尔分布和对数正态分布为主，而干旱烈度以广义极值分布和对数正态分布为主。（3）Frank-Copula函数为河北夏大豆干旱历时和干旱烈度的最优联合分布函数。（4）时长为3旬的干旱事件重现期最小，重旱的高风险区主要分布在廊坊、保定、石家庄中西部、沧州中东部、衡水、邢台、邯郸；时长为11旬的各等级干旱仅邯郸中东部为相对高风险区，其它大部地区为低风险区，即时长为11旬的干旱事件出现的可能性较小。（5）大豆单产与干旱时长、干旱烈度的相关系数75%的站点通过了P<0.05的显著性检验,与重现期的相关系数所有站点均通过了P<0.05的显著性检验，甚至1个站点通过了P<0.001的显著性检验,说明重现期更能反映干旱事件对产量的影响，长历时、高烈度干旱事件的重现期低值区为干旱的高风险区。     

不同截取水平下咸阳市干旱特征

根据1959-2005年咸阳市11个测站的降水资料,采用统计分析法,推导出干旱历时的概率分布参数计算公式,取实测序列的均值作为截取水平,对咸阳市11个测站的降水序列进行干旱历时概率分布参数的求解.然后,采用全历时重现期法,对咸阳市干旱历时重现期在两种不同干旱等级(平水年和偏枯年)对应的截取水平进行了精确计算.对于干旱烈度及其重现期,则假定实测序列服从正态分布,且该序列干旱烈度服从Gamma分布,同样,选取两种截取水平,计算咸阳市11个测站降水序列的干旱烈度概率分布参数以及干旱烈度重现期.结果表明:采用偏枯状态对应的截取水平计算的重现期能更好地反映区域干旱发生的内在规律性.     

游程理论和Copula函数在二维干旱变量联合分布中的应用

采用3种不同的截取水平作为游程理论的干旱识别方式,从都江堰站51年逐月降水距平百分率指数序列中识别干旱事件,然后建立干旱历时与干旱烈度的两变量Copula函数模型,并进行概率分析和重现期计算。结果表明:1)干旱统计结果与截取水平的相关性强,具有一定的可预测性。2)Gumbel Copula函数为最优的联合分布函数。3)不同截取水平的概率分析结果具有明显的差异,且差异程度波动大,而重现期计算结果差异小。4)干旱风险评估以重现期分析为主、概率特征分析为辅更合理。表明游程理论和Copula函数的联合应用,可合理评估区域干旱风险。     

贵州省干旱历时和干旱烈度的时空特征分析

全球气候的变化,导致局部地区干旱问题的加剧,我国贵州地区干旱也频繁发生。文中基于贵州省1951-2012年的19个典型站点的气象资料,以SPEI指标识别了贵州气象干旱历时和干旱烈度,确定了贵州气象干旱历时和烈度的Gamma适线频率分布曲线以及时空变化特征。结果表明:干旱历时和干旱烈度的Gamma适线频率曲线和经验频率点能够很好的吻合;干旱历时和烈度在时间上的变化趋势基本一致,而在空间分布上存在较大差异。遵义、毕节、铜仁、黔南州地区干旱频次、干旱历时和年均干旱烈度等均处于较高水平,为贵州省干旱易发地区,研究结果对旱情的识别及干旱区划的研究具有一定的指导意义。     

干旱胁迫及复水对豌豆苗期保护酶活性及膜脂过氧化的影响

采用盆栽控水试验法,研究了干旱胁迫及复水对豌豆苗期叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性及丙二醛(MDA)含量、质膜相对透性(RC)的影响,对豌豆苗期抗氧化能力进行了综合评价。结果表明:干旱胁迫降低了SOD活性,随胁迫程度加重和历时延长降幅增大。轻度干旱胁迫10 d或重度干旱胁迫提高了POD和CAT活性,随胁迫程度加重和历时延长增幅加大。复水5 d对CAT、SOD活性产生部分补偿效应,对POD活性产生等量补偿效应。复水10 d对SOD活性产生等量补偿效应,对CAT、POD活性产生等量或超补偿效应;干旱胁迫增加了MDA含量,随胁迫程度加重增幅加大、胁迫历时延长增幅减少。复水5 d、10 d对干旱胁迫5 d豌豆叶片MDA含量分别产生部分和等量补偿效应。干旱胁迫导致膜脂透性增大,随胁迫程度加重和历时延长增幅加大。复水5 d、10 d可分别产生部分和等量补偿效应。     

潮白河流域气象水文干旱特征及其响应关系

利用潮白河流域7个气象站1960-2011年逐月降水以及密云水库同时期入库流量数据，分别以SPI和SDI两个干旱指标表征气象、水文干旱，采用游程理论、M-K检验、滑动t-检验、Spearman秩相关检验等方法研究了该流域气象水文干旱特征，并探求水文、气象干旱的响应关系。结果表明：研究期内潮白河流域气象干旱多以短历时干旱事件为主，历时1-2个月的干旱事件达研究期内气象干旱事件总次数的67.18%；但是气象干旱的年干旱烈度及其历时未通过MK趋势显著性检验，其线性斜率值仅为-0.025和-0.005，变化趋势不明显。而水文干旱存在极长历时重烈度干旱事件，历时达4个月以上的干旱事件达研究期内水文干旱事件总次数的46.54%，最长干旱历时达45个月；且研究期内水文干旱的年干旱烈度及其历时均通过显著性检验，线性斜率值达-0.419和0.228，变化显著；二者均在1980年和1998年出现突变现象。自20世纪90年代末以来，潮白河流域水文干旱频繁发生，且多为长历时连续干旱。研究期内水文干旱滞后气象干旱约1个月。     

干旱气候对陇东南主要农作物产量影响的评估

以天水市境内7个气象站1961～2005年(代表站1936～2005年)的逐月、逐年降水资料及干旱灾害发生的次数、造成粮食减产等数据为基本资料,运用数理统计方法分析干旱灾害的时间分布特征及造成的损失程度.得出1961～2005年干旱发生的频率呈上升趋势,一年之内干旱发生的频率以伏旱最高,春旱最低.提出了干旱灾害对主要粮食作物产量的影响系数,建立了定量评估模式,并对粮食作物的种植风险程度进行了评述.     

中国北方荒漠区近50年降水变化特征分析

运用水文序列轮次分析理论、极差理论、随机水文理论,对奇台、和田、酒泉、鄂托克旗、银川等站点1955~2002计48年降水资料进行分析,剖析我国北方荒漠区降水的丰枯周期、干旱历时、缺水量的变化特征及其变化规律。结果表明:河西地区及内蒙古高原降水波动平稳,丰枯程度不剧烈,周期也相对稳定;新疆南部降水丰枯波动大,历时长,周期较大。各地平均缺水量占多年平均降水量的16.7%~33.2%,发生干旱的概率可达52%~61%,干旱历时期望值为2~3年。     

汉江上游与黄河晋陕峡谷历史大洪水对比研究

对汉江上游与黄河中游晋陕峡谷公元1800a以来发生的大洪水事件进行统计与对比分析。结果表明:1)历史时期汉江上游大洪水发生频率高于晋陕峡谷。1920a以后,随着全球气候变暖,汉江上游和黄河中游大洪水都有发生频率增大、间隔年份缩短的趋势。2)受副高边缘到达时间差异的影响,汉江上游大洪水时间过程呈"M"型;晋陕峡谷大洪水时间过程呈"A"型。3)影响两地降水的环流形式相似,但水汽的主要来源有所不同。在汉江上游,水汽来源既有东南季风也有西南季风带来的暖湿气流;在黄河中游,东南季风带来的水汽是降水的主要来源。两地降水多少及大洪水的发生时间、强度与频次,受到东南季风、西南季风强弱及其组合情况的共同影响与控制。     

基于标准降水指数的多尺度叠加干旱监测指标及其等级划分

针对中国不同地区的区域气候及其变化特征,使用信息熵方法从降水观测资料中提取出区域降水的两个（均态和变化）本征尺度,提出一种基于区域气候系统层次性内在特征的气象干旱指数MSPI。使用各站1981-2010年的逐日MSPI序列,基于互信息算法,确定各站气象干旱指数MSPI的干旱等级划分规则,即按某一临界点集合对MSPI序列进行划分,得到的等级序列和MSPI序列之间的互信息最大时,此临界点集合是最优的,该临界点集合也就是干旱和湿润等级的合理划分。使用互信息方法对全国2 211站1981-2010年逐日MSPI序列进行等级划分,分为“特别干、严重干、中等干、轻微干、正常、轻微湿、中等湿、严重湿、特别湿”9个等级;进一步分析了全国1981-2010年各月不同等级干旱日数和站数百分比、各季节中等干、严重干、特别干事件日数比率的空间分布及不同等级干事件发展所缺降水量的距平百分率及缓解所需降水量。最后以2011年长江中下游春季严重气象干旱的发生、发展、持续、缓解过程及山西省1981-2010年逐月干旱事件为例,对MSPI指数及其等级划分规则的干旱监测能力进行检验,发现两者对不同程度的干旱都有较好的表征能力,并且对于干旱过程也有较好的识别能力。     

汾河流域降水及旱涝时空结构特征

利用汾河流域39个测站1956-2000年各月降水资料,采用经验正交函数(EOF)分解技术分析年降水的空间结构特征与变化.结果表明:汾河流域年降水主要有3种典型分布类型,即"全体一致型"、"南北反相型"、"上下游与中游反相型".其中,第1种分布型占主导作用,其相应的时间序列和年均降水序列形状基本相似,趋势皆减少.此外,采用Z指数旱涝指标划分了汛期旱涝状况和等级,结果显示,汛期异常旱涝主要发生在8月和6月.     

汉江上游东汉时期洪水事件的文献记录

通过对汉江上游辽瓦店（LWD）、前坊村（QFC）、庹家洲（TJZ）全新世沉积剖面分析,判定在1 900～1 700 a B.P.的东汉时期（25-220 A.D.）,汉江上游有发生过洪水事件的记录。根据历史文献资料的搜集和整理,说明东汉时期确实为洪水灾害频发时期。对洪水灾害的气候背景分析表明：东汉时期汉江上游地区的气候恶化转折,气候状态不稳定,降水变率增大,导致了汉江上游的洪涝灾害发生。     

渭河流域干旱指标空间分布研究

基于月降水数据,运用干旱指标研究渭河流域的干旱特征。以西安站为例,详细对比了Z指数与SPI计算结果的一致性和差异;分别采用1、3、6、9、12个月和24个月时间尺度SPI分析了该站历史旱涝状况及持续时间,并探讨了其季节旱涝特征。计算了渭河流域1995年11月不同时间尺度的SPI值,并绘制了相应的空间分布图。结果表明：多时间尺度SPI[WTBZ]能够反映出降水的分散情况,并给出降水量区间与干旱指标的对应关系,是进行旱涝监测和预报的一种有效手段;发生于1995年的渭河全流域干旱具有季节性和多年特征,干旱程度总体上由东南部向西北部递减。     

广东农林昆虫地理区划梗概

本文根据地形地貌与气候条件，作物布局，植被类型，农林虫种类和发生世代数，将本省农林昆虫划分为三区七亚区：Ｉ．中亚热带稻林果茶区，Ｉ１．东韩江上游粤东北亚区，Ｉ２．北江上游粤北亚区；Ⅱ．南亚热带稻蔗桑果茶区，Ⅱ１潮汕平原亚区，Ⅱ２．东韩江上游河梅南部亚区，Ⅱ３．珠江三角洲亚区，Ⅱ４．西江流域亚区，Ⅱ５．鉴江漠阳江流域亚区；Ⅲ．北热带稻蔗薯热作区。     

黄河上游植被覆盖度空间分布特征及其影响因素

采用2000—2015年MODIS1M NDVI数据计算黄河上游年最大植被覆盖度 (FVC)，了解空间分布状况及变化特征；同时，采用了一种基于统计学原理的地理探测器模型，考虑非气候类环境因素、气候类环境因素和人类活动因素，使用相应的代理变量对黄河上游FVC空间分布的影响因素做定量研究。研究表明：① 黄河上游FVC总体上以改善为主，空间分布特征变化不大；② 单因子方面，降水量(q值0.669)是该地区FVC空间分布的主要影响因素，其他因子的影响作用存在区域差异；③ 降水分别和土壤类型、土地利用方式的交互作用(q值0.777、0.775)对研究区FVC空间分布起主导作用，土壤类型和土地利用的影响作用在一定高程、降水条件下才得以体现；④ 总体上，气候类环境因素>非气候类环境因素>人类活动因素，人类活动在与降水等环境因子的共同作用能够更充分地解释FVC空间分布；⑤ 对研究区的生态恢复应重点放在降水的充分利用和土地利用方式改进等方面。     

Spatiotemporal analysis of drought variability based on the standardized precipitation evapotranspiration index in the Koshi River Basin,Nepal

Drought is an inevitable condition with negative impacts in the agricultural and climatic sectors, especially in developing countries. This study attempts to examine the spatial and temporal characteristics of drought and its trends in the Koshi River Basin(KRB) in Nepal, using the standardized precipitation evapotranspiration index(SPEI) over the period from 1987 to 2017. The Mann-Kendall test was used to explore the trends of the SPEI values. The study illustrated the increasing annual and seasonal drought trends in the KRB over the study period. Spatially, the hill region of the KRB showed substantial increasing drought trends at the annual and seasonal scales, especially in summer and winter. The mountain region also showed a significant increasing drought trend in winter. The drought characteristic analysis indicated that the maximum duration, intensity, and severity of drought events were observed in the KRB after 2000. The Terai region presented the highest drought frequency and intensity, while the hill region presented the longest maximum drought duration. Moreover, the spatial extent of drought showed a significant increasing trend in the hill region at the monthly(drought station proportion of 7.6%/10 a in August), seasonal(drought station proportion of 7.2%/10 a in summer), and annual(drought station proportion of 6.7%/10 a) scales. The findings of this study can assist local governments, planners, and project implementers in understanding drought and developing appropriate mitigation strategies to cope with its impacts.     

基于核熵成分分析的综合干旱指数的构建与应用

针对传统单变量干旱指数难以全面表征干旱及部分综合干旱指数难以反映多变量之间的非线性关系等问题，采用标准化降水蒸散发指数（SPEI）、标准化径流指数（SRI）及标准化土壤湿度指数（SSMI）3个单变量指数分别表征气象干旱、水文干旱和农业干旱，利用核熵成分分析法（KECA）构造综合干旱指数（SMDI），采用M-K趋势检验、小波分析及典型历史旱情验证等方法分析干旱的时空变化特征以及干旱指数的适用性。以黑河流域中上游为例，结果表明：研究区全年77.6%的区域表现为干旱不显著加重的趋势；在流域尺度上，干旱存在43 a的长周期，15~23 a的中周期，3~8 a的短周期；20世纪90年代夏、秋两季及21世纪以来春、冬两季干旱发生频率较高，且整体夏旱发生频率最高；1969年春、1997年秋和2009年冬的典型历史旱情验证表明SMDI优于其他3种单变量干旱指数。说明基于KECA构建的SMDI是一种有效的干旱监测指数，在黑河流域中上游干旱监测中有好的适用性。