基于CI指数的陕西干旱时空变化特征分析

利用1961-2010年陕西省72个气象站逐日气温和降水资料,采用综合气象干旱指数法,统计分析了近50年陕西省气象干旱发生的时空分布特征。结果表明：陕西省年及四季干旱发生频次和干旱日数总体上呈北高（多）南低（少）分布特征。四季中夏旱频率最高,强度最强,春季其次。各等级干旱日数中轻旱日数最多,中、重和特旱日数依次减少。陕北北部长城沿线及关中中东部既是干旱高发区,也是干旱重发区;近50年陕西区域干旱强度和干旱日数均存在较明显的增加趋势,主要表现为春秋两个季节的变化,而夏季和冬季的变化趋势不明显;近50年陕西共发生32起持续性干旱事件,以春夏连旱为主;20世纪90年代中后期至2002年持续性干旱事件发生的频率高,强度强,反映出陕西区域极端干旱事件对全球气候变化有明显的响应。     

甘肃河东地区春小麦生育期干旱指数的时空特征

利用甘肃河东地区1960-2001年42个台站逐日降水资料,统计出各站逐年春小麦生育期(3～7月)总降水量和无雨日数,并根据它们呈显著负相关的特点,定义了无雨日数-降水均一化干湿指数,然后对该干湿指数场进行时空特征分析.结果表明:甘肃河东地区春小麦生育期干旱指数既存在一致性异常分布特征,同时也存在次区域性分布特点;在不同的次区域内干旱指数的变化趋势不完全一致;另外,还发现甘肃河东地区春小麦生育期干旱指数存在年际和年代际周期振荡特征.     

甘肃河东旱作区不同强度日降水特征

利用1971~2007年甘肃河东旱作区分布较为均匀的13个气象站(兼有农业气象试验观测)共37年的逐日降水量资料,按照Bonsal边缘分布函数方法将日降水量划分为弱、较弱、中等、较强和强5个不同强度等级,从而分析了各强度等级的降水量和降水日数在旱作区的时空分布特征及变化趋势。结果表明:旱作区平均降水日数与降水量的分布不一致,平均年降水日数最多(少)的地方并不对应年降水量最大(小)的地方。各站不同强度等级的降水日数均表现为弱降水日数最多,强降水日数最少。弱降水日数的分布决定了平均总的降水日数的分布;而强降水日数的变化,对降水量的变化起到了决定性的作用。降水量的变化趋势较之降水日数的变化趋势要复杂得多,旱作区中各站降水日数变化趋势的一致性强,而降水量变化的区域性特征却比较明显。较之其它等级的降水,旱作区强降水的年际变化剧烈,各年强降水的日数和降水量都有很大的不确定性变化。     

近50年内蒙古中东部地区春夏季干旱特征分析

选取内蒙古地区累年平均降水量>200mm的75个气象站点1961～2010年逐日平均气温、逐日降水量资料,基于综合气象干旱指数(CI指数)计算方法,建立了各站历年春季和夏季CI指数序列。利用EOF方法,分析了内蒙古中东部地区春季和夏季干旱的时空分布特征,得出:1)内蒙古中东部地区春旱和夏旱均分为三种类型,且均具有全区一致干旱或不旱型、东西反相干旱型和南北反相干旱型的分布规律。但春季和夏季干旱或反向干旱的中心分布区域略有不同。2)内蒙古中东部地区春季干旱均出现在1980a以前,1980a后全区性的春季重旱减少,但局部重旱有所增加。夏旱在1980a以后呈两年或以上持续发展的态势,且近年来全区性夏旱发生频率增高、强度增加。3)内蒙古地区气候变暖出现在20世纪80年代中期之后。气候变暖后内蒙古地区降水分配格局发生了变化,使内蒙古中东部地区春季干旱减轻,而夏旱加重,应引起相关部门的重视。     

基于MCI的新疆近60 a干旱时空特征分析

利用新疆99个气象站点1961-2020年逐日气象数据,根据最新修订的《气象干旱等级》国标,计算各站点1961-2020年逐日气象干旱综合指数序列(MCI).利用相关分析、线性趋势、突变检验、EOF等方法,分析了近60a新疆干旱强度的时空变化特征.结果 表明:(1)新疆MCI监测结果与降水距平百分率、干旱灾情记录具有较...     

1951-2014年辽宁省气象干旱时空特征分析

利用辽宁省56个国家气象观测站1951-2014年逐日降水量和气温资料,依据当前气象干旱监测业务中使用的气象干旱综合监测指数(MCI),使用国家标准《气象干旱等级》中对干旱事件的定义,分析讨论了1951-2014年辽宁省气象干旱事件的时空分布特征和变化规律。结果表明:1)辽宁省近64年来气象干旱事件出现的频率高、影响范围广,特别是2000年后气象干旱范围呈急剧上升趋势;春旱和秋旱影响范围增长速率最大,春旱的影响范围最广;2)辽宁省气象干旱的发生频率分布有很强的地域特征,辽西地区是气象干旱高发区;3)四个季节都有可能发生气象干旱,其中春旱发生频率最高,夏旱次之,秋旱发生频率相对较小;4)辽宁省出现的气象干旱事件强度(持续时间)呈现全省普遍偏大(偏长)或者普遍偏小(偏短)的一致特征,辽中地区是易发生强干旱并持续的敏感区。     

新疆旱涝气候的南北差异性分析

根据1960—2014年新疆地区49个气象站点的逐日气温、降水等气象资料,计算得到改进的综合气象干旱指数,确定了各站的旱涝等级,探索新疆气象旱涝的南北差异性。研究表明:1在干旱严重程度上,南北差异不大,南疆略大于北疆;2在雨涝严重程度上,南北差异大,北疆的严重程度大于南疆;3从整体上看,新疆呈现出由旱转涝的趋势;4在季节性旱涝中,南北疆的冬涝最为严重,南疆的冬旱和北疆的夏旱最为严重。从整体上看,新疆旱涝气候的南北差异性主要体现在雨涝严重程度上,北疆大于南疆。     

基于MCI指数的东北地区1961-2014年气象干旱特征分析

文中利用东北地区208个国家气象站1961-2014年逐日气温和降水量资料,根据气象干旱综合监测指数(MCI)计算公式,并且依据当前气象干旱等级国家标准对干旱过程及干旱强度进行定义。分析东北地区近54年来发生干旱过程的时空特征。结果表明:春季是东北地区干旱发生的主要季节;东北平原地区干旱严重;而辽宁东部和吉林南部受干旱影响最小。近54年来,东北地区发生干旱过程的年际强度变化上与干旱的范围年际变化特征基本吻合。通过REOF的时空分析,将东北地区大致分成三个区域模态:辽河平原模态,大兴安岭中部模态及三江平原模态,并且各模态中干旱强度随时间变化趋势不同。     

基于订正后的CI指数分析近50年干旱对山西省玉米产量的影响

利用1961-2010年山西省气象站逐日气温和降水资料计算出逐日综合气象干旱指数(CI);通过对比CI指数与临近农田站1992-2010年的土壤墒情观测资料,分区域和发育期订正了玉米发生干旱时的CI指数评判标准.同时结合近50年山西省玉米单产资料,采用线性回归法分区域构建了山西省玉米干旱减产定量评估模型.结果表明,玉米不同发育期发生干旱的CI指数评判标准与传统的气象干旱等级划分标准差异较大.以晋南区为例,玉米播种至出苗期、拔节至抽雄期、乳熟至成熟期发生干旱的CI指数评判标准为≤-1.2,出苗至拔节期为≤-1.3,抽雄至乳熟期为≤-0.9.山西省玉米全生育期干旱累积指数与气象影响产量显著正相关,相关系数分别达到0.9335(晋北区)、0.6929(晋中区)和0.8041(晋南区);不同区域玉米干旱减产定量评估模型模拟的近50年玉米产量变化与实际气象影响产量通过Pearson相关性显著性检验,能较为准确地评估玉米发生干旱时的产量损失。     

CI指数的改进及其在陕西省的适用性分析

利用陕西4个站点2002—2012年逐日降水、气温资料和气象干旱指数,结合测墒站建站至2012年墒情数据,通过增加变量和调整权重系数对CI进行改进,统计分析改进前后的综合气象干旱指数在陕西干旱过程描述、频率及强度等方面的应用情况和改进效果,并比较了与同期土壤相对湿度的相关性差异。结果表明:改进的综合气象干旱指数(CInew)监测的干旱日数较CI偏少,春夏季尤为明显。各等级干旱发生频率CInew较CI偏低0.1%~8%,年干旱强度较CI平均偏低64.2,但改进前后的综合气象干旱指数在年干旱日数、频率、强度的总体变化特征方面并没有显著差异,均能反映出陕西干旱频率及强度的变化特征。CInew在具体干旱过程监测中的不合理跳跃次数明显减少,克服了CI对弱降水的骤然反应,保留了对强降水的敏感性,CInew与土壤相对湿度的相关性达0.9,较CI明显偏好,监测过程更符合实际干旱的演变规律,程度更贴近实际。因此,CInew可以作为陕西干旱监测与评估指标之一在业务中推广应用。     

中国西北地区伏期干旱指数及干旱分析

利用西北4省(区)137个气象站1971-2000年伏期(7～8月)总降水、蒸发资料,定义了干旱指数.分析了西北地区降水和蒸发的空间分布特征,以及定义的干旱指数确定的干旱分布状况,选取6个代表站典型湿润年份和特别干旱年份的干旱指数与Palmer指数的干湿等级进行比较.结果表明:伏期总降水量由西北向东南逐渐增加,最多是最少的66倍,蒸发量最大仅是最小的2～3倍,整个西北地区降水的变率比蒸发的变率大,定义的干旱指数反映了新疆南部、青海大部、甘肃河西走廊中部和甘南伏期干旱严重,干旱频率超过了80%,中旱出现最多,30年中各地适宜和湿润的年份不足1/3.6个代表站典型湿润和干旱年份的干旱指数与降水距平对应较好,湿润年份降水明显偏多,干旱年份降水明显偏少,与Palmer指数的干湿等级对干旱的状况描述接近.其中,干旱指数在对以庆阳为代表的西北地区东部的干旱状况反映更好.     

Response of hydrological drought to meteorological drought in the eastern Mediterranean Basin of Turkey

The hydrographic eastern Mediterranean Basin of Turkey is a drought sensitive area. The basin is an important agricultural area and it is necessary to determine the extent of extreme regional climatic changes as they occur in this basin. Pearson's correlation coefficient was used to show the correlation between standardized precipitation index(SPI) and standardized streamflow index(SSI) values on different time scales. Data from five meteorological stations and seven stream gauging stations in four sub-basins of the eastern Mediterranean Basin were analyzed over the period from 1967 to 2017. The correlation between SSI and SPI indicated that in response to meteorological drought, hydrological drought experiences a one-year delay then occurs in the following year. This is more evident at all stations from the mid-1990 s. The main factor causing hydrological drought is prolonged low precipitation or the presence of a particularly dry year. Results showed that over a long period(12 months), hydrological drought is longer and more severe in the upper part than the lower part of the sub-basins. According to SPI-12 values, an uninterrupted drought period is observed from 2002–2003 to 2008–2009. Results indicated that among the drought events, moderate drought is the most common on all timescales in all sub-basins during the past 51 years. Long-term dry periods with moderate and severe droughts are observed for up to 10 years or more since the late 1990 s, especially in the upper part of the sub-basins. As precipitation increases in late autumn and early winter, the stream flow also increases and thus the highest and most positive correlation values(0.26–0.54) are found in January. Correlation values(ranging between –0.11 and –0.01) are weaker and negative in summer and autumn due to low rainfall. This is more evident at all stations in September. The relation between hydrological and meteorological droughts is more evident, with the correlation values above 0.50 on longer timescales(12-and 24-months). The results presented in this study allow an understanding of the characteristics of drought events and are instructive for overcoming drought. This will facilitate the development of strategies for the appropriate management of water resources in the eastern Mediterranean Basin, which has a high agricultural potential.     

基于MODIS TVDI和模糊数学方法的藏北地区旱情等级遥感监测

为了实现对藏北区域范围内春夏旱情的动态连续监测,基于温度植被干旱指数(TVDI)和模糊数学方法建立了遥感干旱的划分标准,研究时段为1980-2017年。首先利用MODIS产品数据计算TVDI,然后根据气象干旱等级监测结果,采用模糊数学法建立基于MODIS TVDI的干旱等级划分标准,并对监测结果进行精度验证,最后分析了近年来藏北地区旱情的时空变化特征。得到的主要结论:①基于归一化植被指数(NDVI)和增强植被指数(EVI)计算得到的温度植被干旱指数TVDIN和TVDIE,均与20 cm实测土壤水分含量在0.05的水平达到显著相关,TVDIE的决定系数更高;②基于TVDIE将旱情划分为无旱、轻旱、中旱、重旱、特旱5个等级,其中,据此标准获得的藏北地区旱情等级与气象干旱等级监测结果大体一致;③近年来藏北地区旱情整体不太严重,且总体趋缓,其中,2009年最严重,发生中旱及以上旱情的区域面积达24%,年内旱情在6月最严重。就旱情的空间分布特征而言,研究区西南部和中部干旱比较严重,北部和东南部相对较轻。研究成果可为藏北地区干旱监测提供数据支撑,遥感干旱等级的划分方法可为其他地区的干旱研究提供参考。     

内蒙古马铃薯干旱等级指标研究

根据马铃薯各生长发育阶段对水分的需求规律,结合内蒙古实际降水供水情况确定了作物水分亏缺指数为表征马铃薯水分亏缺程度的指标。利用内蒙古地区有代表性的26个种植站点1981—2015年的马铃薯产量资料和降水量等气象资料,开展水分亏缺指数和减产率、相对生长高度的相关分析,建立该区域马铃薯干旱灾害等级指标,结合中国气象局行业标准中规定作物水分亏缺指数(CWDI)的等级划分,得出了马铃薯播种～出苗、出苗～分枝、分枝～开花、开花～成熟4个生育阶段轻旱、中旱、重旱、特旱的等级指标。根据水分亏缺指数,马铃薯4个生育阶段发生轻旱的临界值分别为35%、25%、20%和30%,发生中旱的临界值分别为50%、40%、35%和45%,发生重旱的临界值分别为65%、55%、50%和60%,发生特旱的临界值分别为80%、70%、65%和75%。利用2016—2018年全区80个马铃薯种植站点干旱实况进行指标验证,4个发育时期评价数据等级一致和相差一级的分别占总数据的83.33%、82.92%、76.25%和92.50%,表明研究建立的水分亏缺指数对干旱发生情况的判别具有较好的准确性。     

基于SPI指数的宁夏中部干旱带1960—2012年干旱特征研究

研究宁夏中部干旱带的干旱特征可为区域农牧业发展和防灾减灾提供科学决策依据.利用1960-2012年的各站点气象观测资料,计算标准化降水指数(SPI),并借助集合经验模态分解、功率谱分析和重新标度极差分析等方法,对近50年来的干旱特征和变化趋势进行了研究.研究结果表明,宁夏中部干旱带在1960-2012年间发生中旱以上的干旱事件达到了总干旱次数的30％以上;干旱波动周期的多尺度分解显示,该区域存在着0.5a尺度的轻旱,1 a尺度的中旱,3a尺度的重旱和10 a尺度的特旱;平均干旱强度的年际波动周期特征中,有平均超过65％的贡献来自于3.25-4 a左右的干旱周期波动,而平均超过14％的贡献来自于5.78-6.5 a左右的干旱周期波动;总体来看,宁夏中部干旱带的干旱趋势处于增强态势,且具有长程依赖性,即未来还将持续干旱,但不同季节的干旱趋势特征又表现出一定的差异.     

四川水稻不同生育阶段的干旱风险评估

水稻是四川最主要的粮食作物,而干旱是制约水稻生产的主要因素,四川省春旱、夏旱和伏旱灾害频发,常导致水稻减产。本研究基于气象资料、水稻灾情史料和生育期资料,选取湿润指数距平率作为水稻干旱指标,构建了四川水稻干旱等级,并利用灾情样本进行了验证。在此基础上,分析了1961-2015年四川水稻不同种植区不同生育阶段的干旱时空变化特征及风险分布状况。结果表明:从时间变化看,近55年来,水稻移栽～孕穗期干旱总站数平均每10年增多0.56个,其中轻旱和重旱平均每10年分别增多0.20个和0.41个,而中旱基本不变;孕穗～开花期干旱总站数平均每10年减少0.49个,其中中旱和重旱平均每10年均减少0.22个,而轻旱基本不变;开花～成熟期干旱总站数平均每10年增多0.54个,其中轻旱和重旱平均每10年分别增多0.23个和0.55个,而中旱基本不变。干旱频率的分布特征为:移栽～孕穗期的干旱频率呈现中部高、西南部和东北部低的特征,高发区主要分布在北部的绵阳-南部的宜宾一线(36%～58.2%);孕穗～开花期的干旱频率由西向东递增,高发区主要分布在盆地北部和东北部(36%～61.9%);开花～成熟期的干旱频率呈由西向东递增的趋势,高发区主要分布在盆地东北部和盆南的局部地区(30%～47.3%)。水稻干旱风险分布为:移栽～孕穗期较高风险区和高风险区主要集中在德阳、资阳和宜宾等地;孕穗～开花期较高风险区和高风险区主要在盆地中部和东北部;开花～成熟期较高风险区和高风险区主要在盆地东北部和盆南的局部地区。     

典型干旱指数在滦河流域的适用性评价

利用1957-2010年滦河流域9个代表气象站逐月降水量资料及滦河三道河子、韩家营、承德、下板城和滦县站的1956-2000年逐月天然径流量资料,分别应用降水距平百分率、标准化降水指数（SPI）、降水Z指数及径流距平百分率,评价滦河流域干旱情况,并比较4种干旱指数的评价效果。结果表明：降水距平百分率反映干旱程度较轻;与降水Z指数相比,SPI指数能较客观地反映滦河流域干旱程度,3种气象干旱指数在滦河流域的适用性评价结果SPI]指数优于降水Z指数和降水距平百分率;而径流距平百分率的水文干旱指数评价结果与实际旱情更为吻合。但是,这4种干旱指标缺乏综合性和机理性,尚需加强降水、气温、蒸发、径流量等因素的综合考虑,提出反映干旱内在机理的指标。     

河北省干旱分布特征和变化规律分析

选取河北省有连续观测资料的72个观测站日降水量和日平均气温,利用干旱综合指数方法计算1970-2009年的每日干旱综合指数。应用干旱综合指数（C_i）对河北省干旱过程进行监测与诊断,分析河北省气候干旱的时空变化特征及其成因。结果表明：河北省各地都有干旱发生,中南部为干旱多发区;各地区均是4月和5月干旱发生频率最高,秋季干旱发生的频率也很高;过去40 a中,河北省年干旱日数、生长季干旱日数总体上没有显著增加或减少;从四季来看,春季干旱日数存在明显的减少趋势,夏、秋季有增加的趋势,冬季的变化趋势相对较小。      

咸阳市气候暖干化及干旱灾害趋势判断

依据咸阳市1961-2009年气象资料,利用Z指数和Mann-Kendall气候突变检验法对咸阳市的气候变化特征进行了分析。结果显示：（1）近49年来,咸阳市出现3年重旱、2年大旱、8年偏旱,重旱大旱年份出现在20世纪80年代中期以后,偏旱年份大部分出现在90年代和21世纪初的几年。（2）各季节重旱年份主要出现在20世...     

基于标准化降水指数的河南省近45年干旱时空特征分析

依据河南省45个气象站近45年逐月降水资料,以标准化降水指数作为干旱指标,详细分析河南省范围内干旱强度、影响范围、发生频率的时空演变规律。结果表明:(1)在过去45 a中河南省干旱具有明显的周期性且近年来有增强的趋势;从干旱发生站次比上来看,年尺度干旱站次比呈阶段性先增后减的变化趋势,且在全省范围内多发全域性、局域性干旱,分别为11、12 a;春季、夏季、秋季三季干旱站次比呈现上升趋势,上升率分别为1%·10a~(-1)、5.5%·10a~(-1)、9.6%·10a~(-1),其中,夏旱多为区域性干旱,春、秋两季多为全域性干旱,分别为13、12 a。(2)全省平均干旱频率为9.83%,秋季干旱频率高于其他三个季节,为17.53%;河南省东部商丘地区、西部三门峡地区是年、季尺度干旱高发地区,年尺度干旱强度与干旱站次比在时间上变化规律一致,都存在2～6 a的周期性。(3)年尺度干旱强度呈现增强趋势,20世纪90年代干旱强度最高,不同季节中干旱强度都表现为增强的趋势,为此河南省未来发生全域性干旱的风险依然很高。