Meteorological drought in semi-arid regions: A case study of Iran

Drought occurs in almost all climate zones and is characterized by prolonged water deficiency due to unbalanced demand and supply of water, persistent insufficient precipitation, lack of moisture, and high evapotranspiration. Drought caused by insufficient precipitation is a temporary and recurring meteorological event. Precipitation in semi-arid regions is different from that in other regions, ranging from 50 to 750 mm. In general, the semi-arid regions in the west and north of Iran received more precipitation than those in the east and south. The Terrestrial Climate (TerraClimate) data, including monthly precipitation, minimum temperature, maximum temperature, potential evapotranspiration, and the Palmer Drought Severity Index (PDSI) developed by the University of Idaho, were used in this study. The PDSI data was directly obtained from the Google Earth Engine platform. The Standardized Precipitation Index (SPI) and the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) on two different scales were calculated in time series and also both SPI and SPEI were shown in spatial distribution maps. The result showed that normal conditions were a common occurrence in the semi-arid regions of Iran over the majority of years from 2000 to 2020, according to a spatiotemporal study of the SPI at 3-month and 12-month time scales as well as the SPEI at 3-month and 12-month time scales. Moreover, the PDSI detected extreme dry years during 2000-2003 and in 2007, 2014, and 2018. In many semi-arid regions of Iran, the SPI at 3-month time scale is higher than the SPEI at 3-month time scale in 2000, 2008, 2014, 2015, and 2018. In general, this study concluded that the semi-arid regions underwent normal weather conditions from 2000 to 2020. In a way, moderate, severe, and extreme dry occurred with a lesser percentage, gradually decreasing. According to the PDSI, during 2000-2003 and 2007-2014, extreme dry struck practically all hot semi-arid regions of Iran. Several parts of the cold semi-arid regions, on the other hand, only experienced moderate to severe dry from 2000 to 2003, except for the eastern areas and wetter regions. The significance of this study is the determination of the spatiotemporal distribution of meteorological drought in semi-arid regions of Iran using strongly validated data from TerraClimate.     

未来中高排放情景下松嫩平原农业气候资源变化分析

基于松嫩平原地区基准时段（1961−1990年）的观测数据,应用统计方法对模型模拟的未来30a(2021−2050年)温度、降水、辐射的逐日数据进行偏差订正,同时采用五日滑动平均法计算≥10℃积温,分析研究区域相对于基准时段,未来30a农业气候资源指标的时空变化特征。结果表明：在RCP4.5和RCP8.5两种排放情景下,未来30a松嫩平原大部分地区平均温度在4～8℃,较基准时段升高2.5～2.8℃,且北部地区的增温幅度大于南部地区;此外,大部分地区≥10℃积温介于3000～3700℃·d,两种情景下分别增加500～550℃·d和600～670℃·d,其中南部部分地区增幅超过670℃·d;大部分地区年降水量在460～580mm,增量为50～90mm不等,降水增量在空间分布上表现为南多北少,其中南部地区增量超过90mm,而北部地区年增量则不足50mm,两种情景在相同区域的降水增量表现为RCP4.5多于RCP8.5;相较于基准时段,年辐射量减少85～100MJ·m−2,生长季内辐射量减少10～40MJ·m−2,变化趋势均不明显。综上所述,未来松嫩平原地区农业气候资源表现为整体提升趋势,农作物可种植期相对延长,因此,应适当种植生育期更长的作物,避免因未来气温升高,造成现有作物生育期缩短,导致产量降低的情况发生;同时研究结果对调整种植结构、改变种植措施和选育作物品种等具有指导意义,有利于充分利用气候资源,提高作物产量。     

聊城市春季人工增雨作业天气条件分析

利用1970～2005年聊城市春季降水和高空探测资料,分析了春季降水的气候特征、主要影响天气系统及降水云系的变化。结果表明：西北冷锋和黄淮气旋是聊城市春季适合实施人工增雨作业的最为有利和作业机会最多的天气系统,3月以层状云为主要作业对象,4～5月则以层积混合云为主要作业对象。     

数值模式产品应用于安徽省可增雨区预报的研究

基于中尺度数值模式MM5产品进行冰面过饱和度、散度差、K指数、比湿等相关物理量的计算,利用逐步判断法得到一个判断增雨潜力大小的综合指标,对安徽省增雨潜力区分布进行分级预报的研究。从个例结果来看,预报的潜力区分布与实况降水的分布有较好对应关系。这种催化潜力区的分布用图形方式给出,形象直观,非常方便人工增雨业务人员识别,因而对省级、地市级气象部门进行增雨作业具有实际应用意义。     

鹿邑县棉铃虫发生程度与降雨量关系的研究

[目的]为棉铃虫的有效防治提供理论依据。[方法]通过采用数学、天气学和生物学方法,根据西华县32年来有关虫情与气象资料,建立棉铃虫季月发生发展趋势气象预测模型,研究棉铃虫发生程度与降雨量的关系。[结果]凡6~8月3个月累计降雨量达500mm以上的年份,棉铃虫发生都轻;3个月累计降雨量在400 mm以下的年份发生严重。经相关分析,不同时段的雨量大小与该虫发生程度呈显著的负相关关系。各时段雨量与相应代次棉铃虫发生程度负相关极为密切,均达显著水平,尤其是6~8月雨量与年发生程度、四代发生程度,7月份雨量与三、四代及年度发生程度负相关均达极显著标准。[结论]棉田棉铃虫发生季节的降雨量是制约该虫发生程度的关健因素。     

基于Arcview的2007年夏季义乌市人工增雨效果对比分析

利用义乌市2007年夏季6次人工增雨的数据,运用Arcview软件,分析这6次人工增雨的动态变化,并就产生这些变化的原因进行分析。     

影响淮北地区小麦生产的降水因子分析

利用濉溪县1958—2004年小麦产量资料和相应的降水资料,进行同步统计分析,结果表明：小麦气象产量与播种~分蘖和返青~拔节期的降水量显著正相关,与抽穗~成熟期的降水量显著负相关。适宜的降水量为：底墒水60~120mm,生育期内降水220~290mm。濉溪县小麦生产过程中降水总量适中,部分时段略显不足,旱多于涝,要优化品种结构,抢墒早播,浇好播种底墒水、分蘖越冬水和拔节孕穗水,集雨保墒。     

1976—2017年青海湖东北部地区极端降水事件变化特征分析

为进一步了解高寒牧区气候变化,依据1976—2017年青海湖东北部海晏站逐日降水资料,采用百分位法确定冬、夏半年极端降雨（雪）阈值并统计极端降水事件,运用线性趋势、R/S和小波分析法分析极端降水事件变化特征、未来演变趋势及周期。结果表明：青海湖东北部地区冬、夏半年极端降水日数和极端降水量呈不显著增加趋势;冬半年极端降水强度和日最大降水量不显著增加,而夏半年不显著减小;极端降水对年降水的贡献率均以不同的速率增加,其中夏半年的极端降水对年降水的影响较大;冬半年降水日数不显著减小,而降水量显著增加,表明冬半年发生短时强降水的几率增大,夏半年的降水日数和降水量增加不明显;未来,冬半年极端降水日数增加趋势将发生转变,极端降水量与之前的变化趋势无关将继续呈现震荡性,其他各要素将持续前期的变化趋势;冬（夏）半年极端降水日数和降水量分别存在明显的周期变化特征。高寒牧区的极端降水研究对于预防短时强降水带来的雪灾、洪涝事件的发生意义重大。     

武汉主汛期小时降水变化

为了加强对武汉市主汛期降水气候和气候变化特征的了解,使用统计方法分析武汉市1955—2015年汛期小时降水数据。结果表明：武汉主汛期降水量443.5 mm,降水小时149 h,降水日数22.7天,降水强度19.5 mm/d;主汛期降水量05时最多28.9 mm,降水发生概率最大是04时13.1%,最小21时8.3%;主汛期内小时降水强度05时最大3.6 mm/h,16时最小1.9 mm/h;降水量、降水强度呈上升趋势,主汛期第3旬的降水强度增加趋势明显。城市防汛抗内涝应更多关注小时降水变化。     

1976—2017年青海湖东北部地区极端降水事件变化特征分析

[目的] 为进一步了解高寒牧区气候变化,[方法]依据1976—2017年青海湖东北部海晏站逐日降水资料,采用百分位法确定冬、夏半年极端降雨（雪）阈值并统计极端降水事件,运用线性趋势、R/S和小波分析法分析极端降水事件变化特征、未来演变趋势及周期。[结果]结果表明：青海湖东北部地区冬、夏半年极端降水日数和极端降水量呈不显著增加趋势;冬半年极端降水强度和日最大降水量不显著增加,而夏半年不显著减小;极端降水对年降水的贡献率均以不同的速率增加,其中夏半年的极端降水对年降水的影响较大;冬半年降水日数不显著减小,而降水量显著增加,表明冬半年发生短时强降水的几率增大,夏半年的降水日数和降水量增加不明显;未来,冬半年极端降水日数增加趋势将发生转变,极端降水量与之前的变化趋势无关将继续呈现震荡性,其他各要素将持续前期的变化趋势;冬（夏）半年极端降水日数和降水量分别存在明显的周期变化特征。[结论]高寒牧区的极端降水研究对于预防短时强降水带来的雪灾、洪涝事件的发生意义重大。