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。     

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。     

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。     

1949-1990年塔里木盆地自然灾害时空分布特征研究

通过对塔里木盆地1949-1990年自然灾害的统计分析,结果表明:该地区自然灾害以洪灾、暴雨灾害、风灾及雹灾发生较为频繁。在年际分布上,各主要自然灾害的发生频次总体上呈较明显的波动增长趋势并且灾次的频发期具有周期性变化的特点,在年内分布上,灾害频发期多出现在春、夏季节。在空间分布上,表现为灾害次数具有明显的区域性,在空间上主要呈条带状或块状的分布格局。从行政区划上看,塔里木盆地有2个自然灾害频发区,分别是阿克苏地区和喀什地区。总的分布特点是:山区多,山区与盆地交界地带多,盆地内部较少;灾害发生频次以盆地北部最为集中,表现出北多南少、西多东少的基本格局。     

树木年轮学方法在自然灾害研究中的应用

随着洪水、滑坡、泥石流等地质灾害事件的频繁发生,地质灾害风险管理和评估受到了越来越多的关注。而对地貌形成过程的理解是评价自然灾害风险的前提条件,获取历史时期地质灾害过程的时间与空间分布信息,是评估和分析灾害风险的基础。由于树木年轮方法具有定年准确、连续性强、分辨率高和易于复本等特点,在样品量足够多的前提下,该方法可以精准地确定滑坡、洪水、泥石流等事件发生的年份。与历史记录资料方法和地衣测量年代法相比,树木年轮方法具有获取灾害事件空间分布、发生频率以及季节性等信息的优势 。     

和田地区沙尘暴天气的时空分布特征

文中以和田地区8个气象观测站1960~2005年的沙尘暴天气资料为研究对象,应用CRESSMAN函数和数理统计方法进行统计分析,得出和田地区沙尘暴天气的时空分布特征。结果表明:1)和田地区属于沙尘暴的高发区,区域之间沙尘暴分布不均匀;2)和田地区全天都有沙尘暴发生,大多出现在17~22时;3)和田地区沙尘暴天气主要出现在3~9月,高发期在4~8月,最活跃的是5~6月,春夏多、秋冬少;4)年际变化呈现出波动减少的趋势,1988年后减势明显;5)沙尘暴的多发年代在20世纪60年代,进入90年代沙尘暴的发生明显减少,平均每10 a减少近4.4d;6)多数沙尘暴天气持续时间在4h以内,平均在1~3h之间,最长持续时间超过9h,民丰长达28.3h。     

苹果极端气象灾害气温极值的分布及重现期预测

研究气温极值的分布以预测重现期是客观评价出现在农作物关键期的极端气象灾害强度的一种方法。本研究以苹果为例,根据苹果严重气象灾害指标,利用陕西种植区代表站逐日气温数据,建立了苹果开花期严重冻害(4月最低气温<-2℃)和果实膨大期严重高温热害(6~8月最高气温>40℃)气温极值的分布模型及重现期预测,对北扩地区苹果树越冬期冻害频次进行了分析。结果表明:陕北、渭北局部10 a的重现期出现开花期严重冻害,在100 a的重现期中不会出现严重高温热害;关中、渭北大部分地区40~50 a的重现期出现严重冻害,30~80a的重现期出现严重高温热害;相同重现期陕北、渭北局部极端最低气温和极端最高气温均明显低于关中、渭北大部分地区;在苹果北扩基地县中,甘泉、米脂、吴起、志丹、子洲平均每年越冬期都出现低温,米脂、吴起、志丹越冬期低温频次出现较多,达2~3次/a。     

河西走廊西部沙尘暴时空差异及其动力分析

利用1961-2021年河西走廊西部7个气象站的逐日观测资料,运用统计学方法分析了沙尘暴的多尺度时空变化特征,总结了不同类型沙尘暴的典型环流形势和特征。结果表明：1)近61年河西走廊西部不同强度的沙尘暴频次差异较大,有四分之一的沙尘暴能达到强沙尘暴的标准。沙尘暴和强沙尘暴空间分布非常相似,高值中心均位于金塔县,低值中心位于马鬃山。2)单站沙尘暴与强沙尘暴年变化趋势较为一致,下降趋势极为显著,1986年以前和1979年以前分别为沙尘暴和强沙尘暴的高发期。沙尘暴主要发生在1960-1980S,强沙尘暴主要发生在1960-1970S,之后迅速减少。3)不同强度的沙尘暴天气一年四季都可发生,4月最多,3月次之,9月最少。季节特征明显：春季最多且强,秋季最少,但冬夏发生频率明显不同,沙尘暴夏季高于冬季,而强沙尘暴则与之相反。沙尘暴的易发时段和持续时间分别集中在12:00-22:00、0-6h,发生概率分别高达76%、93%。4)河西走廊西部典型的沙尘暴天气主要有偏西风和偏东风两种类型,其各自的环流形势、动力特征和影响区域明显不同。     

近13年内蒙古地区沙尘暴的分布特征

利用1995-2007年13年内蒙古地区118个地面测站的沙尘暴、能见度、风速风向观测资料,确定了不同范围、不同强度沙尘暴标准,给出了特强、强、次强和弱沙尘暴日的个例谱;对地理分布、时间分布特征进行分析。结果表明:近13年内蒙古地区有5个沙尘暴多发中心,强和特强有2个高发区。年变化显著,1995年沙尘暴开始减少,1999年开始增加,2001年达到最多,之后开始减少,2003年沙尘暴次数最少,2004年开始呈波动增加趋势。在一年内,沙尘暴、强和特强沙尘暴集中出现在春季的3~5月份,4月份最多,沙尘暴下旬相对集中,上、下旬是大、小范围强和特强沙尘暴易发时段。     

基于两变量联合分布的干旱特征分析

以标准降水指数作为干旱指标,通过Copula函数构造干旱历时和干旱程度的联合分布来分析干旱的基本特征,并以汉江上游为例进行了应用研究.结果表明,由于联合分布考虑了两变量之间的各种组合,并且可以求出各干旱历时或干旱程度下的条件概率,因此,能够更全面地反映干旱的特征.     

干旱区自然灾害监测预警系统的一般模式——以塔里木盆地为例

我国西部干旱区生态环境脆弱 ,自然灾害频繁。塔里木盆地是我国最大的内陆盆地 ,干旱、大风、沙尘暴、洪水、泥石流以及地震、雪灾等自然灾害 ,严重地影响到盆地的生态安全。在RS、GIS及 GPS等技术支持下 ,研究各自然灾害的孕灾机理及过程 ,建立自然灾害的监测评价及预警系统 ,对于塔里木盆地生态环境建设具有重要意义。     

新疆近45年气象灾害及其防御措施

气象灾害不仅给新疆经济和人民生命财产造成严重损失,而且成为影响新疆国民经济发展的一大制约因素.利用1960-2004年的气象资料,就新疆近45年来发生的洪旱灾害、大风及沙尘暴灾害、冰雹灾害等变化情况,通过时间序列进行了线性拟合,以图表的方式进行了分析和描绘,指出这几种主要气象灾害的变化趋势,并提出了一些长远和近期的气象灾害防御措施及对策.     

锡林郭勒地区沙尘暴气候致灾因子危险性评价

根据锡林郭勒地区1971-2000年气象数据资料,在沙尘暴时空分布研究的基础上,分析该地区沙尘暴气候因子致灾危险性风险区划。结果表明：锡林郭勒地区春季为沙尘暴高发期,占全年的77.28%。沙尘暴年际变化呈递减趋势,空间上由西向东逐渐递减,多发区位于荒漠草原区和农牧交错区。沙尘暴的形成发展与气候影响因子有关,但在不同阶段...     

区域自然灾害综合区划的二次聚类法及其在山东省的应用

灾害综合区划研究中,定量方法高级单位跨区现象往往不可避免,而定性区划低级单位界线难以确定。针对这一问题,从灾害系统观点出发,在充分分析灾害系统动力学模型的基础上,认为以长时间系列灾害资料为基础,自然致灾因子可反映孕灾环境稳定性信息。通过借鉴多维相似性指数的计算方法,利用Ward聚类得到山东省114个县级统计单元的聚类图谱。然后,根据自然灾害的自然和社会属性设计了各灾种的综合指标,并再次进行聚类分析。经过检验后发现,第一次聚类可以很好地反映灾害系统的中宏观分异,第二次聚类则在微观方面非常理想。因此,根据当地实际情况分别截取了二者合理的部分,组成了完整的区划方案,从而在一定程度上弥补了目前自然灾害综合区划方法的不足。     

新疆近50年沙尘暴灾害变化趋势分析

采用新疆88个气象站近50年的气象资料,分析新疆沙尘暴时空分布特征、年际和年内演变趋势及年际演变的影响因素。结果显示：新疆沙尘暴近50年以来空间分布特征是南疆多于北疆,南疆多发时期4-10月,北疆多发时期3-9月;年际演变趋势20世纪80年代以来较60、70年代都有所减少;80年代以后虽然沙尘暴发生日数减少,但是沙尘暴...     

1400-1899年秦州(今天水)城市洪涝灾害初探

今天水市自西晋太始五年(269)至今一直作为天水地区政治、经济、文化中心,具有水陆兼备的交通区位优势和依山傍水的生态环境优势。文中通过对历史文献资料的搜集、整理与分析,对1400-1899年秦州地区自然灾害特征进行了初步分析,并对在此期间秦州城市洪涝灾害进行了初探。结果表明:1400-1899年秦州地区的自然灾害以干旱、洪涝、冰雹、地震四种为主,其中洪涝灾害共发生50次,平均每10年发生一次。此外,还发现在此期间秦州城共修筑12次,平均42年一次,城市洪涝灾害是其修筑的重要原因。秦州城市洪涝灾害致灾因子包括州城地处山间河谷盆地、降水集中且多暴雨、城市四周泄洪能力与防洪强度过低等。     

历史时期关中平原水旱灾害与城市发展

通过对历史时期以来关中平原旱灾、水涝灾害发生频率的统计与分析,发现从370 BC-2000 AD的2 300多年里,关中平原有2个时期水旱灾害的发生最为频繁,即610-850 AD(隋后期至唐后期)和1580-2000 AD(明后期以来).而且,水旱灾害的发生相互联系,旱灾频繁的时期,也是水涝频繁发生的时期.深入分析发现,水旱灾害的发生一方面与关中平原气候变化、中心城市的建设发展与衰落有密切联系;另一方面也与人口数量的增长密切相关.其根本原因在于城市建设和人口增加,对自然资源的开发利用和消耗大幅度增长,对城市周边山地和丘陵地区环境的压力剧增,造成环境的迅速退化,导致平原地区水旱灾害频繁发生.     

一次强沙尘暴天气的数值模拟研究

用NCEP(1°×1°)资料和GRAPES_SDM沙尘暴模式,对发生在中国北方的"20060409-11"强沙尘暴天气过程进行了数值模拟,并利用位涡理论对此次沙尘暴过程的发生机制进行了研究。结果表明:⑴强斜压槽触发了此次强沙尘暴天气,稳定的高原高压脊对低压槽的阻滞作用是沙尘暴能够维持较长时间的原因;⑵GRAPES_SDM成功模拟出此次强沙尘暴过程天气系统和发生区域,表明它是研究沙尘暴天气的有利工具;⑶此次沙尘暴过程发生的机制是:高层位涡梯度增大,使位涡锋生增强,导致高空急流产生;高空急流通过地面沙尘区域时,导致了地面风速增强而产生沙尘暴。     

古代黄河中游饥荒与环境变化关系及其影响

通过对地方灾害史料收集整理,统计出黄河中游近2000年来共发生了306次饥荒。分析表明:饥荒的发生与气候变化、自然灾害以及环境变化之间有显著的关系。主要表现为:气候寒冷时期,农业生产受到影响,饥荒发生频率较高;气候温暖时期,农业生产发展,饥荒发生频率较低。历史上严重的自然灾害常常引发饥荒,尤其是旱灾与饥荒的发生关系最为密切。历史时期黄河中游环境的恶化也是饥荒发生的重要原因。频繁发生的饥荒对社会经济及城市发展建设都造成一定的影响。