基于标准化降水指数的干旱变化特征分析——以大庆地区为例

干旱是制约大庆地区发展的重要因素,为研究大庆地区干旱变化特征,利用大庆地区5个气象站1960~2015年的逐日气象资料,采用标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI),以Z指数为对照,结合历史旱情(以典型年2004和2007年为例进行说明)对大庆地区干旱研究的地区适用性进行了对比,并从干旱强度、干旱历时以及干旱周期角度对大庆地区干旱发生特征进行分析。结果表明:短时间尺度(1~3个月)下,SPI指数对干旱(特别是重旱)的识别能力优于Z指数;在12个月长尺度下二者表现一致。夏季干旱事件(SPI-1.0)的发生频率最高,为39.29%,其中中等干旱(SPI-1.5)及重旱(SPI-2.0)的发生频率约占16.07%;冬季干旱事件发生频率最低,为32.14%。在年尺度上,大庆地区多发生持续时间为7个月及以上的干旱事件,其次为3个月和4个月。大庆地区年际干旱频发,56年间有26年发生了干旱,有5个时间段出现了连旱现象,其中20世纪70年代干旱事件发生次数最多(7次),此后逐年减少。小波分析表明,大庆地区干旱特征呈周期变化,主要周期为2~6,12~15a,24~28a,无论哪个时间尺度,2015年后小波系数实部均呈现正值趋势,表明在未来一段时间内该地区降水偏多。趋势分析表明,大庆地区56年虽年降水量上升不显著,但SPI值上升达到p≤0.01显著水平,说明大庆气候区别于东北的干旱化呈现出显著的湿润化变化。     

基于SPEI的河北省南部棉花生长季干旱特征分析

旨在为棉花干旱灾害的监测、预报预警及防御提供理论依据。利用河北省南部8个气象站点1962—2020年的逐月气温、降水量数据，采用标准化降水蒸散指数(SPEI)，通过回归分析、Mann-Kendall检验等方法，分析了河北省南部棉花生长季（4—10月）干旱变化特征。结果表明，河北南部棉花全生育期的干旱频率为25%，其中重旱以上发生频率为6.8%;播种期、苗期、蕾期、花铃期和吐絮期干旱频率分别为35.6%、30.5%、32.2%、30.5%和32.2%;苗期气候在1976年发生干湿变化突变，1976年后呈显著湿润化趋势;蕾期气候在1968年发生干湿突变，1968年后呈显著湿润化趋势;棉花花铃期气候1982年后呈干旱化趋势，变化趋势越来越显著;棉花吐絮期气候1989年后呈干旱化趋势;棉花全生育期气候1982年后呈现持续干旱化趋势。20世纪90年代以来，棉花苗期、蕾期气候呈湿润化趋势，花铃期呈干旱化趋势，作物品种培育和栽培技术措施改进应重视这种变化趋势。     

基于SPEI的东北地区农作物生长季干旱特征分析

利用1968—2017年东北地区89个站点的月值数据,采用Penman-Monteith模型计算了潜在蒸散,进而计算出标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI).分析多尺度SPEI与作物因旱受灾面积的相关关系,结果表明,8月份的4个月尺度SPEI与受旱面积的关系最为密切,故以此代表东北地区农作物生长季干旱.对东北地区生长季SPEI进行突变和趋势分析,发现以1983年为突变点由干转湿,且总体上呈现出湿润化的趋势.月时间尺度的SPEI表明,除9月份出现干旱化趋势且不显著外,其他月份均呈现变湿趋势,其中4和10月份湿润化显著.空间上,大部分区域表现为SPEI增加的趋势,其中SPEI显著增加区域主要分布在东北中西部地区,SPEI减小的站点主要分布在南部区域,但均未通过0.05的显著性检验.生长季不同月份干旱的高发区各不相同.     

基于SPEI和RDI的曲靖大型灌区干旱趋势研究

干旱演变趋势对灌区水资源开发利用及防灾、减灾具有重要意义。以曲靖大型灌区为研究对象,收集灌区内沾益、陆良、曲靖3个气象站近40年月平均降水、月平均温度数据,计算得到12个月尺度的标准化降水蒸发指数(SPEI)和干旱侦测指数(RDI)的干旱指数,以Man-Kendall等趋势检测方法分析曲靖灌区干旱趋势,同时借助于Hurst指数,分析趋势的持续性。研究表明,采用考虑温度影响的SPEI与RDI计算3个站点的干旱指数是较为合理;3站发生的干旱次数大致相同,且灌区总体趋于干旱化,同时,干旱化趋势具有持续性。     

天峻县春旱变化特征及对牧业生产的影响

采用天峻县气象站3～5月份基本气象资料和牧草返青期观测数据(1961-2017年),分别采用相对湿润度指数(M指数)和标准化降水指数(SPI指数)研究天峻县春季干旱变化特征及对牧业生产的影响。结果表明,天峻县春季干旱变化趋于稳定,并没有呈现出显著的干旱化趋势或湿润化趋势,目前正处于相对湿润的时间段;天峻县春季干旱存在着一个约28a的变化主周期;天峻县春季干旱对当地牧业生产影响很大,严重的减少了牧民群众的收入。     

陕西渭北旱塬气候暖干化及干旱灾害趋势判断

基于1961-2009年气象数据,利用区域旱涝指数Xi和Mann-Kendall气候突变检验法对陕西渭北旱塬的气候变化特征进行了分析。研究表明:气温以0.246℃/10a的速率呈现明显增温,气候呈暖干化趋势,且在1991年和1994年发生了变干旱和增温的突变。近49年来,出现了5年偏旱、3年大旱、2年重旱。干旱存在季节性差异,夏季和冬季干旱趋势减轻,春季和秋季干旱趋势增加。季节性连旱时有发生,冬春季连旱次数最多。夏季大旱和四季连旱是造成渭北旱塬严重干旱年份形成的重要原因。     

基于Z指数的寿阳县干旱气候特征分析

利用寿阳县1961—2018年逐月降水资料,采用降水Z指数作为气象干旱等级指标,分析该地区的干旱变化特征。结果表明：近58年来,寿阳县年气候呈干旱化趋势,出现干旱16年,发生频率为27.6％,1997－2010年期间干旱发生频率最高,干旱程度最为严重;季节干旱中,春季有湿润化趋势可能,夏、秋、冬季呈不明显干旱化趋势;四季干旱发生频率,春季32.8％、夏季27.6％、秋季37.9％、冬季31.0％。春季干旱主要发生在1971－1982年期间,夏季干旱在1965－1974年、1980－1986年、1997－2001年期间旱情最严重,秋季干旱在1994－2010年和冬季干旱在1981－2002年为多发阶段。季节干旱,除冬季外,其它三季干旱都对当地农作物正常生长带来极为不利的影响。     

基于SPI指数对天柱县近52年的旱涝特征分析

基于1961年～2012年天柱县的逐月降水资料,根据标准化降水指数SPI分析了天柱县近52年来的旱涝变化状况。研究结果表明:天柱县近52年干湿变化的主要特点从特旱到特涝再到特旱,这种极端的旱涝转换共经历了4次,基本上每年内都有不同程度的季节性干旱和湿润,年均干旱月数为3.5个月,年均湿润月数为4.0个月;干旱期主要集中在20世纪60年代前期(1961年～1963年),20世纪80年代,20世纪90年代后期(1995年～1999年)以及21世纪初,湿润期主要集中在20世纪60年代中期(1964年～1967年),20世纪70年代和20世纪90年代前期(1991年～1994年);干湿变化具有阶段性特征,20世纪60～70年代相对较为湿润,20世纪80年代全县向干旱方向发展,20世纪90年代全县持续湿润,进入到21世纪后,全县由极端湿润向极端干旱发展。政府部门根据旱涝特征,结合当地情况,因地制宜、旱涝兼治、兴修水利,以降低旱涝灾害对农业生产和人民生活带来的不利影响。     

新疆阿克苏地区气象干旱特征研究

研究区域干旱特征规律能够为干旱风险管理提供技术支撑,利用研究区内9个气象站点1960 ～ 2007年日降水数据,计算SPI 4个时间尺度3、6、9、12个月的干旱指数,分析该地区的干旱程度.在此基础之上,利用马尔可夫链预测随后3年阿克苏地区干旱的概率,与实际情况做比较.结果表明,①12个月时间尺度的结果表明,干旱强度最高的是沙雅,相对干旱频率最大的是库车;6个月时间尺度的结果表明,干旱强度最高的是柯坪,相对干旱频率最大的是拜城和库车.②年平均降水量呈上升趋势,基于SPI的马尔科夫模型的计算结果与阿克苏地区2008 ～ 2010年的气象情况一致.③SPI-12和SPI-6空间分布整体变化趋势一样,但是12个月时间尺度的结果干旱的整体趋势大致是东部比西部要严重;而6个月时间尺度的结果干旱20世纪60年代、80年代、90年代西部的干旱要比东部的严重.     

基于逐日SPEI的陇东黄土高原干旱特征分析

利用陇东地区8个国家级气象站1969—2020年逐日气象资料，采用计算逐日SPEI干旱指数，统计干旱频率和干旱烈度，基于Copula函数等方法，分析了陇东黄土高原干旱气候特征。结果表明，陇东地区出现干旱次数较多的是正宁、宁县、庆城；特旱较多的是华池、镇原，重旱较多的是合水、宁县，中旱较多的是环县、庆城，轻旱较多的是庆城和正宁。极端干旱过程旱段期间各站降水量差异较大，表明干旱空间分布和时间变化有局地性特征。各站SPEI干旱指数的年月际变化基本为同位相波动特征，即大部分年份都是同时干旱或湿润，但是干旱和湿润的程度有一定时空差异。各站各年干旱出现次数差异较大，20世纪90年代和2004—2013年干旱多发。Copula模拟结果表明，正宁站的BB1模型拟合效果最好，Fischer-Hinzmann和Roch-Alegre模型次之，其次为镇原站Marshal-Olkin和庆城站的t模型，西峰站和合水站的模拟效果最差。分析发现，SPEI干旱指数使得干旱在空间和时间上具有可比性，但也有其局限性，难以反映不同气候背景条件下的干旱差异，区域内气候湿润度最大地区与最小地区的干旱指数无明显差异，导致对易发生...     

黑龙江省2000-2021年干旱变化特征及影响因素分析

黑龙江省是我国粮食主产区,20世纪气温上升较明显,且降雨分布不均,易受干旱灾害影响。为了解黑龙江省不同地区耕地干旱多年变化特征、发生频率、发展趋势及引起干旱变化的气象因素,基于温度植被干旱指数(TVDI),结合趋势分析方法,探究黑龙江省2000-2021年来干旱变化和发展趋势特征,并探讨引起省内干旱变化的主要气象因素之间的关系。结果表明,2000-2010年黑龙江省大兴安岭、三江平原、张广才岭、松嫩平原4个区的TVDI值较高,较易发生干旱,2013和2019年属于湿润年,其中松嫩平原多年处于干旱状态;按月份分析,5月和9月易处于干旱状态,特别是松嫩平原区,7月常处于湿润状态,表明省内春秋易发生干旱,夏季较湿润;从干旱发生频率分析,大兴安岭、三江平原、张广才岭和松嫩平原干旱发生频率分别为70.00%、80.91%、85.45%和92.73%,强度以轻旱和中旱为主,研究时间段内仅有松嫩平原有10%概率的重旱发生,该地春季干旱发生频率和强度最大;黑龙江省22年来干旱趋势呈基本稳定偏减少,其中东部有干旱趋势轻度增加像元;月干旱趋势中,6月有明显增加的趋势,面积占比达61.08%,5月、7月、8...     

基于SPI的安徽省1961—2019年干旱演变特征分析

为分析标准化降水指数（SPI）在安徽省干旱监测评估中的适用性,基于SPI从干旱频率、站次比和干旱强度3个方面分析了1961—2019年该地区干旱时空演变特征。结果表明,1961—2019年安徽省各地区干旱频率总体呈南高北低分布,轻旱、中旱、重旱平均频率分别为31.7%、15.7%和6.1%;1961年以来安徽省轻旱以上平均站次比高达31.7%,有15年发生全域性干旱,1978年是干旱发生面积最广的年份,共发生18次全域性春旱、14次全域性夏旱、17次全域性秋旱和16次全域性冬旱;1961年以来安徽省干旱总体以轻旱到中旱为主,且呈微弱下降趋势,最强年份1978年为特旱级别,各季节干旱强度表现为夏旱>秋旱、春旱>冬旱,2011年的春旱、1978年的夏旱、2019年的秋旱和1968年的冬旱是1961年以来各季节性干旱最强年份。SPI可用于安徽省干旱监测评估。     

基于SPEI指数的甘肃河东地区近56年干旱时空变化分析

干旱在中国发生较为频繁,对农业以及社会经济的发展影响较大。以甘肃省河东地区作为研究区,基于1960~2015年20个气象站点的气温与降水数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI),分析河东地区四季和年际的干旱时空分布变化特征,以及极端干旱和中度干旱的发生频次。结果表明,(1)随着时间尺度的不断增加,标准化降水蒸散指数的持续性在加强。(2)20世纪90年代以前,河东地区的SPEI数值处于波动状态,但总体偏向于湿润,从90年代后期,开始呈干旱化态势,虽出现干湿适中的年份,但为数不多。(3)20世纪60~80年代,春季和冬季SPEI指数波动比较频繁,变化趋势不显著。春季80年代中期至90年代初、秋季60年初代至70年代末、冬季80年代末至90年代中期是河东地区的相对湿润期,从春、夏季80年代中期,秋季70年代末期、冬季90年代末期至20世纪整体呈现干旱化特征。(4)空间年际变化南部和北部干旱趋势显著,西北部较弱;季节变化春季和夏季的干旱化趋势显著,秋季和冬季干旱趋势较弱。     

PDSI与降水Z指数在贵州省应用的对比分析

本文基于1980～2018年逐日气象资料计算了PDSI干旱指数与降水Z指数并对两种指数场进行了EOF分析并与干旱实况进行了比对。结果表明：(1) PDSI指数能很好地表征贵州省的冬春秋三个季节的干旱特征,降水Z指数在夏季应用效果较好贵州省四季旱涝特征具有全区一致变化的特征。（2）四个季节的年代际变化特征明显,仅冬季和秋季的有由涝变旱的趋势,其中冬季倾向率达到0.2,冬旱有所抬头;夏季的旱情从整体上看还是呈现略有减缓的趋势,但年际变化较大;2011年以后就没有出现过明显的春季旱情,呈现由干变湿的趋势,春旱近些年有所缓解。（3）冬春秋季在1980年前后发生突变后干旱化趋势一度在加重,而春季在2016年、秋季在2014年突变后干旱都有减缓的趋势,夏季则相对复杂多次反复后在2014年再次发生突变,干旱化趋势减缓。（4）Z指数与PDSI指数反映出的周期基本一致,冬春夏有2-3年的周期,秋季有3-4年周期。     

基于降水距平百分率的苏尼特草原干旱特征分析

利用1980年-2015年锡林郭勒盟3个气象站点逐月降水量资料,采用降水距平百分率,从干旱频率和干旱变化趋势率两个方面对36年间苏尼特草原年际、季节和月干旱特征进行详细分析。研究结果表明:苏尼特草原逐年降水量呈减少趋势;夏季和冬季降水量为降低趋势,春季和秋季降水量为增加趋势;年际和季节尺度轻旱和中旱频率均较高;3、4月干旱频率最高,7、8、9月无特旱。因此,降水距平百分率基本可以体现出苏尼特草原存在干旱化趋势,研究结果与实际情况基本相符,可为相关部门根据本区域干旱特征为制定相应抗旱对策提供理论依据。     

1965—2015年海河流域干旱时空变化特征分析

基于海河流域1965—2015年月降水和气温数据,利用标准化降水蒸发指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI）、Mann-Kendall检验和经验正交函数(Empirical Orthogonal Function, EOF)分析等方法,分析海河流域干旱时空特征。结果表明：1）就时间变化来看,年、春、夏季SPEI序列呈干旱化趋势,秋季呈湿润化趋势,仅夏季干旱变化通过了0.05显著性检验。年、季干旱发生频率表明春旱显著,各年代干旱站次比表明近51年来干旱范围有所增加。2）就空间变化来看,中等干旱在年、夏季集中于永定河系的东部、大清河系及北三河系,春、秋季集中于滦河河系、大清河系及漳卫河系的西部;轻度干旱在年、春、夏季集中于滦河河系、北三河系、大清河系,秋季集中于永定河系、子牙河系及漳卫河系。年、春、夏季在流域范围内呈干旱化趋势,秋季在永定河系、大清河系、北三河系及滦河河系呈湿润化趋势。3）就空间模态来看,近51年来海河流域第一模态的年、季主要时空分布型为全流域一致型,第二模态的年、夏、秋季主要时空分布型为南部—北部反向分布型,春季呈西北部—东南部反向分布型。     

奉节县干旱评估时间尺度适宜性研究

随着全球气候变暖,奉节县近年来遭受旱灾逐步增加,为了探讨不同时间尺度下干旱评估效果的适宜性,采用旬值和月值分别计算相对湿润度指数,结果表明,月值相对湿润度指数在气象干旱频率和气象干旱强度2个指标都优于旬值相对湿润度指数,在今后奉节县干旱评估研究中,适宜采用月值相对湿润度指数进行评估。     

兴安盟干旱特征分析

采用庞万才同志多年研究的干旱指数计算公式,确定春旱、夏旱、秋旱以厦季节连旱的指标和发生规律。结果表明,兴安盟地区无论是春旱、夏旱、秋旱,还是季节连旱,干旱发生频次都是东南部多于西北部。且发生季节连旱频率少于单季干旱频率。进入20世纪90年代以来,干旱发生频率有增加的趋势,干旱程度有加重的趋势。     

基于作物水分亏缺指数的河南省冬小麦干旱时空特征分析

以河南省1961—2014年14个站点的逐日气象数据以及冬小麦生育期数据为基础资料,以作物水分亏缺指数(CWDI)作为干旱指标,利用多种数理统计方法分析河南省冬小麦干旱时空分布特征。结果表明:河南省冬小麦干旱覆盖范围广,其CWDI指数存在准2～4年及准2～6年的周期变化;各干旱等级中,轻旱无突变发生,而中旱与重旱及以上分别在1973年和1965年发生了突变;轻旱的覆盖范围以3.25/10年的速率下降,中旱、重旱、特旱的覆盖范围则分别以2.52/10年、0.68/10年、0.47/10年的速率上升,以轻、中旱为主,重旱次之,特旱最少,其中,轻旱频率高发区集中在豫南及豫西南,中旱频率高值区以许昌、商丘、宝丰、卢氏等地为主,重、特旱主要发生在豫北一带;极重风险区分布为拔节-抽穗期全生育期乳熟-成熟期,重度风险区分布为全生育期拔节期-抽穗期乳熟-成熟期,中度风险区分布为乳熟-成熟期拔节-抽穗期全生育期。     

吉尔吉斯斯坦气象干旱时空特征分析

吉尔吉斯斯坦共和国地处中亚东北部,天山山脉西麓,与新疆阿克苏地区接壤,研究其气象干旱时空特征对于了解中亚气象与环境变化,应对新疆气象与环境将出现的演变都具有一定的意义。基于英国East Anglia大学Climatic Research Unit(CRU)提供的1971-2000年的数据资料,并结合来自世界气象组织(WMO)的9个吉尔吉斯斯坦气象站点国际交换数据,利用PDSI干旱指数的空间分布和年际间变化特点,分析了吉尔吉斯斯坦共和国近30a的气象干旱时空特征。结果表明:吉尔吉斯斯坦在空间上除东北角呈湿润等级,西北角呈干旱等级外,大部分区域处于干湿正常等级;全国四季干湿适当,大部分区域处于干湿正常等级;而在时间上吉尔吉斯斯坦西北部逐渐湿润化,而东南部逐渐干旱化,区域特征明显。