关中地区降水特征及其对旱涝灾害的影响

为了减少关中地区降水引发的旱涝灾害带来的损失,基于关中地区各市站30~60a的降水量数据,运用数理统计并结合Mann-Kendall突变检验法对该地区降水量的Z指数进行了分析,就关中地区降水对旱涝灾害的影响做了研究。结果表明:(1)关中地区降水量相对比较丰富,但极差较大,易出现旱涝灾害,旱涝发生的总年份占研究序列的41.33%。其年内旱涝程度的分布与年际基本一致,但各地区分布又不尽相同。(2)关中地区冬春季Z指数朝着干旱化的趋势发展,且春旱更严重;夏秋季旱涝灾害均易发生且频繁,为主要的防灾期。(3)关中地区的旱涝变化交替出现,但总体趋势正在向着偏旱的趋势发展。该研究为关中地区旱涝灾害的防治提供了一定的科学依据。     

辽宁省近50年旱涝灾害的时空特征分析

基于1960—2009年辽宁省49站的逐日降水资料,从单站旱涝Z指数出发,根据Z指数的划分等级定义了辽宁省的区域旱涝指标,以此讨论了辽宁省年度旱涝灾害和季节性旱涝灾害的时间变化趋势和空间分布特征。结果表明:50a来,年度干旱、夏旱、秋旱指标呈上升趋势,春旱指标的时间变化趋势特征不明显,年度洪涝和夏涝指标呈下降趋势;从空间分布来看无论是年度干旱还是季节性干旱,发生频率最高的地区都在辽宁省西部及西北部地区;辽宁东北地区的年度干旱、春旱、夏旱出现频率较低,秋旱出现频率最低的地区在辽宁省南部。年度洪涝和夏季洪涝的空间分布特征比较相似,发生频率最高的地区在辽宁省东部及东南部地区,西部地区发生洪涝的频率是最低的。旱涝灾害的严重程度与降水集中度的大小具有一定的相关性     

东北近60年盛夏降水特征及其与不同类型厄尔尼诺的联系

为了探讨东北地区盛夏降水的特征及其与不同ENSO的联系,利用1961—2019年国家气象信息中心整编的东北地区204个站日降水资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料和国家气候中心ENSO监测结果进行研究分析。结果表明:(1)盛夏降水20世纪90年代到21世纪初进入枯水期,21世纪10年代降水有所增加。1961—2019年降水以5.386 mm/10 a的速率减少,其主要原因是小雨和中雨减少,且近年来降水减少速率变缓;(2)空间上,降水整体呈减少趋势。小雨呈减少趋势,辽宁降水减少最显著,50个站均呈下降趋势,37个站通过显著性检验。中雨和大雨均呈减少趋势,但不显著。暴雨有超过60%的站呈上升趋势,黑龙江以上升趋势为主;(3)厄尔尼诺次年盛夏,中部型(CP型)降水量整体多于东部型(EP型)。EP型辽宁降水偏多,吉林呈西北—东南降水反相分布,内蒙古降水整体偏多,黑龙江整体偏少,且局部地区显著偏少。CP型辽宁降水亦偏多,且多于EP型,吉林为南北反相分布,黑龙江整体偏多,内蒙古整体偏少,且局部显著偏少。由此可以得出,厄尔尼诺可以作为次年东北地区盛夏降水的一个预测因子。     

基于EOF和小波分析的山东省年降水时空变化特征

为了探究山东省年降水量的时空变化特征,根据山东省29个国家基本、基准地面气象观测站1980—2019年逐月降水资料,通过经验正交分解(EOF)、小波分析等方法对山东省年降水量变化特征进行了分析探讨。结果表明:山东省年降水量介于507.0～1 047.4 mm,大体上由东南向西北递减; 山东省年降水场主要具有2种模态,4种表现类型,分别为全省多雨型,全省少雨型,东南部降水偏多、西北部降水偏少型以及东南部降水偏少、西北部降水偏多型,山东省40 a来降水场表现出4种类型的年份数分别为12,12,2,4 a,4种降水类型分布年份实况验证的准确率达到96.7%; 山东省年降水量存在3～9 a的年际变化周期,以及15～32 a的年代际变化周期,其中主周期为28,18,4,7 a,分别经历了大约2,3,15,8.5个丰—枯转换期。综上,山东省年降水量由东南逐渐向西北递减。年降水场具有2种模态,4种表现类型,且具备多时间尺度周期特征。     

气候暖干化背景下环渤海地区旱涝时空响应

[目的]在全球变暖背景下,为深入认识环渤海地区区域响应特征,进而制定防灾减灾政策,提高旱涝灾害应变能力。[方法]利用环渤海地区60个气象台站1961—2012年的实测气温、降水资料,采用线性趋势法、Mann—Kendall检验以及空间插值法揭示环渤海地区气候的时空变化特征;应用Z指数旱涝等级标准和区域旱涝指标分析该区域旱涝灾害的时空响应特征。[结果](1)环渤海地区近52a气候总体呈现暖干化趋势,年平均气温显著上升,增温速率为0.25℃/10a,且于1988年前后发生增温突变;年平均气温南高北低,大部分地区呈增温趋势,且南北增温程度差异不大。(2)降水量呈减少趋势,下降速率为10.37mm/10a;降水自东南向西北递减,沿海多于内陆,差异逐渐减小;(3)1988年后,环渤海地区旱涝灾害频率明显增加,其中旱灾显著增加,涝灾略有减少;空间上旱灾比例高于涝灾,且呈现出明显的干旱趋势。[结论]环渤海地区气候对全球气候变化有所响应,尤其是旱涝灾害,表现出一定的区域特征。     

1951-2016年长江荆南三口地区旱涝演变与急转特征分析

根据荆南三口地区22个气象站点1951—2016年月降水资料,采用标准化降水指数（SPI）及夏季长周期旱涝急转指数（LDFAI）,辅以EOF分析、小波分析、M-K检验等相关分析方法,分析荆南三口地区66年旱涝的变化特征。结果表明：（1）旱涝年际变化较大,20世纪50年代前涝后旱、60—70年代整体干旱、80年代旱涝交替、90年代洪涝、21世纪前涝后旱,且四季均可发生旱涝事件。（2）空间尺度可分为3个区域类型,东南部（湿润区）、中部（降水均匀区）、西北部（偏干区）,且季节空间分布上存在较大差异,西北部的五峰、宜昌、荆州等地四季干旱较多,中部的安乡、南县、华容等地四季洪涝较多。（3）年与四季多以5年、10年周期为主,并具有30~35年的长周期。（4）旱涝急转指数在1981年和2015年发生显著变化,而旱涝强度在1972年和2014年发生显著突变。（5）宜昌、石门、澧县等夏季多为旱转涝;五峰、宁乡、安乡、华容、常德等地夏季多为涝转旱。     

川西北高原甘孜州地区降水变化特征及旱涝研究

为了解川西北高原降水及旱涝情况,利用甘孜州11个气象站点1961—2017年的逐月降水资料,运用气候倾向率、M-K检验、Morlet小波分析、Z指数方法,结合GIS空间分析技术,分析了甘孜州降水变化特征及旱涝时空分布格局。结果表明:57年来甘孜州年降水量5 a滑动平均以21.47 mm/10 a的速率增长;雨季为夏季,但四季降水均呈增加趋势,其中秋季降水增加最为显著,约1.64 mm/10 a;受地形、大气环流、季风等因素的影响,甘孜州降水量总体趋势呈西北干、东南湿的格局,容易造成局部气象和地质灾害。经Z指数计算得出,甘孜州洪涝发生较干旱频繁,但干旱更为严重,在降水量于1986年发生突变后,干旱强度减弱,洪涝强度加大;从季节上看,四季都有干旱发生,但冬旱较为严重,这与冬季降水量偏少有关;从空间上洪涝从西向东逐渐减小,干旱分别从西北往西南、东南向东北减少。     

基于CWSI的贵州省干旱时空变化特征及影响因素分析

为了促进贵州省农业和生态环境可持续发展,基于作物缺水指数(Crop Water Stress Index,CWSI),结合气象、植被指数等数据,采用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验、变异系数和相关性分析等方法,对贵州省2000—2019年的干旱时空变化特征、趋势及影响因素进行了分析。研究表明:(1)贵州省CWSI多年均值为0.43,整体处于轻旱等级,空间分布为东南湿润,西北干旱,多年旱情变化呈缓解趋势;(2)从地貌类型来看,非喀斯特地貌CWSI多年均值为0.37,整体处于无旱等级,喀斯特地貌均值为0.47,处于轻旱状态;(3)从植被类型来看,除针叶林整体处于无旱状态外,其他植被类型都处于轻旱等级,且针叶林的变异系数(CV)值较其他林地高,说明其对气候因子的敏感性高,抗旱能力强;(4)贵州省CWSI与降水和气温均呈负相关,负相关面积占比为95%和54%,说明降水对CWSI的影响较大。综合分析得出,贵州省东南部湿润,西北地区干旱,全省干旱受喀斯特地貌、降水的影响较大。     

辽宁省旱涝灾害与太阳黑子活动的相关性

应用辽宁省1956—2011年22个气象台站的逐月降水资料,通过Z指数确定了该地区的旱涝等级及发生年份;采用频率分析法分析了太阳黑子极值年附近的旱涝特征;运用Morlet小波分析技术,对辽宁省近56a来降水Z指数与太阳黑子的小波系数变化进行了分析。结果表明:(1)该地区近56a中旱涝发生频率基本相等,旱涝情况整体趋势为由涝转旱,尤其是进入21世纪后,旱灾发生次数明显增多,呈现干旱化现象。(2)各年太阳黑子数与该地区的Z指数整体上呈负相关关系;该地区在太阳黑子峰值年或峰值年附近易出现旱年,在太阳黑子谷值年或谷值年附近易出现涝年。(3)太阳黑子与Z指数在7~11a有较好的对应关系,太阳黑子的活跃期对应降水偏少期,太阳黑子的低谷期对应降水丰沛期,说明太阳黑子的变化对辽宁省降水有较大的影响,未来几年处于太阳黑子的活跃期附近,为降水偏少期。     

湖北省1957-2009年降水时空变化特征分析

利用湖北省21个气象站1957-2009年的逐日降水资料,采用EOF、REOF和小波分析对湖北省年降水的空间分布和周期特征进行初步研究.研究结果表明:EOF分析得到的前3个典型场可以很好的反映湖北降水空间分布的特征,即具有整体一致、南北相反及中部和周嗣地区相反.REOF分析得到的前6个空间模态可以较好地代表湖北年降水的6个异常敏感区,分别为鄂西北区、鄂北区、鄂东北区、鄂东南区、鄂中南区、鄂西南区.利用复Morlet小波函数对湖北年降水的周期性进行研究,表明湖北年降水存在着明显的3 a、7 a、14 a的特征时间尺度和周期性振荡;从大的周期转变来看,今后一段时间内,湖北省的年降水量会逐年减少,之后可能进入一个相对干旱时期.     

2000-2018年黄河流域NDVI时空变化及其对气候和人类活动的双重响应

[目的] 分析黄河流域NDVI时空变化特征,探究NDVI变化对气候和人类活动的响应机制,为制定合理的生态工程提供科学依据,为实现黄河流域生态保护和高质量发展提供保障。[方法] 基于MODIS NDVI数据,辅以降水和气温数据,采用一元线性趋势分析、Hurst指数、偏相关分析及残差分析方法,对2000—2018年黄河流域NDVI时空变化特征进行分析,并探讨了NDVI变化对气候和人类活动的双重响应。[结果] ①黄河流域NDVI呈现波动增加趋势,总增速为6.8%/10 a,NDVI在东南部及西部较高,北部及西北部较低,由东南向西北部减少,下游最高,中游次之,上游最低;整体上,以东亚季风生态地理区和西北干旱生态地理区界线（鄂尔多斯市—毛乌素沙地—庆阳市—平凉市—定西市）和青藏高原生态地理区和西北干旱生态地理区及东亚季风生态地理区界线（西宁市—甘南市—定西市）为界呈Ⅴ字型分布。②NDVI整体变化趋势以改善为主,反持续性强于持续性,且表现出较强的弱持续性,其中改善区约占62.32%,主要呈带状集中分布。在中上游地区,在鄂尔多斯市—毛乌素沙地—庆阳市—平凉市—定西市—西宁市—甘南市、太原盆地—临汾盆地—关中平原及运城盆地—三门峡两两界线间的条带区域基本为改善区,而退化区域以中下游为主,呈零散分布。③NDVI与降水和气温呈正相关,且与降水的偏相关强度稍大于气温,流域约76.7%的地区NDVI残差呈增长的趋势,人类活动整体对NDVI增加的影响以促进为主,促进作用大小顺序为：中游>上游>下游。[结论] 黄河流域NDVI变化受气候和人类活动共同影响,具有空间异质性,适度的生态工程及农业生产活动对植被恢复有重要作用。     

基于标准化降水指数的浙江省旱涝特征分析

基于浙江省84个气象站1980~2009年的降水资料,选择标准化降水指数作为旱涝评价指标,分析了全省旱涝发生频率、旱涝站次比和旱涝强度的时空分布特征。结果表明:全省旱涝灾害频率高,年际上呈现旱涝急转特征。全省旱涝灾害影响范围广,多年平均旱站比28.6%,涝站比25.8%,平均干旱强度和洪涝强度分别为中旱和中涝。在空间分布上,旱涝灾害频率呈斑块状的区域性特征分布,表现为多个高频区;干旱高频区主要分布中旱站和重旱站,而洪涝高频区分布中涝站,这些区域可能是潜在的自然灾害区,应加强抗旱防洪措施建设。     

南方农牧交错带降水变化及旱涝多时间尺度特征

[目的]分析南方农牧交错带降水变化及旱涝多时间尺度特征,为该区旱涝灾害防治决策、牧区生态重建及保护提供科学参考。[方法]基于南方农牧交错带1960—2017年20个气象站点逐月降水量资料,采用标准化降水指数(SPI)、反距离权重插值、M-K突变检验等方法对南方农牧交错带近58 a的降水特征及旱涝灾害时空格局进行研究。[结果]①近58 a以来南方农牧交错带年平均降水量以3.98 mm/10 a的速率在增加,降水主要集中在夏季,用M-K方法检测出该区域年平均降水量在1990年发生突变;②受气候、大气环流、地形、海拔高差、下垫面等因素的影响,降水量在空间分布上以维西—理塘—若尔盖为界,西北部降水量少,东南部降水量多,降水量呈现出由东南向西北递减的趋势;③研究区年降水量的增减变化以松潘—马尔康—新龙—理塘—稻城一线为界线,该线以东地区的年降水量均呈显著增长趋势发展,以西地区的年降水量呈显著减少趋势;[结论]研究区20世纪60—70年代旱灾发生的频率略高,80—90年代涝灾发生的频率较高,2000年以来旱涝灾害呈明显的减弱趋势发展。     

黄土高原中部降水梯度带植被覆盖度动态变化特征

黄土高原植被生长的水分环境从东南向西北呈现明显的梯度变化,定量分析各降水梯度带植被覆盖度空间分布特征和演变趋势,对正确评价退耕还林草工程的生态效应具有重要意义。选择一条垂直于降水梯度变化的样带,利用MODIS/NDVI数据,基于像元二分模型获取了研究区2000—2010年植被覆盖度空间分布特征,采用斜率法和相关系数法分析了植被覆盖度的变化趋势和影响因素。结果表明:(1)研究区植被覆盖度在空间分布上由东南向西北降低,东南部地区植被覆盖度达82.6%,北部荒漠地区仅为38.6%;(2)由于退耕还林草工程的实施,该区11a间植被覆盖度整体呈现上升趋势,其中2007年植被覆盖度值最高,为65.3%,与降水年际变化趋势一致;(3)研究区植被覆盖度主要受当年4—8月降雨量和气温影响,时间序列具有显著相关性。     

1961-2017年贵州降水时空变化特征

为研究贵州地区降水的时空演变规律,根据贵州省84个气象站1961-2017年的降水量资料,利用EOF和REOF方法、Mann-Kendall检验、Cramer法、YAMAMOTO法和滑动t检验及Morlet小波分析法,对贵州地区57年来降水的空间分布、时间系数变化特征和时间序列的趋势性、突变性及周期性进行了分析。结果表明:EOF方法可以很好地解释降水场的时空分布特征,前2个特征向量累计贡献率达50.08%,揭示了两种典型的分布场,即全局型和东西反向型。分析特征向量所对应的时间系数,贵州省的降水场主要表现为全省多雨、全省少雨、东多西少、东少西多4种类型,REOF可将贵州降水场分为东西部两个区域,通过Mann-Kendall检验发现均存在降水减少的突变,并通过Cramer法、YAMAMOTO法和滑动t检验对结果进行验证,发现Ⅱ区比Ⅰ区降水突变明显。Morlet小波分析表明,贵州地区降水存在着显著的28 a周期变化。     

河南省1960—2018年旱涝演变及其极端与持续性分析

为探究河南省旱涝变化规律及其气候驱动因子,利用河南省17个国家基准气象台站1960—2018年逐日降水、气温资料,采用降水和潜在蒸发均一化旱涝指标,对河南省旱涝时空演变特征进行了多尺度、系统性分析。结果表明:(1)近59年河南省旱涝呈振荡性波动且具显著干旱化趋势,1980s偏涝程度最强,1990s中期之后趋于偏旱,而且干旱化趋势在未来将持续增强。季节间旱涝存在明显差异,尤其春季、秋季干旱化趋势最显著,夏季、冬季无显著干旱化趋势。全年、季节旱涝演变普遍存在3～5 a的年际周期变化,秋季还存在7～8 a的周期变化,全年与春、夏、冬季还存在13～14 a的周期性。(2)河南省全年与秋季呈全域性干旱化趋势,尤其以开封、郑州和新乡等黄河沿岸连片区干旱化趋势最为显著,夏季全省无明显旱涝变化趋势,冬春季干旱化趋势呈不同局域性。(3)1990s中期之后河南省极端干旱发生频次快速增多,连片、区域性干旱化趋势显著增强,极端雨涝则显著减少,冬季极端旱涝较少,夏季发生频次最高,全年与季节极端旱涝在空间变化上呈规律性差异分布。(4)1990s中期以来河南省持续性干旱事件的增多增强已成为必然趋势,发生次数、强度、持续时间均远超以往,而持续性雨涝事件则在1990s中期之后显著减少,两者的发生演化基本呈反相同步呼应、此消彼长的特点。河南省旱涝演变呈显著干旱化趋势,且呈全域性干旱化趋势分布特点,极端干旱、持续性干旱事件增多增强已成为必然趋势。     

滇黔桂岩溶区ET时空特征及气候因子驱动

基于滇黔桂岩溶区2000—2014年MOD16 ET产品和同期72个气象站点数据,运用趋势分析法、Hurst指数、偏相关分析法和复相关分析法,探究地表蒸散发时空变化特征及其气候因子驱动。结果表明:(1)年际ET呈不显著增加趋势(p>0.05),距平相对变化率年际差异较大; 年内ET呈单峰变化趋势,7月份达到最大值; 不同生态地理区ET具有差异性。(2)ET多年均值总体呈西北部低、东南部高的空间分布格局; 季节ET均值差异显著,夏季ET最强,冬季最弱。(3)年际ET变化趋势以不显著变化为主,呈增加趋势的区域面积略大于呈减少趋势的区域面积; Hurst指数大于0.5的持续性区域占比91.41%,ET变化趋势以持续性为主导; 不同植被类型ET均值及变化趋势具有差异性。(4)不同生态地理区ET与降水和温度的偏相关系数波动较大,温度对ET的影响大于降水; ET与降水和气温的复相关系数总体呈不显著正相关,复相关系数值在空间上呈西北高、东南低的分布格局; ET受气候因子驱动的地区主要表现为气温驱动。综上,揭示了滇黔桂岩溶区ET时空变化特征,明确了ET变化的主要气候驱动类型。     

基于EOF的陕西省降水变化时空分异研究

应用经验正交函数法（empirical orthogonal function,EOF）对陕西省23 a来96个气象站点的数据进行EOF分解,分别计算出年降水场的特征向量分布和时间系数序列。结果表明,应用EOF方法可以很好地揭示降水场的时空分布特征,且对陕西省而言前3个特征向量揭示了3种典型的分布场,其累计贡献率达81.10%。陕西省降水的空间分布有3种典型的模式,即全局型、南北型和东西型。总体上3种场的特征向量分布值表现为南大北小,且高值中心都出现在陕西省的最南端,这说明南部虽然多雨,但年际变化量较大,北方少雨,但年际变化量较小。对特征向量所对应的时间系数分析发现,陕西省的降水场主要表现为6种类型。从23 a来的统计结果可以看出它与贡献率所反映的降水场的典型程度基本一致。     

西藏地区降水侵蚀力时空分布研究

以2000-2008年的TRMM 3B42数据为基础,在ARC/INFO软件提供的地图代数运算功能支持下,利用日降水量估算降水侵蚀力,对西藏地区降水侵蚀力及其年内分配和年际变化的空间分布特征进行了分析.结果表明,西藏地区降水侵蚀力大体呈由东南向西北递减的趋势,地区差异大.降水侵蚀力年内分配集中度呈由东南向西北增加的趋势,降水侵蚀力越小的地区,年内降水侵蚀力分布越集中.西藏自治区降水侵蚀力在2000-2008年的年际变化同样存在空间分异,整体上呈现降低的趋势.     

基于SPI的近41年(1965-2005)河北省旱涝时空特征分析

河北省是旱涝频发地区之一。本文基于1965-2005年河北省84个气象站的逐月降水数据,采用标准化降水指数(SPI)、正交经验分解函数和旋转正交经验分解函数等方法,分析了近41a河北省旱涝时空变化分布特征。结果表明:河北省旱涝总体上呈阶段性变化特征,1965-1972年和1997-2005年干旱比较频繁,1973-1996年干旱频率较低;20世纪70年代和90年代前中期为雨涝比较频繁阶段。春秋季干旱呈减轻趋势,夏季干旱呈加剧趋势(不显著),冬季旱涝变化趋势不明显,但90年代以来河北省极端季节旱涝事件比较频繁。在空间上,河北省旱涝分布可分为东部、北部、南部和西部四个不同的区域,四个区域的旱涝总体上具有相对一致的大趋势,但在某些时段也表现出一定的南北差异和东西差异。河北省全省20世纪90年代后期旱涝变率最大,70年代前期和末期变率也较大,80年代变率最小;四个区域总体上表现出与全省大致相同的趋势,只是2000年以后南部地区旱涝变率持续较高。