东亚季风与西北地区干旱关系探究

运用中国西北站点资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究东亚夏季风对西北地区夏季干旱影响,分析西北地区夏季降水量时空分布特征和东亚夏季风演变及与干旱关系。结果表明:东亚夏季风对西北地区夏季干旱情况有明显影响,季风强弱不同年份将带来西北地区夏季干旱情况的差异,强季风指数年的东亚夏季风区低空西南夏季风气流和高层东风气流明显偏强,雨带偏北,江淮流域和长江中下游明显干旱。弱季风指数年的东亚夏季风强度偏弱,夏季降水主要集中江淮及长江中下游流域,降水以三类和二类雨带居多,西北区降水稀少,干旱少雨。     

近57年中国北方气候干湿变化及与太平洋年代际振荡的关系

利用中国北方424个气象站点1960—2016年逐日地面观测资料,应用联合国粮农组织(FAO)Penman-Monteith模型计算潜在蒸散(ET0),基于降水量和潜在蒸散计算的湿润指数研究了1960—2016年中国北方干湿气候时空变化特征,分析了太平洋年代际振荡(PDO)对气候干湿变化的影响。结果表明:北方总体干湿变化不显著,空间上表现为西北、青藏高原、内蒙古湿润化而华北干旱化的特征。极端干旱区面积显著缩小,干旱区、半干旱区则明显扩张,表明气候敏感区域在扩张。极端干旱区和干旱区显著变湿润,半干旱区有变湿润的趋势。1960—1990年至1991—2016年,北方经历了变湿润的过程。西北西部、青藏高原湿润化趋势明显,极端干旱—干旱区的界线呈西界东移、南北界线收缩的变化。干旱化趋势主要发生在华北和东北部分地区,华北黄河沿线一带半干旱—半湿润区界线向东南方向扩张。东北中部和西北西部由于降水增加而ET0减少,气候变湿润。华北中西部、内蒙古东部和东北部分地区降水减少、ET0增加,气候变干旱。在PDO暖位相,西北、东北北部及内蒙古东部地区地表气候偏湿润;在PDO冷位相,地表气候偏干旱。而华北则相反。     

基于SPI判定的东北春玉米生长季干旱对产量的影响

为了研究东北地区干旱对春玉米产量变化的影响机制,选用标准化降水指数(standardizedprecipitationindex,SPI)作为干旱的判断标准,利用东北地区春玉米历史产量资料构建相对气象产量残差(standardized yield residuals series,SYRS),结合春玉米干旱受灾率,分析了东北地区春玉米全生育期干旱和产量变化特征,以及干旱对春玉米产量影响的变化规律。结果表明:1)年际间降水量的波动导致东北地区玉米单产不稳定,辽宁和内蒙古东部受旱的程度及年数均远高于黑龙江和吉林,玉米成灾率和生长季降水距平百分率呈现明显负相关。2)20世纪80至90年代中期出现干旱的年份较少;而从90年代后期至2015年干旱年变多。3)2000年之前,黑龙江、吉林和内蒙古东部3省区相对气象产量残差SYRS从负值向正值波动提升,在90年代中后期达到历史最高,进入2010年以后,SYRS普遍处于正常水平;辽宁省SYRS呈现年际间波动大的特征。4)东北四省区SPI6与SYRS满足向下的抛物线趋势,当降水量处于正常略偏多的情形下,东北4省区产量能达到高产的水平;当SPI6处于干旱或者过湿的情况下,将处于低产量水平。     

基于标准化降水指数的北疆地区近52年旱涝变化特征

21世纪以来极端气候事件频发,其中旱涝灾害对人类影响最为明显。该研究以北疆为例,选用标准化降水指数SPI（Standard Precipitation Index）为干旱指标,基于北疆地区23个气象站的1961—2012年逐月降水数据,运用趋势分析法、EOF法、REOF法和ArcGIS中的Kring插值工具,对其旱涝时空变化特征进行了研究。结果表明:过去52 a北疆地区气候呈湿润化趋势,年代和年际尺度上,干旱逐渐减少,雨涝则逐渐增多。年际尺度上,北疆地区不同时间尺度的SPI都呈增加趋势,表明其湿润化的趋势加强。年代尺度上,1960s和1970s干旱频次大于雨涝频次,而在1980s—2000s雨涝频次大于干旱频次。且北疆地区的旱涝在区域空间分布上呈现四种差异型,并以此划分为四个旱涝区域:北部地区（降水适宜区）、东部地区（极度干旱区）、西部地区（干旱区）和中部地区（雨涝区）。季节尺度上,中部的石河子、托里、克拉玛依和北部的福海地区都是相对湿润区域,东部的青河、北塔山和奇台地区则是相对干旱的区域。     

东亚季风环流对华北地区降水蒸发差的影响

采用趋势分析和突变检验等统计方法,分析了华北地区降水蒸发差的变化趋势和东亚地区不同等压面高度上风场、气压场、湿度场和温度场的年代际差异.结果表明,华北地区降水蒸发差主要受降水量变化的影响,1977年前后发生了由增到减的年代际转折;华北地区降水蒸发差与亚洲经向环流指数呈正相关、与纬向环流指数呈负相关关系,相关显著性具有阶段性特征;1977年前后,东亚地区850hPa高度上西南季风强度由强变弱,中高纬度气压系统由距平低压转变为距平高压,平均相对湿度场分布由正距平转变为负距平,1000hPa高度平均温度场增温显著.分析认为,东亚地区夏季风强度减弱、热带水汽输送量减少,致使华北降水减少是1978年以来华北地区降水蒸发差持续减小的主要原因;而东亚地区冬季风强度减弱,影响极地冷空气南下,引起华北气温升高、蒸发增强则进一步加剧了华北地区的干旱化程度.东亚季风环流对华北降水和气温的共同作用,导致华北地区降水蒸发差发生年际和年代际变化.     

西北各省季节降水变化及其贡献的差异分析

利用中国西北地区124个气象台站1951?2015年逐日降水资料,通过计算各季节降水量及降水日数贡献率,解析西北五省（区）不同季节各等级降水量及降水日数贡献率差异,明确不同季节降水量和降水日数变化对年降水量和降水日数变化,以及同季节内不同等级降水量和降水日数变化对当季降水量和降水日数变化的作用,以探究西北地区降水的时空变化特征。结果表明：（1）1951-2015年,西北地区年降水日数以0.1d·10a-1（P＜0.01）的速率极显著减少,各站点年平均降水日数及线性变化趋势差异较大;（2）1951-2015年,西北地区年平均降水量以3.9mm·10a-1（P＜0.01）的速率极显著增加,变化显著区域主要分布在新疆及青海地区;（3）研究区域降水季节分布不均,主要集中在夏季,其中各省（区）夏季降水量贡献率在50%～63%,降水日数贡献率在35%～48%,春秋两季降水接近,冬季降水最少;各季节降水均以小雨和中雨为主,各省（区）两者降水日数累计贡献率均在90%以上,暴雨仅发生在夏季且降水日数贡献率低于1%,秋季各等级降水分布与春季基本一致;（4）夏、秋季节降水量和降水日数变化是年降水和降水日数变化的主要原因,小雨至中雨降水量和日数变化是导致季节总降水量和降水日数变化的最主要原因,而春、冬季降水在年降水、大雨至暴雨在当季（年）降水中不占优势,故其作用不明显。     

GIS支持下的黄河河源区降水径流要素变化分析

对黄河河源区多年平均和雨季降水量、年际径流量进行分析。流域西北部玛多站多年平均降水量变化不大，而流域东南部降水丰沛的久治站则呈现大幅下降的趋势。这对黄河河源区的产流量带来不利的影响。年内降水量以雨季变化较大。且表现出下降的趋势。计算得到径流量的变差系数、年际变化绝对比率和不均匀系数，表明径流量年际波动较大。认为降水强度和降水量是影响黄河河源区径流系数变化的主要原因。     

基于中国气候变化区划的1951-2010年暴雨统计分析

采用659个气象观测站日值降水数据计算了中国年际和年代际暴雨雨量和暴雨雨日,然后基于中国气候变化区划(1961-2010年)对中国暴雨进行了分区统计.结果表明:在中国气候变化区划降水呈增加和减少的区域,绝大多数的暴雨呈现相应的年际和年代际的增加和减少趋势.但也有在降水趋势减少的I1东北-华北暖干趋势带的小兴安岭-长白山-三江平原气温波动增强、降水量波动减弱区和Ⅲ3西南-华南干暖趋势带的云贵高原南岭西部山地丘陵降水量波动增强、气温波动增强区两个二级气候变化分区,暴雨呈现增加趋势;反之在降水趋势增加的Ⅳ1藏东南-西南湿暖趋势带的藏东南山地-高原降水量波动增强、气温波动增强区,暴雨呈现减少趋势.进一步对暴雨分为短历时的对流型暴雨和长历时的过程型暴雨也有类似的结论.说明现有的一级和二级气候变化区划在一定程度上可以反映暴雨的变化,但仍需要深入采用以极端降水为指标的三级区划对暴雨变化进行研究.     

广西南部后汛期降水的年际变化及其与低纬度环流系统的遥相关

本文用近４０年（１９５～１９９０年）降水资料，统计出广西南部后汛期降水的年际变化特征，并初步分析了低纬度环流系统对广西南部后汛期降水年际变化的影响。结果表明：（１）广西南部后汛期降水年际变化较大，有明显的准三年变化周期；（２）广西南部后汛期降水的年际变化与同期的副高年际变化有密切联系；（３）广西南部后汛期降水与赤道东太平洋海温及厄尔尼诺现象有明显的遥相关关系。     

西安市近55年来降水的多时间尺度分析

运用回归分析法、小波分析、M-K突变分析,对西安站近55a的降水变化进行了分析.结果表明: 近55a来,西安降水量呈波动变化过程.受大气环流的影响,西安地区的降水与西北地区东部的降水变化一致,春季、夏季、秋季降水量都在下降,冬季降水在波动中有明显增加趋势;秋季降水与El Nino、La Nina之间存在一定的关系,冬季降水量增加显著与西风势力增强和南来水汽增多有很大的关系;3a、6a左右时间尺度在55a中始终存在,且周期振荡稳定.突变分析表明西安的降水在20世纪60年代和90年代左右有显著的突变点存在,即发生了明显的两次突变,两次突变都是由多雨期到少雨期.     

近50年来华北平原极端干旱事件的时空变化特征

根据华北平原35个气象站点1962-2011年的气象资料,利用线性倾向估计法、反距离加权插值法、Mann-Kendall突变检验等方法对华北平原年际、年代际极端干旱变化特征及影响其变化的气候因子进行了分析。研究结果表明,华北平原近50a来极端干旱发生频率以0.013 5次/a的速率下降,春、夏季与年极端干旱发生频率的变化趋势相一致,而秋、冬季则与其相反;研究区内,年极端干旱发生频率呈增加趋势的区域零星分布。1962-1969年和20世纪80年代,华北平原极端干旱发生频率为正距平,其他年代均为负距平;空间分布上,1962-1989年极端干旱的高发区逐年代扩大,20世纪90年代以来,极端干旱的高发区明显缩小,低发区显著扩大,2000年以后,低发区几乎覆盖了整个华北平原。近50a来,华北平原的年极端干旱频率在2003年发生突变,春、夏、秋、冬各季分别在1993,1998,1987和2002年发生突变;极端干旱发生频率与日照时数、平均风速、潜在蒸散量、平均气温呈正相关性,与降水量、相对湿度之间存在明显的负相关关系。     

气候变化背景下淮河流域干旱演变特征

[目的]淮河流域是我国主要的粮食生产基地,明晰流域内干旱演变特征及其极端性对科学开展旱灾防御治理具有重要作用。[方法]基于淮河流域1971—2015年降水数据,计算3个月时间尺度的标准化降水指数(SPI),结合反距离权重空间插值法、气候倾向率、游程理论对干旱时空演变特征及其特征变量进行了分析。[结果](1)四季中,春、秋季呈干旱化发展趋势,且秋季速率明显大于春季,夏、冬季呈湿润化趋势,夏季速率大于冬季。(2)全区各季平均干旱频率均在30%左右。空间上,春季流域北部湿润化,南部干旱化;夏季流域北部干旱化,南部湿润化;秋季大部分地区气候倾向率为负值,正值区仅在江苏北部出现;冬季大部分地区呈湿润化趋势。(3)干旱特征变量中,干旱历时与干旱次数的空间分布特征相反;烈度峰值高值区与干旱历时、干旱烈度在流域东北部空间分布较为一致;流域东南部烈度峰值高值区较干旱历时和干旱烈度向东南部略有偏移。[结论]流域内秋季干旱化趋势明显,冬季呈湿润化发展,春夏季干旱演变存在地区差异,区域内干旱呈现极端化发展趋势。     

基于SPEI_PM指数的渭河流域气象干旱时空演变特征

利用渭河流域25个气象站点1980−2018年月值气象数据集，基于Penman-Monteith蒸散模型计算多个时间尺度的标准化降水蒸散发指数（SPEI），分析渭河流域气象干旱的演变、趋势、影响范围、发生频率和持续时间等时空变化特征，以期为渭河流域防灾减灾管理提供科学依据。结果表明：（1）近39a来渭河流域有明显的干湿周期变化，但整体上呈变干的趋势，干旱时段主要集中在1995−2009年，其中以2000−2009年的干旱站次比最大，平均达到36%，且干旱持续时间最长，约3.6个月，1980−1989年干旱持续时间最短，约1.6个月；（2）渭河流域秋季总体呈湿润变化趋势，而春季和夏季干旱在不断加剧，是区域年际干旱的主要驱动力；（3）渭河流域干旱以危害性较小的轻中旱为主，但2000年前后出现严重及极端干旱的站次相对较多，其中1997年研究区内发生的干旱程度较高，影响范围较广；（4）不同时间尺度各等级干旱发生频率的变化规律表现一致，均呈现出干旱等级越高发生频率越低的态势，且极端干旱在年际尺度内发生次数较为频繁，从空间上看渭河流域东北部是干旱多发区。总之，近39a来渭河流域总体干旱较为严重的时段为2000−2009年，且研究区内干旱呈北重南轻特征，因此北部地区仍需加强防灾管理。     

近51 a长江中下游与黄河中下游地区夏季降水变化对比

[目的]对比分析长江中下游和黄河中下游地区夏季降水变化特征。[方法]利用长江中下游48个站点和黄河中下游地区的45个站点1960—2010年51a的夏季逐月降水资料,采用M—K检验和小波分析等方法,对其降水的年代际变化、降水序列变化的周期和突变点进行了对比分析,并对降水格局变化的原因进行了分析。[结果]1960—2010年,长江中下游地区的夏季降水呈增加趋势,黄河中下游地区呈减少趋势,整体上表现为南涝北旱;从年代际角度来看,20世纪60年代和70年代,长江中下游地区为少雨期,黄河中下游地区为多雨期;80年代,长江中下游地区降水量较70年代增多,而黄河中下游地区降水量减少;90年代,长江中下游地区的降水明显增加,而黄河中下游地区的降水持续减少;21世纪,长江中下游地区降水有所减少,而黄河中下游地区降水略有增加。小波分析结果表明,两个地区降水变化主周期都约为10~12a,但正负相位时段相反。两个地区的夏季降水格局的变化反映了东亚夏季风的强弱变化,东亚夏季风的强弱变化是造成这种降水格局的主要原因。[结论]在未来的10~12a内,东亚夏季风可能有增强趋势,需要注意未来中国夏季降水可能出现的南旱北涝变化格局。     

1982~2001年间中国干旱发生时空特征的遥感分析

利用1982～2001年NOAA-AVHRR旬合成的光谱植被指数和NOAA-AVHRR第4和第5通道亮温计算的陆地表面温度资料,利用水分亏缺指数（WDI）作为干旱评价指标,分析了全国近20 a干旱时空分布特征,并对近20 a来各月份发生干旱的频率进行了分析.提取全国雨量观测站点的水分亏缺指数和20 a干旱发生频次,分析了它们与降水量的关系.研究结果表明：（1）我国地域辽阔,气候类型多样,干旱发生具有明显的时空差异.四川盆地属于冬春旱型;西北为常年干旱型;黄淮海平原为春夏旱型;西南青藏区为常年湿润型;华南为冬春旱型;（2）在年降水量少于500mm时,20 a平均降水量与20a平均水分亏缺指数和20a总干旱发生频次都呈明显线性关系,但在年均降水大于500mm时,水分亏缺指数及干旱发生频次与降水量关系都不显著,表明WDI可以很好地评价干旱胁迫的程度,但并不适宜评价湿润程度.     

河南省干旱灾害的变化特征和成因分析

利用河南省历史干旱灾害统计资料和NCEP再分析资料,统计分析了河南旱灾变化特点,从气候背景角度对河南旱灾产生的原因进行了初步研究,以期能对提高气候预测水平和指导农业生产有一定帮助。分析结果表明：（1）河南省旱灾发生频率较高,局部旱灾几乎年年出现,大范围、全省性的大旱也时有发生,同时旱灾也具有明显的年代变化特征;（2）年内降水分配不均,无降水日数多是造成河南干旱频发的成因之一;（3）对大尺度环流特征分析表明,冷、暖空气均偏弱,导致冷、暖空气无法在黄淮流域交汇,也是造成河南省干旱频发的另一原因。     

四川凉山州孙水河流域近60年来径流趋势特征分析

基于流域出口孙水关水文站流量资料,采用统计分析、趋势分析和突变分析等方法,分析了孙水河流域近60年来的径流分布特征和变化趋势;定量研究了降水和人类活动对径流变化的影响。结果表明:(1)流域年均流量年际变化较小,整体上呈现明显但不显著的下降趋势,以每年0.1163m3/s的速率递减,其中流量于1997年发生了增加突变。(2)流域径流年内分布较为不均,主要集中在夏秋两季;四季流量变化中春冬两季下降趋势显著,分别以每年0.0288,0.0709m3/s的速率递减;而夏秋两季下降趋势较平缓。其中流量在1995年夏天发生了增加突变。(3)人类活动和降水变化是影响孙水河流域流量减少的主要原因,不同阶段二者对流量影响程度不同。其中1975年后流域流量减少主要由人类活动引起,影响率最高达89.16%。研究成果可为研究流域产流规律服务,并为西南山区防洪防旱、水资源利用开发等提供可靠依据。     

1951-2016年四川省不同地貌单元夏季降水的多时间尺度特性分析

使用中国气象资源共享平台四川省1951-2016年的夏季（6-8月）降水资料,并采用GIS技术分析了四川省夏季年代平均和夏季多年平均降水空间分布,然后利用小波分析法,线性趋势系数法分析了四川省不同地貌单元下（高山高原地带（甘孜）、山地向盆地过渡地带（广元）、中低山丘地带（宜宾）、盆地中部丘陵低山地带（遂宁）及高原向盆地边缘过渡地带（雅安）夏季总降水的周期性和趋势性特征。结果表明:近66年四川省夏季年代平均降水空间分布不均,夏季多年平均降水量等值线走向基本上与地形高低相对,基本上处于地形越高降水越少;四川省不同地貌单元近66年夏季总降水存在3个尺度周期:主周期为20~47 a尺度,次周期为2~13 a和10~27 a尺度,四川省不同地貌单元夏季总降水在2008年开始整体进入丰水期且2016年后仍然处于丰水期状态。     

我国三北地区春季第一场透雨指标的确定

利用我国北方地区1951～1995年降水和气温资料，以考虑降水量和温度的春旱指标为基础，统计确定了东北、华北和西北地区东部等地春季第一场透雨的指标和分区，并分析和讨论了各分区出现第一场透雨的特征和概率。这对监测和预报春季干旱的发生和缓解具有较好的指示作用。     

基于相对湿润度指数的西南地区季节性干旱时空分布特征

西南地区是中国重要农业生产区,季节性干旱是该区域最主要的农业气象灾害,研究季节性干旱时空分布特征对西南地区防旱减灾具有重要意义。该文收集西南地区4个省(市)共97个代表气象站50a(1959年-2008年)的逐日降水量、气温、日照时数、相对湿度、风速、水汽压等气象资料,选用国家标准中相对湿润度指数(M)作为干旱指标,以年、季为时间尺度,研究西南地区干旱频率和强度的空间分布特征,并分析近50a干旱强度和发生范围的年际变化规律。结果表明:西南地区年尺度干旱频率呈西部高,东部低的带状分布,高发区位于川西高原、川西南山地、云南西北部和中北部的山地、高原及河谷地带,发生频率在3年2遇以上;年干旱强度以中旱以上为主。不同季节干旱频率差异大:冬旱发生频率最高,春旱次之,秋旱较低,夏旱最低;干旱强度方面,冬旱强度最大,春旱次之,秋旱较小,夏旱最小;总体而言,干旱发生频率高的地方干旱强度也大。从年际变化看,西南地区总体上略有变湿的趋势,年干旱强度明显减弱,其中春旱、秋旱有减轻趋势,夏旱和冬旱有所增强;但近10a,年干旱强度增大明显,夏旱、秋旱、冬旱也明显上升,这与西南地区近几年干旱频繁发生相吻合。