Spatiotemporal analysis of drought variability based on the standardized precipitation evapotranspiration index in the Koshi River Basin,Nepal

Drought is an inevitable condition with negative impacts in the agricultural and climatic sectors, especially in developing countries. This study attempts to examine the spatial and temporal characteristics of drought and its trends in the Koshi River Basin(KRB) in Nepal, using the standardized precipitation evapotranspiration index(SPEI) over the period from 1987 to 2017. The Mann-Kendall test was used to explore the trends of the SPEI values. The study illustrated the increasing annual and seasonal drought trends in the KRB over the study period. Spatially, the hill region of the KRB showed substantial increasing drought trends at the annual and seasonal scales, especially in summer and winter. The mountain region also showed a significant increasing drought trend in winter. The drought characteristic analysis indicated that the maximum duration, intensity, and severity of drought events were observed in the KRB after 2000. The Terai region presented the highest drought frequency and intensity, while the hill region presented the longest maximum drought duration. Moreover, the spatial extent of drought showed a significant increasing trend in the hill region at the monthly(drought station proportion of 7.6%/10 a in August), seasonal(drought station proportion of 7.2%/10 a in summer), and annual(drought station proportion of 6.7%/10 a) scales. The findings of this study can assist local governments, planners, and project implementers in understanding drought and developing appropriate mitigation strategies to cope with its impacts.     

4种干旱指标在华北地区气象干旱监测中的适用性分析

采用华北地区1961—2016年69个气象站点常规观测资料,通过选取特殊气象代表站点,选用CI、SPEI、SPI及Z指数分别计算了1、3、12个月时间尺度气象干旱,并与气象干旱发生实况进行对比分析。结果表明：（1）CI计算的华北地区不同区域各时间尺度气象干旱发生频率均较实际明显偏高7%~14%,Z指数计算的发生频率均较实际明显偏低6%~12%,SPI计算的部分区域季时间尺度气象干旱发生频率也明显偏低6%左右;（2）根据华北地区9个代表气象站点计算出的4种干旱指标对比干旱发生实况统计数据,结果显示在4个研究分区中,SPEI指数表征的干旱发生状况与实际吻合率最高,分别为57.41%、60.78%、57.06%和66.99%,与实际干旱发生状况吻合程度最低的是Z指数,4个研究分区的吻合率分别为40.85%、34.94%、41.56%和38.24%。研究表明,SPEI表征各种时间尺度气象干旱发生效果最好,Z指数效果最差。因此,选用SPEI能较准确地表征华北地区气象干旱年际变化及突变检测、时间分布、空间分布、干旱发生强度、不同等级干旱分布等特征。     

渭河流域多尺度干旱时空特征分析

基于渭河流域23个气象站1959—2014年的实测资料,对比分析了标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI)在渭河流域的适用性,得出SPEI的稳定性更佳。继而采用标准化降水蒸散指数(SPEI)研究该流域干旱发生频率与干旱强度,分析了近55年渭河流域不同时间尺度干旱的时空变化特征。结果表明:尺度越大,SPEI波动的幅度越小。渭河流域SPEI在1991年发生突变,1991年后干旱加剧,干旱的发生存在14 a和7 a左右周期变化。年尺度干旱的发生频率呈东高西低的分布,中度以上干旱频率最高的地区为西吉、武功和天水周边,频率分别为14.28%、14.28%、12.5%;季尺度上整体的秋旱相比其它季节的干旱发生频率高,中度以上春、秋、冬三季干旱发生的频率天水盆地均最高,频率分别为21.4%、19.6%和8.9%,中度以上夏季干旱发生频率最高的是平凉,其频率为16.1%;月尺度上干旱强度的分布总体上是由东向西减小,其中干旱强度最大的是南部佛坪地区,干旱强度为30%,天水和海源地区近55年发生连续干旱过程的次数最多,可达22 a,该过程中连续干旱的月数大多为3~4个月,而吴旗站存在一次长达9个月的持续干旱过程。     

基于SPEI的四川省盆地区季节性干旱时空变化特征分析

基于四川省盆地区1961-2012年57个台站逐月气温和降水数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)对盆地区近52 a季节性干旱的时空分布特征及变化趋势进行分析。结论表明,(1)在季节性增暖和少雨趋势协同作用下,盆地农区春夏秋冬四季干旱化加剧,其中秋季增温率达0.154℃·10 a~(-1),且降水以15.22 mm·10 a~(-1)的速率减少,干旱化趋势在四季中最为显著。(2)对比不同等级的干旱,秋季中旱站次的增加趋势最为突出;从1990 s后期开始春夏秋冬四季重旱和特旱站次大体上呈增加趋势,极端干旱灾害影响扩大。(3)四季盆地区域干湿分布特征和变化趋势均存在显著的空间差异,其中盆西平丘区、盆中丘陵区和部分盆南缓丘区是季节性干旱化倾向较为明显、干旱影响面积较大的地区,需要加强防灾减灾措施,以规避干旱事件增多带来的不利影响。     

基于SPEI的1981-2017年中国北方 地区干旱时空分布特征

基于逐日降水量实测数据以及根据Penman-Monteith公式获取的潜在蒸散发量,计算了中国北方地区1981-2017年的标准化降水蒸散指数（SPEI）,并采用Mann-Kendall检验及旋转经验正交矩阵（REOF）等方法,探讨了近37年来北方地区干旱时空分布特征。结果表明：（1）1981-2017年北方地区约有74%的区域SPEI呈减小趋势,其中显著减小（P<0.05）的区域占总面积的43%,区域平均SPEI趋势率为-0.015·a^-1（P<0.01）,1994年为其突变年;（2）近37年来,北方地区轻度干旱（-1.2相似文献   

中国夏季区域干旱特征比较研究

利用全国515站(1957～2000年)气象资料,修正计算帕默尔干旱指数,研究中国夏季区域干旱演变特征及其与东亚夏季风的关系.结果表明:除内蒙古高原区、华北北部及长白山脉区、黄土高原区、云贵高原区、东北平原区等5区域夏季干旱指数呈下降趋势外,南岭区、长江中下游区、黄淮区域、塔里木盆地区、天山北部区域、河西走廊及其沙漠戈壁区、青藏高原区等广大区域夏季干旱指数均呈上升趋势.中国夏季干旱指数大多存在5～8 a的短周期年际周期变化,12～13 a、15～16 a的长周期年际周期变化存在于部分区域,个别区域还存在20～25 a长周期年际周期变化.西北和青藏高原夏季干旱指数与东亚夏季风指数呈负相关,中东部地区夏季干旱指数与东亚夏季风指数呈正相关.     

Response of hydrological drought to meteorological drought in the eastern Mediterranean Basin of Turkey

The hydrographic eastern Mediterranean Basin of Turkey is a drought sensitive area. The basin is an important agricultural area and it is necessary to determine the extent of extreme regional climatic changes as they occur in this basin. Pearson's correlation coefficient was used to show the correlation between standardized precipitation index(SPI) and standardized streamflow index(SSI) values on different time scales. Data from five meteorological stations and seven stream gauging stations in four sub-basins of the eastern Mediterranean Basin were analyzed over the period from 1967 to 2017. The correlation between SSI and SPI indicated that in response to meteorological drought, hydrological drought experiences a one-year delay then occurs in the following year. This is more evident at all stations from the mid-1990 s. The main factor causing hydrological drought is prolonged low precipitation or the presence of a particularly dry year. Results showed that over a long period(12 months), hydrological drought is longer and more severe in the upper part than the lower part of the sub-basins. According to SPI-12 values, an uninterrupted drought period is observed from 2002–2003 to 2008–2009. Results indicated that among the drought events, moderate drought is the most common on all timescales in all sub-basins during the past 51 years. Long-term dry periods with moderate and severe droughts are observed for up to 10 years or more since the late 1990 s, especially in the upper part of the sub-basins. As precipitation increases in late autumn and early winter, the stream flow also increases and thus the highest and most positive correlation values(0.26–0.54) are found in January. Correlation values(ranging between –0.11 and –0.01) are weaker and negative in summer and autumn due to low rainfall. This is more evident at all stations in September. The relation between hydrological and meteorological droughts is more evident, with the correlation values above 0.50 on longer timescales(12-and 24-months). The results presented in this study allow an understanding of the characteristics of drought events and are instructive for overcoming drought. This will facilitate the development of strategies for the appropriate management of water resources in the eastern Mediterranean Basin, which has a high agricultural potential.     

华北平原夏玉米各生育阶段农业气候要素变化特征

基于华北平原6个农业气象试验站1981—2009年夏玉米生育期资料,以及同期48个气象站平均、最高和最低温度,降水、日照时数等逐日气象资料,采用线性倾向估计的方法,分析了华北平原近30年夏玉米各生育阶段农业气候要素的变化趋势。结果表明:(1)夏玉米出苗~拔节期的温度升高,其中平均温度、平均最高温度、平均最低温度的增幅分别为0.42℃·10a-1、0.36℃·10a-1和0.58℃·10a-1(P0.05),平均最低温度显著增加的站点多于平均最高温度显著增加的站点,温度日较差降幅为0.22℃·10a-1(P0.05);夏玉米拔节~抽雄期的温度变化不明显,温度日较差降幅为0.22℃·10a-1(P0.05);夏玉米抽雄~成熟期的平均温度、平均最高温度、平均最低温度均下降,降幅分别为0.16℃·10a-1(P0.05),0.15℃·10a-1(P0.05)和0.06℃·10a-1,其中下降显著的站点位于山东省。(2)各生育阶段降水量变化不明显,全区仅山东南部和河南中部出苗~拔节期的降水量增加显著。(3)除播种~出苗期外,各生育阶段的总辐射量均显著下降,其中出苗~拔节、拔节~抽雄、抽雄~成熟和全生育期的日均总辐射降幅分别0.83、1.10、0.87 MJ·m-2·10a-1和0.89 MJ·m-2·10a-1(P0.05),且大部分站点下降显著。     

利用多波段遥感干旱监测方法研究

目前对大尺度、复杂地表覆盖类型的区域干旱监测研究仍然是一个难点。文中尝试选择近红外、短波红外、热红外波段组合成新的干旱指数,并选取甘肃定西市、庆阳市、平凉市、宁夏固原市等为研究区。在比较各种不同的干旱指数优缺点的基础上,采用MODIS 1B数据的第2,6波段和LST(Land Surface Tempera-ture)产品合成多波段干旱指数。并用降雨量计算SPI(Standardized Precipitation Index),以及日均相对湿度与多波段干旱指数进行全面比较。结果发现在干旱年份,该指数与气象数据有较好的相关性,说明其在大尺度、较复杂地表覆盖类型区域旱灾监测有一定前景。     

华北冬小麦开花及成熟期变化特征分析

利用华北平原59个农业气象观测站1981—2010年冬小麦生育期资料,分析了该区域冬小麦在气候变暖背景下开花期和成熟期的变化趋势特征。研究结果表明：近30年来,华北平原冬小麦开花期和成熟期均发生了明显变化。相对1980s而言,1990s开花期普遍提前2～5 d,成熟期提前1～6 d左右,2000s开花期则一般提前3～9 d,成熟期提前1～7 d左右。因此,随着年代推进,华北平原冬小麦开花期和成熟期提前趋势在进一步加剧。相对1980s而言,1990s生育期等值线普遍北移,而2000s等值线进一步北移的趋势更加明显。研究发现,3—5月月平均气温升高是开花期和成熟期提前的一个重要影响因素。     

华北平原滴灌条件下土壤水势对萝卜生长的影响

通过控制滴灌滴头下20cm深处土壤水势下限(-15kPa,N1;-25kPa,N2;-35kPa,N3;-45kPa,N4;-55kPa,N5),研究了不同处理土壤水势随时间和空间的变化规律,以及不同土壤水势处理对萝卜叶面积指数、叶绿素含量、周径膨大、干重积累等生长参数的影响,并对各处理间产量、水分利用效率进行了比较,发现在华北平原下半年降雨较多的情况下种植秋萝卜:(1)不同土壤水势处理对萝卜的生长发育没有明显影响;(2)不同处理水分利用效率不同:N5>N4>N3>N2>N1;(3)滴灌条件下,不同土壤水势处理萝卜的平均重量和产量都高于地面灌溉。     

华北平原耕作区鸟类生存制约因子初步研究

通过对华北平原耕作区不同植被类型中鸟类群落多样性的比较研究,分析了制约鸟类生存的主要因子。结果表明：在大面积种植杨树速生丰产林的华北平原农耕区,杨树幼树林木树高、胸径、郁闭度等林分因子均小于杨树老林林地,可作为鸟类食源的昆虫群落多样性水平较低,鸟类营巢巢址受到一定限制。同时由于林地多为纯林、树种组成单一、灌木及草本植物缺失,导致鸟类在食物、营巢空间上竞争较为激烈。通过种植混交林、改造纯林、乔灌草适宜搭配等营林措施,增加植被空间异质性;另外,减少人为干扰,如化学农药的使用、盗伐林木等,均可增加耕作区鸟类群落多样性。     

山西南部季节性干旱特征及综合防御技术

采用标准化降水指数(SPI)为干旱指标,计算了山西省运城市49年(1958—2007年)各月干旱指数,并在此基础上分析了山西南部地区季节性干旱特征。研究表明,干旱强度与干旱频率在不同年代际表现特征不同。与运城地区49年同期均值相比,进入20世纪90年代后,春旱发生频率、干旱强度分别提高了29.0%、5.1%;夏旱发生频率提高41.9%,干旱强度下降了7.4%;秋旱发生频率下降了23.8%,干旱强度提高了7.7%;冬旱发生频率下降了26.6%,干旱强度下降了37.5%。干旱的季节性特征为春旱和夏旱有加重趋势,秋旱和冬旱有减弱趋势。春旱(3—5月)和伏旱(7—8月)作为可预见性干旱,可采用土壤墒情监测、干旱预警、制定系统性抗旱措施等综合防御技术。对于不可预见类型干旱,可采用建立抗旱水源、储备抗旱机械等策略。     

华北平原微咸水灌溉下土壤盐分淋洗规律与灌溉策略

合理有效利用微咸水是华北平原农业水资源短缺的重要缓解途径.基于多年试验站数据对土壤盐分动态类型、盐分淋洗条件及淋洗需水量进行了分析,并探讨了华北平原微咸水灌溉策略.结果表明:土壤盐动态淋滤型可以细分为充分淋洗型和不充分淋洗型;在华北平原冬小麦和玉米轮作制度下,只要保持土壤饱和电导率低于 6 ds/m,土壤就处于完全淋洗...     

中国雨养农业区旱灾风险综合评价研究

利用地理信息系统同模糊数学和层次分析法相结合的研究方法,对中国雨养农业区的旱灾发生程度和旱灾抗御潜力进行了综合评价,评定出了雨养农业区的旱灾发生程度、旱灾抗御潜力和旱灾风险等级。主要结论为中国的中北区、华北区、东北区和西南区为雨养农业旱灾防御和抗御的重点区域,应采取区别对待的原则,因地制宜的实施防旱抗旱措施;农田水利基...     

华北平原中部深层含水层水文地质参数研究

以华北平原中部第四系深层含水层为研究对象,通过分析其水文地质条件及抽水试验数据资料,选取水位恢复数据序列进行求参计算.在对一般简化算法进行改进的基础上,提出tp值的确定及其对计算结果的影响,继而介绍更为简便可靠的Cooper-Jacob算法作为目标含水层水文地质参数的最优计算方法.     

Tree ring based drought variability in Northwest Tajikistan since 1895 AD

Determining the mechanisms controlling the changes of wet and dry conditions will improve our understanding of climate change over the past hundred years, which is of great significance to the study of climate and environmental changes in the arid regions of Central Asia. Forest trees are ecologically significant in the local environment, and therefore the tree ring analysis can provide a clear record of regional historical climate. This study analyzed the correlation between the tree ring width chronology of Juniperus turkestanica Komarov and the standardized precipitation evapotranspiration index(SPEI) in Northwest Tajikistan, based on 56 tree ring samples collected from Shahristan in the Pamir region. Climate data including precipitation, temperature and the SPEI were downloaded from the Climate Research Unit(CRU) TS 4.00. The COFECHA program was used for cross-dating, and the ARSTAN program was used to remove the growth trend of the tree itself and the influence of non-climatic factors on the growth of the trees. A significant correlation was found between the radial growth of J. turkestanica trees and the monthly mean SPEI of February–April. The monthly mean SPEI sequence of February–April during the period of 1895–2016 was reconstructed, and the reconstruction equation explained 42.5% of the variance. During the past 122 a(1895–2016), the study area has experienced three wetter periods(precipitation above average): 1901–1919, 1945–1983 and 1995–2010, and four drier periods(precipitation below average): 1895–1900, 1920–1944, 1984–1994 and 2011–2016. The spatial correlation analysis revealed that the monthly mean SPEI reconstruction sequence of February–April could be used to characterize the large-scale dry-wet variations in Northwest Tajikistan during the period of 1895–2016. This study could provide comparative data for validating the projections of climate models and scientific basis for managing water resources in Tajikistan in the context of climate change.     

Palmer旱度模式在渭北旱塬泾惠渠灌区的应用研究

依据泾惠渠灌区的水文气象历史资料,应用待定系数和回归方法,建立了适用于泾惠渠灌区的Palmer旱度模式.将该旱度模式应用于灌区干旱系列特征分析,分析结果给出不同干旱程度可能发生的频率及年内分布,验证了灌区有较明显的旱化倾向及冬灌期和春灌期大旱的出现机率较大等特征,这些均与灌区多年来的实际干旱情况相符,表明了所建立的Palmer旱度模式合理,具有较明确的物理意义且能够反映灌区的干旱特征.     

华北平原耕作区鸟类群落的集团结构及生态位

2004年5~8月,在河北廊坊地区进行鸟类群落多样性研究的基础上,采用系统聚类Ward方法,按照鸟类取食部位、取食方式、取食高度,分别将平原耕作区鸟类群落划分为6种、4种、3种集团类型。在栖息高度生态位宽度值上,喜鹊的最大(0.969),戴胜的最小(0.122);在栖位生态位宽度值上,树麻雀的最大(0.730),黑枕黄鹂的最小(0.272)。在生态位重叠值上,喜鹊/黑枕黄鹂的最大(0.968),而喜鹊/戴胜的最小(0.101)。在与廊坊周边自然保护区的鸟类食性集团结构进行比较的基础上,提出了鸟类群落集团结构多样性的恢复途径。