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.     

典型干旱指数在滦河流域的适用性评价

利用1957-2010年滦河流域9个代表气象站逐月降水量资料及滦河三道河子、韩家营、承德、下板城和滦县站的1956-2000年逐月天然径流量资料,分别应用降水距平百分率、标准化降水指数（SPI）、降水Z指数及径流距平百分率,评价滦河流域干旱情况,并比较4种干旱指数的评价效果。结果表明：降水距平百分率反映干旱程度较轻;与降水Z指数相比,SPI指数能较客观地反映滦河流域干旱程度,3种气象干旱指数在滦河流域的适用性评价结果SPI]指数优于降水Z指数和降水距平百分率;而径流距平百分率的水文干旱指数评价结果与实际旱情更为吻合。但是,这4种干旱指标缺乏综合性和机理性,尚需加强降水、气温、蒸发、径流量等因素的综合考虑,提出反映干旱内在机理的指标。     

河西走廊地区五个典型站干旱指数对比和气候分析

利用1953—2010年河西走廊地区酒泉、高台、张掖、山丹、武威5个气象站点的月平均气温和降水资料计算年、季降水距平百分率、相对湿润指数和帕默尔干旱指数,通过三种干旱指标的对比,分析河西走廊地区典型站点的气候变化情况。发现近58年来河西走廊地区总体的气候变化存在以"气温升高,降水略增"为主要特点的变化趋势,气候演变存在着季节性和地域性差异,且趋势在冬季表现得更为明显。地区间酒泉和高台的旱情相对严重,张掖、山丹和武威旱情较轻。各季节中以秋季旱情相对明显,不利于农业秋季收获。     

AMSR-E土壤水分产品评价及在干旱监测中的应用

土壤水分在地表能量交换和气候变化中有重要作用.干旱为常见的自然灾害,土壤水分是反映干旱最直观的指标,利用微波遥感监测地表土壤水分具有明显优势,微波土壤水分产品也在干旱监测中具有重要作用,但由于地表下垫面的差异和反演算法的精度,使土壤水分产品的应用受到了限制,因此,本研究对广泛使用的AMSR-E(Advanced Mic...     

三种干旱指标在泾惠渠灌区的适用性分析

为了正确评价灌区的干旱状况,利用泾惠渠灌溉试验站1953—2011年的降水资料,分析了降水距平百分率、标准化降水指数SPI、降水Z指数三种干旱指标在灌区的适用性。结果表明,三种指标均能较好地体现降水的年际变化趋势,但SPI对于降水变化的反映比降水Z指数和降水距平百分率更准确。在干旱出现年份的判定方面,三种指标得到的结果一致;在干旱程度的判定上,在发生中旱及以上干旱的1969、1986、1993、2000年,SPI和降水Z指数比降水距平百分率判定准确,在发生重旱的1977、2000年,SPI的判定比Z指数更符合实际。分析泾惠渠灌区SPI变化趋势发现,灌区在1990年后干旱发生次数占研究期内总干旱次数的55.6%,干旱程度也有增加的趋势,采取合理措施抗旱将成为灌区未来发展的关键。     

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。     

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。     

基于干旱综合指数的模糊信息分配法的农业干旱风险评估研究

影响农业干旱的因素复杂,而因素之间存在较大的随机性和模糊性。本研究采用模糊线性信息分配方法,以干燥度指数和有效降水指数相结合的综合干旱指标数据系列寻找概率估计分布函数,以广西田东县为例对农业干旱风险进行评估,并与采用连续无雨日数指标的常规概率统计分析法评估进行了对比。研究结果表明：田东县的春、秋季节农业干旱几乎年年发生,中、重度干旱3～5年可能会发生1次。干旱风险概率分别为冬季69.79%,春季72.78%,夏季5.79%,秋季80.50%。基于干旱综合指数的模糊信息分配法比连续无雨日数采用概率统计分析法进行农业干旱风险评估更有效可靠,更能反映干旱实际情况,是一种行之有效、简单实用的方法。     

贵州省干旱时空分布特征研究

为探究季节性干旱对贵州省农业生产造成的影响,基于贵州省9个气象站点1960~2010年逐日降雨资料计算的标准化降水指数(SPI),使用Mann-Kendall趋势检验和GIS克里金插值等方法,分析了该区域近51a以来的干旱时空分布特征。结果表明:近51a来贵州省内大部分站点的月尺度SPI值在4-5月和9-10月呈下降趋势;年尺度SPI值呈减小趋势,干旱影响站次比呈上升趋势,干旱范围和干旱程度有加大趋势;1年四季中干旱频率空间分布在不同地域上显示出了较大差异性。     

旱灾的概率分布规律及其成果应用初探

依照旱作物旱灾估测方法，对几个代表站有旱灾的年份，逐年进行旱灾计算，经系列分析，以受旱作物欠收幅度表示的旱灾概率为均匀分布。通过回归式确定有关参数后，应用这一理论对吉林省西部干旱地区进行了旱灾测算、干旱经济分区、灌溉定额设计等。     

三种气象干旱指标的应用比较研究

利用前人的研究成果对当前国内外常用的降水距平百分率、标准化降水指数和帕默尔干旱指数这三种气象干旱指标进行比较分析,指出了各指标的基本原理,并总结各指标的优缺点以及其适用性.结果显示:降水距平百分率计算简单,所需资料易获取,但对干旱的响应慢,不能反映干旱的内在机理,在实际应用中尤其是在西北地区有很大的局限性;标准化降水指标适用于任意时间尺度,计算稳定,对于干旱的反应较灵敏,但没有考虑水分的支出,在实际应用中可满足不同地区的需求,能够为不同时间尺度的干旱监测服务;修正的帕默尔指标考虑了前期降水、水分供给、水分需要、实际蒸散量等因素,不仅可以反映干旱程度,而且也包含了干旱的起止时刻,实际应用广泛,是目前最为成功的干旱指标,具有广阔的发展前景.     

基于Copula函数的关中河流水文丰枯遭遇特征分析

引入Copula函数方法,对关中地区几条主要河流径流的丰枯遭遇特性及规律进行研究,分别选取渭河、泾河和黑河径流系列作为代表,对其两两间的丰枯遭遇状况进行了分析。结果表明：在丰枯同步频率中,两条河流间同平的频率大于同枯的频率和同丰的频率,同丰的频率最小;在各河流的丰枯异步频率中,两河流的丰平与平丰、丰枯与枯丰、平枯与枯平遭遇的概率基本一致;各河流间的丰枯遭遇概率、丰枯同步（共3种类型）频率略大于丰枯异步（共6种类型）频率。研究表明,Copula函数方法概念明确,适用性强,简便易用。     

葡萄主产区干旱时空分布特征

以我国607个气象站1958—2019年逐日气象数据、葡萄生育期数据为基础,以作物水分亏缺指数(CWDI)作为干旱指标,明确研究区域内葡萄干旱空间分布特征及其时间变化趋势。结果表明：60年来,我国葡萄主产区不同生育阶段各干旱等级发生范围在新梢生长～开花坐果期和开花坐果～浆果成熟期,重旱和特旱呈下降趋势,轻旱和中旱呈上升趋势,但在浆果成熟～落叶期阶段,重旱呈上升趋势,特旱发生范围最大,发生频率达到65%～94%;葡萄主产区在不同生育阶段各干旱等级发生频率、平均强度以及干旱等级的空间分布基本符合北高南低的特征,高值区基本集中在西北产区和东北中北部产区,低值区主要集中在南方产区,而在浆果成熟～落叶期阶段发生频率则呈北低南高的空间分布特征,各等级干旱风险整体偏高,其中特旱地区发生频率介于61%～100%,轻旱、中旱以及重旱发生频率低的区域主要分布在西北产区及东北中北部产区,其发生频率小于30%。     

改进的TOPSIS模型在陕西省农业干旱脆弱性区划中的应用

以陕西10个地市作为研究对象,从暴露性、敏感性以及恢复能力三个方面选取12个指标构建农业干旱脆弱性评价指标体系,应用改进的TOPSIS模型计算得出各市区的相对贴近度,对陕西省农业干旱脆弱性进行综合评价。结果表明:陕西省农业干旱脆弱性存在地域性差异,10个市区的农业干旱脆弱性由高到低排序依次为安康(0.7841)商洛(0.7650)汉中(0.6939)西安(0.5977)榆林(0.4657)延安(0.4605)渭南(0.4555)铜川(0.4319)宝鸡(0.3525)咸阳(0.2996),整体呈现"南高北低"的分布格局;从暴露性来看,陕西省农业干旱暴露性指数最高为渭南,其次为咸阳和西安,其它市区均较低;从敏感性来看,陕西省农业干旱敏感性分布两极分化严重,主要表现为陕南地区敏感性总体偏高,关中地区和陕北地区除铜川市和延安市敏感性较高外,均处于较低水平;从恢复能力来看,陕西省农业干旱的恢复力分布无明显规律,按其恢复力由高到底排序依次为:延安渭南榆林咸阳西安铜川宝鸡汉中安康商洛。改进的TOPSIS模型能较合理地从整体上对农业干旱脆弱性进行评价分区,符合实际情况,为其他多属性综合评价提供了一个新的思路和算法。