广西大石山区干旱灾害识别与特大干旱成因分析

干旱识别是干旱研究的基础，特别是随着水资源危机和潜在危机的出现，其已成为干旱灾害研究迫切需要解决的首要课题。文中通过对广西典型旱片大石山区近20年来干旱灾害的调查与识别研究，进一步认识到该区域干旱灾害的发生发展规律；全面分析了2009-2010广西地区特大干旱灾害成因，并提出了应对策略，以期能为该区域的抗旱减灾工作提供科学参考。     

灌区干旱指标适用性比较及干旱特征分析

为比较不同干旱指标的适用性,利用漳河灌区1973-2009年气象站逐月降水、蒸发资料,计算月、季尺度标准化降水指数SPI和月尺度标准降水蒸散指数SPEI。采用三阈值法,识别干旱过程,统计干旱历时和干旱烈度,采用适线法确定二者边缘分布,并利用GH Copula函数构造其联合分布,计算各干旱事件的重现期。通过与实际干旱资料进行比较,评价了各指标在漳河灌区干旱分析中的适用性,并采用适用性最好的干旱指标评价灌区干旱特征。结果表明:1在漳河灌区干旱分析中,月尺度SPI的适用性最好,所识别的干旱场次准确度高,干旱特征值合理;2漳河灌区干旱总体季节性特征不突出。严重干旱4a一遇,且多发生在用水高峰期的夏秋季,易导致用水保证率降低,严重威胁粮食安全;3通过月尺度SPI识别出的干旱过程较实际形成的干旱过程历时长,干旱出现时间提前。     

基于连续干旱游程的干旱特征分析与应用

干旱是复杂的自然灾害,了解干旱的演变规律对旱情的防治、水资源的规划和管理意义重大。根据榆林市5个气象站1960-2016年的逐月标准化降水指数,通过不连续干旱游程(UDR)与连续干旱游程(CDR)方法提取干旱变量,应用Copula函数分析干旱发生概率与重现期。结果显示:(1)与UDR方法相比,CDR方法提取的数据系列含有较多极端数据,有助于减小最优理论分布与实测数据的尾部拟合误差;(2)干旱历时与干旱烈度的联合最适分布为:绥德站为Frank Copula,榆阳站和横山站为Gumbel Copula,神木站和定边站为Gaussian Copula。(3)榆林市干旱联合累积概率随干旱历时与干旱烈度增大而增大;组合重现期随干旱历时与干旱烈度的增大而呈先缓后陡的增加趋势。     

SPEI和植被遥感信息监测西南地区干旱差异分析

基于西南地区2000—2018年不同时间尺度的标准化降水蒸散指数（SPEI-1、SPEI-3、SPEI-12）,应用线性趋势法和曼肯德尔检验（Mann-Kendall test, M-K）法分析了西南地区气象干旱的时间变化特征,评价了日光诱导叶绿素荧光（SIF）、归一化植被指数（NDVI）以及增强型植被指数（EVI）等植被遥感数据对区域植被状况监测的有效性及差异性。结果表明：2000—2018年西南地区SPEI整体上呈微弱增加趋势,其中,2000—2013年间,SPEI-12呈下降趋势（趋势率为-0.05/(10a),R2=0.295）,2014—2018年间,SPEI-12时间序列呈上升趋势（趋势率为0.04/(10a),R2=0.094）,说明在气候变化背景下,近年来西南地区的干旱化趋势有所缓解。SPEI-12的趋势突变点发生在2016年和2017年。相对于植被绿度指数NDVI和EVI,SIF对植被生长季发生的长期和短期干旱事件均表现出较大负异常,说明SIF可快速获取水分胁迫下的植被光合作用信息。森林、农田和草地的SIF与不同时间尺度气象干旱指数的相关性均高于NDVI和EVI,SIF对森林、农田及草地植被生态系统干旱监测的敏感性优于传统的植被绿度指数;草地的SIF与SPEI-1的相关性更高（R=0.859, P<0.01）,其光合作用对短期水分胁迫最为敏感。本研究可为西南地区干旱的综合应对、水资源管理调控及生态治理提供科学依据。     

赣江流域气象水文干旱传播特征分析

探究气象水文干旱传播规律对水文干旱的提前预警和减灾具有重要意义。基于赣江流域1960～2018年逐月降水量、气温和径流量资料,分别计算不同时间尺度上的标准化降水蒸散发指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）、标准化降水指数（Standardized Precipitation Index,SPI）和标准化径流指数（Standardized Runoff Index,SRI）,利用游程理论和Copula函数条件概率方法对比分析气象水文干旱特征及其干旱传播规律。结果表明：赣江流域年和季节尺度上的气象干旱与水文干旱变化过程相似,变化趋势一致,干旱指数反映流域春旱和冬旱呈现加重趋势,而夏旱和秋旱呈现减弱趋势,SPEI指数描述的夏旱强度要重于SPI和SRI指数,而反映的冬旱强度则弱于其他两种干旱指数;SPEI和SPI评估的赣江流域气象干旱事件分别为87和75次,SRI评估的水文干旱事件为65次,虽然气象干旱事件多于水文干旱,但水文干旱事件有着更长的历时和更高的烈度;干旱传播时间年内波动较大,雨季传播时间在1～2个月间...     

基于SPI的黄河流域干旱时空特征分析

利用黄河流域65个站点,近60a(1958—2012年)的日降水资料,采用标准化降水指数(SPI)对黄河流域的干旱时空特征做了初步分析,并对流域降水变点(1979年)前后的特旱时空分布特征进行了对比研究。结果表明:随着时间尺度的增加,SPI指数随机性减弱,持续性加强。黄河流域干旱的发生发展缓慢、持续时间久、影响范围广;9月SPI检测特旱发生概率比较高的地区主要集中在黄河流域西部,12月SPI检测特旱发生概率比较高的地区集中在黄土高原地区;黄河流域降水变点前,特旱发生概率较高的地区集中在流域南部,降水变点后,特旱发生概率较高的地区集中在流域西部、中部与东北部。变化环境下,黄土高原和黄河下游特旱事件的频率变大。     

朝阳地区干旱特征分析及抗旱对策

朝阳地区位于辽宁省西部，历史上素有“十年九旱”之称，降水量少而集中，所以干旱是制约朝阳地区经济发展的主要自然因素。本文根据辽宁省朝阳地区1961~2000年历年月降水量的实测资料，用降水距平百分率、z指数方法分析朝阳干旱特征，证明：根据降水资料来判断朝阳地区干旱特征是比较准确的。并提出若干抗旱措施—大力推广节水灌溉技术、实施集水节灌农业、大力加强干旱灾害的监测、合理利用水资源。此外，本研究为朝阳地区干旱研究及其治理提供依据。     

湛江甘蔗田水分供需状况与干旱特征分析

甘蔗田水分供需状况及干旱规律是甘蔗抗旱栽培模式选择与灌溉管理的依据。利用湛江市1961—2010年的气象资料,采用作物系数与参考作物蒸发蒸腾量法(Kc-ETref)估算甘蔗需水量,参考作物蒸发蒸腾量用Penman-Monteith方法估算,分析了甘蔗田水分供需状况与干旱特征。结果表明,从多年平均看,年有效降水量满足甘蔗生长对水分的需求,但10、11、12月有效降水量小于甘蔗需水量;播种期、分蘖期、伸长期满足频次高,收获期其次,成熟期最低;春季无干旱频率为4%,重旱频率为72%,1990年后干旱频率有增加的趋势,春季20mm"透雨"最早出现在2月9日,最晚5月17日,中值为3月30日,4月10日"透雨"出现的保证率(累积频率)达到80%;秋季无干旱频率为36%,重旱频率为32%,秋季40mm"透雨"最早出现在9月18日,最晚11月26日,中值为10月22日,80%的年份"透雨"出现在11月12日之前。     

干旱指数在杭州市历年旱涝特征分析中的应用

为了加强杭州市的旱涝灾害监测和评估,利用5个气象站近50年的月降水资料,比较分析了Z指数和SPI计算结果的一致性与差异。采用频率分析、趋势变化特征分析和多尺度SPI分析等方法,研究了杭州市各站及各季旱涝的变化特征。研究表明：Z指数和SPI在计算杭州市旱涝情况结果基本一致;杭州市的干旱情况自西向东逐渐加重,洪涝反之;夏季与秋季易引起梅汛、台风洪涝与夏秋干旱交替出现。本文首次使用多时间尺度SPI计算杭州市的旱涝情况,为今后杭州市旱涝预测提供了一定的参考价值。     

考虑气候分区的甘肃省干旱时空分布特征分析

甘肃省地处生态脆弱区,气候条件复杂,干旱发生概率高、范围广。为了更好地研究甘肃省干旱时空变化特征,综合考虑甘肃省气候类型和地理特征将其划分为4个气候分区（Ⅰ区,河西大陆性气候区;Ⅱ区,陇中北部季风气候区;Ⅲ区,陇南-陇中南部季风气候区;Ⅳ区,甘南高寒气候区）,并采用甘肃省26个国家气象站点的气象资料,计算其近60年（1960—2019年）的月、季和年尺度的标准化降水蒸散指数（SPEI-1、SPEI-3、SPEI-12）,结合气候倾向率、Mann-Kendall突变检验、空间插值等方法探讨甘肃省近60年的干旱时空演变特征。结果表明：从时间变化角度看,不同时间尺度的SPEI均呈减小变化趋势,且随时间尺度的增大,SPEI波动幅度越小;在四季变化上,春、夏、秋季SPEI在甘肃省各气候分区都呈现在波动中下降的趋势,且下降趋势明显,表明干旱趋势显著,冬季SPEI在各气候分区呈现在波动中上升的趋势,表明有湿润化的趋势。从空间变化角度看,甘肃省Ⅰ区呈干旱减缓趋势,Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区呈干旱加剧趋势,且春季各气候分区干旱加剧趋势明显,夏、秋季次之,而冬季基本上都呈现干旱减缓趋势;甘肃省不同气候分区不同等级干旱发生频率分布差异大且不均衡,干旱频率由小到大依次为：特旱、中旱、重旱、轻旱。     

广东大范围持续干旱过程的识别及其环流成因分析

干旱具有影响范围广、持续时间长、造成损失大等特点,是最具破坏性的自然灾害之一。为了全面考察广东干旱的时空动态演变特征,利用广东86个国家气象观测站的月降水量和月平均气温,以及世界土壤数据库的土壤有效含水量计算得到帕默尔干旱指数（Palmer Drought Severity Index,PDSI）,通过构建多参数干旱指标,对1979-2021年广东发生的大范围持续干旱过程进行识别。在此基础上,利用ERA5再分析资料对典型干旱过程的气象成因进行诊断分析。结果表明,通过定义区域干旱过程的面积指数、历时指数和烈度指数并设定相应阈值,可以动态识别空间上一致、时间上连续的大范围持续性干旱过程。1979-2021年广东共发生5次大范围持续干旱过程,分别为1980年11月-1981年2月、1998年12月-1999年6月、2002年2月-5月、2004年3月-2005年1月和2020年11月-2021年9月。广东大范围持续干旱过程的平均干旱历时为7.4个月,平均干旱面积指数为78.87%,平均烈度为-6.00。2020年11月-2021年9月的干旱过程是1979年以来广东影响范围最广、持续时间最长、...     

基于标准降水指数的黑龙江省气象干旱特征分析

以黑龙江省27个气象站点1959-2014年的逐月降水数据为基础,计算不同时间尺度的标准降水指数,结合主成分分析法分析该省气象干旱的严重程度、影响范围、时空分布的多时间尺度特性。结果表明,黑龙江发生气象干旱的频率约为30%,省内气象干旱影响范围在1980年前呈扩大趋势之后逐渐缩小,2000-2014年干旱范围轻微增大后趋于稳定。气象干旱空间分布格局主要存在整体一致型和西北-东南对立分布两种态势。随着时间的变化,黑龙江在1980年后极端事件发生较多,2000年后旱化趋势显著。该结论可为研究区内的水资源分配及农业发展提供理论指导作用。     

基于SPEI指数的金沙江流域气象干旱时空特征分析

金沙江流域水能资源丰富,是长江经济带重要的水源地,分析其干旱时空演变规律特征,对水资源管理规划及下游的农业生产具有重要的指导意义。基于金沙江流域28个气象站1960-2020年逐月降水和气温资料,计算了年尺度和季尺度的标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）,定量分析了季尺度和年尺度不同等级气象干旱发生频率的年代变化规律及空间分布特征,并采用云模型分析了年尺度气象干旱时空分布的随机性与稳定性。结果表明,年尺度上,金沙江流域主要以轻旱和中旱为主,呈现轻旱高频和重旱低频的特点,且整体趋于干旱化;季尺度上,四个季节干旱频率均在30%左右,主要以春季和夏季干旱为主;空间分布上,丽江一带干旱发生频率较高。云模型分析结果表明,年尺度上,SPEI指数时间分布的离散程度较空间分布的大,不均匀性更加不稳定;时间分布上站点间干旱程度差异随年际变化增大,且不均匀性趋于不稳定;空间分布上,随着熵值的增大,超熵值减小,期望越低的站点相对多年平均干旱程度波动越大,其干旱程度的不均匀性越稳定。     

近53a宁夏地区多尺度干旱特征分析

采用宁夏18个气象站1960—2012年气象数据,基于SPEI在划分区域的基础上,研究了宁夏不同时空尺度的干湿状况的演变特征,干旱强度的变化趋势以及干旱影响范围的变化特征。结果表明:1近53a来宁夏地区存在明显的干湿变化,1998年之前是相对干旱的时期,干旱发生的频率高,强度大,影响范围广;1998年之后,宁夏大部分地区进入相对湿润时期,干旱发生的频率减少,强度也在下降,干旱影响的范围明显减小。2近53a宁夏存在湿润化趋势,北部的湿润化趋势要快于中部和南部。北部引黄灌区冬春季的湿润化趋势要快于夏秋季;而中部干旱带和南部山区则是秋冬季湿润化趋势要显著快于春夏季。3宁夏北部引黄灌区和中部干旱带的干旱强度有不同程度的减轻趋势,南部山区则有轻微的增强趋势,但不显著。北部引黄灌区各个季节发生干旱的总频次基本相当,但春旱的强度较大。中部干旱带的冬旱无论发生的总频次还是强度都高于其他季节;南部山区冬旱的发生频次最高,春旱的强度最大,达到了-2.22,属于极端干旱。4宁夏干旱发生的范围总体趋势是在减小,同时存在明显的阶段性特征。20世纪60年代前期、60年代后期到70年代中期、80年代中后期及90年代前期到中期的中度以上干旱发生的范围较大,2000年以后干旱发生的范围明显减小。     

1983―2015年中国西南地区干旱综合损失率与SPI的关系研究

【目的】揭示1983―2015年中国西南地区干旱综合损失率与SPI的关系。【方法】利用1983―2015年西南地区旱灾资料研究了西南地区旱灾在1983―2015年的变化规律及发生概率;利用40个代表站点1960—2015年的月降水量资料计算月、季和年尺度SPI值,进一步研究了1983―2015年不同时间尺度的干旱综合损失率与SPI的相关关系。【结果】1983―2015年西南地区干旱的受灾率、成灾率、绝收率和综合损失率的多年平均值分别为11.79%、5.84%、1.30%和4.86%,除云南的旱灾呈不显著上升趋势外,其他省份和整个西南地区的旱灾呈下降趋势,各省旱灾情况较为接近,其中云南和贵州的旱灾情况比广西和四川严重,西南地区干旱综合损失率大于6%的概率为29.8%。【结论】除云南省干旱综合损失率与5月SPI值最为相关外,其他省份和西南地区干旱综合损失率都与8月、夏季和年尺度的SPI值的相关性最大。     

基于SPI的河南省冬小麦生育期干旱时空变化特征分析

【目的】探索以SPI监测冬小麦生育期内干旱时空变化、发展趋势和对粮食产量的影响。【方法】基于1961-2015年河南省17个站点的逐月气象资料,利用标准化降水指数(SPI)定量分析了河南省冬小麦生育期干旱时空演变特征及干旱对冬小麦产量的影响。【结果】生育前期干旱发生频率在24.1%~37.0%之间变化,固始和驻马店最低,三门峡和新乡最高;分蘖期干旱发生频率在18.5%~31.5%之间,开封最低而卢氏最高;返青—抽穗—成熟期干旱发生频率在27.8%~38.9%之间,商丘、西华和信阳最低而宝丰最高;全育期干旱发生频率在24.1%~38.9%之间,固始最低、孟津最高。未来河南省冬小麦生育前期、返青—抽穗—成熟期以干旱为主;分蘖期、全育期以湿润化为主。河南省返青—抽穗—成熟期和全育期干旱对冬小麦气候产量的影响较大。【结论】生育前期和返青—抽穗—成熟期未来呈干旱化趋势,应采用针对性措施及时灌溉,有效应对干旱和保障小麦生产。     

基于标准化降雨蒸散指数的水稻生育期干旱特征分析

基于气候变化下南方干旱灾害发生频繁和影响不断加剧的事实,收集了典型水稻种植区高邮站点1951—2015年65 a逐月的降雨、气温数据资料,基于标准化降雨蒸散指数(standardized precipitation evaporation index,SPEI)和Mann-Kendall(MK)趋势检验方法,研究和分析了水稻作物不同生育期内干旱发生频率、影响程度及其变化规律,结果表明:整个生育期内轻度干旱发生率最大,其中返青期和拔节抽穗期各为轻度干旱和重度干旱发生概率最大的生育期;从70年代至今干旱生育期次比呈上升趋势且集中在14%～28%波动,干旱生育期次数增多,干旱发生影响范围加大;在SPEI指数时间分布特征上,返青期、分蘖期和拔节抽穗期均呈现上升的趋势,乳熟期和黄熟期则均呈现下降的趋势,说明除乳熟期干旱程度呈现加强的趋势,返青期、分蘖期和拔节抽穗期干旱程度均呈现减小趋势;显著性分析表明,除拔节抽穗期为极显著性,乳熟期为显著性外,其余均呈不显著变化.研究成果可以有效地指导抗旱和灌溉,对水稻需水期尤其是关键需水期受旱影响评估提供参考,尽早做出灌溉决策,避免水稻作物受旱减产.     

基于标准化降水指数的云南冬春干旱特征分析

冬春干旱是云南的主要自然灾害之一,对云南冬春干旱变化规律的研究,可为减灾防灾提供依据。利用云南120个气象站1960-2010年的月降水量计算11月至翌年4月6个月尺度的标准化降水指数值,分析各站点50 a间不同程度干旱的频率和站次比,采用EOF、REOF、M-K方法分析云南冬春干旱变化特征,结果表明:滇中是云南冬春干旱的主要发生区域,滇西北的冬春干旱频率相对较小;中旱和重旱是云南冬春干旱的主要类型,其影响范围呈缓慢增加的趋势;轻旱和特旱影响范围较小且呈减小的趋势;云南冬春干旱具有一致的特征,滇中是主要的干旱中心,滇东南和滇西北的冬春干旱互为旱涝反向对应的结构;可把云南分为滇中、滇东南、滇西北3个冬春干旱区,滇中和滇西北冬春季有向多雨转变的趋势,尤以滇中多雨趋势较为显著,滇东南冬春季则有向少雨转变的趋势。