东北地区作物生长季干旱时空分布特征及其环流背景

依据东北地区71个气象台站1961-2009年5-9月气温、降水资料,对帕默尔干旱指数(PDSI)评价实际干旱的能力进行验证,并对PDSI距平场展开经验正交函数(EOF)分析,同时利用NCEP/NCAR再分析资料对干旱年的环流背景做了初步探讨.结果表明,(1) PDSI对东北地区农作物生长季的实际干旱具有较高评估能力,但在个别年份容易高估干旱程度;(2)EOF前3个特征向量的累积方差贡献率达74.9％.其中,第1特征向量是主要的分布格局,为全区一致型,第2特征向量为南北相反型,第3特征向量为东西相反型;(3)近49a东北地区农作物生长季干旱以9a和23a的变化周期为主,未来几年内干旱趋势仍将持续增强;(4)在干旱年(PDSI≤-1),500hPa高度场上副高偏弱,东北地区处于槽后脊前,同时该地区为位势高度距平的正中心,受高压控制降水偏少.850hPa水汽通量场上,输送到东北地区的西南及东南暖气流的水汽明显较少,同时该地区不仅存在反气旋环流,而且其水汽通量散度大于0,不利于降水.     

基于相对湿润指数的贵州省气象干旱时空变化特征研究

为探究贵州省各区域干旱发生频率、强度及不同等级干旱的时空分布特点,基于贵州省17个气象站1981—2019年逐日气象数据,利用相对湿润指数,同时结合Couple二维分布函数,探讨了干旱强度和干旱频率的联合、条件概率特征,以揭示贵州省气象干旱的时空分布规律。结果表明:(1)贵州省1981—2019年气象干旱强度呈减弱—增强趋势,整体上呈减弱的趋势,干旱频率呈上升趋势。(2)贵州省年与季尺度发生干旱强度在空间上分布有所不同,季尺度中,冬旱强度最强,秋旱和夏旱次之,春旱强度较弱;(3)年及冬、春季节干旱频率在空间上呈西高东低的分布格局,夏、秋季节分布较为一致; 季尺度中,干旱频率呈冬季最高,春、秋季次之,夏季最低;(4)在干旱联合特征中,季尺度的联合特征值呈春季>冬季>秋季>夏季,在各季节干旱强度的条件下,各季节干旱频率的条件概率特征值表现为夏季>秋季>冬季>春季。综上,贵州省气象干旱强度逐渐降低,干旱频发,呈春旱高频率、高强度,夏旱低强度、高频率。     

2002-2016年锡林郭勒草原干旱时空特征

随着气候变暖,干旱越发普遍,关于干旱的研究一直是国内外学者关注的热点。采用MODIS产品数据计算温度植被干旱指数TVDI,反演2002—2016年锡林郭勒草原植被生长期土壤干湿状况,对干旱的时空分布特征进行了研究。结果表明:锡林郭勒草原在各时相几乎都处于一种干旱的状态,但主要以轻旱和中旱为主,重旱现象较少。从时间上看,6月、8月和9月份易出现大规模干旱,中旱占较大比例,而7月、10月上旬容易发生大面积的轻旱。空间上,西部地区以轻旱为主,中旱及重旱现象较少;中东部、南部地区干旱事件的发生频率较高,且大面积的中旱及局部的重旱现象较为普遍;中部及北部地区也常常会发生不同等级的干旱现象,出现严重干旱的频率也较高。     

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。     

基于三维视角的农业干旱对气象干旱的时空响应关系

气象干旱是农业干旱的驱动因素,研究农业干旱对气象干旱的响应特征对理解干旱演变机制具有重要作用,而以往研究大多忽略了干旱的时空连续特征。该研究以SPEI和aSPI分别表征气象干旱和农业干旱,基于三维干旱识别方法提取2类干旱的历时、面积、烈度、强度、中心以及迁移距离6个干旱特征,分析黑河流域1961-2014年干旱时空连续动态演变特征;提出时空尺度干旱事件匹配准则,确定存在时空联系的气象-农业干旱事件,探讨气象、农业干旱时空响应特征并建立干旱特征响应模型。结果表明:1)从三维视角可准确全面地认识干旱事件时空动态演变过程及区域干旱发展规律,研究区秋冬春连旱一般起源于中游中部,沿东南方向逐渐向上游迁移并消亡,且干旱迁移速率在上游相对较快;2)基于时空尺度的干旱事件对匹配结果能够保证时空尺度上气象、农业干旱的复杂关系更接近实际,为准确分析气象-农业干旱时空响应特征提供保障;3)研究区气象-农业干旱历时、干旱面积和干旱烈度的最优响应模型分别为二次多项式、指数函数和指数函数。该研究为准确评估干旱时空动态演变规律及干旱响应关系提供了新思路。     

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。     

基于SPI的近53 a宁夏干旱时空演变特征研究

利用宁夏回族自治区9个气象站点1959-2011年的逐月降水数据计算其标准化降水指标(standardized precipitation index,SPI)值,并结合干旱站次比、干旱强度、气候倾向率及ArcGIS中反距离加权插值等方法,分析了研究区干旱的时空变化特征。结果表明,近53 a来,宁夏回族自治区年SPI在波动中呈降低的趋势,其变化倾向率为-0.131/10 a,呈更加干旱趋势,且干旱增幅以21世纪最大;从季节SPI变化来看,春、夏、秋季干旱呈增重趋势,但冬季有所缓解。从干旱发生的范围和强度来看,宁夏回族自治区重旱发生范围略有扩大,而轻旱和中旱略有减小,强度微呈减弱趋势;四季中,总体呈现出冬季干旱强度略增,范围缩小,春季干旱范围扩大。强度增强,而夏秋干旱范围缩小。宁夏回族自治区存在季节连旱频发现象,持续时间长,尤其是春、夏、秋跨季节连旱对农业生产影响最大。年和季节SPI的空间差异明显,表现为由北向南干旱的加重幅度逐渐增大,尤以南部山区对区域干旱变化的响应最为敏感。     

贵州省农业与气象干旱特征及其响应关系

利用贵州省1980-2020年逐月降水与土壤水分计算标准化降水指数(SPI)和标准化土壤水分指数(SSI),基于游程理论、传播响应率(Rr)、状态转移概率矩阵等方法探究气象与农业干旱特征变化,以及两者之间的响应关系。结果表明：(1)贵州省农业干旱较气象干旱持续时间长、烈度大,干旱历时空间变化较气象干旱显著,干旱烈度则较单一。(2)季尺度上,春季农业干旱对气象干旱响应最为敏感,夏、秋季次之,冬季较弱;不同地貌类型下,春、冬季在半喀斯特低中山响应程度较高,夏季在峰丛谷地,秋季在非喀斯特地区;不同切割深度下,地表切割,越深春季Rr越高,夏、秋和冬季Rr则越低。(3)在20世纪80s转至21世纪10s状态间,不同地貌类型下均发生不同程度的概率转移,其中春、冬季节转移活跃、概率较低,夏、秋季主要呈“低转高”现象,夏季转移概率偏低,秋季转移概率普遍偏高;在不同切割深度下,各季节浅切割与最深切割深度转移活跃度低,概率高,其他切割深度下转移活跃,但概率低。     

黔中地区气象水文干旱演变特征及其响应关系

黔中因其地形地貌特殊,干旱情势复杂,研究其干旱特征以及传播过程,能有效预防干旱延续,为该区域干旱监测和预警提供科学依据。基于黔中地区1970—2016年的降水以及径流数据,计算标准化降水指数(SPI)与标准化径流指数(SSI),采用相关分析方法,分析该地区气象水文干旱的演变特征以及两者之间的响应关系。结果表明:(1)不同时间尺度的SPI与SSI具有不同的时间振荡频率。在较短的时间尺度上干湿交替频繁,而较长的时间尺度可以检测连续的干旱与潮湿时期。(2)近47年来,黔中地区干旱化态势增强,干旱发生的频率上升,重度干旱以及极端干旱频率增加明显。(3)该地区气象与水文干旱在不同年代际呈现不同的空间分布特征,气象干旱主要发生在黔中南部、中部和西部等地区。20世纪水文干旱化态势最明显的地区主要在黔中中部,而21世纪最明显的干旱化地区则在黔中西北部。(4)SSI—SPI相关性显著,不同时间相关系数的变化趋势不一致,并且它们的响应关系呈季节变化,其相关系数为夏季>秋季>冬季>春季,这与黔中地区降水的时空分布不均以及地貌特征有关。综上,黔中地区气象水文干旱日趋严重,极端干旱频发,气象干旱加剧了水文干旱旱情,两者关系密切。     

基于SPEI指数分析河西走廊气象干旱时空变化特征

利用河西走廊1965-2017年21个气象站点逐日气象数据,基于Penman-Monteith蒸散模型计算不同时间尺度的SPEI,分析河西走廊气象干旱的变化趋势、发生频率和持续时间等时空变化特征。结果表明：（1）近53a来河西走廊月、季、年尺度SPEI均呈显著上升趋势,即干旱有显著减弱趋势,但个别站点干旱持续时间较长,其中武威站在2013年持续时长达到11个月;（2）河西走廊四季均存在变湿趋势,且冬季变湿显著,其中春、夏、秋季干旱呈不稳定变化,而冬季在1989年前后发生突变,由干旱向湿润突变;（3）河西走廊干旱的空间分布具有明显的区域特征,干旱区域主要集中在西北部,湿润区域主要集中在南部;（4）不同时间尺度各等级干旱发生频率的变化规律具有一致性,轻中旱发生频率远高于重特旱,且年、季尺度重特旱发生相对高频区空间分布特征与轻中旱正好相反。总之,近53a来河西走廊干旱呈减弱趋势,有利于当地的农业生产开展和生态环境改善,但该区域气候变化较复杂,需要注意局部干旱情况。     

1960-2011年西南地区干旱时空格局分析

基于西南地区130个气象站1960-2011年气象资料,计算了各站不同时间尺度的标准化降水指数(SPI),并采用Mann-Kendall趋势分析法和反距离加权插值等方法,分析了该区近52a以来干旱发生的时空变化特征。结果表明:(1)各区域干旱存在明显的年际变化波动且线性变化趋势较为显著,近12a来干旱次数明显增多。大部分区域干旱指数在春夏秋季均呈减少趋势,秋季最为明显,冬季反之。(2)空间分布方面,横断山地、广西丘陵、四川盆地东部和贵州高原南部春旱频率较高。夏旱主要发生在横断山地北部,若尔盖高原,四川盆地的西部和南部,云南高原中部和广西丘陵。云南高原南部,横断山地西南部,贵州高原和广西丘陵的秋旱频率较高。冬季干旱频率高值区主要集中在若尔盖高原、四川盆地西南部一带。     

基于SPI指数的白洋淀流域干旱演变特征分析

为探究白洋淀流域在气候变化背景下的干旱时空演变特征,基于1979—2018年0.1°分辨率降水格点数据,采用年尺度和季节尺度的标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI),结合Mann-Kendall趋势检验法研究了白洋淀流域干旱频次、干旱面积的时空演变特征。结果表明:(1)研究区发生轻旱的频次最高,中旱、重旱、特旱发生的频次依序减少,春季和夏季是干旱频次发生较高的季节,但特旱主要分布在秋季和冬季。(2)研究区年尺度下干旱程度呈不显著减缓趋势,干旱面积略有减少; 春季和夏季干旱程度呈不显著增加趋势,干旱面积略有增加; 秋季和冬季干旱程度呈显著减缓趋势,秋季干旱面积显著减少。(3)轻旱和中旱在整个流域内分布广泛,下游平原区的发生频率高于上游山区,大清河山区的北部和西部以及流域的东南边缘是重旱和特旱的高发地带。综上,白洋淀流域整体呈干旱缓和趋势,但春夏季干旱情况在未来可能会加重。     

1981-2010年重庆地区季节性干旱时空变化特征分析

根据重庆市34个气象观测站点的实测气象数据,选择标准化降水指数(SPI)为干旱指标,计算了1981-2010年各气象站点逐年逐月SPI值,统计30年间各站点的干旱情况,在此基础上从年、季两个尺度分析了重庆市各地区的干旱频率、干旱强度和干旱范围(干旱站次比),研究其干旱的时空变化特征.研究结果表明:(1)重庆市年尺度干旱发生频率呈西高东低的分布特点,干旱发生强度整体主要为中等强度,渝东北干旱强度最高,中西部和渝东南强度较低,干旱发生范围在30年间呈逐渐增大趋势,年际干旱站次比差异性大,基本与历史上的重大干旱年份相吻合;(2)季尺度冬旱频率最高,夏旱次之,春旱最低;夏旱强度最高,秋旱稍低,春旱强度最低.春、夏、冬旱的强度和频率空间分布较为相似.干旱演化在春、冬季呈下降趋势,夏、秋季呈上升趋势,说明对夏、秋干旱的防灾御灾工作需要进一步加强;(3)结合年、季尺度,从总体上看,干旱主要频发于渝东北和中西部,其强度也较大,渝东南干旱发生的频率和强度都较低.     

宁夏风蚀气候侵蚀力时空演变及影响因素分析

[目的]揭示宁夏回族自治区风蚀气候侵蚀力(C值)的时空演变特征,阐明宁夏气候对风蚀的影响及因素,进而为宁夏风蚀评估提供科学依据。[方法]基于宁夏及周边气象站1965—2019年的观测数据,根据FAO风蚀气候侵蚀力计算公式,利用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变点检验、Morlet小波分析及随机森林等方法,开展了宁夏风蚀气候侵蚀力时空演变及影响因素的研究。[结果](1)宁夏多年平均C值为23.8,在年尺度和季节尺度上呈现可持续的显著减少趋势,且春冬季高、夏秋季低。(2)多年平均C值在空间上呈现中北部高、南部低的分布,显著减少的站点共8个,且均呈现可持续性。(3)除夏季尺度外,其他季节尺度和年尺度的C值均在2003年前后发生显著突变,且均存在一个30 a左右的主周期。(4)影响C值最主要的因子是风速,其次是降水量、相对湿度、热力因子、太平洋年代际振荡指数。[结论]宁夏属于干旱半干旱地区气候侵蚀力较弱的区域,风速是影响宁夏C值最主要的因子。     

渭河流域降水和气温的时空特征分析

降水和气温等气候要素对农业生产具有显著影响。根据1957—2009年渭河流域内12个代表性气象站点53a的降水和气温实测资料,采用传统统计、经验正交函数分解(EOF分析)和小波分析等方法,讨论了渭河流域降水量和气温的空间分布特征,并分析了其周期变化特点。结果表明:(1)受大尺度天气系统影响,流域降水量和气温异常的一致性是主要特点,也存在南北差异和东西差异;(2)年降水量主要存在30a或更大的周期变化特征,而年平均气温、年平均最低气温和年平均最高气温主要存在29a或更大的周期变化特征。     

1951-1996年中国铁路泥石流灾害的时空特征

[目的]分析中国铁路泥石流灾害的分布特征及其变化规律,以期为中国铁路防灾减灾提供依据.[方法]基于1951-1996年来的中国铁路泥石流灾害资料,对中国铁路泥石流灾害频次、时空分布特征及其变化进行分析.[结果] 1951-1996年,全国铁路年均发生17.5次泥石流灾害,其中重大泥石流灾害3.8次.1964,1979,1981年是铁路泥石流灾害较为严重的年份.铁路泥石流灾害主要发生在6-8月,其中8月发生次数最多,占总数的40.2％,6-8月这3个月的灾害次数占总数的90％以上.从铁路泥石流灾害的地域分布来看,主要分布在西南、西北和华北地区,发生泥石流灾害最多的线路是陇海线,其次是东川线、成昆线和宝成线.[结论]泥石流灾害是各种内外因素综合作用的结果.除了暴雨、不良地形及地质条件客观原因之外,一些人为因素也往往是诱因.     

1960-2013年云南地面温度时空变化特征

利用云南省1960-2013年逐日0 cm地面温度观测资料,运用Mann-Kendall趋势和突变检验法、小波分析法等分析了云南地面温度的空间分布、变化趋势及突变特征、周期变化及可能的影响因素。结果表明:年平均地温、年平均最低地温整体上呈现"南高北低"的分布特点,年平均最高地温呈现出"西北、东北低,中部、南部高;深切河谷高,高原面较低,高耸山地更低"的分布特点;同时,也表现出明显的区域性差异;年平均地温、年平均最高（低）地温高值中心主要分布在元江河谷（元江站）,金沙江河谷（元谋站）,滇南澜沧江及其支流河谷（景洪站、勐腊站）;平均地温、平均最高（低）地温季节分布特点与年际分布大致相似。平均地温、平均最高（低）地温年际、季节及不同气候带均呈增温趋势;年平均地温、年平均最高（低）地温均以冬季增温幅度最大;年平均地温、年平均最低地温以高原气候带增温幅度最大,年平均最高地温以北热带增温幅度最大。年平均地温、年平均最高（低）地温及不同气候带地温均发生显著突变;其中,年平均地温、年平均最高（低）地温显著突变点分别为2000年、2004年、1997年;年平均地温、年平均最高（低）和不同气候带地温均以长周期变化为主周期;其中,年平均地温、年平均最高（低）地温主周期分别为28 a,26 a,26 a。年平均地温、年平均最高（低）地温与纬度和海拔呈极其显著的负相关;1960-2013年亚洲区极涡面积（强度）,西太平洋副高西伸脊点指数显著减弱,西太平洋副高面积（强度、脊线）、印缅槽、西藏高原、印度副高面积指数呈显著增加可能是引起云南地温变化的原因之一。     

淮河中上游植被变化及其对气象因素的多时空尺度响应

[目的]植被与气象因子关系的多时空特征有助于深入理解流域生态系统,对生态环境保护具有重要意义。[方法]基于MODIS EVI数据与气象观测资料,结合趋势分析、Mann-Kendall检验和Pearson相关性分析方法,分析淮河中上游2001—2015年植被动态并探讨流域至局地尺度的植被与降水、气温的相关关系。[结果](1)流域植被整体呈明显增长趋势(p<0.05),EVI指数增长速率为0.055/10 a,冬季增速最大(0.075/10 a)、夏季最小(0.047/10 a),不同地类增速差异显著。(2)年均EVI呈增加的区域占流域总面积的93%,其中呈显著(p<0.05)及极显著(p<0.01)上升趋势约占82%,华北平原(主要为耕地)增速最大,山区、山丘区增速次之,郑州市辖区等呈显著下降(p<0.05);EVI变化的时空分布差异明显。(3)流域尺度春季EVI与同期(3—5月)和2—5月降水呈显著正相关(p<0.05),冬季EVI与同期降水呈极显著负相关(p<0.01),月EVI在3月、11月与最低气温呈显著正相关(p<0.05),在12月分...     

基于MODIS16的新疆干湿气候时空变化及影响因素

为研究新疆地区的蒸散发及湿润指数分布与变化情况,采用新疆52个气象站点2000—2013年逐日地面观测资料和MOD16产品数据,从蒸散发、湿润指数两个方面利用一元线性回归、倾斜率、变异系数、Hurst指数、湿润指数等方法,综合分析了新疆地区近14年干湿状况的变化特征。结果表明:（1）全疆年均蒸散发值空间分布大多处于40～830 mm,ET高值区大多分布在伊犁河谷及额尔齐斯河谷附近,全疆各站点ET平均值变化范围为178.29～214.87 mm,年均ET为197.49 mm,PET平均值变化范围为1 297.12～1 447.48 mm,年均PET为1 374.39 mm;（2）全疆ET倾斜率分布主要呈轻微减少趋势;（3）整体来看近14年新疆气候趋于湿润的变化趋势,各气象因子中,降水和相对湿度与湿润指数呈显著正相关,气温与湿润指数呈显著负相关。