中国西北地区伏期干旱指数及干旱分析

利用西北4省(区)137个气象站1971-2000年伏期(7～8月)总降水、蒸发资料,定义了干旱指数.分析了西北地区降水和蒸发的空间分布特征,以及定义的干旱指数确定的干旱分布状况,选取6个代表站典型湿润年份和特别干旱年份的干旱指数与Palmer指数的干湿等级进行比较.结果表明:伏期总降水量由西北向东南逐渐增加,最多是最少的66倍,蒸发量最大仅是最小的2～3倍,整个西北地区降水的变率比蒸发的变率大,定义的干旱指数反映了新疆南部、青海大部、甘肃河西走廊中部和甘南伏期干旱严重,干旱频率超过了80%,中旱出现最多,30年中各地适宜和湿润的年份不足1/3.6个代表站典型湿润和干旱年份的干旱指数与降水距平对应较好,湿润年份降水明显偏多,干旱年份降水明显偏少,与Palmer指数的干湿等级对干旱的状况描述接近.其中,干旱指数在对以庆阳为代表的西北地区东部的干旱状况反映更好.     

基于干土层厚度的青海东部浅山农业区春季干旱规律及预测

利用青海东部浅山农业区10个站点1989～2002年的干土层厚度定位监测资料,分析了春季干旱的发生规律.结果表明:东部浅山农业区春季各地均有干旱发生,干旱发生时间在2～4月之间,尤以2～3月最多,春季干旱以轻度干旱为主,中度干旱次之,发生重度干旱的概率最小,作物播种越早,受干旱威胁越大.干旱发生概率随时间变化有高～低～高和高～低两种类型.土壤干土层变化与旬降水t的相关关系显著,可以直接建立降水与土壤干土层厚度的预报关系武,在2003年的资料检验中效果较好.     

甘肃河东地区春小麦生育期干旱指数的时空特征

利用甘肃河东地区1960-2001年42个台站逐日降水资料,统计出各站逐年春小麦生育期(3～7月)总降水量和无雨日数,并根据它们呈显著负相关的特点,定义了无雨日数-降水均一化干湿指数,然后对该干湿指数场进行时空特征分析.结果表明:甘肃河东地区春小麦生育期干旱指数既存在一致性异常分布特征,同时也存在次区域性分布特点;在不同的次区域内干旱指数的变化趋势不完全一致;另外,还发现甘肃河东地区春小麦生育期干旱指数存在年际和年代际周期振荡特征.     

1997-2002年华北持续性干旱气候诊断分析

利用1957-2002年华北地区104个气象站实测的月降水量、月平均气温等气候资料,以及美国NCEP/NCAR的850 hPa矢量风和500 hPa位势高度等再分析资料,分析了1997-2002年逐月降水距平变化特征、干旱持续性特征、干旱强度分布特征;基于干旱区域性特征,提出了一个描述区域性干旱的指数(spatial drought index,SDI);此外,从东亚大气环流系统中的冬季东亚大槽、贝加尔湖反气旋环流场、西太平洋副热带高压以及东亚夏季风等系统的变化等方面,探讨了对这一持续性干旱的影响.研究表明:华北地区1997-2002年的干旱具有全区强度大的特征,区域平均干旱指数达到了65%以上.而东亚地区冬季东亚大槽持续偏弱,夏季贝加尔湖地区高压又持续偏高,东亚夏季风持续偏弱,西太平洋副热带高压持续偏东等的综合作用,是引起华北地区这一阶段持续性干旱的主要原因.     

近37年甘肃省夏季旱涝特征分析

选取甘肃省61个气象站1965～2001年共37 a夏季(6～8月)逐日降水资料,应用正态化Z指数变换,对甘肃省夏季降水进行了旱涝等级划分,并应用EOF、REOF、Maxican hat小波分析等方法对旱涝发生的空间分布和时间演变规律进行了研究.结果表明,就整个夏季而言,干旱出现机率明显高于雨涝;6～7月旱涝机率均等, 7～8月较重干旱的出现机率明显高于较重雨涝.甘肃省夏季旱涝主要存在3种变化模态,并可将旱涝分为5个敏感区.甘肃省旱涝从26a以上尺度范围看呈干旱化趋势,旱涝准4a周期在各个年代均比较显著.     

甘肃不同强度降水日数变化对干旱灾害的影响

采用甘肃省60个地面气象站1961～2004年3～10月日降水量,统计了历年3～10月的降水量,小雨、中雨、大雨、暴雨日数和连阴雨次数;用相关分析方法研究了干旱气象灾害对不同强度降水日数变化的响应.结果表明,降雨量印小雨、中雨、大雨、暴雨日效和连阴雨次数都呈减少趋势;干旱面积和粮食减产量呈增加趋势;降水量、连阴雨次数、中雨日数与干旱面积和粮食减产量之间呈显著负相关,小雨和大雨次之;连阴雨次数和中雨日数减少,是造成干旱面积扩大、粮食大幅度减产的重要因素.     

黄土高原土壤干旱异常阶段特征

为揭示黄土高原严重土壤干旱的时空特征,主要使用EOF,REOF、CEOF和小波分析等方法,研究了该区域近40a(1961～2000年)的土壤干旱变化。结果表明：黄土高原土壤干旱变化以全区一致为主,干旱趋势趋干加重,20世纪90年代干旱加剧最为明显;干旱存在2～4a和7～9a左右的年际振荡．以2～4a为主;干旱最容易在7～10月发展到最重,其间干旱信息由高原中部向西、向东、向北传播;7～10月干旱变化存在3个敏感区,划分了3个次区域,各次区域间干旱强度、频次差异较大。     

干旱气候对陇东南主要农作物产量影响的评估

以天水市境内7个气象站1961～2005年(代表站1936～2005年)的逐月、逐年降水资料及干旱灾害发生的次数、造成粮食减产等数据为基本资料,运用数理统计方法分析干旱灾害的时间分布特征及造成的损失程度.得出1961～2005年干旱发生的频率呈上升趋势,一年之内干旱发生的频率以伏旱最高,春旱最低.提出了干旱灾害对主要粮食作物产量的影响系数,建立了定量评估模式,并对粮食作物的种植风险程度进行了评述.     

山西气象干旱指标的确定及干旱气候变化研究

应用山西省62个气象站1961～2008年逐季、年降水资料,在对3种常用气象干旱指标对比分析的基础上,对Z指数进行修正,确定山西单站季、年旱度指标,并在此基础上建立全省区域干旱指标.研究发现,近48年来,山西出现1年重旱、4年大旱、3年偏旱,重旱年出现在20世纪60年代中期,而大旱和偏旱年大部分出现在20世纪80年代中期以后.冬、春季重旱年分别出现在20世纪60年代初和90年代末到21世纪初,而夏、秋季重旱年均出现在90年代末期.山西各季、年干旱空间分布特征,最常见的是全省一致干旱型;年、各季干旱的出现不仅存在明显的年代际尺度变化,而且年际变化也显著.近48年来,山西区域年干旱指数下降趋势显著,1977年后,年干旱指数发生突变,山西进入持续干期.     

西北地区秋季干旱指数的变化特征

利用甘肃、宁夏、青海、新疆4省(区)的137个气象站30年的降水、蒸发资料,确定适合西北地区的干旱指数计算方法,分析中国西北地区秋季降水、蒸发、干旱指数的空间分布、时间演变等特征.结果表明:西北地区秋季平均自然降水从东南到西北依次减少,在甘肃西部、青海西北部、新疆南部有一条东西向的少雨带,是干旱最严重的地方.新疆南部、甘肃西部、青海西部重旱频率最高,平均2年一遇;新疆北部、甘肃南部、青海南部、中旱频率为30%左右,平均3年一遇,轻旱频率30%左右,平均3年一遇.表明西北地区的干旱有明显的地域特征,即新疆中南部、甘肃西部、青海西部为干旱区,新疆北部、甘肃中东部、青海东部和南部为半干旱区.     

利用多条树轮重建黑河上游地区540年径流量

通过黑河上游不同地区的多条树轮年表及该区域降水量、气温和径流量的统计分析,探讨了黑河上游地区树木年轮与径流量的对应关系,重建了黑河上游地区自1450年以来径流量的变化,并进行了变化特征分析,结果表明:径流量的枯水年份稍高。统计得到13个丰水段,累计年份273年,约占总年数的50.6%,相应的枯水段12个,累计年份267年,约占总年数的49.4%,并发现降水量的变化趋势与径流量的变化趋势一致。径流量的中、短周期(45、39、34、3、2a)变化明显。     

河套灌区五原绿洲50a气候年变化特征与预测研究

利用1956-2005年河套灌区五原绿洲气温和降水时间序列分析表明,研究区气温呈显著增暖趋势,而降水量波动中略有下降。对50 a来气温和降水的Morlet小波及其功率谱分析结果表明,研究区气候具有多尺度振荡的特点,年平均气温存在4.88 a、7.14 a、11.1 a和21 a左右的周期变化,而年平均降水具有显著的4.89 a和21 a左右的周期变化。气温和降水具有同步的时间序列,但其优势周期尺度不同。年平均气温和年平均降水分别存在11.1 a和4.89 a显著周期(P<0.01)。通过GM(1,1)模型模拟预测表明,未来10年气温仍然呈持续升高趋势,且增幅较大。     

Causes of recurring drought patterns in Xinjiang, China

Xinjiang Uygur Autonomous Region of China, with its unique topography and geographical location receives very less precipitation in summer as compared with other parts of China. The region is a land locked where moisture is supplied only by westerly winds from Atlantic Ocean as the moisture coming from Indian Ocean is mostly blocked by the Himalayas Range and the Tibetan plateau. In such a scenario, Xinjiang faces severe drought conditions offering significant challenges to water management. In this paper, we analyzed the drought periods in Xinjiang and discussed the various factors that might have influenced precipitation over the past forty-four years. For this purpose, we defined three periods of consecutive four years for high and low precipitation intensities. The average observed precipitation was 1.05 mm/day and 0.7 mm/day in summer (June-July-August) for the Tianshan Mountain region and Junggar Basin of Xinjiang, respectively. The drought conditions indicated that high sea level pressure, wind divergence and low convection were the prominent features that caused the droughts, which often do not allow the condensation process to coagulate the tiny water droplets into relatively large raindrops reducing the amount of precipitation in the region. The period of 1983-1986 is the lowest precipitation interval indicating the severe drought in the western Xinjiang (i.e western Tianshan Mountain region), for which, less moisture availability, strong divergence and less convection could be the most influencing factors.     

1964—2014年青海省三江源地区日降水格局分析

三江源位于青藏高原腹地,是气候变化敏感区,尤其对降水变化十分敏感。利用1964—2014年三江源地区13个气象站的日降水资料,对三江源地区降水量、降水日数、降水间隔期分等级探讨。结果表明：1964—2014年三江源地区年均降水量为467．48 mm ,自2000年起呈现显著增加趋势,降水量以中等强度以上的降水为主,导致年降水量发生变化的主要原因是强降水量的影响;年均降水日数为137．83 d ,以中等强度以下的降水日数为主;每年降水间隔期次数为40．06次,以≤5 d 的间隔期为主,占总间隔次数的83．55％;三江源13个气象站降水量资料显示,久治县降水最稳定,沱沱河最不稳定。同时,以历年降水量与生产力研究为基础,降水是三江源西部地区生产力变化的主要限制因子之一。三江源地区干旱年份与极端弱降水量年份吻合,可初步断定年降水量和降水日数增加,＞5 d 间隔次数减少可减缓三江源地区干旱发生及干旱化程度。     

石家庄市暴雨变化特征及降水极值重现期研究

利用石家庄市17个地面气象观测站建站以来至2011年的逐日降水资料,在分析了石家庄市暴雨日数时空分布特征的基础上,根据耿贝尔极值Ⅰ型分布型理论,讨论了该地区在不同重现期降水极值的分布情况。结果表明：石家庄市暴雨日数由西北和东南向内部逐渐减少,其中西北部山区暴雨发生的次数最多;近几十年来,石家庄大部分地区年暴雨日数呈减少趋势,唯有北部地区呈增加趋势;石家庄市暴雨日数具有明显的年际、年代际变化特征,自19世纪70年代以来出现两个暴雨偏多时期,分别为70年代中期至80年代初和90年代中期前后;石家庄市暴雨日数存在准6 a和准16 a左右的振荡周期。在10 a、30 a和50 a不同重现期各站年最大日降水量和年最大过程降水量相差较大,其中西北部和西南部山区较大,东部平原相对较小,各站年最大日降水量均在100 mm以上,达到大暴雨的标准。     

泛中亚干旱区气候变化特征分析

利用Climatic Research Unit(CRU)1949—2018年最新0.5°×0.5°网格点月均数据集,主要从EOF分解、小波分析的角度,讨论了泛中亚干旱区近70 a的气候变化特征.结果表明:(1)泛中亚干旱区近70 a降水以1.393 mm·(10a)-1的速率呈增加趋势,夏季降水呈减少趋势,其余三季为...     

关中地区清代干旱灾害研究

通过对清代关中地区历史资料的搜集、整理和数学分析,对该时期关中地区的干旱灾害等级及其成因进行了研究.结果表明:关中地区从1644-1912年的267年中,共发生干旱灾害103次,平均每2.6年发生1次;轻度旱灾37次,占旱灾总数的35.9%;中度旱灾发生44次,占旱灾总次数的42.7%;大旱灾发生17次,占旱灾总数的16.5%;特大旱灾发生5次,占干旱灾害总数的4.8%;从清代早期到晚期干旱灾害呈现出增加的趋势,并具有显著波动变化特征.清代干旱灾害变化可分为2个主要阶段,在1644-1770年的126年为旱灾较低发生期,在1770-1909年的141年为旱灾较高发生期.年降水量的明显减少和降水分配不均是该区发生干旱灾害的主要原因.     

近50年陕北地区的气候变化

通过累积距平法、Mann-Kendall法和Morlet小波分析等方法,对陕北地区近50年来的气候变化多尺度和跃变(突变)现象进行了分析.结果表明:近50年来,陕北地区年平均气温有上升趋势,变化倾向率为0.296℃/10 a,年平均气温在1994-1995年发生了由低温到高温的突变;陕北地区年降水量呈下降趋势,变化倾向...     

河北省农作物发育期降水量时空分布特征

利用河北省地区80个气象站48年资料,通过对冬小麦、夏玉米全发育期和各发育期的降水量时空变化进行线性趋势分析,研究降水量的时空分布及变化特征。结果表明:(1)近50年河北各区域冬小麦全发育期降水量变化无明显增加或减少趋势。各区域夏玉米全发育期降水量呈线性减少趋势,从南部、中部、北部到东北部,减少趋势依次增大。(2)冬小麦在播种-出苗期,中部、南部降水量有增多的趋势,东北部降水量变化趋势不明显,北部降水量自90年代以来有增加的趋势。在分蘖-越冬期、越冬期、返青期、拔节期、成熟期,各区域降水量无明显增加或减少的趋势。在抽穗期,各地降水量年际变化波动很大,南部、中部降水量呈线性增加趋势,北部、东北部90年代以来呈明显减少迹象。(3)夏玉米在播种期、苗期、成熟期,各区域降水量无明显增加或减少的趋势。在拔节期、抽穗期,各区域降水量都表现为减少趋势,东北部减少趋势最明显,南部减少趋势最弱。(4)冬小麦不同发育期降水量变化趋势在各区域是一致的;而夏玉米不同发育期降水量在各区域存在相反的情况,即在同一年四个区域中有的偏多、有的偏少。     

Water-use efficiency in response to simulated increasing precipitation in a temperate desert ecosystem of Xinjiang,China

Water-use efficiency(WUE) is a key plant functional trait that plays a central role in the global cycles of water and carbon. Although increasing precipitation may cause vegetation changes, few studies have explored the linkage between alteration in vegetation and WUE. Here, we analyzed the responses of leaf WUE, ecosystem carbon and water exchanges, ecosystem WUE, and plant community composition changes under normal conditions and also under extra 15% or 30% increases in annual precipitation in a temperate desert ecosystem of Xinjiang, China. We found that leaf WUE and ecosystem WUE showed inconsistent responses to increasing precipitation. Leaf WUE consistently decreased as precipitation increased. By contrast, the responses of the ecosystem WUE to increasing precipitation are different in different precipitation regimes: increasing by 33.9% in the wet year(i.e., the normal precipitation years)and decreasing by 4.1% in the dry year when the precipitation was about 30% less than that in the wet year.We systematically assessed the herbaceous community dynamics, community composition, and vegetation coverage to explain the responses of ecosystem WUE, and found that the between-year discrepancy in ecosystem WUE was consistent with the extent to which plant biomass was stimulated by the increase in precipitation. Although there was no change in the relative significance of ephemerals in the plant community, its greater overall plant biomass drove an increased ecosystem WUE under the conditions of increasing precipitation in 2011. However, the slight increase in plant biomass exerted no significant effect on ecosystem WUE in 2012. Our findings suggest that an alteration in the dominant species in this plant community can induce a shift in the carbon-and water-based economics of desert ecosystems.