基于标准化降水指数与Z指数的洮河流域干旱趋势分析

采用洮河流域22个站点1951-2010年的逐月降水资料,就标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)与Z指数在流域干旱趋势分析中的应用进行对比研究.结果表明:2种指数在12个月尺度旱情分析方面具有很高的一致性,在单月尺度上,SPI的干旱分析能力较强,对重旱的反映能力优于Z指数.应用SPI指数就洮河流域不同地理—生态区间干旱趋势进行研究,发现冬季是流域干旱的主要分布时段,黄土片区发生干旱的频率和持续的时间均高于青藏片区.1951-2010年,青藏片区总体趋于湿润,黄土片区干旱趋势加重.近30 a,洮河青藏片区西部湿润趋势明显,东南部和下游黄土片区干旱趋势加重.近10 a来,青藏片区东南部旋窝一带干旱范围有所减小,黄土片区中孚一带干旱范围有所扩大.研究结果可为大流域尺度干旱评估提供理论方法借鉴,也可为地方抗旱减灾措施的制定提供数据支撑.     

中国气象干旱的空间格局特征(1951-2011)

中国是一个农业大国,也是一个旱灾频繁的国家,研究气象干旱可为防范农业旱灾风险提供科学依据。利用1951-2011年中国585个气象站点的日降水数据,计算了不同季度的降水距平百分率,并确定气象干旱等级,编绘了各季节的中旱、重旱、特旱发生频率的空间分布图。结果表明:(1)我国各季气象干旱发生频率空间分布,总体呈现北多南少、西多东少的格局;春季和冬季发生频率较高、夏季发生频率最低,其中春季中旱和特旱的高频区面积占全国比例分别达到了46%和34.2%,冬季尤其是特旱高频区面积占全国比例甚至超过了70%,而夏季仅有中旱存在高频区,且面积较小;(2)华北地区的春季中旱,东部地区(四川除外)的秋季中旱,西南(云南)、华南(广东)、长江中游地区的冬季中旱,需重点防范。     

基于SPI/SPEI指数的东北地区多时间尺度干旱变化特征对比分析

利用东北地区(黑龙江、吉林、辽宁)1960—2014年90个气象台站的逐日地面观测数据(平均气温、降水量、日照时数、平均相对湿度、平均风速及平均水汽压),利用标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI),对比分析近55 a多时间尺度干旱变化特征及两指数的表征差异。(1)依据各气象台站年总降水量,可将东北地区分为5个子区,各分区年总降水量皆未表现出显著的长期趋势,但Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ区和Ⅴ区年总潜在蒸散量分别呈现显著下降、上升趋势。(2)两指数在1个月(1 mo)尺度上围绕0值频繁波动,随时间尺度增加,形成干湿阶段持续期,其中干旱期持续时间较湿润期稍长。不同时间尺度二者评估旱涝结果总体相似,其中短时间尺度,SPI较SPEI易受降水影响,波动大。长时间尺度差距减小,但在判别程度上SPI较SPEI偏轻。在特殊干旱年1982年和1999年,SPI在降水量减少幅度较大地区或月份监测干旱能力下降。(3)SPI描述东北地区无旱及特旱发生频率时较SPEI高,中旱、重旱及湿润发生频率则相反。(4)在评估东北地区旱涝情况时SPEI指数较SPI指数适用性更好。     

近40 a内蒙古冬旱时空演变特征

冬季干旱是制约内蒙古冬季畜牧业生产的主要干扰因子之一,定量表征其时空变化特征和发展规律对防灾减灾、保障农牧业健康发展具有重要意义。利用1980—2021年冬季（10月—翌年3月）ERA5-Land再分析气象数据,计算1个月和6个月时间尺度的标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）,采用趋势分析、时空热点分析等方法,分析内蒙古全区和五种主要植被类型区冬季干旱演变特征。结果表明：（1）近40 a内蒙古冬季整体SPEI呈现下降趋势,干旱化现象在不同植被和月份中表现不一,也有少数植被和月份趋于湿润化。（2）内蒙古地区冬季干旱的时空热点变化模式主要表现为：振荡的热点、振荡的冷点和未检测到模式。具体从季节和月时间尺度来看,冬旱热点主要集中在内蒙古中部和西部的大部分地区,以及东部的兴安盟和通辽市,即这些区域冬旱现象呈现加剧的趋势。（3）在干旱频率与频数统计方面,轻度冬旱事件发生频率最高,而荒漠草原和隔壁荒漠地区是发生冬旱事件最为频繁和严重的区域。     

基于降水量距平百分率的内蒙古地区干旱特征

利用1971-2015年内蒙古地区52个气象站逐月降水量观测数据,采用降水量距平百分率(Pa),从干旱频率和干旱变化趋势率分析了研究区近45 a来干旱时空分布特征。结果表明:从时间变化来看,年降水量呈微弱的下降趋势,并于1998年和2012年发生突变;春季、秋季和冬季降水量变化呈上升趋势,夏季降水量变化呈下降趋势;年尺度干旱主要发生在1999-2011年;季节尺度干旱发生频率为冬旱>春旱>秋旱>夏旱。从空间变化来看,多年平均降水量由东向西呈逐级递减趋势,降水分布地域特征明显,大兴安岭以东地区和巴彦淖尔市西部地区降水变化趋势率较高,呼伦贝尔市西北部、通辽市中南部、赤峰市中部、阿拉善盟西部地区降水变化趋势率较低;发生不同等级干旱的几率为轻旱>特旱>中旱>重旱,各级干旱易发生地区集中在呼伦贝尔市西部、赤峰市中北部、通辽市北部、锡林郭勒盟中西部以及阿拉善盟西部地区。Pa变化趋势率表现为,呼伦贝尔市中东部、巴彦淖尔市西部和阿拉善盟东部呈上升趋势,即干旱程度减轻;兴安盟南部至鄂尔多斯市、阿拉善盟中西部呈下降趋势,即干旱程度加重。     

甘肃冬小麦主产区40年干旱变化特征及影响风险评估

干旱是影响甘肃省冬小麦生产的主要气象灾害。运用1971—2010年甘肃省冬小麦主产区8县（区）气象站降水资料及冬小麦产量资料,分析了40 a干旱时空变化特征,建立了干旱影响冬小麦产量的风险评估指数,对冬小麦在不同季节受不同等级干旱风险进行了分析评估。结果表明,春旱以陇东黄土高原出现频率最高,为0.35～0.39　次·a^-1;徽成盆地及两江流域出现频率最少,为0.18 次·a^-1;初夏旱出现频次最高的地区为环县,为0.35 次·a^-1,最少为西峰、成县及秦安;伏旱出现频率最高地区为环县及麦积,最低为张家川;秋旱出现频率最高为环县,最低为武都。各地干旱均以轻旱为主,其次为中旱。40 a中,20世纪90年代干旱出现频次最多,80年代最少。进入21世纪,秋旱发生频次明显减少,春旱则有相对增多的趋势。冬小麦全生育期徽成盆地及两江流域受旱灾影响风险最小,种植保险率最高,为92％～93％;其次为关山区,种植保险率为91%,干旱风险较小;渭河流域及渭北旱区风险较大,种植保险率为88％～89％;陇东黄土高原种植保险率最低,为83％～85％,冬小麦生长受干旱胁迫最大。     

基于标准化降水蒸散指数的甘肃省干旱时空特征分析

为明确气候变化条件下甘肃省不同时间尺度的干旱特征,选用1951-2015年甘肃省33个气象站点逐日气象数据,计算了不同时间尺度的标准化降水蒸散指数SPEI,同时结合Mann-Kendall突变检验、复小波分析、经验正交函数分解、旋转经验正交函数分解等方法,对甘肃省65 a来干旱时空格局特征进行了分析。结果表明：在年际变化趋势方面,甘肃省干旱情势为由干变湿再变干,近年干旱趋势逐渐加重;四季均呈现由干变湿然后变干的趋势,近年春季变干趋势显著;干旱强度在全省范围内主要为轻旱和中旱等级,并表现为局域性轻旱和全域性中旱。在周期性变化方面,甘肃省的干旱时间周期性强弱依次为39、13、7、22 a尺度,但不同时间尺度表现出了不同的干湿震荡规律。在空间格局方面,甘肃省整体上呈西北部干旱缓解、东南部干旱加剧的趋势;春季干旱加剧最明显,冬季次之,夏季和秋季干湿状况基本相似。按照干旱区域敏感性强弱可将甘肃省分为东南地区东部（Ⅰ区）、西北地区（Ⅱ区）、中部地区（Ⅲ区）和东南地区西部（Ⅳ区）,其中Ⅲ区呈干旱缓解趋势,其他地区基本呈干旱加剧的趋势。     

江苏省苏北地区季节性干旱特征及动态风险评价研究

利用江苏省统计年鉴提供的气象资料,通过标准化降水指数(SPI)计算苏北地区近25 a(1989—2013年)的季节干旱指标,分析江苏省苏北地区五市的季节性干旱时空特征和发生规律,并对其进行动态干旱风险评价。基于危险性、脆弱性、暴露性和防灾减灾能力这四个影响因子构建相应干旱风险评价指标体系,选取适合苏北五市的气象、水文、地理、社会经济方面相关二级指标,组合运用熵权法和CRITIC法确定各指标综合权重,通过加权综合评价法对苏北五市进行动态旱灾风险评价。结果表明:苏北地区干旱时间特征存在明显的季节性差异,发生干旱多为轻旱和中旱,且多发生于春夏秋三季,盐城市冬季发生中旱和重旱相对较频繁;干旱强度变化趋势和干旱频率趋势大体一致,五市发生春旱的频数和强度总体都呈增加趋势,而秋季情况略有好转。近年来,苏北地区五市的旱灾风险具有一定的稳定性,风险排名依次为:淮安连云港宿迁徐州盐城,其中,防灾减灾能力对于干旱风险的动态变化体现出较强相关性。     

南小河沟流域干旱特征

黄土高原地区生态环境脆弱,干旱的发生严重影响该地区农业生产和经济发展。选用1970—2012年南小河沟流域的降雨资料,使用标准化降雨指数(SPI)对干旱进行描述。对该流域内年及季节尺度SPI序列进行Mann-Kendall检验,并对所建立的不同时间尺度的季节性交乘趋势模型进行验证。结果表明:流域内出现干旱的频率为48.84%,年际SPI变化剧烈,整体向干旱化方向发展。春季干旱有明显的分阶段特征;夏季干旱变化趋势不显著;除1975年以外,秋季干旱变化趋势也不显著;冬季的干旱程度变化比较稳定,主要集中在无旱和轻旱等级之间。季节性交乘趋势模型在年干旱以及秋、冬季干旱评估中效果良好,干旱等级预测合格率均达到71.43%,模型在对干旱等级的分析出现错估时,有向中旱水平辐射的强烈趋势。     

气候暖干化背景下黄土高原旱涝时空演变特征

选取58个国家气象基准站1960-2010年逐年降水资料,采用Kriging插值、Mann-Kendall检测及Morlet小波分析等方法,对该区降水及旱涝时空特征进行分析。结果表明：黄土高原暖干化趋势明显,气温、降水突变年份分别在1995年、1990年左右。旱涝等级呈上升趋势,尤以半湿润区最为明显。干旱区发生旱、涝频率最高,涝情略微严重,但干旱更易发生,大旱频次高值中心分散分布,洪涝发生频率西部低、中部高。该区旱涝情势存在多尺度的周期变化,25~30 a的振荡最强,推测涝期即将结束,旱期将要开始。研究成果可为黄土高原旱涝灾害防御提供参考。