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.     

西北干旱区阿勒泰地区暖季干旱指数及干旱分析

干旱是限制阿勒泰地区农牧业生产可持续发展最主要的自然灾害之一,干旱指数研究是进行有效干旱监测的基础。利用阿勒泰地区7个气象站1961-2008年暖季4-10月月平均气温、降水量资料,首先通过Thomthwaite方法计算潜在蒸发量,定义了干旱指数K。分析了该地区降水和潜在蒸发、干旱的时空分布特征,选取降水距平和Z干旱指...     

西北地区多尺度气象干旱对环流因子的响应研究

基于西北地区118个气象站1980-2015年的逐月气象数据计算气象干旱指数SPEI,结合70项逐月环流指数资料,采用REOF、EEMD、随机森林等方法分析西北地区近36年各分区干旱年际、年代际特征及对不同环流指数的时空响应。结果表明:(1)依据干旱特征的变化,西北地区可划分为北疆区、南疆区、中部区、高原区、东部北端区和东部南端区六个区;(2)北疆和东部南端区由干旱转向湿润,中部区和南疆干旱情况明显加剧,高原区和东部北端干旱变化幅度较低。西北地区整体干旱周期以年际为主,北疆和高原区表现出明显的年代际周期特征,趋势贡献较高的为东部南端和南疆,中部和东部北端干旱的年代际和趋势的贡献相对平衡,区别为前者均较高,后者均较低。(3)在月、年际和年代际尺度上中部区与PDO关系最强,南疆区干旱与太阳黑子活动关系最大。月尺度干旱上,北极涛动AO的影响覆盖大部分西北地区,年际和年代际尺度上,对西北的主要影响因子分别为ENSO和太阳黑子。结果可为西北地区气象干旱的预报提供依据。     

西北地区农业干旱脆弱性评估及时空分布特征

西北地区是重要农牧交错区,生态环境脆弱,农业生产对气候变化极为敏感,研究其农业干旱脆弱性时空分布特征是有效应对干旱气候的关键。基于IPCC评估框架,考虑蒸散对土壤含水量的影响,将多时间尺度干旱指数纳入指标体系,研究西北地区农业干旱脆弱性及其时空分布特征。结果表明:2010—2020年该地区农业干旱脆弱性呈现下降态势,其中2010—2015年下降幅度最大,但区域均衡性减弱,出现“两极”现象;2015—2020年脆弱重心逐渐向南部地区转移,形成“辐射”效应。该地区农业干旱脆弱性冷热点区域变化显著,2010年热点区域集中在新疆西南部,冷点区域分布在新疆北部和宁夏;2020年热点区域转移至甘肃和青海南部,且呈现向外辐射现象,冷点区域主要集中在新疆北部地区。     

基于SPI指数的近50a内蒙古地区干旱特征分析

利用近50a逐月降水资料,以标准化降水指数(SPI)作为干旱指标,详细全面地分析了内蒙古东中西部年际干旱强度、干旱覆盖范围和干旱频率特征及其演变规律.结果表明:近50a来,内蒙古东部和中部总体干旱强度增加但不显著,西部总体干旱强度减弱但不显著.从干旱覆盖范围来看,西部呈略微减少趋势,中部增加但不显著,而东部呈显著增加趋势,且中部和西部以全域性干旱为主,东部以区域性干旱为主.从干旱频率上看,东中西部空间差异性明显.东部轻旱发生频率较高的地区包括海拉尔市东北部、兴安盟、通辽市西部以及赤峰市东部,中旱在大部分地区发生的频率都较高,重旱在海拉尔市局部地区发生的频率较高;中部地区锡林郭勒盟轻旱、中旱和重旱发生的频率都较高;西部大部分地区轻旱发生的频率较高.     

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.     

基于标准化降水指数的邢台地区的干旱特征

干旱是邢台地区的主要气象灾害之一,基于1972～2008年邢台地区17个县（市）气象站的逐月降水资料,采用标准化降水指数,分析了邢台地区的干旱时空分布特征。结果表明：邢台地区干旱的发生程度具有阶段性,70年代春旱比较多,80年代冬旱较多,90年代秋冬旱及春旱较多,2001～2008年秋冬旱较多发。用主成分分析对邢台地区...     

基于标准化降水指数的河南省近45年干旱时空特征分析

依据河南省45个气象站近45年逐月降水资料,以标准化降水指数作为干旱指标,详细分析河南省范围内干旱强度、影响范围、发生频率的时空演变规律.结果表明:(1)在过去45 a中河南省干旱具有明显的周期性且近年来有增强的趋势;从干旱发生站次比上来看,年尺度干旱站次比呈阶段性先增后减的变化趋势,且在全省范围内多发全域性、局域性干...     

西北地区降水特征及变化规律分析

根据我国西北地区降水气候特征研究状况,利用较具代表性的我国西北地区北亚热带、温带驻防的25个空军机场气象台站1970~2000年历年逐时降水资料,从降水量、降水强度、降水时间、降水频率等方面,以气候区划区为区域分析单位,分析了西北地区的降水变化规律和特征。结果表明:西北地区北亚热带、温带年际降水量有从东南和西北两侧向中部明显减少的分布格局。30 a间中温带干旱区东部及其以东地区的降水量呈下降趋势,以西则基本呈上升趋势。降水强度基本表现为上升趋势,强度呈东南大、西北小分布,且以北亚热带湿润区和南温带干旱区南疆区上升速率表现最大。降水时间呈现减少趋势,其分布特点与降水量分布基本上一致,由东南和西北两侧向中间明显减少。近30 a来降水量东降西升,降水小时数、降水频率呈下降趋势,但小时雨强和中雨以上强度降水比重一直呈上升趋势,降水以短时、量大为特征出现的机率在增加,降水的有效利用难度在加剧,这种特征东部比西部要明显得多。青藏高原东侧降水量和降水小时数都处于下降趋势,雨强呈上升趋势,该地区干旱趋势在加剧。但在高原东北侧、北侧这种趋势表现相对要弱一些。     

多尺度标准化降水指数的ARIMA模型干旱预测研究

采用关中地区39 a的月平均降水量数据,计算了该地区不同时间尺度的标准化降水指数(SPI)值,运用ARIMA模型对SPI序列进行分析建模,并进行12步预测。结果表明,ARIMA模型对所有时间尺度的SPI 3、6、9序列可进行精度在10%以下的1步预测,对SPI 12、24序列可进行平均精度在10%以下的9步预测,说明ARI-MA模型较适合SPI 3、6、9序列的短期预测,适合SPI 12、24序列的长期预测。     

近45 a来中国西北汛期降水极值的变化分析

本文利用中国西北五省(区)1960-2004年125个台站汛期(5-9月)逐日降水资料,首先定义了不同台站的极端降水阈值,然后统计出了不同台站近45a来逐年汛期发生极端降水的频次、干日数、极端干期长度、湿日数及极端湿期长度,并对它们的长期变化趋势作了分析,结果表明:近45a来西北西部汛期极端降水发生频次、湿日数和极端湿期长度表现出增多和增长趋势,干日数和极端干期长度表现出减少和变短趋势;西北东部汛期极端降水发生频次、湿日数和极端湿期长度表现出减少和变短趋势,干日数和极端干期长度表现出增多和变长趋势;从整个西北来说,近45a来极端降水发生频次和湿日数表现出了增多趋势,极端干期长度表现为变短趋势,而干日数同极端湿期长度表现出周期波动状变化,另外干日数同极端湿期长度的变化趋势恰恰相反,而湿日数却与极端干期长度的变化趋势恰恰相反;自上世纪80年代以来降水极值变率较过去有所变大。     

从气候标准的改变分析西北地区的气候变化

利用中国西北地区122个气象站旬降水量和平均气温资料,比较了1960-1990年与1970-2000年气候标准的差异,并由此分析了西北地区气候变化的地域特征。说明西北地区在气温显著升高的同时,西部降水增加,由暖干向暖湿转型的事实,但是西北地区东部干旱的形势比前期更加严峻。西北地区30a气候标准的差异,主要是由于20世纪60年代与90年代气候状态的显著差异造成的。新气候标准的应用对于气候统计分析、评价和预报产生重要影响。     

东亚北风异常对西北东部春季降水的影响

利用1961-2008年NCEP/NCAR(2．5°×2．5°)再分析逐月500 hPa高度场资料和1961-2008年西北地区东部陕、甘、宁、青4省170个气象观测站的月降水量资料,计算春季东亚北风指数,分析研究区春季降水的历史演变规律、东亚北风指数的年代际变化及其与西北春季降水的关联。结果表明:50 a来降水演变特点是以黄河为界,黄河以西降水呈增多趋势,黄河以东降水呈减少趋势,降水减少的幅度明显大于增加的幅度;特别是近20 a,黄河以东广大区域降水减少的幅度越来越大,干旱化趋势明显,而青海南部、河西走廊则降水呈增加趋势。在此期间,春季东亚北风逐渐增强,特别是20世纪90年代中期以后明显增强。进一步分析表明,当春季东亚北风偏强（弱）时,除青海南部外,西北地区东部大部分地方降水偏少（多）,即春季东亚北风异常增强,可引起西北地区东部黄河以东干旱少雨,导致干旱化加剧。     

基于标准降水指数的多尺度叠加干旱监测指标及其等级划分

针对中国不同地区的区域气候及其变化特征,使用信息熵方法从降水观测资料中提取出区域降水的两个（均态和变化）本征尺度,提出一种基于区域气候系统层次性内在特征的气象干旱指数MSPI。使用各站1981-2010年的逐日MSPI序列,基于互信息算法,确定各站气象干旱指数MSPI的干旱等级划分规则,即按某一临界点集合对MSPI序列进行划分,得到的等级序列和MSPI序列之间的互信息最大时,此临界点集合是最优的,该临界点集合也就是干旱和湿润等级的合理划分。使用互信息方法对全国2 211站1981-2010年逐日MSPI序列进行等级划分,分为“特别干、严重干、中等干、轻微干、正常、轻微湿、中等湿、严重湿、特别湿”9个等级;进一步分析了全国1981-2010年各月不同等级干旱日数和站数百分比、各季节中等干、严重干、特别干事件日数比率的空间分布及不同等级干事件发展所缺降水量的距平百分率及缓解所需降水量。最后以2011年长江中下游春季严重气象干旱的发生、发展、持续、缓解过程及山西省1981-2010年逐月干旱事件为例,对MSPI指数及其等级划分规则的干旱监测能力进行检验,发现两者对不同程度的干旱都有较好的表征能力,并且对于干旱过程也有较好的识别能力。     

中国西北地区气温异常的特征分析

根据1960-1999年中国西北地区114个观测站的季、年平均气温资料,分析了气温的空间分布特征.使用EOF,REOF分析方法和小波分析方法,讨论了西北地区年平均气温异常的空间分布特征,并分析了不同区域年平均气温变化、冬半年(1月)和夏半年(7月)极端气温变化及周期变化的特点.结果表明:西北地区年平均气温异常的一致性是主要特点,也存在南北差异和高大地形与沙漠盆地、河流、草原的差异;除陕西外西北其他地区年平均气温普遍呈上升趋势;冬季极端最低气温有明显上升趋势,冬半年极端最低气温在整个气温上升趋势中起主要作用;西北地区不同区域的年平均气温变化有各自不同的周期性.     

近20多年来西北绿洲植被指数的变化及其成因

利用NASA GIMMS 1982-2003年逐月的标准化植被指数NDVI数据集以及相关的气候资料,选黄河、河西内陆河以及新疆内陆河的典型绿洲为代表,分析了22年间各绿洲春、夏、秋季NDVI的变化和绿洲面积变化,比较了不同年代间NDVI的年变化特征,并研究了绿洲NDVI与气候和人类活动的关系。结果表明:①近22年来,各绿洲夏季和秋季NDVI均呈显著增加趋势,以夏季NDVI增加幅度最大。从地域上看,新疆塔里木盆地南侧绿洲和河西走廊绿洲各季NDVI增加较其他绿洲明显。②不同年代间各绿洲NDVI年变化较大,主要表现为年代间植被生长季NDVI的增加和NDVI峰值出现时间的改变。③近22年来,西北绿洲面积均呈现增加趋势,以河西走廊和新疆内陆河绿洲面积增加最为显著,黄河绿洲面积扩大趋势不太显著。④绿洲NDVI增加的主要原因为绿洲面积的扩大、种植结构的调整,气温的升高和降水量的增加,对绿洲NDVI增加有正效益,但降水量的变化对不同绿洲NDVI的驱动作用随着降水量在地域上的减少而变弱。     

中国西北地区冰雹的气候特征

利用1971-2000年西北185个站3～9月逐月和年冰雹次数,分析了西北冰雹的空间分布特征和时间演变规律.西北年冰雹次数有3个高值中心,一个在青海的曲麻莱,为19.6次,另一个在新疆西部的昭苏,为17.6次,第3个在青海的刚察,为12.7次.185个站冰雹的月变化呈单峰型,主要出现在6～8月.西北185个站冰雹的历年变化呈现出下降的趋势.从春季到秋季,冰雹强中心先起于新疆的昭苏这一中心有很强的持续性.青海南部的冰雹强中心5月在斑马,6月西伸到曲玛莱,7月再西移到托托河,8月东退到清水河,9月又南退到杂多,10月又东退到久治,然后基本消失.     

西北干旱灾害及其气候趋势研究

利用西北五省1950～2000年降水、温度和农作物旱灾面积资料,用降水的Z指标法,农作物受旱成灾率确定了西北干旱指标和旱灾等级,分析了西北旱灾特征及气候变化趋势。表明西北农业旱灾以70、90年代最严重,而且呈增加趋势,气温在升高,降水在减少。根据预测21世纪前十年西北干旱有所减轻。