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.     

PDSI和Z指数在西北干旱监测应用中差异性分析

利用西北地区137个气象台站1961～2003年气象资料,分别计算了西北地区的Z和PDSI两种干旱指数,并对其结果进行了对比分析.结果认为:两种指数在多数地区多数季节可以互相兼容,但Z指数适宜于在雨季表征干湿事件,而PDSI则适宜于西北的所有地区和所有季节,并对当地干旱事件的反映更为敏感;在对不同程度干旱面积的表征上,PDSI对轻旱的表征反映较为敏感,而Z指数对重旱的反映更为敏感;对于中等程度的干旱而言,两种指数表征下的干旱面积较为统一;从西北地区的实际情况出发,PDSI对干旱的表征更为客观.     

典型干旱指数在滦河流域的适用性评价

利用1957-2010年滦河流域9个代表气象站逐月降水量资料及滦河三道河子、韩家营、承德、下板城和滦县站的1956-2000年逐月天然径流量资料,分别应用降水距平百分率、标准化降水指数（SPI）、降水Z指数及径流距平百分率,评价滦河流域干旱情况,并比较4种干旱指数的评价效果。结果表明：降水距平百分率反映干旱程度较轻;与降水Z指数相比,SPI指数能较客观地反映滦河流域干旱程度,3种气象干旱指数在滦河流域的适用性评价结果SPI]指数优于降水Z指数和降水距平百分率;而径流距平百分率的水文干旱指数评价结果与实际旱情更为吻合。但是,这4种干旱指标缺乏综合性和机理性,尚需加强降水、气温、蒸发、径流量等因素的综合考虑,提出反映干旱内在机理的指标。     

干旱对我国西北地区生态系统净初级生产力的影响

根据西北地区139个气象观测站1980-2009年降水及温度资料,基于Z指数干旱指标,研究西北地区干旱时空特征;利用Miami模型估算该地区生态系统净初级生产力,分析干旱对净初级生产力的影响。结果表明:西北地区30年来,西部干旱有所降低,东部则出现加重趋势。生态系统净初级生产力年变化不规则,平均为524.5543g/(m2.a);空间特征明显,自东南向西北递减,新疆西北部又有所增加。该地区净初级生产力与Z指数线性相关极显著,随着干旱的发生,净初级生产力出现下降。出现轻旱及中旱的地区,净初级生产力较低;相对湿润的地区净初级生产力较高。     

基于标准化前期降水蒸散指数的新疆干旱时空演变特征

标准化前期降水蒸散指数(Standardized antecedent precipitation evapotranspiration index,SAPEI)是一种新的日尺度干旱指数,相对标准化降水蒸散指数(SPEI)而言,它不仅考虑当日的降水和蒸散情况,还考虑了早期水分平衡对当天干湿条件的影响,在描述和监测干旱方面更为稳健。本文根据新疆地区42个气象站2000—2019年气象要素数据计算SAPEI,利用线性趋势、M-K检验和反距离插值等方法,研究了21世纪以来新疆地区SAPEI时空变化特征,并基于SAPEI的分区和分代际比较分析了新疆地区干旱强度的时空变化,进而对新疆干旱发生的区域性和广泛程度的四季变化以及不同干旱等级发生频率的空间分布格局进行了探讨。结果表明：新疆气候整体呈湿润化,近年来干湿差异扩大,空间上存在部分相对湿润地区显著变干的现象;新疆春季变干,夏、秋、冬季变湿,夏冬两季在时间和空间上的干湿变化差异截然相反;20年来全疆和分区的干旱强度均显著降低,空间上东北部高、中部和西南部低;新疆干旱范围呈缩减趋势,近年来存在干旱等级提升风险,春季干旱范围扩大;新疆不同干旱等级的发...     

北方冬小麦不同生育期干旱风险评估

基于北方6省市和61个市县1981—2012年冬小麦产量和逐日气象资料,有效分离冬小麦减产率,通过典型干旱年份冬小麦减产率与水分亏缺距平指数、降水距平百分率的相关分析筛选致灾因子;基于减产率分级,利用冬小麦不同生育期减产率与致灾因子数学模型构建干旱等级指标;综合冬小麦干旱等级的强度及其风险概率,进行冬小麦生育期干旱风险评估。结果表明:冬小麦减产率与水分亏缺距平指数的相关系数达0.355~0.656,明显大于降水距平百分率,在各生育阶段内均通过0.05的显著性检验,确定为干旱致灾因子;在冬小麦不同生育期内,通过冬小麦减产率-致灾因子线性模型得到的轻、中、重、特重干旱等级指标,以0.297、0.351、0.214、0.159、0.316、0.547、0.149分别为苗期、越冬期、返青期、拔节期、抽穗期、成熟期和全生育期发生干旱的临界值;不同生育期冬小麦干旱风险分布形式存在一定地区差异,这与地区降水量对冬小麦需水的满足情况相符,其中,河北南部和山东西北部在各生育期均属于冬小麦干旱的高危险性地区。     

基于水分亏缺指数的北疆春小麦不同生育阶段干旱时空特征

基于水分亏缺指数模型,结合新疆历史干旱资料记载,对比分析典型年份干旱指数,确定北疆春小麦干旱等级指标,利用ArcGIS探究1986—2016年北疆春小麦各生育阶段干旱强度、干旱站次比的年际变化规律以及干旱频率的时空分布特征.结果表明:除春小麦营养生长和生殖生长并进阶段干旱站次比呈微弱增大趋势(0.355％·10a-1)...     

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...     

河北省近40年干旱变化特征分析

根据1961—2000年河北省69个站逐月降水资料,采用Z指数作为各代表站旱涝等级划分标准,根据计算出的Z指数把旱涝情况划分成7个等级,并在此基础上计算了河北省历年干旱的严重程度和干旱发生的范围。对近40年来的资料分析表明:这一区域冬季干旱面积变化不大,春、秋季干旱面积呈减小的趋势,夏季干旱面积呈扩大趋势,年干旱面积也呈扩大趋势。     

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.     

柴达木盆地干旱时空变化特征

利用柴达木盆地气象站收集的降水和气温数据,计算了SPI和SPEI两种干旱指数,并用于评价研究区不同时间尺度的干旱特征。然而,由于测站分布稀疏,两种指数在区域干旱评价方面存在不足。在此基础上基于全球范围内的scPDSIpm数据集,并用PDSI指数分析了干旱演变特征及时空分布规律,研究发现：①温度在年际尺度对研究区的干旱情况影响较大,而在月尺度和半年尺度上对研究区干旱情况影响不明显;②PDSI指数与SPEI和SPI干旱指数的相关系数较高（0.7以上）,与两者具有较好的一致性,PDSI更适宜于无资料地区的干旱评价;③研究区中部干旱状况最为严重,东部边缘和西北部干旱频次相对较少,但2000年以来这种趋势得到改善。本研究对评价不同干旱指数的适用性及资料缺乏地区的干旱评价具有重要的指导意义。     

甘肃黄土高原地区春旱指标研究

利用甘肃省甘肃黄土高原地区12个代表站1958~2003年春季3~5月逐候降水、蒸发资料,建立了该地区早春旱和晚春旱指数序列,确定了春旱等级标准,进一步分析了春旱的时空分布特征及其年际(年代际)变化规律。结果表明:(1)干旱指数能够连续动态地监测干旱过程,因而具有较好的代表性;(2)甘肃黄土高原地区早春旱和晚春旱北部高于南部,干旱中心在陇中;(3)重晚(早)春旱的发生频率增加(减少),站数增多(减少);(4)区域性早春旱随年代呈下降趋势,区域性晚春旱略有上升的趋势,但不明显。     

海河流域1961～2010年干旱化特征及其变化趋势分析

利用1961～2010年海河流域内及其周边51个站的降水、气温、相对湿度、风速、日照时数等气候因子日数据,采用相对湿润度指数方法揭示了流域50年不同等级干旱的时空演变规律,并剖析干旱与气候变化的关系;再利用小波分析法研究流域相对湿润度指数距平的周期变化规律,预测海河流域未来的干旱化趋势。结果表明:时间上,流域轻旱频率最高,年代际变化上总体趋向干旱化;空间上,东北部为轻旱频发区;西北部的中旱频率较高;重旱主要集中于张家口、忻州、邢台等周边地区;流域降水量和蒸发量的年代/年代际变化呈双降趋势,且后者减小速率相对较小,区域整体干旱化有减弱趋势。流域相对湿润度指数距平的时间序列存在10年尺度的显著变化周期,预计到2017年间海河流域总体仍处于干旱化阶段。     

基于K指数的阿勒泰地区夏季气象干旱特征

利用阿勒泰地区7个气象站1981-2010年6-8月降水量以及计算得到的蒸发量和K指数,用经验正交函数分解（EOF）和旋转经验正交函数分解（REOF）方法,分析了近30 a阿勒泰地区夏季干旱特征,用最大熵谱和谐波分析方法对阿勒泰3个分区K干旱指数的主要周期进行了分析。结果显示：用K干旱指数为指标,阿勒泰地区中西部干旱发生频率高于偏东地区;全地区可分为3个区域,Ⅰ西南谷地平原,Ⅱ东部丘陵地区,Ⅲ北部山区;各分区夏季干旱总体呈下降趋势。阿勒泰干旱的空间分布除受大尺度天气系统影响外,还受地理位置、地形地势等多种因子影响。各区干旱存在准10 a的长周期和3～5 a短周期振荡,且相对稳定,但其显著周期及其年代变化差异较大。     

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。     

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。     

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。     

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。