广东省旱涝灾害时空变化特征研究

[目的]研究广东省旱涝灾害时空变化特征,并对广东省1960—2012年旱涝等级进行划分。[方法]应用小波分析、马可尔夫链、Mann—Kendall突变检验、经验正交函数以及克里金空间插值法等方法。[结果](1)在时间上,广东省年降水量呈上升趋势,存在28,13和6a的时间尺度上的震荡周期;(2)广东省旱涝灾害发生频率及未来几年旱涝状态与气温变化有良好的响应关系。(3)在空间上,粤东地区和粤西地区以涝灾为主,而广宁—广州—台山地区一带以旱灾为主。[结论]广东省旱涝灾害与气温变化存在一定的响应关系,气温突变后旱涝灾害增多。     

1956—2010年辽西地区玉米气候适宜度时空分布特征

以玉米气候适宜度模型及辽西地区4市8站近50 a(1956—2010年)逐日气象数据为基础,利用空间插值、经验正交函数分析方法(EOF)和小波变换分析方法对玉米全生育期及各主要生育时期气候适宜度的时间变化和空间分布特征进行分析,研究气候变化过程中辽西地区农业气候资源对玉米生长的适宜程度的变化特征。结果表明：1)近50 a,辽西地区玉米全生育期的降水、日照及综合气候适宜度呈逐年下降趋势,除开花期综合气候适宜度呈上升趋势外,播种、出苗、成熟期综合气候适宜度均呈下降趋势;2)在空间分布上,辽西玉米全生育期的温度适宜度、日照适宜度,播种、成熟期的综合气候适宜度分别表现出由南向北、由西向东、由西向东南和东北、由东北向西南递增,而出苗期综合气候适宜度表现为由西北向东南和东北递减;全生育期的降水适宜度、综合气候适宜度和开花期的综合气候适宜度由北向南均呈现“低－高－低－高”的带状分布特征,播种、出苗和开花期限制因素分别为降水、日照和日照;3)EOF 分析发现,辽西地区玉米全生育期综合气候适宜度距平百分率在空间上表现为西南向东北微幅递减;在时间上,小波分析发现辽西玉米综合气候适宜距平百分率第1特征向量的时间系数存在14~30 a、8~14 a、3~7 a 的3类尺度的震荡周期。     

基于EOF和小波分析的山东省年降水时空变化特征

为了探究山东省年降水量的时空变化特征,根据山东省29个国家基本、基准地面气象观测站1980—2019年逐月降水资料,通过经验正交分解(EOF)、小波分析等方法对山东省年降水量变化特征进行了分析探讨。结果表明:山东省年降水量介于507.0～1 047.4 mm,大体上由东南向西北递减; 山东省年降水场主要具有2种模态,4种表现类型,分别为全省多雨型,全省少雨型,东南部降水偏多、西北部降水偏少型以及东南部降水偏少、西北部降水偏多型,山东省40 a来降水场表现出4种类型的年份数分别为12,12,2,4 a,4种降水类型分布年份实况验证的准确率达到96.7%; 山东省年降水量存在3～9 a的年际变化周期,以及15～32 a的年代际变化周期,其中主周期为28,18,4,7 a,分别经历了大约2,3,15,8.5个丰—枯转换期。综上,山东省年降水量由东南逐渐向西北递减。年降水场具有2种模态,4种表现类型,且具备多时间尺度周期特征。     

辽宁省近50年旱涝灾害的时空特征分析

基于1960—2009年辽宁省49站的逐日降水资料,从单站旱涝Z指数出发,根据Z指数的划分等级定义了辽宁省的区域旱涝指标,以此讨论了辽宁省年度旱涝灾害和季节性旱涝灾害的时间变化趋势和空间分布特征。结果表明:50a来,年度干旱、夏旱、秋旱指标呈上升趋势,春旱指标的时间变化趋势特征不明显,年度洪涝和夏涝指标呈下降趋势;从空间分布来看无论是年度干旱还是季节性干旱,发生频率最高的地区都在辽宁省西部及西北部地区;辽宁东北地区的年度干旱、春旱、夏旱出现频率较低,秋旱出现频率最低的地区在辽宁省南部。年度洪涝和夏季洪涝的空间分布特征比较相似,发生频率最高的地区在辽宁省东部及东南部地区,西部地区发生洪涝的频率是最低的。旱涝灾害的严重程度与降水集中度的大小具有一定的相关性     

近200年来渭河流域干旱洪涝事件特征

通过对渭河流域1813—2017年旱涝灾害资料的收集整理,重建旱涝等级以及指数序列,采用滑动t检验及小波分析等方法,分析了渭河流域近200年来旱涝变化规律。结果表明:近200年来渭河流域发生水旱灾害共111次,水灾和旱灾分别发生了55次和36次,同年水旱灾害交替出现20次,发生频率由高到低依次为:轻度旱灾 > 中度旱灾 > 轻度涝灾 > 旱涝交替 > 中度涝灾 > 重大涝灾及重大旱灾。旱涝灾害的发生具有明显的阶段性:1833—1880年、1914—1933年为中度和重大旱灾的多发期,1894—1910年、1933—1939年为中度和重大涝灾多发阶段。旱涝演变存在5~7年、10~11年、18~20年、60年和105~110年周期震荡。110年左右的周期震荡最强,为第一主周期,第二主周期为60年,第三主周期为20年,同时检验出旱涝有5个突变年,分别为1825年、1881年、1914年、1933年及1981年。空间分布上,渭南地区旱灾发生频率最高,天水和铜川次之,渭河源头处发生频率最低。西安、渭南涝灾发生频率最高,天水、宝鸡、咸阳次之,渭源和铜川涝灾发生频率最低。     

基于SPI的近30年黄河三角洲地区旱涝时空特征

根据1981—2010年黄河三角洲地区11个气象观测站逐月降水资料,采用标准化降水指数(SPI),分析了该地区的旱涝时空变化特征。结果表明:黄河三角洲地区在20世纪80年代干旱较为频繁,90年代中后期和2002年以后则雨涝较为频繁,其他时段呈现出旱涝交替变化的趋势;黄河三角洲地区四季旱涝变化的特征不同,但从长期趋势来看,四季均表现出向雨涝方向发展的趋势;黄河三角洲的区域旱涝变化特征基本趋于一致,且均呈现出多雨的趋势,但旱涝变化幅度有细微差别;黄河三角洲地区在20世纪80年代末至90年代初旱涝变率最大,其次是21世纪00年代中前期,其他时间变率较小,区域变率总体上与全区保持一致。     

广东省香蕉寒害综合指数的时空分布特征

根据广东省77个站1962-2006年冬季气候资料,计算了全省香蕉寒害综合指数,并对其进行了经验正交函数分解和小波分析.结果表明,全省香蕉寒害综合指数的空间分布以总体一致型为主,此外,还呈现粤北珠三角-粤东粤西差异型.香蕉寒害波动20世纪70年代最强,60年代次之,80年代最弱,90年代又有所增强.对时间系数进行小波分析发现,第一特征向量时间系数70年代和90年代2～4a周期表现显著.第二特征向量时间系数70年代和90年代具有显著的2～4a周期,80年代具有显著的6～8a周期.这一结果为香蕉寒害的区划、评估和预测等奠定了基础.     

1960-2018年河南省短周期旱涝急转事件演变特征

[目的]阐明河南省旱涝急转灾害的时空演变规律及趋势,为河南省旱涝急转事件的定量识别、时空演变及灾害风险评估提供依据。[方法]利用河南省17个国家基准气象台站1960—2018年逐日降水、气温资料,采用月尺度短周期旱涝急转指数,对河南省旱涝急转时空演变进行了多尺度、系统性地分析。[结果](1)旱涝急转指数绝对值大于1.0可作为旱涝急转事件的识别阈值,绝对值越大,旱涝急转强度越大。(2)旱涝急转事件年际波动变化显著,具有明显阶段性特点。轻度旱转涝事件发生频次略呈增多趋势,中度旱转涝事件发生频次趋势性不明显,其他旱涝急转事件则略呈减少趋势,但旱转涝与涝转旱事件强度分别以0.011/a, 0.021/a的线性倾向率略呈增强趋势,且强度在未来将会持续增大。(3)旱涝急转事件及其强度变化存在15.0 a的第一主周期与3.0 a的第二周期,但同一周期下旱转涝与涝转旱两类事件呈显著反相变化。(4)旱涝急转事件多发区及其强度较大区域主要集中于豫东、豫南平原区以及豫西山区,其中豫东、豫南平原区受地理、生态因素影响致灾风险较大。(5)前期大气环流、太阳黑子活动是旱涝急转现象预测预警的重要信号。[结论]河南省...     

渭河流域降雨侵蚀力时空分布特征

[目的]揭示渭河流域降雨侵蚀力的时空变化特征,为区域水土保持规划提供依据。[方法]根据渭河流域及其周边范围30个气象站点1957—2014年逐日降雨资料,采用章文波日降雨量侵蚀模型计算各站点的降雨侵蚀力,分析其空间分布规律和年内分布特征。[结果]渭河流域多年平均降雨侵蚀力值分布范围为806.25~3 510.81 MJ·mm/(hm2·h),平均值1 798.97 MJ·mm/(hm2·h),与多年平均侵蚀性降雨的空间分布基本一致,总体呈现西北低东南高的趋势。渭河流域降雨侵蚀力年内变化呈单峰型,主要集中在7—9月,占全年降雨侵蚀力的63.91%。北部黄土高原地区和关中平原发生水土流失的时期集中在7—9月,而秦岭北麓地区5—10月均有可能发生较大的水土流域,侵蚀风险由西北向东南递增。流域降雨侵蚀力年际波动较大,年际变率Cv值在34%~56%之间,整体而言,流域西北部地区的降雨侵蚀力年际变化幅度大于东南部地区。除洛川、长武、环县、平凉4个站点降雨侵蚀力在研究时段内有所增大外,其余地区降雨侵蚀侵蚀力呈不同速率的减小趋势。[结论]渭河流域降雨侵蚀力时空分布差异显著,尽管流域降雨侵蚀力呈减弱趋势,由于流域地处黄土高原,水土保持与水源涵养工作仍需高度重视。     

气候暖干化背景下环渤海地区旱涝时空响应

[目的]在全球变暖背景下,为深入认识环渤海地区区域响应特征,进而制定防灾减灾政策,提高旱涝灾害应变能力。[方法]利用环渤海地区60个气象台站1961—2012年的实测气温、降水资料,采用线性趋势法、Mann—Kendall检验以及空间插值法揭示环渤海地区气候的时空变化特征;应用Z指数旱涝等级标准和区域旱涝指标分析该区域旱涝灾害的时空响应特征。[结果](1)环渤海地区近52a气候总体呈现暖干化趋势,年平均气温显著上升,增温速率为0.25℃/10a,且于1988年前后发生增温突变;年平均气温南高北低,大部分地区呈增温趋势,且南北增温程度差异不大。(2)降水量呈减少趋势,下降速率为10.37mm/10a;降水自东南向西北递减,沿海多于内陆,差异逐渐减小;(3)1988年后,环渤海地区旱涝灾害频率明显增加,其中旱灾显著增加,涝灾略有减少;空间上旱灾比例高于涝灾,且呈现出明显的干旱趋势。[结论]环渤海地区气候对全球气候变化有所响应,尤其是旱涝灾害,表现出一定的区域特征。     

汉江上游与渭河流域特大洪水发生规律的对比研究

以汉江上游安康水库和渭河流域临潼站1960-2000年发生的特大洪水资料为依据,对其发生规律进行了对比研究.结果表明,汉江上游和渭河流域特大洪水的发生具有一些共同特征.主要表现在两大流域特大年径流量年份,完全与华西秋雨多雨年份相对应,但特大洪水并不都是发生在华西秋雨异常多雨年份,而是错前错后发生.受到季风活动及地理环境的影响,汉江上游和渭河流域特大洪水的发生又表现出各自的特殊性,汉江上游特大洪水主要发生在初夏和秋季,渭河流域特大洪水主要发生在盛夏和秋季;一年中汉江上游特大洪水发生时间早于渭河流域;渭河流域秋季特大洪水发生时间早于汉江上游特大洪水.     

渭河流域降雨结构时空演变特征

为研究气候变化背景下渭河流域降水结构的时空变化,利用渭河流域71个气象站1981—2012年汛期(5—9月)逐时降水资料,选取降水发生率和降水贡献率两个指标,结合线性倾向率和非参数Mann-Kendall检验法探讨了流域降水结构的变化趋势及不同降水历时和不同降水等级的空间变化特征。结果表明:(1)渭河流域各历时降水发生率随历时增加呈指数形式快速递减,降水贡献率随历时增长先快速增大,后波动减小。流域上游短历时降水发生率和贡献率较高,而流域中下游长历时降水发生率和贡献率较高。(2)渭河流域1~6h的短历时和48h以上长历时降水发生率和贡献率均表现为减小趋势,7~24h历时降水发生率和贡献率为增加趋势,这种变化趋势在流域的中下游更加显著。(3)渭河流域降水发生率随降水等级的增加呈指数下降,小雨发生率最高,而暴雨的发生率最低。比较而言,流域上游小雨和中雨的发生率和贡献率较高,而流域中下游大雨和暴雨发生率和贡献率较高,特别是在渭河干流,暴雨贡献率在25%以上。(4)渭河流域小雨级别的降水事件发生率和贡献率均表现为显著的下降趋势,而暴雨级别降水发生率和贡献率表现为增加趋势,这种变化趋势将可能使流域防洪形势趋于严峻。     

渭河流域降雨侵蚀力时空变化研究

降雨侵蚀力是反映流域降雨侵蚀能力的重要指标。基于渭河流域及周边地区25站56年的日降雨量,分析了流域降雨侵蚀力及其时空变化。结果表明:渭河流域降雨侵蚀力与降雨量的空间分布趋势基本一致,由东南向西北递减,变化范围为1 000~3 600 MJ·mm/(hm~2·h·a);降雨侵蚀力在年内呈单峰型分布,8月最大,1月最小,但6—9月占年侵蚀力的70%左右;渭河流域各站降雨侵蚀力年际差异显著;降雨侵蚀力年际变率为0.40~0.54,尤其20世纪80年代以来随机波动大且表现出一定减小趋势,但整体并无显著增加或减少趋势。     

典型年份渭河流域蓝水绿水时空差异分析

以西北地区湿润/干旱过渡地带的渭河流域为例,采用降水距平百分率和标准化降水指数识别湿润年、正常年和干旱年,同时结合SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型的输出结果分析各典型年该流域蓝水绿水的时空分布差异。结果表明：（1）采用降水距平百分率和标准化降水指数两种方法确定1983、1997和2007年分别为湿润年、干旱年和正常年;（2）模型评价的结果表明,SWAT模型的月径流模拟的精度较高,可以准确描述渭河流域的径流变化过程;（3）在流域尺度上,绿水流的变化在湿润年、干旱年和正常年的变化相对稳定,绿水系数在湿润年、干旱年和正常年分别为82.06%、93.47%和87.72%;（4）从空间分布来看,蓝水绿水资源在渭河流域的分布呈现自东南向西北减少的趋势,绿水系数的空间分布表明在湿润年份（1983）或地区（东南部）绿水比重明显低于干旱年份（1997）或地区（北部）。     

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。     

渭河流域干流地区空间发展格局研究

从社会经济、水土资源和生态环境3个方面对渭河流域干流地区资源环境和社会经济空间发展的总体状况进行了概括。通过GIS数据库分析功能和因子分析方法,获取了渭河流域干流地区空间格局划分的初步方案,并在此基础上依据渭河流域干流地区空间发展类型区的不同,从产业、基础设施和资源环境保护等方面提出相关发展对策,以期为渭河流域干流地区各级政府进行空间管治提供依据。     

川滇地区气候特征与旱涝灾害变化趋势分析

以川滇地区70个气象观测站点1961-2011年的降水、气温资料为基础,采用线性回归、M-K突变检验、反距离加权空间插值、小波变换等方法,分析了川滇地区近51a来气候变化特征和旱涝灾害趋势。结果表明:(1)近51a来川滇地区气温总体上呈增加趋势,气温倾向率为0.21℃/10a,增温趋势系数高达0.71,气温存在极其显著的长期增温趋势。川西高原年平均气温最低,云南省南部地区气温最高,海拔高度是影响该区气温空间差异的重要因素。(2)近51a来川滇地区降水量总体上呈减少趋势,平均递减率为10.76mm/10a。受西南季风与海拔高度的影响,降水量在空间分布上差异极大,川西高原与四川盆地西南周边地区降水量相对较少,四川盆地降水相对丰富,滇西南地区降水量最为充沛。(3)川滇地区气候暖干化趋势明显,分别在1997和1999年发生了增温和降水量减少的突变,旱涝灾害存在10~15a和28a的周期振荡,该区涝灾向旱灾转化的趋势明显。     

近55年来渭河流域输沙变化及驱动因子分析

根据渭河流域水文站点分布特征,将流域划分为15个子流域,结合1961—2015年输沙资料和气象站日降雨量资料,采用Mann—Kendall检验、双累积曲线、相关性分析及偏最小二乘回归等方法,定量分析渭河流域输沙时空变化特征及其主控因子。结果表明:渭河流域1961—2015年输沙量呈显著减少趋势,渭河干流咸阳站、北洛河状头站和泾河张家山站年输沙量分别以0.039 0,0.017 4,0.041 4亿t/a的速率减少。15个水文站中,北洛河的张村驿站年输沙量呈显著增加趋势(P0.05),洪德、雨落坪和庆阳站呈不显著减小趋势,其余各站的输沙均显著减小(P0.05)。主要通过对输沙驱动因子和渭河流域输沙模数2个方面进行纵横方向上的综合分析对比,最终得到的相关数据结果表现出渭河输沙变化与降雨集中度指数、植被覆盖指数、草地面积比例、最小高程、平均坡度等因子具有良好的相关关系(R~20.7)。     

渭河流域极端降水特性指标分析

为研究渭河流域极端降水特性指标及极端降水事件发生频率,基于渭河流域1961—2016年41个气象台站的逐日降水数据和流域历史洪水资料,选定极端降水量(R95P)、极端降水频数(RD95)、极端降水强度(RI95)和极端降水贡献率(RC95)4个极端降水特性指标,采用线性趋势法、相关分析法、Mann-Kendall突变检验法、普通克里金插值等方法,对各指标时空变化特征以及不同子流域极端降水事件的发生频率进行了分析。结果表明:(1)渭河流域极端降水阈值介于16.40～26.29 mm,流域中17%以上的气象台站极端降水阈值超过25 mm。(2)空间分布上,R95P介于127.81～201.41 mm,随纬度升高而减少; RD95干流和泾河流域较高。RI95介于24.37～39.81 mm/d,与R95P空间分布相关性较好,干流东部和下游较高,综上,渭河流域极端降水量越大的区域极端降水强度越高,未来应考虑多区域极端降水对干流及下游河道的叠加作用,降低灾害风险。(3)年际变化上,R95P和RD95变化不显著,RI95和RC95呈轻微增加趋势,2000年后增加显著。(4)渭河流域几次大洪灾均伴随着极端降水,渭河下游极端降水事件发生频率最高,主要发生于20世纪80年代初期和21世纪初期。