基于SPI的1961～2016年陕西省干旱特征分析

根据1961~2016年陕西省35个标准气象站的逐日降水数据,利用标准降水指数法(SPI),分析了陕西省在年、季时间尺度上气象干旱的变化特征,以及基于干旱范围等级的干旱频率和干旱强度的空间分布特征。结果表明:(1)从1961年至2016年,陕西全省整体上呈干旱化趋势,且干旱范围逐步扩大,春、秋季干旱化较为明显。但自2000年以来,干旱化趋势得到缓解,干旱范围有所减少;(2)根据干旱范围等级得到的各地区干旱频率的空间分布特征,有整体一致、南北相反、中部相反和东西相反等类型;(3)关中地区在全省发生全局干旱时,其干旱频率和强度为省内最高,而在全省发生局部干旱时,其干旱频率和强度为省内最低;而陕北风沙区的干旱特征与关中地区相反。     

基于SPI的1961～2016年陕西省干旱特征分析

根据1961²016年陕西省35个标准气象站的逐日降水数据,利用标准降水指数法(SPI),分析了陕西省在年、季时间尺度上气象干旱的变化特征,以及基于干旱范围等级的干旱频率和干旱强度的空间分布特征。结果表明:(1)从1961年至2016年,陕西全省整体上呈干旱化趋势,且干旱范围逐步扩大,春、秋季干旱化较为明显。但自2000年以来,干旱化趋势得到缓解,干旱范围有所减少;(2)根据干旱范围等级得到的各地区干旱频率的空间分布特征,有整体一致、南北相反、中部相反和东西相反等类型;(3)关中地区在全省发生全局干旱时,其干旱频率和强度为省内最高,而在全省发生局部干旱时,其干旱频率和强度为省内最低;而陕北风沙区的干旱特征与关中地区相反。     

1961-2010年中国主要麦区冬春气象干旱趋势及其可能影响

【目的】近年来,连续发生的冬春连旱事件已经严重威胁到冬小麦的安全生产和粮食增产,本研究以中国主要麦区为研究对象,分析1961-2010年中国北方主要麦区冬春季降水、无降水日数和极端干旱频率的变化趋势及其对当地冬小麦生产的可能影响,揭示冬春干旱在当前气候背景下的演变趋势,为科学应对冬春干旱提供依据。【方法】采用线性倾向估计与Robust F线性显著性检验分析1961-2010年中国北方各站点冬春季降水、冬春季无降雨日数的线性倾向与显著性,揭示冬季、春季和冬春季的降水和无降雨日数的年代际变化趋势;根据气象干旱等级的国家标准GB/T 20481-2006将干旱5个等级中的重旱和特旱定义为极端干旱,基于降水距平的滑动平均,计算1961-2010年各年冬春季极端干旱频次的线性倾向,分析极端干旱发生频次的年际变化趋势和干旱风险剧增区降水的时间变化,揭示干旱时间动态趋势。【结果】(1)1961-2010年,华北为中心的冬麦区冬春气象干旱呈加剧趋势,其中心区域山西、河北和山东西北部冬春两季极端干旱的频次呈现增加趋势,陕西东部和湖北西北部春极端干旱的频次也呈增加趋势;(2)1961-2010年华北冬麦区的冬季降水呈减少趋势,且无降水日数呈增加趋势,即冬季气象干旱呈加剧趋势,其他区域的冬季降水呈增加趋势,无降水日数呈减少趋势;(3)1961-2010年华北冬麦区、黄淮冬麦区中南部和西北春麦区南部的春季降水均呈减少趋势,且无降水日数呈增加趋势,其他区域春季降水呈增加趋势,无降水日数呈显著减少趋势;(4)从重点区域降水的时间动态看,近20来华北地区的冬季和春季降水呈急剧下降趋势,无降水日数呈显著增加趋势,冬春气象干旱风险呈剧增趋势;近50年来黄淮冬麦区和长江中下游冬麦区的冬季降水呈增加趋势,而春季降水呈下降趋势,无降水日数呈增加趋势,长江中下游麦区20世纪70年代中期以后春季降水呈持续下降趋势。【结论】华北地区冬春季降水呈急剧下降趋势,无降水日数呈增加趋势,华北冬小麦冬、春干旱势必由于地下水位的持续下降和抗旱成本的增加而导致干旱风险加大;黄淮冬麦区南部和长江中下游冬麦区的春季降水尽管也呈下降趋势,由于该区域春季平均降水量对小麦来说以偏多为主,降水减少还不会影响到小麦生长,该区域降水的减少可能对冬小麦生长有利;气候干旱区东北和内蒙春麦区、西北春麦区西部50年来的冬春季降水呈增加趋势,有利于春小麦生产。     

河北省夏玉米生长季干旱时空特征及对夏玉米产量的影响

河北省作为夏玉米主要生产地,由于降水时空分布不均,干旱频发,威胁粮食安全。基于1961—2014年河北省19个气象站点降水数据,计算标准化降水指数(standardized precipitation index,简称SPI),通过Arc GIS得到干旱的空间分布,并对SPI进行MK趋势检验,研究夏玉米生长季干旱特征。运用SPSS软件,对SPI与夏玉米产量进行相关性分析。结果表明,短时间尺度的SPI指数能够较好地描述河北省干旱实际情况。20世纪90年代后干旱发生次数多于20世纪90年代前。生长季内,6—9月干旱频率分别为15.8%、16.4%、16.3%、14.7%,7—8月干旱发生情况较为严重,且SPI呈下降(变干)的趋势,干旱趋势显著。在空间分布上,张家口、遵化、南宫站干旱发生频率较高,均达到17.6%以上。邢台、承德、围场则较为湿润,干旱发生频率在13.9%以下。总体来看,河北省东北部和南部干旱发生频率小,西北部和中部干旱频率较高。玉米产量与SPI在7—8月相关性显著。     

石津灌区冬小麦关键生育期逐时降水的变化特征

【目的】研究气候变化背景下石津灌区冬小麦关键生育期(拔节期、抽穗期、乳熟期)内有效降水过程的变化,为灌区雨水的高效利用、制定科学合理的灌溉制度提供科学依据。【方法】采用灌区内部及周边15个气象站1983-2012年4-6月的逐时降水资料,基于降水历时与降水强度的分类标准,运用Mann-Kendall趋势检验,借助ArcGIS平台的反距离插值(IDW)工具,分析了4类有效降水(短历时小雨、长历时小雨、短历时中雨、长历时中雨)在冬小麦3个生育期内发生时刻的变化规律、逐站逐年的累计降水次数以及总降雨量的时空变化规律。【结果】(1)午后至夜间(14:00-06:00)为4类有效降水的高发时段,其中长历时中雨在拔节期的发生时刻集中在10:00-15:00时段。(2)4类有效降水的累计降水次数以及总降雨量30年的变化趋势一致:1短历时小雨在冬小麦拔节期、抽穗期呈增加趋势,在乳熟期表现出减少趋势;2长历时小雨在拔节期呈增加趋势,抽穗期、乳熟期为减少趋势;3短历时中雨、长历时中雨在1998年以前呈减少趋势,1998年以后短历时中雨在拔节期为减少趋势,其他时期表现为增加趋势,长历时中雨在抽穗期为减少趋势,其他时期则为增加趋势。(3)4类有效降水的累计降水次数以及总降雨量的空间分布一致:拔节期4种类型降水均表现为北多南少;抽穗期不同历时小雨表现为中间少四围多,不同历时中雨则表现为西南多东北少;乳熟期不同历时小雨的空间分布与抽穗期一致,短历时中雨呈北多南少的分布,长历时中雨则呈东多西少的分布格局。【结论】气候变化背景下冬小麦拔节期有效降水的发生次数和降雨量逐渐增加;乳熟期的有效降水次数和降雨量呈减少趋势。     

胶东半岛冬小麦生育期气象干旱变化分析

为探明胶东半岛冬小麦生育期气象干旱的规律,更好地为粮食增产增收服务,采用有效降水评估方法和标准化降水指数(SPI),以莱州代表平原,莱阳代表山地丘陵,分析1971-2012年胶东半岛不同地区冬小麦各生育阶段平均有效降水情况和气象干旱发生频率。结果表明:冬小麦生育期平均有效降水占常年降水总量的3%左右;有效降水年际差异极大,平原区和山地丘陵区的冬小麦各个生育时期降水变化趋势不一;干旱累计发生频率为31.0%,轻旱发生次数最多,重旱以上发生次数山地丘陵区显著多于平原区,越冬期重旱最严重,但干旱总体呈减少趋势。尽管山地丘陵区有效降水较多,但与平原区一样,均无法满足当地冬小麦生长发育所需;应加强当地灌溉能力建设,做好水资源统筹分配工作,以保证冬小麦正常生长。     

基于SPEI指数的甘肃河东地区近56年干旱时空变化分析

干旱在中国发生较为频繁,对农业以及社会经济的发展影响较大。以甘肃省河东地区作为研究区,基于1960~2015年20个气象站点的气温与降水数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI),分析河东地区四季和年际的干旱时空分布变化特征,以及极端干旱和中度干旱的发生频次。结果表明,(1)随着时间尺度的不断增加,标准化降水蒸散指数的持续性在加强。(2)20世纪90年代以前,河东地区的SPEI数值处于波动状态,但总体偏向于湿润,从90年代后期,开始呈干旱化态势,虽出现干湿适中的年份,但为数不多。(3)20世纪60~80年代,春季和冬季SPEI指数波动比较频繁,变化趋势不显著。春季80年代中期至90年代初、秋季60年初代至70年代末、冬季80年代末至90年代中期是河东地区的相对湿润期,从春、夏季80年代中期,秋季70年代末期、冬季90年代末期至20世纪整体呈现干旱化特征。(4)空间年际变化南部和北部干旱趋势显著,西北部较弱;季节变化春季和夏季的干旱化趋势显著,秋季和冬季干旱趋势较弱。     

基于作物水分亏缺指数的江苏省冬小麦生长季干旱时空特征

近年来,江苏地区季节性干旱频发,很大程度上制约了冬小麦产量的增长。研究作物生长季干旱发生的时空规律,对于采取有效防灾减灾措施具有重要意义。基于江苏省1981—2010年14个气象站点的逐日气象资料、冬小麦生育期及产量资料,利用作物水分亏缺指数(CWDI),分析近30年江苏省冬小麦生长季干旱的时空变化规律。结果表明,CWDI值在冬小麦各生育期均表现为江苏北部高于南部,2个地区的CWDI多年均值在年代间变化趋势大体一致,20世纪90年代是剧烈波动期。从各等级干旱发生站次数的年代变化来看,30年里冬小麦拔节至抽穗期的干旱发生站次数为持续增加趋势,其他3个生育阶段呈现先增后减的单峰变化,峰值均出现在20世纪90年代,说明30年里旱情总体在加重,最严重的时期是20世纪90年代,21世纪初有所缓和。干旱发生概率的空间分布规律基本一致,总体为由苏南向苏北逐渐增大。在冬小麦各生育阶段,苏北的赣榆区、徐州市、宿迁市是干旱频率的高值区,干旱频率随着干旱等级的升高而降低。江苏省冬小麦生长中后期干旱灾害发生的可能性较大,徐州市更是干旱灾害的高发区,须加强对干旱灾害的预警和预防。     

基于标准化降水指数的鲁西地区旱涝时空特征分析

利用鲁西地区8个台站1962—2015年逐月降水资料,计算了鲁西地区各月的标准化降水指数(SPI),在此基础上分析了全年及各季节的标准化降水指数,应用M-K突变检验、小波分析和Arc GIS空间插值方法分析了旱涝的时空分布特征。结果表明,春季SPI呈现增加趋势,其余各季节及全年SPI均呈减少趋势。空间分布,年尺度干旱分布中东部县干旱次数高于西部县;雨涝呈现南北分布,南部县次数高于北部县。季节旱涝分布,春夏干旱多发生在东部及南部县,秋冬干旱集中在西北部县;季节雨涝次数较多发生在南部及东部县。     

菏泽市气候变化及主要农业气象灾害发生规律的研究

利用菏泽市1964?2014年温度、降水、光照、相对湿度和当地农业气象灾害指标,统计分析气候变化及农业气象灾情出现的概率。结果表明:菏泽市冬季气温升高比较明显,年降水量、秋季降水呈增多趋势,春、夏初降水呈减少趋势;相对湿度呈升高趋势;日照时间呈减少趋势。气候变化使近20年主要农业气象灾害变化总体呈现减少趋势,但10月份干旱发生次数较1990年以前有所增加,70%的年份出现干旱,严重影响秋播及冬小麦冬前生长;秋季连阴雨出现机率较1990年以前大,使秋作物贪青晚熟,从而影响冬小麦播种;近20年无霜期延长,终霜日提前及初霜日推迟,对菏泽市农业生产十分有利;干热风、大风出现次数减少,对农业生产威胁减轻。     

湖南省降水量时空分布特点及其动态趋势分析

利用湖南省97个气象台观测站点34 a(1980~2013年)的逐日降水量数据,结合克里金插值法分析湖南省降水量时空分布,并通过线性回归法计算气候倾向率研究湖南省降水量变化趋势的空间分布特征。结果表明:(1)年均降水量空间变化大致为东部、南部向西部、北部呈半环状递减,降水量丰富带呈"人"字形,始于雪峰山北端,沿幕阜山、九岭山、罗霄山、南岭伸展;(2)年内降水主要分布在春季和夏季,春季降水集中在湘东南,而夏季集中在湘东北。秋季和冬季降水量普遍较少;(3)湖南省年降水量总体上呈下降趋势,四季中除夏季以外降水量均为下降的趋势。春季湘西北地区和洞庭湖平原呈增加趋势,夏季湘东南以及湘中部分地区降水增加显著,其他地区为降水减少区。而秋季和冬季大部分地区均为下降趋势。     

廊坊市降水变化特征分析

利用1964—2015年廊坊市年、季、月、日等降水资料,采用数理统计分析方法,深入细致地分析了廊坊市自然降水的变化特征。结果表明:随年代变化,廊坊市旱、涝、正常年交替出现,年降水量≥600 mm的峰值次数呈下降趋势;夏、秋2季降水量正常年份多,春、冬2季异常年份多,其中春季偏少年份多,冬季偏少和偏多年份均多。随年代变化,春季降水量仍是偏少年份多;夏季为偏多、偏少、正常年交替出现;而秋、冬季降水量在20世纪90年代前以偏少为主,之后转为偏多趋势。廊坊市年降水日数随年代变化呈下降趋势,特别在2004—2015年的12年间,有11年均低于平均值,平均少9 d,各等级降水日数与年日数变化趋势一致,在2000年之后的近16年,各等级降水日数均出现了明显减少,平均少4 d。廊坊市春季透雨过程降水量,在2000年之后有减少趋势,平均少2.5 mm;秋季连续3 d连阴雨次数在2000年之后有增加趋势,平均增加2.2次/10年。     

基于标准降水指数的昌都地区夏季干旱时空特征分析

基于1980～2011年昌都地区7个气象站的逐月降水资料,采用标准化降水指数分析了昌都地区夏季干旱时空分布特征。结果表明,昌都地区夏季干旱的发生程度具有阶段性特征,20世纪80年代和90年代前期是较严重的干旱阶段,进入20世纪90年代轻旱和重旱的发生次数急剧减少,中旱的发生次数保持稳定。根据主成分分析,昌都地区夏季干旱在空间分布上具有较强的一致性同时也存在一定的区域性;根据因子分析将昌都地区分为北部、西部和南部3个区域,20世纪80年代至90年代前期北部干旱多于西部和南部,20世纪90年代后期至21世纪前期西部干旱增加,多于北部和南部。     

信阳地区冬小麦生育期水分供需及干旱特征

旱涝灾害是影响信阳地区农业经济发展的重要因素,分析信阳地区近50 a冬小麦生育期水分供需及干旱特征,可为冬小麦生产合理布局、合理用水以及防灾减灾政策的制定提供理论参考。基于信阳地区1962—2011年9个气象站点日尺度数据,通过估算冬小麦全生育期和各生育阶段有效降水量和需水量,计算水分盈亏指数,分析水分供需时空变化特征,并利用不同时间尺度标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)进行干旱特征研究。结果表明:冬小麦生育期需水量空间分布主要呈现西北部和东南部较高,而中部地区相对较低的特征,变化趋势以增加趋势为主;冬小麦生育期水分盈亏指数表明水分亏缺,西北部相对于中南部水分缺乏更为严重,变化趋势以减少趋势为主;冬小麦全生育期SPI值呈现不显著下降趋势,其变化幅度为0.125·10 a^-1,冬小麦冬前生长期、返青抽穗期和灌浆成熟期SPI值呈现不同程度的不显著减少趋势,而越冬期SPI值则呈现不显著的增加趋势;各生育阶段干旱发生状况存在差异,不同生育阶段轻旱发生频率和中旱发生频率亦存在差异,北部冬小麦生育期发生轻度以上干旱频率较高,西部和南部冬小麦生育期发生中度以上干旱频率较高。综上,信阳地区冬小麦生育期水分呈亏缺状态,各生育阶段的干旱状况存在差异。     

近40年廊坊市冬小麦冻害时空分布规律分析

基于1981～2017年廊坊麦区9站气象观测数据和历史冻害资料,利用秩和检验法、 Bayes判别准则等方法,确定冻害指标和最佳临界值,分析了冬小麦冻害的时空分布规律。主要结论如下:年代发生趋势:20世纪80年代前中期冻害发生较多, 90年代发生较少, 20世纪初期增多, 2005年以后又有减少趋势;年际变化呈显著下降趋势。空间分布:长寒型冻害在空间分布呈现西边多东边少的特征;融冻型冻害呈现南多北少的特征。     

湖南省油茶气象灾害变化规律

基于湖南省96个地面气象观测站1961—2019年气温、降水资料,运用数理统计方法,开展湖南省油茶气象灾害变化规律分析,结果表明,1961—2019年湖南省油茶花期低温阴雨、幼果期低温、果实膨大高峰期干旱、油脂转化积累高峰期高温等灾害发生次数增减趋势不显著,但有年代际变化,近10年发生次数较多;果实成熟期阴雨灾害发生次数呈显著减少趋势,但近10年发生次数亦偏多.湖南省油茶花期低温阴雨灾害发生频率总体呈北高南低分布,发生频率有增大趋势,高值区域向湘中偏北一带聚集;幼果期低温灾害高发区主要位于东部山区,西部地区发生频率在减小;油茶果实膨大高峰期干旱灾害发生频率呈东高西低分布,高值区域主要位于洞庭湖区至衡邵盆地一带,洞庭湖区发生频率在减小,湘中偏南地区在发展;油茶油脂转化积累高峰期高温灾害发生频率呈南高北低分布,高发中心主要位于衡阳地区,其变化趋势为西部地区发生频率增大、南部高中心范围增大;油茶果实成熟期阴雨灾害总体呈西高东低分布,发生频率在降低.     

本溪县近51年汛期降水量变化特征分析

利用本溪县1963 ～ 2013年的汛期降水资料,统计分析近51年本溪县地区汛期降水量的年、月、旬变化趋势.结果表明,近51平本溪县各月降水量呈显著季节变化且为单峰型,1～6月份缓慢增多,至7月份达到峰值,之后降水逐月减少,7～8月为降水集中期;汛期降水量呈下降趋势,幅度达4.4 mm/10a;汛期最大降水量为2010年的979.5 mm,最小降水量为1999年的345.0 mm,汛期最大与最小降水量相差634.5 rm;汛期6和8月降水量呈上升趋势,7和9月降水量呈下降趋势;降水集中在7月中旬～8月上旬,7月中、下旬降水呈显著下降趋势,下降幅度分别为2.8、4.4 mm/10a,8月上旬降水呈上升趋势,幅度为0.7 mm/10a.     

近50年禹城市降水特征分析

利用禹城市1960—2010年逐月降水量资料,通过气候统计诊断方法对禹城市春季、夏季、秋季、冬季及年降水量的年际、年代际变化特征进行了分析。结果表明:禹城市年降水量年际变化较大,总体呈明显下降趋势。季节降水量、年际变化都呈下降趋势,但下降幅度明显不同。其中夏季降水量年际变化最大,下降趋势最明显,对全年大气降水的变化起着非常重要的作用,春季变化次之,呈减少趋势,秋季和冬季降水量年际变化幅度较大,但总体下降趋势不明显。降水年代分布特征也较明显,20世纪60—70年代降水丰富,80年代最少,90年代开始降水量略有增多趋势。降水量对水资源多少的影响非常关键。     

基于标准化降水指数的鲁西地区干旱时空特征分析

利用鲁西地区1962—2015年8个国家气象观测站逐月的降水资料,采用标准化降水指数(SPI)、主成分分析和Arc GIS空间插值方法,分析了该地区的年度和季节干旱演变特征。结果表明:(1)鲁西地区的干旱发生较为频繁且持续时间较长,年度和季节干旱发生频率均为30%左右,主要以轻旱和中旱为主,重旱和特旱发生频率较低;年度和季节的干旱站次比中,春旱和冬旱呈减少趋势,夏旱和秋旱呈增加趋势。(2)主成分分析中前两个特征向量的空间分布与干旱频率站次比的区域分布较为一致。     

1961～2021年阜新市春播期降水变化特征

利用1961～2021年阜新市春播期降水资料,分析了春播期降水变化特征。结果表明,1961～2021年阜新市春季降水量呈增加趋势,首场透雨的降水量呈减少趋势。4月上旬到6月中旬各旬平均降水量呈增加趋势。首场透雨降水量有准48年和准31年的周期,春季降水量有准62年和准36年的周期。阜新市历年春季降水占全年降水的15.9%,明显偏少。太阳黑子平均数与同期5月份降水量呈反相关关系,r=-0.257(P=0.046)。