鄱阳湖流域千年旱涝变化特点及R/S分析

为揭示鄱阳湖流域旱涝变化规律,预测未来变化,搜集整理了鄱阳湖流域地方志、奏折等古文献记载的旱涝记录,根据灾害现象、灾害后果、救灾情况等综合研判旱涝等级。对1160~1950s旱涝频次序列进行了变化周期分析。采用了R/S方法分析了年代际旱涝频次的Hurst指数,结合变化周期分析结果,对1950s以后鄱阳湖流域的旱涝频次变化趋势进行预测,采用基于1951~2010年器测降水量的SPI指数进行验证。研究结果表明:1160~1940s鄱阳湖流域及各子流域的干旱、洪涝频次呈波动变化,周期性变化明显,干旱、洪涝的3~6个年代周期段在整个时段内均非常显著,通过了95%的信度检验;鄱阳湖流域及各子流域的年代际干旱频次的Hurst指数普遍在0.7~0.8之间,洪涝在0.8~0.9之间。预测1950s后鄱阳湖流域年代际旱涝频次整体变化将呈阶段性上升趋势,经验证预测结果与实况较为吻合。     

基于EEMD和EOF的鄱阳湖流域近550 a来旱涝时空变化

利用鄱阳湖流域及周边地区5个站点1467~2016年旱涝灾害史料,结合《中国近五百年旱涝分布图集》数据和现代器测降水资料,基于相关系数权重法集成重建了鄱阳湖流域近550 a旱涝序列。采用集合经验模态分解和经验正交函数等手段分析了鄱阳湖流域近550 a来的旱涝时空变化特征。结果表明：（1）鄱阳湖流域旱涝序列的各IMF分量变化规律符合自然信号的非线性变化的特征,主要的高频变化周期有2~3 a、7~8 a;中低频变化周期有22 a、36 a;低频变化周期有110 a、220 a等。（2）旱涝序列空间场的EOF分解表明,前4个模态的累积方差贡献率为93.68%,收敛效果明显。第一模态为区域整体变化一致;第二、三模态分别代表南北方向和东西方向上旱涝变化不一致;第四模态代表赣南地区的极端降水类型。（3）主要空间模态的时间系数功率谱分析结果表明,旱涝空间场模态的变化周期与旱涝序列EEMD分解的结果基本一致。 关键词： EEMD;EOF;旱涝变化;时空特征;鄱阳湖流域     

近52年来洞庭湖流域气象干旱的时空分布特征

基于洞庭湖流域84个气象站点1962~2013年的逐日气象资料,利用综合干旱指数(CI)对洞庭湖流域气象干旱的时间和空间特征进行分析。结果表明:在过去52 a,区域性干旱强度较强的时段以夏季、秋季、夏秋和秋冬时节为主;区域干旱强度在春季、夏季、夏秋、冬季呈上升趋势;秋冬时节和年干旱强度变化不明显;春夏时节、夏秋时节、秋冬时节和冬春时节的平均干旱强度比春、夏、秋、冬单个季节的平均干旱强度大。小波分析表明,区域干旱强度的周期以10a为主周期,5 a和22 a为次周期。近52 a来,历年干旱站次比主要集中于10%~30%之间,多表现为区域性干旱,以夏季和秋季的干旱范围较大;干旱频率高发时期主要为夏季、夏秋时节和秋季。干旱频率高发地主要以流域的南部山地和北部的洞庭湖平原为主,西北部的山地发生干旱相对较少,衡邵盆地随季节变化干旱频率易发生高低值转换。     

基于SPEI指数的鄱阳湖流域近60 a干旱时空变化特征

量化研究干旱的时空变化特征,对区域干旱监测与抗旱减灾有重要的意义.基于鄱阳湖流域1961～2017年26个气象站点的观测数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量分析了该流域干旱的时空变化特征及其影响因素.结果 表明:(1)鄱阳湖流域南湿北干,且四季差异明显.(2)鄱阳湖流域呈现显著湿润化趋势(p＜0.05),四季均存在变湿趋势,且夏季、冬季变湿显著(p＜0.05).从空间格局上看,所有站点年尺度均存在变湿趋势,变湿幅度较大的站点分布在流域中北部;在季节尺度上,除春季赣江流域的西北部、饶河流域和信江流域东部部分站点,以及秋季个别站点(德兴、遂川和龙南)呈现干旱化趋势外,其余站点各季节均呈湿润化趋势,只是在变湿的幅度和显著水平上存在一定差异.(3)鄱阳湖流域不同等级干旱的发生存在明显的年代际差异.除20世纪90年代及最近10年干旱发生的频率较低外,其他年代干旱发生的频率均相对较高,尤其是20世纪60年代.(4)鄱阳湖流域SPEI指数与降水呈正相关,与气温呈负相关,且与降水的相关性较气温的相关性高.在全球尺度的海气作用的驱动下,该流域的干湿变化与厄尔尼诺现象/拉尼娜事件之间存在着一定的相关性,且具有半年的滞后效应.     

洪泽湖流域洪涝灾害演变趋势及其与El Nio事件关系

为分析洪泽湖流域洪涝灾害在千年尺度序列上的演变趋势,采用统计历史洪涝记录的方法,分析了气候变化背景下洪涝灾害的响应过程,探讨了洪泽湖流域洪涝灾害同El Nio事件的关系。结果表明：近1 000 a来洪泽湖流域洪涝灾害的频度总体是趋于上升的,这种变化趋势同气候变化的趋势是一致的。研究结果显示：公元1000~1400年洪涝记录偏少,同我国东部地区尤其是中世纪暖期出现的一次200 a以上的干旱化过程有较好的对应性。1400~1800年是洪泽湖流域洪涝的多发期,这一事实同我国东部1550~1850年小冰期期间总体偏湿的环境特征相一致。分析洪涝灾害变化同El Nio事件对应性关系表明：在El Nio事件年及其次年是洪泽湖流域洪涝的多发年份。这可能是由于El Nio事件通过改变西太平洋副高的强度与位置,以及大气环流形势而引起的降水异常所致。了解洪泽湖流域洪涝的演变趋势及其同El Nio的关系对于长期防灾减灾策略具有重要的参考意义。     

气候变化对鄱阳湖流域干旱灾害影响及其对策

以我国历史气候变化的事实与过程重建的成果为基础,以历史文献为依据,分析了两宋以来鄱阳湖流域气候变化与洪水干旱灾害发生的关系,结果表明,不管气候处于温湿期还是冷干期,发生洪水灾害的频率没有显著区别;但是当气候处于冷干时期,发生干旱灾害的频率增大,特大干旱年和连续干旱年组频频出现。利用气象、水文资料统计分析表明,最近60 a来,气温呈现增高趋势,逐年的日降水强度明显增加,洪水干旱等极端事件发生更加频繁。为了更好地应对干旱灾害,必须加强水需求管理、坚持节约用水为先;加强病险水库的治理,使其充分发挥作用;对现有水利工程进行再评估,实施适应性管理,充分挖掘工程潜力;加大力度,新建与自然和谐相处的水利工程     

近十年鄱阳湖区极端干旱事件频发现象成因初析

近10 a来鄱阳湖区极端干旱事件频发,引起国内外媒体舆论的广泛关注。针对这一情况,运用流域降水、地表蒸散和出湖径流等数据,从流域水量收支平衡的角度,较为系统地分析了导致鄱阳湖区极端干旱事件频发的原因。结果表明,近10 a来鄱阳湖水文干旱起始日期提前,枯水期拉长。虽然干旱持续时间的长短呈现2~3 a的波动,但在总体上呈现逐渐加长的趋势。从流域水分收支的角度来看,近10 a来以水分亏缺为主,流域降水亏缺是基本的致旱因素,流域蒸散量增加则起到一定的增强作用,而出湖径流所起的作用比较复杂,在多数情况下其致旱的影响程度弱于流域降水作用。长江顶托作用强弱变化可以调节流域的水分收支平衡,强化或者减轻湖泊的干旱程度。2003、2004、2007、2008和2009年发生的极端干旱事件主要由流域水分收入项的大幅度减少所造成的,而长江水情变化在多数情况下加剧了流域水分收支的不平衡。这些研究结果明晰了鄱阳湖流域气象干旱与湖泊水文干旱之间的关系以及长江水情变化所扮演的重要角色,为应对未来的干旱变化和制定合理的抗旱防旱对策与措施提供了科学的依据     

近50年来鄱阳湖流域降雨多时间尺度变化规律研究

利用鄱阳湖流域16个气象站1960~2008年共49 a的月降雨资料,采用Morlet小波函数,对该流域降雨季节变化、年际和年代际时间序列进行小波分析,揭示了流域降雨变化的多时间尺度特征,分析了不同时间尺度下降雨序列变化的周期和突变点。研究表明：①1960~1990年,年降雨量呈明显年际和代际振荡,并无显著趋势;进入90年代以后,年降雨呈现显著上升趋势;进入21世纪,尤其从2002年开始,年降雨量开始减少;②流域季节降雨和年降雨都存在多时间尺度特征,夏季降雨、冬季降雨和年降雨都存在18 a的第一主周期;春季、冬季和年降雨存在6 a次主周期;此外,春季、秋季、冬季和年降雨均存在3 a次主周期;③夏季降雨在18 a时间尺度上与年降雨变化具有相同的趋势和相位,春季降雨在3 a和6 a时间尺度上与年降雨变化具有相似趋势和相位变化     

长江中下游流域降水分区及其气象干旱时间变化特征

基于1961~2015年逐月降水格点数据,首先通过系统聚类法对长江中下游流域进行降水分区,然后以标准化降水指数为指标,结合小波分析方法,探讨了长江中下游流域各亚区气象干旱的时间演变规律及周期变化特征。结果表明：（1）空间上,可将长江中下游流域分为6个降水亚区,即：大巴山地农业区（Ⅰ）、湘鄂贵渝山地农业区（Ⅱ）、鄂中东平原农业区（Ⅲ）、湘赣平原丘陵农业区（Ⅳ）、鄱阳湖平原农业区（Ⅴ）和长江三角洲平原农业区（Ⅵ）。（2）不同降水亚区干湿事件交替过程存在差异,Ⅵ区与其它亚区差异较大,Ⅱ区、Ⅳ区和Ⅴ区的干湿事件具有相似的时间演变模式;除Ⅵ区外,2000年后其它降水亚区干旱发生频率增加明显。（3）不同降水亚区气象干旱的第一主周期存在差异,北部（Ⅰ区、Ⅲ区、Ⅵ区）和南部（Ⅱ区、Ⅳ区、Ⅴ区）具有明显的区域分化特征,但各气候亚区大都显示出3.5年左右的显著周期。研究结果可为长江中下游流域各亚区气象干旱驱动因素的解释、干旱监测计划的制定、水资源的管理和旱灾的防治提供参考依据。     

基于MODIS-EVI和CI的洞庭湖流域植被指数对气象干旱的响应

基于洞庭湖流域2000~2012年98个气象站点的综合气象干旱指数（CI）和MODIS增强型植被指数（EVI）数据,对研究时段内生长季干旱强度和EVI时空变化特征,典型春、夏、秋季干旱年月和湿润年月干旱强度和EVI的空间分布及相关性进行分析,旨在研究EVI指数能否反映大范围气象干旱事件,探讨该指数作为流域干湿状况度量标准的潜力。结果表明：（1）在年际变化上,EVI在2001、2005、2009年出现低谷值,与其对应年份的干旱强度出现高峰值;在季节变化上,干旱强度的高值段主要集中在夏秋季,低值段主要集中在冬春季;夏季EVI值最大,冬季EVI值最小;（2）去除年际变化和季节性影响的生长季干旱强度、EVI和森林覆盖率年际波动变化明显,并且干旱强度高峰值的年份对应EVI和森林覆盖率出现低值的年份;（3）典型干旱年月干旱强度高值区的空间分布与EVI距平低值区的空间分布存在高度一致性,其中夏、秋季干旱年月的干旱强度和EVI的相关系数分别通过了0.01、0.1的显著性水平检验;（4）除部分地区外,典型春夏秋季湿润年月的干旱强度空间分布与EVI距平的空间分布对应较差,两者的相关系数未通过显著性检验。上述结果表明,在典型干旱年月,流域植被的生长状况能够响应大范围的区域气象干旱情况。     

1470～1949年贵州地区干湿序列的重建及其影响分析

贵州地区在小冰期的气候环境状况及其对人类活动的影响研究缺乏,综合历史文献资料分析与地质记录的研究仍有待加强。基于1470~1949年贵州地区旱涝历史文献资料重建该区干湿变化序列,然后运用互信息的相关分析方法对此序列进行检验,再通过小波分析探究其干湿变化过程与周期。同时,结合高分辨率石笋δ18O序列、海洋热状况和国家与地方政权的动荡情况,讨论其控制因子及其对人类活动的影响。研究表明：（1）贵州地区15世纪末期气候偏干,16世纪整体较湿润,在经历了17世纪前期的干旱期后,从17世纪中期至20世纪前期为一个长期较稳定的湿润期,与众多古环境研究记录较为吻合;（2）小波分析表明干湿变化具有128~155年、32~55年、11~20年的周期,反映其干湿变化主要受太阳活动控制;（3）贵州地区湿润程度受南亚夏季风强度、ENSO、AMO等因素影响,且对当地政治活动和地表生态环境产生了重要影响。     

清代1644~1911年期间珠江流域旱涝灾害时空特征分析

通过收集和整理1644~1911年珠江流域旱涝灾害历史文献资料,利用受灾县次划分旱涝等级法重建268a来的旱涝等级序列。并运用滑动平均、累积距平、EEMD、IDW等方法分析旱涝序列的时空特征。结果表明：清代1644～1911年珠江流域旱涝灾害频发,且涝灾的频次略多于旱灾,可以将1644～1911年珠江流域旱涝灾害划分为3个偏旱期和2个偏涝期,旱涝变化存在年际（准2 a、准5 a）、年代际（准10 a、准24 a和准54 a）和准世纪际（准134 a）上的3类变化周期。清代珠江流域旱涝灾害的受灾县次比在空间上存在明显的差异性,总体上洪涝灾害多于干旱灾害。珠江流域各府（州）的干旱灾害空间分布不均匀,整体上由东向西递减,洪涝灾害的频次空间分布上具有区域相连性,主要集中广东、江西两省以及云南省中部地区。     

洪泽湖流域洪涝灾害演变趋势及其与El Ni(n)o事件关系

为分析洪泽湖流域洪涝灾害在千年尺度序列上的演变趋势,采用统计历史洪涝记录的方法,分析了气候变化背景下洪涝灾害的响应过程,探讨了洪泽湖流域洪涝灾害同El Ni(n)o事件的关系.结果表明:近1 000 a来洪泽湖流域洪涝灾害的频度总体是趋于上升的,这种变化趋势同气候变化的趋势是一致的.研究结果显示:公元1000～1400年洪涝记录偏少,同我国东部地区尤其是中世纪暖期出现的一次200 a以上的干旱化过程有较好的对应性.1400～1800年是洪泽湖流域洪涝的多发期,这一事实同我国东部1550～1850年小冰期期间总体偏湿的环境特征相一致.分析洪涝灾害变化同El Ni(n)o事件对应性关系表明:在El Ni(n)o事件年及其次年是洪泽湖流域洪涝的多发年份.这可能是由于El Ni(n)o事件通过改变西太平洋副高的强度与位置,以及大气环流形势而引起的降水异常所致.了解洪泽湖流域洪涝的演变趋势及其同El Ni(n)o的关系对于长期防灾减灾策略具有重要的参考意义.     

1644~1949年长江三角洲地区五种洪涝致灾因子组合特征分析

为研究洪涝灾害中不同洪涝致灾因子组合特征对灾害的决定作用,基于历史文献资料,对长江三角洲地区1644~1949年五种洪涝致灾因子(简称洪涝因子)——连续降水、台风、潮灾、上游洪水以及强降水——分类辨识并逐年赋值统计,得到1644~1949年长江三角洲逐年洪涝因子总值序列。结果表明:(1)影响洪涝的因子平均为1.66个,依据洪涝因子总值序列变化趋势,研究时段可划分为三阶段:阶段一,1644~1718年,三因子与四因子洪涝年多集中于这一阶段,该阶段均值高于全段均值与其它两阶段;阶段二,1719~1864年,该段波动较大,单一因子与二因子洪涝年发生频次较高,该段均值最低,其中单一因子洪涝年以强降水因子的影响为最多;阶段三,1865~1949年,大多出现单一因子与二因子洪涝年,整体波动较小,为较平稳的时段。(2)单一因子洪涝年发生频率最大,以强降水因子出现最多,二因子洪涝年发生频率次之,以连续降水-强降水比例最高,三因子洪涝年以连续降水-台风-强降水为最多,四因子洪涝年出现最多的为连续降水—台风—上游洪水—强降水的因子组合,未出现五因子洪涝年。(3)按灾情影响范围辨识了长江三角洲地区1644~1949年6个极端洪涝灾害年和7个极端台风灾害年,发现极端洪涝灾害年主要集中于阶段一中期和阶段二后半期,包括2个四因子年、3个三因子年和1个二因子年,都与连续降水和强降水有关;而极端台风灾害年多发生于阶段二前半期,多为台风与潮灾共同致灾。     

近45 a来我国农业气象灾害变化特征及其对粮食产量的影响

利用农业部种植业管理司发布的数据,针对近45 a(1970~2014年)来我国农业气象灾害变化特征及其对粮食产量影响的问题,采用数理统计和偏相关分析方法进行了研究。结果表明:黑龙江、山东和河南是受灾和成灾面积最大的省份;山西和内蒙古是受灾率和成灾率最高的两个省份;旱灾是我国主要的气象灾害,洪涝灾害波动明显,沿海地区台风灾害持续上升;东北地区旱灾比重增加,低温灾害有所减轻;华东地区洪涝、低温和台风灾害比重增加;华北地区低温和风雹呈现上升趋势;华南地区台风灾害增长显著;西北地区风雹和低温增加;西南地区旱灾和洪涝走势相反;中南地区旱灾减轻,洪涝加重;气象灾害直接影响到粮食总产量,干旱和洪涝灾害影响尤为明显;气象灾害与粮食产量的关系呈现出先上升后下降趋势。     

江浙沪地区历史重大洪涝灾害情景下的人口和GDP物理暴露量分析

利用江浙沪地区1644～1949年洪涝灾害数据库,基于年受灾县次,对该地区历史重大洪涝灾害年进行了辨识,并以历史重大洪涝灾害为情景,对其重现于2010年的人口和GDP物理暴露量进行分析,得到以下结论：(1）按受灾县次划分,1644～1949年江浙沪地区重大洪涝灾害频率在50～100年一遇的为1670年、1683年、1804年;100～300年一遇的为1823年、1849年;300年一遇的为1931年;（2）重大洪涝灾害暴露区主要集中于长江三角洲地区;（3）6次重大洪涝灾害情景下,人口物理暴露量基本超过2010年该区人口总量的40%,而GDP物理暴露量则几乎超过了其总量的50%;（4）江苏受灾最为明显,上海受灾幅度波动最大,尤其是在100年一遇洪涝灾害前后受灾影响差距很大,浙江受灾影响相对稳定;（5）该区人口、GDP物理暴露量并不一定与受灾县次呈典型的正相关关系,可能与其人口、经济分布格局等因素有关     

Analyzing temporal–spatial characteristics of drought events in the northern part of Cyprus

Drought in the northern part of Cyprus has become a recurrent phenomenon. In the last few decades, Cyprus has experienced significantly severe drought events occurring periodically, and this trend is now continuing. With rainfall distribution varying considerably across the region and frequent drought conditions, the water resources, agriculture, economy and the environment have been adversely affected. This study aims to investigate spatial–temporal characteristic of drought using Standardized Precipitation Index (SPI) at multiple timescales (3, 6 and 12 months). Monthly time series of 36 years (1977–2013) rainfall data from nine weather stations are used to derive SPI values. Based on different drought categories, this study focuses on propagation of drought from one timescale to another and estimating critical rainfall values during moderate, severe and extreme drought conditions. The analysis revealed that there is a strong correlation among different timescales in detecting drought events. On average, 79 and 78% of 3-month timescale drought propagated into 6- and 12-month drought events, respectively, while 90% of 6-month timescale drought events propagated into 12-month drought events. The derived critical rainfall value for extreme droughts over a 12-month timescale was less than 255 mm/year in the town of Alsancak, while for Guzelyurt, a major citrus growing city, this figure was less than 135 mm/year. The results are validated through drought events detected at various regions of the Mediterranean basin and local flood occurrences during the wet periods and decline in water tables at drought seasons.