基于灾情的中国粮食主产区旱灾变化周期研究

利用1971-2016年中国粮食主产区各省区农作物播种面积和农作物干旱受灾面积,计算得到各省区干旱受灾率时间序列,采用经验模态分解法(EMD)得到各省区干旱受灾率时间序列IMF分量,据此分析粮食主产区旱灾变化周期,为旱灾防御提供理论依据。结果表明,湖南省分解得到5个IMF分量,安徽、河南、江苏和黑龙江省以及内蒙古自治区得到4个IMF分量,其他各省分别得到3个IMF分量,与原数据序列相关分析结果表明IMF分量均为有效分量。粮食主产区干旱受灾率时间序列表现为多尺度的周期性波动特征,具有准2～3年周期、准4～6年周期、准10～13年周期以及准16～25年的变化周期,其中,IMF1分量的方差贡献率最大,粮食主产区旱灾主要表现为准2～3年周期的波动特征。趋势项结果表明,1971-2016年粮食主产区干旱受灾率总体呈下降趋势。     

阿勒泰地区极端干湿事件的时空变化特征

基于阿勒泰地区7个气象站1961-2012年的气象资料,应用FAO Penman-Monteith模型计算了各气象站年和月的地表湿润指数,进行标准化后确定了极端干湿事件频率。运用趋势分析法、Mann-Kendall法、Morlet小波分析法并结合Arc GIS软件对极端干湿事件的时空演变特征进行了探究。结果表明:(1)极端干旱事件呈减少趋势,并发生了减少突变。极端湿润事件呈增加趋势,并发生了增加突变。年和冬半年的极端干湿事件以及夏半年极端湿润事件存在明显的27a左右的周期,而夏半年极端干旱事件存在17a左右的周期变换。(2)空间变化上,极端干旱事件在中部较为频发,东部相对较少;极端湿润事件在西部较为频发,而在东部和中部相对较少。(3)相对湿度、日最低气温、平均气温和平均风速是影响阿勒泰地区极端干湿事件变化的主要气象因子;极端干旱事件与PANI呈负相关,而极端湿润事件与PANI呈正相关。     

近50年湘江流域干湿气候变化若干特点

采用M-K突变、小波分析、空间变异系数、经验正交函数分解法（EOF）和旋转经验正交函数分解法（REOF）等方法,对近48年来湘江流域40个测站干湿指数（Z指数）进行了分析。研究表明：湘江流域1960年代前期和1980年代为干旱期,1990年代为湿润期。1980年代末有向湿润转变趋势,2003年后又开始向干旱转变。湘江流域干湿的年际变化较小,降水相对稳定,存在3年、6年和10年和21年4个特征时间尺度,且未来几年湘江流域将仍处于干旱期。湘江流域干湿变化具有很好的主体一致性,依据空间异常类型可分为南部、中部、北部和西南部4个区域。     

基于湿润指数的近55年安康地表干湿变化趋势及周期研究

利用地表湿润指数,辅以线性趋势、累积距平、Morlet小波分析、M-K突变检验等气候诊断方法,分析了1959-2013年安康地表干湿变化趋势、周期性及突变特征,为认识全球气候变化的区域响应,改善区域农业生态环境等提供科学参考。结果表明:(1)1959-2013年,安康多年平均地表湿润指数在波动中略呈上升趋势(变化倾向率为0.07/10a)。(2)春季是近55 a相对湿润的季节,但有显著的趋干倾向;夏季也是相对湿润的季节,且有显著的趋湿倾向;秋季和冬季分别是最湿润和最干旱的季节。(3)地表湿润指数在年际和季节变化上存在多时间尺度周期振荡特征,其中年际地表湿润指数变化的第1主周期是28 a,而春、夏、秋、冬四季地表湿润指数变化的第1主周期分别是17a,28a,16a,21a。(4)地表湿润指数在近55 a表现出明显的突变。     

基于格点数据的柴达木盆地极端干旱变化特征分析

利用标准化降水蒸散指数,分析了柴达木盆地极端干旱事件发生的时空变化特征。研究得到以下结论:(1)1961-1990年极端干旱发生面积覆盖率相对较低,从1990年开始显著增大。极端干旱发生面积覆盖率1961-1970年最小,2001-2010年最大;(2)7,8,9这3个月,整个盆地都发生了极端干旱状况。1994-2001,2004-2007,2009-2013年是柴达木盆地极端干旱发生状况比较严重的时间段;(3)1961-1976年中小灶火有极少年份发生极端干旱。都兰1977-2013年极端干旱发生频率显著上升,大柴旦发生频率变化不大。小灶火和茫崖1977-2013年所有等级干旱发生频率均高于1961-1976年;(4)都兰极端干旱发展过程呈显著的双峰发展态势,小灶火和茫崖呈显著的双月型发展态势,大柴旦呈显著的U型发展态势。     

东亚季风活动对黑龙江省夏季旱涝灾害的影响

用１９５１年１月到１９９７年７月间海平面气压值计算了夏季风（４～９月）和冬季风（１０月到次年３月）的季风指数。夏季风指数为负（正）值,表示季风强（弱）;冬季风指数为正（负）值,表示季风强（弱）。季风活动具有２３．３年和１１．７年长周期和２．６个月短周期的振荡特性。６,７,８月季风指数与同期黑龙江省降水关系密切,季风活动越强降水越大,雨涝严重。这种季风与降水的天气形势在前２个月,即４,５月份就已显示出明显的相似特征和季风指数增强的特征,这可以作为黑龙江省夏季将有较大降水的强信号。     

安徽省近50年干旱时空特征分析

利用安徽省78个气象台站1961-2009年共49年的逐日气温和降水资料,采用综合气象干旱指数计算每个干旱过程,进而得到各个台站每年的干旱日数。通过趋势分析、EOF分析、功率谱及小波分析、滑动T检验等方法系统分析了近50年安徽省干旱时空特征,结果表明:运用累积频率法对CI指数的阈值进行修正,修正前后值基本一致;安徽省常年干旱日数基本呈纬向空间分布特征,干旱频率自北向南递减;沿淮淮北及江淮之间东部地区干旱日数呈减少趋势,其它地区呈增加趋势,但未通过0.05的显著性检验;干旱日数EOF展开前三个模态累积方差贡献为75%,第一模态全省一致为正,基本呈纬向空间分布;第二模态零线横向将安徽分为南北两部分,北多(少)南少(多);第三模态零线横向将安徽分为三部分,两头多(少)中间少(多);干旱日数主周期为12～13年,次周期为2～3年左右。在12～13年的时间尺度上,近50年干旱日数经历了由少到多3个循环交替。此外,干旱日数在1968年前后存在一次突变。     

基于SPI的渭河流域干旱特征演变研究

基于渭河流域21个气象站的1961-2010年的标准降水指数(SPI),采用Mann-Kendall趋势检验法研究了各个站点12个月份的SPI、干旱严重程度以及干旱历时的变化趋势,最后运用Copula函数计算了渭河流域两种典型干旱情景下的联合重现期。得到主要结论如下:(1)整个渭河流域干旱趋势明显,其中干旱化显著的月份主要有11、12以及1月,而有湿润化趋势的月份主要集中在7、8月份,此外,干旱严重程度与干旱历时的变化趋势均不显著;总的来说,该流域干旱季节越干旱而湿润季节越湿润的趋势进一步加大了水资源管理的难度,渭河流域存在较大的旱涝风险;(2)就"且"重现期而言,渭河流域发生典型中度干旱和典型重度干旱的联合重现分别为28.9年和53.1年一遇;整个渭河流域发生中度干旱的可能性大,流域西北部发生旱灾的概率要大于东南部。因此,相关部门应该加大渭河流域西北部干旱监测力度,提前做好防灾减灾的准备。     

中国1961-2010年气象干旱的时空规律——基于SPEI和Intensity analysis方法的研究

利用中国752个气象站降水、气温资料,选择标准化降水蒸散发指数SPEI为干旱指标,采用Intensity analysis方法,从时间间隔、干旱等级变化和转换三个层面分析了1961-2010年中国气象干旱变化规律。结果表明:1961-2010年中国气象干旱的变化速率趋于上升,总变化面积由60%上升至80%以上,1980-1990年代、1990年代至21世纪初两个时间段的年平均变化相对于整个时间段较快。1960-1980年代干旱变化较为平缓,1960-1970年代干旱等级的转换主要以中等以下的干旱等级之间的转换为主导;1970-1980年代以无干旱与轻微、中等和严重干旱等级之间的相互转换为主导。1980年代至21世纪初干旱有加重的趋势,1980-1990年代以无干旱向极端干旱的转换为主导;1990年代至21世纪初中等以下的干旱向严重和极端干旱的转变成为了主导,而严重干旱则以向极端干旱转换为主导,极端干旱以向中等干旱转换为主导。     

东北三省近55a旱涝时空演变特征

东北三省是我国重要的粮食主产区,而干旱和雨涝对该区域农业生产的影响不容忽视。为全面反映东北三省旱涝时空分布特征,基于研究区70个气象站点1960-2014年逐月降水数据,计算了不同时间尺度的标准化降水指数(SPI)。在分析旱涝频率、旱涝发生范围及旱涝空间分布特征的基础上,利用经验正交函数(EOF)及K-means聚类方法,对不同时间尺度分别进行了旱涝分区。结果表明:(1)旱涝时空变化特征:不同时间尺度旱涝频率与其发生范围差异显著,1960-2014年间东北三省春季与冬季存在湿润化趋势,夏季、秋季、生长季及年际尺度均略呈干旱化趋势,且东北三省遭遇雨涝的风险略大于干旱;(2)旱涝分区方面:黑龙江省同时受干旱和雨涝风险最大,其次分别为辽宁省与吉林省。