汉江流域1961～2018年多尺度气象干旱时空演变特征

干旱是一种最常见的自然灾害,随着人类活动和气候变化的加剧,干旱事件的发生愈发频繁,对人类的生产生活产生了巨大影响.基于1961～2018年汉江流域0.25°×0.25°格点降水资料,选用标准化降水指数(SPI)定量分析了汉江流域的月尺度、季尺度、年尺度气象干旱的干旱趋势、干旱频率及干旱强度,揭示了汉江流域气象干旱发生的时空演变特征.结果表明:(1)SPI值能较好的反映汉江流域气象干旱变化特征,随着时间尺度的增加,SPI值波动幅度减小,稳定性增强.月、季、年尺度SPI序列的突变年份分别为1980、1988、1994年,季尺度和年尺度SPI序列分别表现出2和4年的显著周期性特征.(2)汉江流域自20世纪90年代以来呈现中部地区干旱化、东部和西部地区湿润化的趋势,干旱发生频率总体呈上升趋势,干旱强度呈现中部高,东西低的特征.其中丹江口水库附近区域和唐白河下游段呈显著干旱化趋势,丹江口以上区域干旱频率最高,干旱强度最大,轻旱、中旱事件频发.(3)各地区的季节性气象干旱特征具有一定差异性.丹江口以下地区秋旱趋势最显著,唐白河地区夏旱发生频率最高,且以轻旱、中旱事件为主,丹江口以上地区秋旱强度最高.     

基于GEV干旱指数和DFA方法的苏北地区季节性干旱研究

为分析近年来江苏省苏北地区季节性干旱灾害特征,利用苏北五市1989~2013年的逐月降水量资料,建立月降水量的广义极值分布函数,通过分析广义极值干旱指数(GEVI),研究苏北五市近25a的季节性干旱分布和干旱等级的时空变化特点。在此基础上,利用去趋势波动分析方法(DFA)对苏北五市月平均降水量的周期性规律进行研究。结果表明,苏北五市的月降水量均服从广义极值Fréchet概率分布,且具有从西北(徐州)地区向东南沿海(盐城)地区递增的空间分布特征,整体上属于干旱灾害频发的地区,且以轻旱为主且季节性特征明显。苏北五市的月降水量存在幂律相关性,即降水量具有较强的正长程相关性,因此,未来苏北地区干旱的总体趋势将与过去特征正相关。     

武陵山地区干旱时空特征分析

利用1960~2012年降水气象资料,计算了武陵山区各个季节的降水距平指数,在此基础上,分季节分析了该区域干旱发生时空分布特点,其中,在春季和夏季,轻旱和中旱发生频率略高,中北部地区较重;在秋季和冬季,各个等级干旱均有较高频率分布,且不同等级分布格局有所不同。通过构建旱灾危害度指数,分析了各个季节及年度旱灾危险性空间分布特点,认为春旱和夏旱北部风险度较高,秋旱中东部风险度较高,冬旱在东北部及中部局部风险较高,年尺度旱灾风险区域整体较低。在此基础上,通过将各季节旱灾危害度与地形要素进行关系分析,认为春旱和夏旱与海拔相关度较高,各季节干旱与坡度及地形起伏度相关性不显著。本研究结论对武陵山区合理规划建设,发展农业生产具有一定参考意义。     

干旱资源与旱型经济

干旱作为一种气候现象，是中国广袤的西北部地区最基本的自然环境特征，并成为那里经济与社会发展的最重要的地理背景因素。在中国与世界，从历史到现代，人们基本上都是从负面角度来认识、评价和处理干旱对经济和社会发展的影响的。干旱被视为中国西北地区发展的一大障碍，一个需要努力克服或缓解的紧迫难题。这既可见之于诸如文学语言“塞外江南”（即温湿气候）之类的理想追求，又可见之于或现已建成、或正在施工、或尚处规划阶段的诸项调水工程。     

世界防治荒漠化和干旱日

今年 6月 17日是第六个“世界防治荒漠化和干旱日”。 1994年 12月 ,第 4 9届联合国大会根据联大第二委员会 (经济和财政 )的建议 ,决定从 1995年起把每年的 6月 17日定为“世界防治荒漠化和干旱日” ,旨在进一步提高世界各国人民对防治荒漠化重要性的认识 ,唤起人们防治荒漠化的责任心和紧迫感。荒漠化被视为人类在环境领域面临的三大挑战之一。荒漠化并不是指沙漠的扩大 ,而是指干旱土地的退化现象 ,它是由自然、生物、社会和经济发展等多种因素造成的。近半个世纪以来 ,人类过度耕种使土地变得越来越贫瘠 ,过分放牧损耗着保护土壤免受风…     

长江流域的非平稳SPI干旱时空特征分析

全球气候变化背景下,由于降水时间序列存在非平稳性,导致利用传统的标准化降水指数(SSPI)估计的干旱可能存在较大偏差。文章基于GAMLSS模型,以气候指数作为解释变量进行参数拟合,建立一种基于可变参数的非平稳伽玛模型,计算非平稳标准化降水指数(NSPI),并与SSPI指数对比分析长江流域1962～2016年干旱时空变化特征,结果表明:(1)NSPI与SSPI变化基本一致,但非平稳伽玛模型比平稳伽玛模型更好地重现降水量以捕获当前全球气候变化背景下的降水变化。(2)长江流域1962～2016年干旱有加重趋势。上游干旱烈度、干旱历时、干旱强度和烈度峰值的变化速率分别为每10年上升0.064、0.041、0.023和0.027,而中下游则分别为0.151、0.089、0.021和0.030;干旱强度以轻至中旱为主。长江源头和四川盆地西南部干旱较严重,而金沙江和雅砻江上游及鄱阳湖南部的干旱相对轻微。(3)与SSPI相比,NSPI估计的相同干旱烈度和干旱历时的重现期较大,且估计的干旱事件相对集中。NSPI的干旱风险表明长江源头、金沙江下游和洞庭湖流域中部是高风险集中区,而川江上游和鄱阳湖东南部是低风险集中区。(4)构建的非平稳伽玛模型估计的NSPI能较好的预测各干旱特征,且对干旱烈度和干旱历时的预测性能更好。     

基于CI指数的湖北干旱及其变化特征分析

利用湖北省71个气象台站1960～2011年地面观测资料，按照国家标准《气象干旱等级GB/T20481 2006》中的综合气象干旱指数CI对湖北省干旱特点及其气候变化特征进行了分析。结果表明：(1)西北部地区全年有近1/3的时间为干旱日，季节变化差异小，是湖北省易干旱地区；中东部地区年干旱日天数相对较少，但集中在7～10月伏秋季，是湖北典型的季节性干旱地区；(2)湖北省中旱以上干旱过程平均1 a一次；重旱过程平均2~3 a一遇，其中西北部地区2 a一遇；而特重旱过程全省平均6～7 a一遇，其中西北部地区为5 a一遇；70%重旱过程出现在伏秋季;(3)全球气候变化背景下，湖北省一般性干旱年出现频率有明显的增加，而大旱年出现频率变化不大；空间上近20 a西北部地区的大旱年出现频率增加明显；中东部地区大旱年呈减少趋势，而一般性干旱年出现频率呈增加趋势；(4)中东部地区中旱过程出现频率近20 a增多较明显，主要反映在7～10月伏秋季，重旱过程呈减少趋势；而西北部地区重旱过程增加，主要表现在11～2月冬闲季和3～6月春夏季     

气象干旱诊断评估方法及其在长江中下游地区的应用

干旱是具有一定持续时间和影响范围双重特性的气候异常事件,为客观反映干旱事件的综合影响及演变特征,借鉴“时间-面积”函数的概念,基于综合气象干旱指数建立了气象干旱评估指标和模式,对干旱的时空特征进行了系统的量化表征和可视化表达,并以长江中下游地区为例进行了应用检验。结果表明提出的指标方法能够客观识别和反映出历史典型干旱事件及其强度,对干旱时空分布细节特征的诊断直观具体,对干旱过程起止时间、发展速度、烈度、强度的诊断准确合理。该方法操作简便且物理意义清晰,对省市级、流域及国家级干旱监测评估业务具有良好的应用价值。     

基于SPEI的云南中部区域干旱时空变化特征分析

利用云南中部地区1961~2010年逐月降水和气温资料,采用降水距平百分率和历史旱情资料验证了标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)在该地区的适用性,并采用Mann-kendall突变检验、Morlet小波和经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)等方法,分析了该地区干旱的时空演变特征,结果表明:(1)SPEI与降水距平百分率在时空上具有很好的相关性,验证了SPEI对降水变化的敏感性;(2)SPEI指数与历史旱情资料比较吻合,能够有效地反映云南中部区域的干旱特征;(3)年均SPEI呈波动下降趋势,干季SPEI降低趋势明显。年均SPEI存在着24a的主周期和9a的次周期,并于1977年发生了突变,此后开始降低,在整体上呈现出干旱化的趋势;(4)从SPEI的空间分布特征来看,其在整体上受大尺度气候系统的影响表现出一致的下降趋势,而在区域内部则表现出东南-西北(干热河谷)的反向结构差异。     

干旱灾害对江西省农业生产的影响及其对策

江西是农业大省，是国家重要的粮食主产区。近10 a来江西省干旱发生频繁，导致农业生产损失严重，威胁到农业的可持续发展。基于历史文献与资料，结合江西省农业厅的农业灾情调查数据和干旱指数最高的星子县、都昌县调研数据，着力分析近10 a来江西省的干旱状况及其对农作物生产的影响，探讨农业干旱灾害的成因。研究结果表明:江西干旱灾害以秋旱为主，近10 a年对江西的粮食和棉花生产造成重大损失，尤其是鄱阳湖区地区；江西农业干旱灾害的主要成因包括降水分布不均匀、红壤持水能力低、水利设施年久失修、植被结构破坏和易改变水文过程的大型水利设施建设。最后针对农业干旱灾害的主要成因，提出了减轻干旱灾害对农业生产不利影响的对策     

三种气象干旱指数在四川省的适用性分析

受气候和地形等多种因素影响,气象干旱指数在不同地区有着不同的表现.位于长江上游地区的四川省地貌条件复杂,气候类型多样,在使用气象干旱指数进行干旱监测前需要评估其适用性.利用四川省34个气象站点1987～2016年间日降水和日平均气温数据,基于SPI、SPEI和2017年新版国标文件中增加的MCI指数,利用时间序列和空间插值等方法主要对四川省1987～2010年间的干旱过程和干旱年份进行了分析,借助建立的RMSE指标和评分法重点研究了多时间尺度指数反映的干旱强度、干旱范围等与实际旱情的符合度.结果表明:(1)总体上MCI最好,SPI与SPEI效果接近;具体月尺度上,MCI、SPI3(3个月)、SPEI 3(3个月)是适用性排名的前三位.(2)川东部盆地适合用MCI,川西南山地适合用SPEI 3,川西北高原适合用SPI 6(6个月)或SPI 1(1个月).(3)SPI、SPEI、MCI指数在川东部盆地的监测误差最小,川西南山地次之,川西北高原最大.     

干旱缺水成为制约中国经济发展的重要因素

中国水利部副部长翟浩辉在西安召开的全国水利工程水价工作会议上说 ,干旱缺水已成为中国经济社会全面、协调、可持续发展的重大制约因素。翟浩辉指出 ,目前中国每年缺水量约 3 0 0亿至 40 0亿立方米 ,由此造成中国每年工业产值减少 2 3 0 0亿元人民币。翟浩辉说 ,在中国严重缺水的同时 ,由于长期以来缺乏水资源保护意识 ,污染和浪费水资源的情况十分普遍。中国还没有走出世界上一些工业化国家”先发展、后治污”的怪圈 ,有的地方出现了“有河皆干、有水皆污”的情况。2 0世纪 90年代以后 ,中国一直面临着洪涝灾害、干旱缺水和水环境恶化这…     

气候变化下SPEI指数在嘉陵江流域的干旱评估应用

基于嘉陵江流域1962~2010年实测月降水和月平均气温数据,利用不同时间尺度(3、6、9、12个月)的SPI和SPEI指数分析了近50a来流域干旱趋势的时空演变规律。对不同时间尺度的SPI及SPEI指数分析表明,1962~2010年嘉陵江流域整体呈干旱增加趋势,特别是流域西部和北部呈现出明显的干旱增加趋势,而流域东部的干旱增加趋势并不明显,个别站点附近还呈现出微弱的干旱减少趋势。SPI及SPEI指数的变化还表明,嘉陵江流域在大时间尺度上的干旱增加趋势更为明显,大时间尺度的干旱事件主要由降雨量决定,而气温变化对干旱趋势的影响则在小时间尺度上更为显著。此外,对于相同的时间尺度,SPEI指数相较于SPI指数检验出更为明显的干旱增加趋势,表明考虑气温影响的SPEI干旱指数更能够检测干旱事件的变化规律,因此SPEI干旱指数更适用于气候变化条件下流域干旱演变特征分析。     

洞庭湖近年干旱与三峡蓄水影响分析

季节性水文干旱是洞庭湖近年突出的水情问题,并因三峡影响而倍受关注。基于洞庭湖水文干旱的关注焦点（湿地生态影响）及其与湖泊水情的对应关系,建立了湖泊滩地出露与持续时间为依据的干旱度量指标;并利用水文分析方法,揭示了洞庭湖水文干旱发生的时空特点和水情机制;最后,基于BP神经网络模型获取的三峡水库蓄水对洞庭湖的水位影响量化了三峡水库秋季蓄水对湖区干旱的贡献分量。结果认为：（1）2000年后,洞庭湖的干旱频次明显增多、旱情加重,干旱程度以西洞庭最剧,东洞庭次之,南洞庭最轻;（2）洞庭湖不同湖区干旱成因存在一定差异,其中全湖的春旱基本由洞庭湖流域来水偏少引起,而东洞庭湖秋旱主要由长江来水减少引起,西、南洞庭湖秋旱则由长江和洞庭湖流域来水共同减少形成;（3）三峡水库蓄水对东洞庭湖秋旱起到一定的加重作用,但并非洞庭湖近年干旱的主要因素     

岷江上游干旱河谷气候特征及成因

干旱河谷是我国民族多样性、文化多样性、环境异质性及生物多样性最为丰富的地区,以其较好的光热等条件成为整个川西地区人口和城镇分布集中的核心地带,但是由于日益增加的人口压力和随之而来的人地矛盾,加之干旱河谷脆弱的生态系统,引发了严重的水土流失、泥石流、山体滑坡等自然灾害.以岷江上游干旱河谷为例,探讨了干旱河谷气候成因的自然因素和人为因素,指出人类活动是叠加于自然因素作用之上的,不是起主导作用,大气环流、局地环流、地理位置和地形地势造就了当今干旱河谷气候形成,是干旱河谷气候形成的主要因素;其气候特征具有:(1)气温年较差小,日较差大,春季气温回升快,秋季下降迅速,≥10℃的积温大,持续时间较长,地温稳定,在冬、夏季均能对地温起调节作用,但在部分地段有极值出现,对作物和林木生长造成不利影响;(2)降水较充沛,干湿季明显,但由于蒸发量大,表现为全年水分亏损,从作物和林木生长而言,雨季的水分亏损更为严重;(3)日照充足,太阳辐射强烈等典型特征.     

干旱对湖北省森林植被净初级生产力的影响

20世纪初至今中纬度地区气象干旱频发,而干旱对生态系统生产力及碳循环产生重要影响,森林生态系统作为陆地生态系统最大的碳库,在应对气候变化中发挥着不可替代的作用。净初级生产力作为陆地生态系统碳储备的首要环节,直接表征了区域生产能力和碳平衡调节能力。基于CASA模型估算了2001~2010年湖北省森林植被净初级生产力,基于SPI指数和SAINPP指数探究了干旱对其生产力的影响。结果表明,湖北省气象干旱的范围和强度对森林生态系统净初级生产力影响显著:(1)发生轻度、中度和重度干旱时,NPP分别会降低26.09%,32.67%和38.28%;(2)在大面积遭遇干旱的年份,NPP低值的森林面积明显增加,且干旱范围越广,植被生产力均值越低;(3)森林生态系统生产力降低的面积比例随干旱强度的增加呈线性趋势上升,SPI值小于-0.4,森林生态系统将有一半区域生产力水平降低;当SPI小于-1.6,超过80%的森林生产力都会降低。     

基于WRF模式的云南省干旱发生风险的预测分析

云南省作为西部大开发的典型省份之一,有着独特的自然环境和资源禀赋,但同时全省地形复杂多变且处于气候带的脆弱区,气候变率相当大.本研究在分析云南省近30年的土地利用/土地覆被变化的前提下,采用中尺度天气研究与预报Weather Researchand Forecasting (WRF)模式系统,对云南省未来40年干旱发生风险进行了预测分析.研究首先对WRF模式系统适用性进行了验证,重点分析了气温和降水两个主要干旱影响因子的未来时空变异特征.然后根据WRF模式系统的输出结果,选取了系列气象干旱指标因子,并采用综合气象干旱指数计算方法在空间和时间上对干旱发生风险进行了预测.从研究结果来看,加强对现用森林资源的保护,执行长期有效的生态工程建设,可以很大程度上减缓未来干旱发生频率.同时云南省当前“城市上山”等政策实施中也应考虑到建设用地扩张的不可逆转性,避免城市盲目上山.研究指出,未来区域发展规划应该对人为土地利用进行长期且合理有效部署,减少政策的不确定性,合理的区域发展规划是应对干旱风险的有效举措.     

基于SPEI的湖北省近52年干旱时空格局变化

根据湖北省及周边地区40个气象台站1960~2012年实测气象资料,基于多时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),选取干旱频率、干旱站次比和干旱强度等评估指标,研究结果表明:湖北省干旱影响范围总体较大,全域性干旱年份达54%;但干旱强度偏轻,平均干旱强度为0.65,近52a来仅有两次重旱年,干旱强度在中旱及以下的年份占85%,且年际差异较大;省内干旱强度和站次比变化趋势基本一致,近52a来,总体均呈不明显上升趋势,趋势率分别为0.041/10a和3.692/10a,20世纪80年代前后呈先下降后上升趋势;湖北省总体干旱发生频率较小,52a平均干旱频率在16.5%~18.2%之间,空间分布特征呈现东高西低的特征;干旱发生频率呈先下降后上升的趋势,20世纪70、80年代最低;2000年以后干旱强度、站次比和频率均达到最高,并且有持续上升趋势。     

基于SPEI的西南农业区气象干旱时空演变特征

干旱已成为西南农业区的具有一定破坏力的自然灾害,研究干旱的时空变化对该区干旱的评估、预测具有重要的现实意义。根据西南农业区1962~2012年月气象资料,利用Penman-Monteith公式计算蒸散发和标准化降水蒸散指数(SPEI)值;采用线性回归、Mann-Kendall方法、小波分析和旋转经验正交函数(REOF)等方法分析了西南农业区干旱时空变化。研究结果表明:(1)西南农业区整体呈干旱化趋势;2000年以来年、四季变干趋势更加明显;秋季变干趋势显著;年均SPEI指数不存在显著突变点;年和四季干湿变化均存在2~8 a左右的振荡周期。(2)根据REOF分解的前6个空间模态,将西南农业区划分成6个干湿特征区域:云南高原东部区、汉中盆地区、东部山地区、云南高原西部区、四川盆地区、贵州高原区;其中云南高原东部区变干趋势显著,汉中盆地区和东部山地区有变湿润趋势,但并不明显;6个分区干湿变化普遍存在2~6 a左右的振荡周期。研究结果可为西南农业区防旱、抗旱提供科学参考。     

基于模拟土壤含水量的长江上游#br# 干旱事件时空特征分析

干旱灾害是对我国农业生产和生态环境影响最为严重的自然灾害之一，研究干旱的时空变化特征对干旱的评估、预测有重要的指导意义。研究基于VIC（Variable Infiltration Capacity）模型模拟的50km分辨率的逐日土壤含水量数据，计算土壤含水量距平指数（SMAPI）并分析了长江流域上游1953~2013年历史干旱事件的时空变化特征。结果表明：（1）VIC模型能较好的模拟出1980~2000年长江流域上游出口宜昌断面的流量过程；（2）SMAPI指数能够反映长江流域上游实际干旱的发生、发展过程和严重程度，能够较好地再现历史干旱情形；（3）通过研究长江流域上游的干旱历时 面积 强度关系发现，干旱历时一定时，随着干旱面积的增加，干旱强度总体呈增强的趋势。研究结果对于深入认识长江流域上游历史干旱长期演变特征和增强区域防旱抗旱能力具有一定的理论和实用价值。 关键词： VIC模型；土壤含水量距平指数；时空特征；长江上游