明清时期河南蝗灾时空特征及其与气候变化的联系

利用史料记录建立了明清时期河南蝗灾数据库,进而构建了蝗灾年份序列和蝗灾县次序列,再现蝗灾发生的时空特征,探讨了蝗灾动态与气候变化的关联。结果表明:明清时期河南蝗灾平均2.4年一遇,是过去千年较为频繁的时期;1520-1530年、1580-1590年、1610-1640年、1690年和1850-1860年是河南蝗灾的5个高发期;蝗灾县次序列没有明显的递增趋势,17世纪是典型的重大蝗灾的群发期。河南蝗灾的空间分布呈现广泛但不均的特点,豫北、豫东地区是蝗灾高发区域,豫西、豫南地区则发生相对较少。小波分析显示,蝗灾爆发没有显著的周期性;蝗灾频率与规模之间存在类似古登堡-里查德关系。蝗灾在气温偏冷和偏暖时期都有可能爆发,受温度变化影响不显著;蝗灾与降水关系密切,与干旱呈正相关关系。     

清代江浙沿海台风影响时间特征重建及分析

根据清代-民国的历史文献,在判定台风现象记录的基础上,建立了1644-1911年苏、沪、浙沿海受台风影响的天数Td序列,显示研究区在此期间内年均有2d左右受台风影响;19世纪中期之后,台风影响时间有所延长,指征了该地台风活动趋于活跃的现象。小波分析显示1640-1690年代和1800-1830年代,Td变化分别存在4～8a和6～8a的准周期现象,但其他时段周期性规律很不显著。MTC与ATC之间缺乏年际和年代际的对应关系可能是导致本研究Td分布无明显规律的重要原因。台风影响陆地时间与全球冷暖变化并不完全对应,仅发现17世纪早期的增暖与Td值放大在时间上基本一致。     

基于积温距平的玉米冷害动态评估及其与玉米产量的关系

利用1980-2014年黑龙江省15个玉米农业气象观测站的资料,基于中华人民共和国玉米冷害评估气象行业标准规定的≥10℃积温距平指标,对玉米3个发育关键时期出苗-七叶期、出苗-抽雄期、出苗-乳熟期的冷害进行动态判识,并分析其时空演变特征,同时应用统计方法分析积温距平与玉米实际单产的关系。研究结果表明:11980-2014年间,玉米3个发育时期内的冷害年数在7~17年之间,冷害发生对气候变暖趋势具有明显的响应;21980-2014年间研究区玉米3个发育时期冷害的发生随时间呈减少趋势,1990年代中期以前为高发期,之后冷害发生频率下降。空间分布上,冷害呈现北多南少特征,并具有群发性、区域性和局地性特点;31980-2014年间,研究区玉米3个发育时期的≥10℃积温距平具有16年左右的周期变化,总体表现为1995年以前偏冷,之后偏暖,其中玉米出苗-七叶期积温距平存在最近几年偏冷的趋势;4研究区67%的站点≥10℃积温距平与玉米实际单产存在显著或极显著的相关关系,积温距平为100~200℃·d,利于玉米高产;5≥10℃积温距平指标赋予玉米冷害判识指标生物学和农学意义,充分表征玉米不同发育时期热量需求与供给的关系,有效提升作物冷害判识的客观性。     

什么叫“暖冬”

从百年以来的变化看,20世纪以来最暖的40年代,连续暖冬最长为8年,而这次已持续15年,是20世纪以来少见的。其实,暖冬与冷冬是个气候概念,是与气候平均情况比较而言的,一般冬季(12月至次年2月)我国大部地区平均气温较常年明显偏高,就称为“暖冬”。暖冬并不意味着整个冬季都很暖和,冷暖交替是气候变化的一般规律,暖冬季节里也常常出现冷暖交替的现象,但是以暖占优势,即暖的时间要比冷的时间长,暖的幅度要比冷的幅度大。反之则为冷冬。     

黑龙江省冬季异常暖气候事件判定及其与环流指数的关系

利用1961-2018年黑龙江省61个站冬季逐日平均气温资料,以连续5 d日平均气温正距平超过1倍标准差为标准,对黑龙江省冬季异常暖事件进行了判断,并按照0.3个标准差将其分为一级、二级、三级异常暖气候事件。分析表明黑龙江省在58年间冬季共发生35次异常暖气候事件,累计天数270 d。异常暖气候事件发生有较明显的周期性变化,1961-1986年和2009-2018年为低发期、1987-2008年为高发期。71.4%的异常暖事件发生在1986年后,说明异常暖事件的频繁发生对1980年代中后期该省冬季气温显著升高有直接贡献。1961-2018年该省冬季发生一级、二级、三级异常暖气候事件分别为9次、10次、16次。研究月尺度同期环流指数异常与黑龙江省异常暖气候事件的关系,发现北半球极涡面积异常偏小、极涡强度异常偏强、东亚槽强度异常偏弱和北极涛动异常正位相与异常暖气候事件发生有较好的对应关系,为今后黑龙江省冬季异常暖气候事件的预测提供了可靠参考。     

1956-2012年太原市极端气温变化研究

利用太原市1956-2012年气温资料,结合线性倾向估计法、Mann-Kendall突变检验法、主成分分析法及相关性分析法,根据选取的16个极端气温指标,分析了太原市各极值指数随时间的变化趋势、突变年份及其相互之间的关系。结果表明:冷夜日数、冷日日数、霜冻日数、冰冻日数、冷持续日数、日较差分别以-9.56 d/10a,-3.42 d/10a,-3.57 d/10a,-1.95 d/10a,-0.71 d/10a,-0.23℃/10a的趋势在减小,而暖夜日数、暖日日数、热夜日数、夏日日数、暖持续日数、生物生长季、日最高(低)气温的极低值、日最高(低)气温的月内极高值则分别以8.42 d/10a,4.95 d/10a,1.9 d/10a,2.44 d/10a,1.33 d/10a,1.77 d/10a,0.28℃/10a,0.92℃/10a,0.30℃/10a,0.26℃/10a的趋势增加;冷指数(冷夜日数、日最低气温的极低值)的变暖幅度明显大于暖指数(暖夜日数、日最低气温的极高值),夜指数(暖夜日数、冷夜日数)的变暖幅度明显大于昼指数(暖日日数、冷日日数);各冷指数间、各暖指数间均为正相关关系,而冷指数与暖指数之间则呈负相关关系。     

东北地区冬季降雪的气候特征及其区划

根据东北地区197个气象观测站1961-2006年冬季(12-2月)的逐日降雪量资料,采用线性趋势、小波分析、突变分析、t-检验、EOF(经验正交函数)、REOF(旋转经验正交函数)和CAST(聚类统计检验)等气候统计方法,对东北地区近45a来冬季降雪的气候特征进行了研究.结果表明:东北地区近45a冬季降雪呈下降趋势,每10a下降0.2mm.降雪具有明显的阶段性,1960年代中期到1970年代中期为偏少时段,1970年代中期以后到1980年代中期为偏多时段,1980年代中期至1990年代降雪基本持平,在2000年之后降雪量有所增加.东北地区冬季降雪在45a间始终存在着10a左右的长周期,1980年代以后存在着6a左右的周期,而在1970-1980年代和1990年代之后存在着4a的短周期.EOF分析结果表明:全区一致由北向南的正变化趋势为主要模态,大值区主要位于吉林东部和辽宁西北部,西北-东南反向变化,黑龙江北部同其它区域表现出反向变化特征,也是重要的异常模态.REOWCAST方法的区划表明:东北地区降雪主要分为4个区域,分别为辽宁-吉林东部、吉林北部-黑龙江南部、辽宁西南部和黑龙江北部地区,不同区域降雪量的变化趋势存在差异.     

流域土地利用变化的面源污染输出响应及管理策略——以太湖地区蠡河流域为例

以太湖地区蠡河流域为研究区，通过解译1984，1995和2000年3个时段TM／ETM获得的土地利用分布地图，采用GIS叠加功能分析土地利用变化的模式，应用长周期水文分析模型L—THIA（longterm hydrologic Impact assessnent），基于30年的降水日序列模拟了3个时段土地利用分布特征对地表径流量的影响，并通过流域土地利用类型与地表径流污染物浓度的定量关系参数，估算了不同时段土地利用模式下营养盐污染的产出量，分析了面源污染对土地利用变化的输出响应。分析结果显示，营养输出变化主要源于土地利用向面源污染高产出的建筑用地转变，以及径流总量的增加。1984年总氮产出为70．103t／a，2000年增加到86．667t／a，16年间共增加了23．628％；1984年总磷产出为10．497t／a，到2000年增加到15．413t／a，16年间共增加了46．832％。营养盐输出变化主要集中于丘陵间地和下游湖滨平原河网地区。最后，基于土地利用变化的面源污染输出响应的定量研究，分析了控制面源污染物增加的土地利用管理策略。     

近40年华南地区旱涝变化特征

本文以华南地区１９５１～１９９０年４１个代表站的逐月降水资料序列，采用各时段的降水距平百分率和累积频率来分析近４０年来降水变化特征和旱涝年的变化趋势．并通过功率谱分析的方法找出该地区降水的主要变化周期。     

宁夏雷暴灾害的气候特征

利用宁夏20个测站1961-2006年的雷暴观测资料,通过数理统计、滑动t检验和小波分析等方法,对宁夏近46 a来的雷暴灾害进行了分析.结果表明宁夏各地雷暴灾害差异较大,雷暴日数呈明显减少的趋势,每10 a减少23 d;雷暴灾害集中出现在5-9月,而12-20时是雷暴灾害发生的主要时段;雷暴灾害在1983年前后发生了突变现象,年际变化存在着2～4 a的震荡周期,1984年以后又存在着15 a左右的震荡周期,1984年前后宁夏雷暴灾害由偏多期转为偏少期.     

近130年来赣江洪水灾害事件重建与特征诊断

利用赣江河漫滩相堆积剖面的415个样品,基于植物残体AMS-14C+137Cs/210Pb方法建立年代序列,利用粒度组份和粒度参数(包括平均粒径、粒度频数曲线和概率累积曲线等)指标,较高分辨率地辨识和重建了近130年来赣江流域的洪水灾害序列,并将其与太阳活动和ENSO事件进行了对比分析,结果表明:赣江近130年来洪水沉积物分层明显,沉积物的粒度组份特征和粒度参数特征在洪水期和平水期模式下差异明显,可以很好的指示洪水灾害事件,并识别出18次大小不同的洪水灾害事件。MK检验与累积距平分析结果表明,1954年和1977年附近发生过两次突变。1882-1911年和1943-1977年属于旱涝波动时期;而1911-1943年和1977-2014年则分别属于涝多于旱和旱多于涝的时期。小波分析表明,赣江流域旱涝变化以4年、16年、42年、74年为主要周期。交叉谱分析结果表明,赣江流域旱涝变化在11年尺度上与太阳黑子变化相关性明显,并且贯穿整个研究时段。2~8年尺度上赣江流域旱涝变化与ENSO事件相关性明显,可能与ENSO的2~7年周期有一定关系。     

基于结构全寿命设计需求的哈尔滨地区气温统计分析

基于结构全寿命设计对环境作用的需求,对哈尔滨地区1963-2002年的逐日极端温度(逐日最高、最低温度)和温度日较差数据进行了统计分析.运用小波分析工具,处理各季、月平均极端温度序列,从定量的角度分析了哈尔滨地区气温的变化趋势;运用数理统计方法,分析了各月逐日极端温度、温度日较差的概率分布,研究了哈尔滨地区气温的演变规律.研究表明:哈尔滨地区极端气温和温度日较差除夏季外,其余各季气温变化趋势较为相似,极端气温均存在6～8a的主周期,温度日较差存在20a左右的主周期,而夏季极端气温和温度日较差存在26a的主周期;正态分布可以很好地描述该地区各月极端气温的变化,但对温度日较差的拟合效果不佳(数据有一定偏度),后者可用广义极值分布拟合.     

湖南省农业旱灾的年际变化及重灾年份预测

旱灾是湖南省最严重的农业自然灾害之一,旱灾几乎年年都有发生,且涉及面广,后续和潜在危害较大。湖南省农业旱灾的受灾率异常指数和成灾率异常指数的变化规律揭示:过去58年,农业旱灾具有明显的波动性与阶段性,大致以5年为尺度,轻重灾期交替出现;受灾率与成灾率具有同步性,在重灾期尤为明显;1980年以来灾情更为严重,成灾率、受灾率都较大。湖南省农业旱灾异常指数周期性变化可以分为2个时段,1990年代初期以前存在4个特征时间尺度,分别为3年、5年1、0和21年4个周期;1990年代初期以后存在3个特征时间尺度,分别为3年、7年和17年年3个周期。根据异常指数的变化,建立了农业旱灾灰色灾变预测模型,进行了重灾预测。结果表明,今后20年湖南省农业旱灾将出现5个重灾年份,分别在2010-2011年、2013—2014年2、016—2018年2、021—2022年、2025—2027年期间,间隔为4年左右。     

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。     

长江下游地区近五百年洪涝序列的R／S分析

根据一定洪涝指标建立了长江下游地区近五百年洪涝序列，对该序列的Ｈｕｒｓｔ指数的计算以及滑动序列和滑动定长序列Ｈｕｒｓｔ指数谱的分析，表明：长江下游地区洪涝序列是分数布朗噪声序列，具有较明显的Ｈｕｒｓｔ效应；其Ｈｕｒｓｔ指数Ｈ及Ｈ指数谱离Ｈ＝１／２的白噪声序列较近，具有较强的随机性和较弱的持续性。Ｒ／Ｓ分析要求较长的序列长度，长江下游地区洪涝序列稳定的序列长度在４００个样本量以上     

陕南地区清代霜雪灾害及分形特征研究

通过对陕南清代历史文献资料的搜集、整理和分析,研究了清代(1644-1911年)陕南霜雪灾害等级、阶段变化及不同等级灾害周期性等。统计分析显示,陕南清代发生霜雪灾害28次,平均每9.57年发生一次;霜雪灾害可划分为轻度、中度、重度三级,各占灾害总频次的21%,72%和7%;清代霜雪灾害可分为4个阶段,其中1644-1668年和1819-1868年的第1、第3阶段为灾害多发期,而1669-1818年和1869-1911年的第2、第4阶段为灾害少发期。霜雪灾害的自相似性揭示了灾害的分形性,分形结果显示陕南地区清代各等级灾害呈周期变化,且这些灾害的集中性非常强。陕南清代轻度、中度和重度霜雪灾害发生分别存在着16～18 a,7～8 a和46 a振荡周期。该地区霜雪灾害的发生主要是偏暖月的持续性降雪、积雪或由寒流引起的气温骤降造成的。初步确定陕南清代发生了两次霜雪灾害气候事件,时间在公元1649-1663年和1817-1842年。     

山西东南部地区近40年寒潮气候特征分析

利用1969-2008年山西东南部地区11个地面气象站的气温资料,应用对比分析和小波分析方法,对寒潮分布特征进行了综合分析,结果表明:(1)山西东南部地区的寒潮发生时段为9月至次年5月;最早平均为9月13日,最晚平均为5月18日;24h寒潮发生次数较多的是1月和4月,48h寒潮发生次数较多的是1月、10月和12月,5月和9月寒潮出现较少;总体上平川多于山地,峡谷多于盆地。(2)寒潮总次数存在明显的7～8a和14a的周期变化;寒潮结束期和开始期分别存在10a和7a的周期,而且两者的20a周期也较为显著。(3)随着气候的变暖,寒潮次数、寒潮开始期和结束期分别呈现出减少、推后和提前的趋势。     

陕西延安近50年极端气温变化及周期研究

利用1962-2012年陕西省延安市每日气温资料,运用线性拟合及累积距平和Morlet复数小波等方法,对WMO发布的10种极端气温指数进行了计算和分析。结果表明,延安地区近50a来,极端最高气温、极端最低气温都有上升趋势,冰日、霜日、冷夜、冷日数量呈下降趋势,夏日、热夜、暖夜、暖日呈现波动上升。由20世纪60年代至今,各类极端天气现象的发生天数平均增加了6.61 d。极端最高气温、极端最低气温、夏日、热夜、冰日、暖夜都存在27a左右的周期,冰日、冷夜有5a左右或更短的周期。极端高温天数的增多会加大旱灾、森林和草原的防火压力,极端低温天数的减少易发生森林和草原的病虫灾害,应做好预防工作。     

福建省农业气象灾害灰色评价与预测

将灰色系统理论引入到农业气象灾害的评价与预测中。根据福建省1980~2004年主要气象受灾面积资料,构造完全受灾参考序列,应用灰色关联分析得到每个年份的关联度,依照关联度排序结果对农业气象灾害进行等级划分,得到5个农业气象灾害重灾年份,发现重灾年的出现大约以4年为一个周期。最后用这5个重灾年组成新序列,运用GM(1,1)模型对未来重灾年份进行灾变预测,结果表明,2008~2009年福建省将是农业气象重灾年份。     

广东农业旱灾的时间分布规律及重灾年份预测

广东是华南农业旱灾较严重的省份，几乎年年都有发生，造成了巨大的经济损失。过去55a间，农业旱灾波动性加重发展，大致以10a为周期，轻重灾害期交替出现。在重灾期内，受灾率和成灾率都很高。广东农业旱灾的受灾率异常指数和成灾率异常指数变化较大，据此建立了农业旱灾灰色灾变预测模型。计算结果表明，今后20a将出现3个重灾年份，即2010-2011年，2015-2017年和2022—2024年期间，后两个年份极有可能发生特大旱灾。