近40a黄淮海地区夏玉米生长季干旱时空特征分析

干旱是制约黄淮海地区夏玉米产量稳定的主要农业气象灾害,明确粮食主产区农业干旱发生的演变规律,对于采取有效的防灾减灾对策意义重大。基于作物水分亏缺指数和夏玉米干旱等级指标,分析了黄淮海地区近40a夏玉米生长季干旱的时空变化规律。结果表明:夏玉米各生育阶段间比较,播种-出苗期水分亏缺指数和干旱发生概率最大。除播种-出苗期外,随着干旱等级的升高,干旱发生概率逐渐降低,但播种-出苗期则以特旱等级发生概率最大;各阶段水分亏缺指数无明显的时间变化趋势,但年际间波动较大,特别是夏玉米生长中后期,1997年是近40a干旱发生最为严重的年份,不仅干旱持续时间长,且发生范围也最大;水分亏缺指数空间分布范围在年代际间存在"缩小-增大-缩小"的变化规律,从各年代干旱等级及其分布范围看,1991-2000年干旱最严重,2001-2010年有所减轻。夏玉米各阶段水分亏缺指数及各等级干旱发生概率基本呈现为由东南向西北逐渐增大的变化趋势,河北大部、河南西部和北部以及山东的中西部地区是各阶段干旱概率的高值区。由于年际间的波动在增大,黄淮海地区夏玉米生长中后期极端干旱灾害发生的可能性较大,北部及西部地区更是干旱灾害的高发区,生产中仍需加强对干旱灾害的预测预报及防御工作。     

云南极端气候干旱的特征分析

应用云南124个站点1961-2011年的旬、日、月降水和气温资料,采用综合气象干旱指数和逐日降水分析云南1961年以来的干旱强度。以云南的干旱过程强度指数为-50、区域代表站的干旱过程用强度指数为-100以上选取极端干旱较为合适,选取干旱强度最大1962/1963、1968/1969、1978/1979和2009/2010年为极端干旱年进行分析表明,在4次极端干旱过程中,强度最强的是2009/2010年出现的秋冬春初夏连旱,是有气象记录以来最强的,其造成的危害及经济损失也最大,其次是1978/1979年、1968/1969年和1962/1963年出现的冬春初夏连旱。云南干旱灾害出现频繁、持续时间长,其分布具有一致性的特点,干旱出现的时段大致在冬、春及初夏季,而近年来秋季干旱呈频发之势。由于云南降水分布极不均,造成各地干旱强度指数存在差异。除滇西、滇西南局部边沿地区降水偏多,出现极端干旱相对较少外,云南大部,特别是云南中部及东部地区最容易发生极端干旱。从1970年代以来,云南出现严重干旱的强度及持续时间呈加重趋势。     

近55 a吉林中西部玉米生长季旱涝时空特征分析

玉米是吉林中西部地区的主要粮食作物,明确该地区玉米旱涝灾害的时空变化特征,有利于该区域制定防灾减灾应对措施。本文采用M-K突变检验法、线性趋势分析法和IDW反距离加权法,基于水分盈亏指数(CSWDI)和旱涝等级,揭示吉林中西部地区近55 a玉米生长季旱涝时空分布特征。结果表明:玉米需水量和有效降水量在抽雄-乳熟期最大;出苗-拔节期水分盈亏指数区域性差异最大,旱涝交替现象最为频繁;中旱及以上频率分布空间上趋于一致,均为由吉林西部向中部递减;出苗-拔节期,中涝及以上频率分布具有明显的区域性,其频率值范围在0~15%之间,由吉林西部向中部递增,其余三个生育期,中涝及以上频率值较低。纵观整个生长季,吉林中西部地区玉米更易受旱灾的影响。     

近50年东北地区春玉米干旱的时空演变特征

利用东北地区70个气象站点1960-2007年间的逐日气象资料,计算了作物水分亏缺指数(CWDI)并划分了干旱等级;利用ArcGIS软件,绘制了东北地区春玉米种植区的干旱等级时空分布图,对各个年代和生育期的玉米干旱灾害时空分布特征和演变趋势进行了分析。结果表明:在春玉米生长季内,玉米的需水量与降水量均呈现先增加后减少的变化趋势7,月下旬达到峰值,在4-6月和9月份水分亏缺指数(CWDI)值较高,易引起玉米发生干旱。     

基于水分盈亏指数的四川省小麦生育期干旱风险评估

利用四川省135个气象台站1961~2014年逐日气象资料和29个农业气象观测站的小麦观测资料,选取水分盈亏指数作为干旱评估指标,分析了54年来四川小麦7大种植区不同生育期的各级干旱时空变化特征及其风险分布情况。结果表明:小麦各生育期发生干旱站均次数以川西南山地最多,其多年平均值达0.9以上,可谓十年九旱。各区干旱站均次数的时间变化趋势不明显。生育阶段以孕穗-抽穗期发生干旱频率较高,其次是拔节-孕穗期,最低的是抽穗-乳熟期。从干旱频率空间分布特征来看,川西南山地是发生轻旱频率最高的地区,川西高原中旱和重旱的发生频率要高于其它各区,盆地各区域中只有盆中和盆西部分区域发生干旱频率相对较高。小麦干旱风险分布情况为川西南山地以及川西高原的南部区域是干旱高风险区,大部分区域可达极重风险,盆地以盆中为干旱风险高发区。     

基于游程理论和Copula函数的辽宁省农业气象干旱特征研究

基于辽宁省近30年的气象站点逐月气候数据,计算SPEI-3指数作为农业气象干旱指标,利用游程理论对辽宁省的干旱特征变量进行识别,使用Copula函数同时从站点尺度和区域尺度对辽宁省干旱特征的联合分布和重现期进行了分析。结果表明:Frank-Copula函数对辽宁省农业气象干旱特征变量联合分布特征模拟效果最好;在相同干旱历时和干旱强度的条件下,各站点的联合重现期比单变量重现期小。干旱事件多集中在干旱历时小于4个月,干旱强度小于3的情况下发生;辽宁省不同干旱类型发生概率由高到低的排序为:季内中旱、跨季中旱、月内轻旱、半年以上重旱、月内中旱、季内轻旱。其中在季内中旱、月内轻旱和月内中旱的情况下,辽西地区发生干旱的概率最高;当干旱历时保持一致,随着干旱强度的增加,其最大最小联合重现期有明显增大的趋势;而当干旱强度保持一致,随着干旱历时的增加,不同干旱等级下联合重现期的变化规律不一致。     

基于SPEI的豫东地区近50年干旱演变特征

干旱是我国发生最频繁、持续时间最长、波及面积最大的一种自然灾害。基于1961-2010年逐月平均气温和降水数据,应用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量分析了商丘地区月尺度、季尺度和年尺度上的干旱发生频率和发生强度,揭示了该地区干旱发生的时空演变特征及干旱发生的原因。结果表明,SPEI值能够较好地反映商丘地区干旱的时空特征;随着时间尺度的增大,SPEI值波动幅度减小,干旱发生频率降低。近50年商丘地区历年、各季及月尺度均有干旱发生,干旱发生频率总体呈上升趋势,且各地区之间分布不均匀;四季中以冬、春两季干旱发生最为严重,其次为秋季。在干旱发生的年际变化方面,商丘地区在1966年、1968年和2008年发生了大范围的持续干旱。干旱发生强度分布呈现东部较高,中西部较低的特点。欧亚大气环流异常稳定、厄尔尼诺现象和气温的升高对干旱发生的贡献不可忽视。     

早稻高温热害强度指数构建及气候危险性评价

为了对旬、年等时间尺度早稻高温热害进行定量化对比分析,以及对江南华南早稻区高温热害气候危险性进行时空细化分析评估,本文基于早稻高温热害行业规范,通过匹配1981—2016年江南华南早稻高温敏感发育期与高温天气过程,形成高温热害过程数据库;在此基础上,考虑不同等级高温热害达标强度、有效天数以及可能影响权重,构建了早稻高温热害强度指数;此外,基于旬高温热害强度分级以及不同强度等级出现概率加权,构建了旬高温热害气候危险性指数并分析了江南华南早稻区6—7月逐旬高温热害气候危险性。1981—2016年江南和华南早稻高温热害强度的变化分析结果表明,6月下旬、7月上旬以及抽穗至灌浆期高温热害强度指数呈现增强趋势,而7月中旬江南大部地区高温热害强度指数呈现减弱的趋势。2003年和2013年两个典型高温热害年份相比,2003年高温热害范围较大,其中7月上旬高温热害范围扩大且强度突增;2013年高温热害范围和强度整体较2003年偏小,但高温热害出现较早,6月中旬湖南东部、江西大部即出现了高温热害,这与当时出现了较大范围的高温天气以及该地区早稻较早进入了抽穗期是共同关联的。江南华南早稻区6—7月逐旬高温热害的气候危险性分析结果表明,7月上中旬为江南、华南早稻高温热害危险性最高的两旬,并且江南早稻高温热害的气候危险性整体大于华南地区;7月上旬湖南中部的部分地区、江西中部和东北部、浙江中部和福建中部等地为高温热害高危险区;7月中旬江西中部高危险性区域明显收缩,但浙江中部高危险性区域扩大。本文所研建的高温热害强度指数可以为任意时段或旬、月和过程等特定时段高温热害评估提供定量化评价技术方法,江南华南逐旬高温热害气候危险性评估可为细化的早稻高温热害防御和风险规避提供理论依据。     

辽西北玉米不同生长阶段干旱灾害风险阈值的确定

以辽宁省西北6个市为研究区,选取玉米为研究对象,将其划分为播种期、苗期、拔节期、抽穗期和灌浆成熟期几个重要的生长阶段,综合气象与气候学、自然地理学、灾害科学、作物生态学和自然灾害风险科学等多学科的理论和方法,在充分考虑影响玉米干旱灾害动态风险的自然因素和人为因素的基础上,利用AHP、加权综合评价法、自然灾害指数法建立了玉米干旱灾害动态风险评价指标体系及模型;通过选取典型干旱案例年,运用最优分割理论在综合考虑玉米产量损失的基础上确定了玉米不同生长阶段的干旱灾害风险阈值,并用于玉米不同生长阶段干旱灾害风险值与玉米因旱减产损失的相关分析中。结果表明:辽西北地区玉米因旱减产损失与苗期干旱灾害风险值相关系数最大,玉米受苗期干旱灾害影响最严重;在灌浆成熟期相关性也较显著,受其影响也较大,这与辽西北地区春旱发生频率最高,伏旱时常发生的事实相符合。     

基于作物水分亏缺指数的宁夏酿酒葡萄干旱时空差异分析

作物水分亏缺指数是衡量旱情的重要指标之一,对其进行时空差异分析是科学有效地应对旱灾的重要手段。根据宁夏回族自治区24个站点30年的气象资料,采用逐旬作物系数法,以FAO Penman-Monteith模型为基础计算作物需水量,再结合有效降雨量,对宁夏酿酒葡萄的水分亏缺指数进行了时空差异分析。同时,也就干旱发生频率做了初步探讨。结果表明,宁夏酿酒葡萄作物水分亏缺指数在葡萄生育期内呈现"升高—降低—升高"的总体变化趋势,最大值出现在6月上旬。在整个生育期内,区内旱情严重程度均呈现由南向北递增的趋势。     

气候变化背景下辽宁省未来气象干旱危险性风险评估

利用第5次耦合模式国际比较计划CMIP5中的27个模式历史1 990 s数据、RCP2.6,RCP4.5和RCP8.5情景下的未来气象数据以及观测数据评估模型模拟气象要素性能。结果表明,CanESM2,CNRM-CM5,MIROC5以及MRI-CGCM3模式模拟降水性能最好。用上述4个气候模式的数据计算描述干旱危险性强度的指标——标准化降水蒸散指数(SPEI),基于信息扩散理论得到未来不同干旱等级的超越概率。在此基础上着重分析了多模式在不同典型浓度路径(RCPs)下对未来气候变化特征的预估。结果表明:未来时段较1 990 s的轻旱危险性风险变化最显著(P0.05)。各个干旱等级的超越概率增加率最大的地区位于西部以及南部环渤海地区。辽河流域西部是中度及重度危险性高值区,次高值区位于辽宁省南部地区包括环渤海地区;北部危险性变异程度较大,在不同未来情景下随时间表现的规律不同;东部及中部地区在各个情景下均较稳定,分别被超低和低以及低和中风险覆盖。     

基于模糊综合评判的汶川8.0级地震重灾区滑坡泥石流气候风险评估

用1971-2000年的30年逐日降水量资料,按旬统计汶川地震重灾县5-12月各旬的雨日、中雨日、大雨日、暴雨日的平均日数和气候概率,根据地震重灾区实际地质环境条件,降低强降雨强度条件,基于模糊综合评判法,按照最大隶属度原则对汶川特大地震重灾区的39个县进行地质灾害时空气候风险评估。结果表明:重灾区的地质灾害气候风险指数值存在两个高值期间,一个是5月中旬至7月上旬,另一个是8月下旬至9月下旬。而10月下旬至次年4月,重灾区降雨明显减少,绝大部分地区没有地质灾害气候风险;从地域分布来看,高风险区域主要集中在重灾区的西部和中部,风险等级为3～4级(风险较大或很大),东部地区风险等级为1～2级(中等风险或风险较小),但7月下旬高等级风险区位置集中在重灾区的南部和东部。     

基于CI和强度分析方法的四川冬春季干旱事件变化特征

区域气象干旱动态变化过程和转换规律的研究对灾害预警与应对有重大意义。利用1985-2015年四川30个气象站点逐日20-20时降水量、平均气温资料,采用综合气象干旱指数(CI)与intensity analysis等方法,从干旱事件频次、干旱等级变化强度和干旱等级转换三个方面,分析了近30年四川冬春季干旱事件的变化特征,结果表明:1985年冬-2015年春四川冬春季干旱事件发生频率高、持续时间长、强度大;区域性干旱事件发生率高达77.78%,4月发生区域性干旱事件的频次最高;1985年冬-2015年春四川冬春季干旱等级变化强度表现出"快-慢-快"的变化特征;其中,2005年冬-2015年春较往年有变干趋势;1985年冬-2015年春四川冬春季干旱等级转换较活跃,各干旱等级的转换速率不尽相同,主要集中在轻旱、中旱、重旱三个等级,且有增加趋势。     

华北平原气候变暖对气象灾害发生趋势的影响

利用华北平原1961-2005年逐日平均气温,最高、最低气温和降水资料,从强度和频率两方面对比分析了该平原地区1961-1991年(Ⅰ阶段)和1992-2005年(Ⅱ阶段)的高温、低温、旱、涝及暴雨灾害事件发生频率和强度的空间变化特征。结果表明:年平均气温在1992年发生变暖突变,气候变暖使得华北平原北部、东部大部分地区高温频率、强度增大,南部减小;低温频率、强度在整个研究区域内减小明显,河北西南部、河南东部以及山东半岛频率减小幅度较大,北部低温强度减小幅度大于南部;不同等级旱灾的发生频率在整个华北平原都有所增大,北部尤其明显,涝灾发生频率增大的区域主要在东部和南部;北京以北、山东中部以及河南大部分地区暴雨发生频率在气候变暖后增大。     

基于降水量距平百分率的中国西南和华南地区的冬旱特征

利用我国西南和华南地区131个测站近50a的降水资料和NECP资料,采用线性趋势分析、合成分析、小波分析、功率谱分析等方法,通过季尺度降水距平百分率将冬旱分为无旱、轻旱、中旱、重旱和特重旱5个级别,分析了近50 a我国西南和华南地区各级别干旱的空间分布及时间变化特征。结果表明:在这一区域中,每一个级别的干旱都有从东向西增多的分布趋势;重旱、特重旱集中出现在川西南—云南、广东南部;各级别干旱都无明显的气候趋势,1963年是干旱最重的年份,主要在云南、广东等地,其次是1969年、2009年、1974年,但2010年末期干旱面积增大,强度增强。各级别的干旱具有2~3 a的周期,特重旱年有显著的6 a周期;干旱频率高的地方连旱频率也高,连旱年数增多,分布范围减小。     

华北平原冬小麦干旱区划初探

干旱是以降水缺少并造成作物减产为特征的。以冬小麦生育期间降水负距平和减产率为指标,对不同发生频率的降水负距平和减产率作了系统分析。确定了不同程度的干旱在区域上的分布特征及其发生频率。研究结果表明,重旱10年一遇,发生面积占73％,重点在豫东北和鲁西南地区;中旱3～4年一遇,发生面积占93％;轻旱2年一遇,发生面积占98％。利用干旱灾害综合指数进行了干旱区划,发现干旱高值区往往是降水负距平最大,同时也是减产率最高的地区。     

广东省湛江市水稻台风灾害风险评估

水稻是南方地区最重要的粮食作物,以其为研究对象进行台风灾害风险评估具有重要意义。基于自然灾害风险的形成机制,综合考虑发灾场敏感性、致灾力危险性和承灾体暴露性等三个方面10个指标,建立评估指标体系,运用突变级数法构建评估模型,以1998—2018年影响湛江市台风资料为基础数据,进行水稻台风灾害风险等级评估。结果表明:湛江市水稻台风灾害承灾体暴露性呈现出中部和北部高的特征;致灾力危险性分布呈现出东部和南部高的特征;发灾场敏感性呈现出东部和中部高的特征。水稻台风灾害风险高的区域在湛江市中部和北部地区,风险指数为0的区域主要分布在徐闻县中部地区、雷州市中部和南部、遂溪县中部地区。研究结果可以为地级市台风灾害的分级风险管理提供依据。     

华北地区冬小麦干旱危险性分析

利用华北地区48个农气站冬小麦发育期资料(1981-2010年)和气象资料(1961-2010年)以及近50 a产量资料,将冬小麦全生育期划分为前期(播种期—起身期)、中期(拔节期—开花期)、后期(灌浆期—成熟期)3个阶段,并考虑了底墒形成期(播种当年7-9月)内的降水。通过构建干旱指数,分析不同发育阶段干旱灾害的时空分布规律。根据典型灾害年份的减产率数据,将不同发育阶段干旱灾害造成的灾损情况进行了量化,并以权重系数的形式来反映干旱危险性的贡献大小。最后利用GIS技术绘制了华北地区干旱危险性区划图。结果表明:(1)华北地区冬小麦各发育阶段均受到干旱威胁,其中中期水分亏缺最为严重。(2)冬小麦平均干旱指数空间分布在前期和后期由东南向西北递增,在中期由南向北递增。(3)华北地区冬小麦前期危险性权重系数由南向北逐渐增大,而中期危险性权重系数由北向南逐渐增大。     

基于标准化降水指数的锡林郭勒盟干旱特征分析

在全球气候变暖的大背景下,锡林郭勒盟干旱灾害频发,给农牧业生产和人民生活等造成了严重的影响和损失,分析其干旱的时空特征和规律,能为防灾减灾提供借鉴。基于全盟15个气象站点1960-2013年的逐月降水资料,计算了12个月和3个月尺度的标准化降水指数,分析了年度和季节干旱演变规律,并应用主成份分析和空间插值方法分析了干旱的空间特征。结果表明:(1)锡林郭勒盟的年度与季节的干旱均较为频繁且持续时间较长,各尺度干旱频率均为30%左右,干旱等级主要为轻旱和中旱,重旱和特旱频率较低;年度与夏季干旱站次比和干旱强度呈增加和增强趋势,春季、秋季和冬季的干旱站次比和干旱强度呈减少和减轻趋势。(2)前4个特征向量的空间分布与锡林郭勒盟4大类植被覆盖区域基本一致,即农牧交错区、荒漠草原区、典型草原区和草甸草原区,4个区域的干旱时段存在很强的一致性,且均存在干旱化趋势,干旱强度为荒漠草原区典型草原区农牧交错区草甸草原区,4个区域的干旱频率和干旱站次比基本一致。     

河南省冬小麦晚霜冻害风险区划

基于河南省冬小麦遥感种植面积数据、DEM数据和111个气象站1971-2010年逐日最低气温资料,采用基于GIS的逐日最低气温空间插值技术,根据冬小麦晚霜冻灾度指标及其等级划分标准,计算各空间单元轻霜冻、中霜冻和重霜冻日数,综合考虑霜冻害日数和冬小麦实际种植面积比例因素,构建冬小麦晚霜冻害风险评价指数,分析河南省冬小麦不同等级晚霜冻害日数及其风险的区域特征.结果表明:河南省冬小麦轻霜冻日数高值区主要分布在河南省北部、东部和西部丘陵山区,中霜冻和重霜冻高值区以分布在西部丘陵山区为主,霜冻日数最大值分别为67 d、48 d和120 d；轻霜冻风险较高的区域主要分布在河南省除郑州地区以外的驻马店和南阳盆地以北地区,中霜冻主要分布在东部和西部丘陵山区,重霜冻主要分布在河南省西部丘陵地区,风险指数最大值分别为28％、18％和17％.总体上看,河南省冬小麦晚霜冻害日数和风险空间分布特征明显；轻霜冻日数及其风险的覆盖面积最大,其次为中霜冻,重霜冻最小；河南省的东部、北部和西部丘陵山区为晚霜冻害的主要防御区域,各级霜冻之间以防御轻霜冻为主.