江苏千年蝗灾的时空特征与环境响应

利用史料记录建立了江苏北宋至民国近千年来的蝗灾数据库,构建蝗灾等级序列和10a尺度上的蝗灾频次序列,再现蝗灾发生的时空特征,探讨了蝗灾动态与河湖环境变迁及气候变化的关联。结果表明:宋至民国时期江苏有282个蝗灾年份,平均2.8a/10a;蝗灾整体上呈现增多的趋势,蝗灾频次统计揭示有7个蝗灾高发期和7个蝗灾低发期。苏北和苏南地区蝗灾频次和升降趋势整体上较为一致,苏南灾情更甚。小波分析显示,蝗灾暴发没有显著的周期性。江苏历史蝗灾空间分布具有明显的"水缘性"特征,相对集中于湖泊周围和河流沿岸地区,亦有逐步向南、向东扩散的趋势。蝗灾与温度关系不明确,与干旱较为一致。未来亟需开展历史蝗区演化与水系变迁及蝗灾代次细化与追踪溯源研究,以获得更加深入的认识。     

关中地区清代蝗灾变化研究

通过对历史文献资料的搜集、整理、分析,对清代关中地区蝗灾的时间、空间特征和灾害的等级及其成因进行了研究。结果表明:关中地区自1644至1912年的268年中,共发生蝗灾25次,平均每10.72年发生一次。从时间分布上看,清代关中地区蝗灾从清代早期到中期再到晚期,呈现由多变少再变多的特点,清代中期是蝗灾少发期,早期和晚期是蝗灾多发期。该地区蝗灾的发生主要集中在渭南地区。根据蝗灾的等级序列可以得出,清代关中地区二级一般蝗灾发生频次最多,其次为四级特大蝗灾,一级较弱和三级严重蝗灾发生频次较少。     

鄂尔多斯高原东南部清代蝗灾研究

通过对历史资料的搜集、整理和分析,对鄂尔多斯高原东南部榆林地区清代(1644-1911年)蝗灾的变化规律、蝗灾等级、发生条件及其预测进行了研究。结果表明,在清代的268a里,鄂尔多斯高原东南部地区共发生蝗灾16次,平均每16.8 a发生1次。该区清代中期是蝗灾较少发生期,早期和晚期为蝗灾较多发生期。在晚期阶段1850-1879年间的30a里,平均4.3a发生1次,且蝗灾规模大而严重,为蝗灾大爆发期。该区的蝗灾主要是由当地生长的蝗虫造成的,少数规模较大的蝗灾是省外蝗虫迁移至该区造成的。研究地区夏蝗和秋蝗发生较多,并且夏蝗发生次数略高于秋蝗。该区清代发生最多的是中度蝗灾,其次为轻度蝗灾,重度蝗灾发生最少。降水量与蝗灾发生频次的相关系数较气温的大,降水偏少年易于发生蝗灾,轻度和中度旱灾是蝗虫猖獗的最佳条件,大旱和特大干旱并不利于蝗灾发生。根据鄂尔多斯高原东南部地区清代蝗灾发生的自然条件预测,在该区降水偏少年,特别是夏季出现轻度、中度旱灾的年份容易发生蝗灾,这时要加强蝗灾的预防。     

基于核密度估计的清代中国自然灾害时空分布特征

基于《清史·灾赈志》中的历史灾害信息,提取清代（1644-1911年）自然灾害共24 537县次,重建逐年灾害频次序列,以核密度估计法对5类主要灾害（水灾、旱灾、蝗灾、疫灾、冷害）的空间分布特征进行分析。结果表明:清代自然灾害频次序列没有明显的趋势性特征,而体现为阶段性波动,基于灾害频次30年滑动平均值可提取出4个峰值时段（1644-1673、1721-1750、1812-1841和1872-1901年）;相比于现代,清代灾害类型更加集中在农业灾害,最为多发的是水灾和旱灾,合计占总数的近80%,其次是蝗灾、疫灾和冷害;灾害最为多发的高风险区分布在黄淮海平原和长江三角洲,前者集中了水灾、旱灾、蝗灾的极端多发区,后者除了水旱多发,还是疫灾和冷害的极端多发区; 4个峰值时段的灾种类型组合和灾害多发区均有明显差异,时空变化受到致灾因子、暴露度和脆弱性因素的共同作用。上述工作有助于更好地认识历史灾害发生规律,对于当前及未来的防灾减灾工作具有重要参考价值。     

16世纪以来山东省的旱灾及其影响

本文建立了公元1470—1949年山东省历年受早县数等级序列。公元18世纪80年代至19世纪70年代是山东省旱灾多丽严重的时期,17世纪30年代末和40年代初旱灾也是严重的。根据相关分析,山东省饥荒县数、蝗灾县数与受旱县数有明显的正相关关系,受灾面积利干早成灾面积与4—8月降水量成负相关关系。 4—8月降水量高于多年平均值时,棉花的产量一般高于平均产量,反之低于平均产量。     

延安地区明代、清代干旱灾害与气候变化对比研究

根据延安地区历史时期旱灾资料,研究了该地区明清旱灾差异和气候的不同。结果表明,延安地区明代(1368-1643年)276年内,共发生旱灾115次,平均每2.4年发生1次;其中轻度旱灾17次,中度旱灾52次,大旱灾34次,特大旱灾12次。清代(1644-1912年)的269年里,共发生旱灾35次,平均7.7年发生1次;其中轻度旱灾6次,中度旱灾25次,大旱灾3次,特大旱灾1次。延安地区明清旱灾差异显著,明代旱灾频次是清代的3.2倍;明代旱灾等级比清代高,前者大旱灾与特大旱灾占旱灾总数的40%,后者的仅占11.6%。明代干旱气候事件频繁,清代干旱气候事件少见。延安地区明代旱灾发生频繁和等级高的原因是当时气候变干和干旱气候事件频繁出现引起的,说明明代是气候较为干旱的时期。延安地区清代旱灾频次低和等级低是当时降水量较多的结果,说明清代是较湿润的时期。明代和清代大旱灾发生时的年均降水量为440mm左右,特大旱灾发生时的年均降水量为360mm左右。     

明清时期中国沿海地区海潮灾害研究

明清时期是我国的小冰期,也被称为方志时期,各种自然灾害频发且记录丰富。基于明清文献资料,重建了1368-1911年中国沿海地区海潮灾害的时空分布特征,解析了潮灾的发生原因及其社会影响和应对措施。结果表明:(1)在时间上,潮灾年份上的分布清代较明代更为频繁,月份上的分布较为集中于5-9月,且以7月为最,长期趋势总体上呈现缓慢波动上升,小波分析指出潮灾存在长短不一的周期;(2)在空间上,潮灾发生频次和热点区域呈现明显的地域差异,具有一定的集中性,主要发生在苏浙沪一带;(3)潮灾发生与El Nino、太阳活动和蝗灾暴发有较为密切的关联:El Nino和太阳黑子通过影响台风在我国的登陆最终影响潮灾发生,潮灾通过影响水系格局及水文变迁进而影响蝗灾发生,与蝗灾在年份上对应良好;(4)潮灾危及沿海地区人民的生命财产安全,影响沿海经济的发展,民间大多采用筑堤及筑闸坝、防潮墩和围堰等方法来阻挡海潮灾害的侵袭。     

中国历史时期重大疫灾时空分布规律及其与气候变化关系

通过对历史时期重大疫灾资料的搜集、整理和分析,利用最小二乘法、小波分析、M-K检验等方法,对灾害发生频次、时空分布及其与气候变化的关系进行了研究。结果表明:我国历史上重大疫灾频发,在770BC-1911AD年间,共发生355次,平均每7.6a发生一次,且1580年以后显著增多。重大疫灾呈现波动上升趋势,阶段性特征明显,经历了频次较少—波动增加—频次平缓—快速增加四个阶段。第1个活跃期在东汉末年到魏晋时期,元朝以来,其发生的频次越来越高,明清小冰期时期形成第2个活跃期。重大疫灾演化过程中存在3a,12a和24a共3个明显的周期,主周期为24a。重大疫灾空间差异明显,以浙江、湖北、河南、江苏为高频中心的长江中下游和黄河中下游地区最多。     

干旱及其影响

本文研究了干旱和沙漠化、干旱与饥荒、干旱与蝗灾的关系。得到三个主要结论:1.气候干旱是沙漠化的主要原因;2.公元1949年前我国华北地区饥荒发生的面积与干旱指数成正相关;3.公元1949年前我国华北地区蝗灾的面积与干旱指数成正相关。公元1470—1979年我国出现了两次严重的旱灾:最严重一次旱灾出现在公元1636—1642年;较严重一次旱灾出现在公元1875—1878年。本文分析了它们的发生、发展及其对社会的影响。     

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。     

1640-1909年长江下游地区冬季冷暖特征研究

通过对历史文献资料的收集、整理,重建了1640-1909年长江下游地区冬季逐年冷暖的等级序列,并运用统计分析、滑动T检验及功率谱分析等方法,对得到的序列进行了多时间尺度特征的综合分析。结果表明:1640-1909年长江下游地区整体上处于偏冷时期,全区大致存在5个偏冷时段和5个偏暖时段,其中最冷时段出现在1710-1719年和1840-1849年间,最暖时段出现在1850-1859年;全区在10a尺度上冷暖变化跃变频繁,而在30a尺度上冷暖变化具有很高的稳定性;1640-1909年间,全区冷暖变化在36,45,72和123等年份上有明显的正相关,在4,68,94和104等年份上有明显的负相关,显著性变化周期有5个,分别是2a,3a,5a,11a和40a,其中40a为第1主周期。     

经济发展对洪灾损失影响的主成分分析评价——以河南、山东省为例

选取河南、山东两省为研究对象,将地区年生产总值作为经济发展的主要指标进行研究;采用主成分分析法,计算了河南省2003-2011年的4个洪灾损失影响因子数据,认为地区年生产总值在第一主成分上有较大的荷载,且与洪灾损失呈正相关;然后对河南、山东两省2006-2012年的年生产总值与洪灾损失进行分析,进一步验证了主成分分析法得到的洪灾损失与地区年生产总值增长之间的关系,即:随地区生产总值逐年增加,经济快速发展,导致洪灾发生时造成的直接经济损失也随之增加。     

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。     

东亚地区夏季旱涝分布与南海夏季风爆发时间关系

利用东亚地区529个代表站地面历史月降水资料和南海夏季风爆发时间的历史序列资料，对近55年（1951—2005年）南海夏季风爆发时间进行了多时间尺度变化特征分析，并依据夏季降水距平百分率确定了旱涝灾害等级标准，应用合成诊断分析方法研究了南海夏季风爆发时间偏早、偏晚和正常3种典型时态与东亚地区夏季旱涝分布的对应关系。结果表明：（1）在南海夏季风偏早爆发年份，中国长江流域、东北北部、华北局部以及韩国南部、日本南部、蒙古国东部易发生旱灾；中国的华南东部、淮河流域、环渤海北部及中朝边界、韩国北部易发生涝灾；（2）在南海夏季风偏晚爆发年份，中国江南地区、东南沿海、海南岛、东北局部以及日本的东部易发生旱灾；中国华南西部、淮河流域、华北大部、东北东部以及韩国南部、日本南部易发生涝灾；（3）在南海夏季风正常爆发年份，中国的华南南部、江淮地区、中朝边界、中蒙边界以及韩国局部、日本南部易发生旱灾；中国江南西部以及日本大部易发生涝灾。     

我国北方沙尘暴与植被覆盖度关系研究

利用NOAA/AVHRR和旬归一化植被指数NDVI数据,计算了1983-2000年中国北方13省市区的植被覆盖度,分析了这些地区植被覆盖度的时间变化趋势和空间分布规律,研究了中国北方沙尘暴与植被覆盖度之间的关系。结果表明:我国北方沙尘灾害频次与植被覆盖度有很好的对应关系,1983-2000年的18年间,我国北方大部分地区植被覆盖度增加,这段时期沙尘灾害频次总体呈降低趋势,其中20世纪80年代我国北方大部分地区植被覆盖度增加,这一时期我国北方沙尘暴发生频数下降;20世纪90年代,我国北方大部分区域植被覆盖度呈下降趋势,特别是华北和西北干旱与半干旱地区,下降趋势显著,这一时期我国北方沙尘暴发生频数在减少中有回升趋势。研究结果表明,植被覆盖度是影响中国北方沙尘暴频次变化的重要因素。     

新疆特大雪灾埋下蝗灾隐患

去冬以来 ,新疆北部和东部地区遭遇罕见雪灾 ,有关部门称 ,这为今年的农业牧业生产埋下了蝗灾隐患。资料显示 ,蝗虫卵一般产在地面以下 2～ 5 cm处 ,冬季积雪融化后会增加土壤所含水分 ,这样会有利于蝗虫卵的孵化以及成虫的羽化。据新疆《都市消费晨报》报道说 ,新疆阿勒泰、塔城以及昌吉州、巴里坤等地 ,是蝗灾多发区。去年这些地区都发生过大面积蝗灾 ,仅牧羊损失就近 1亿元人民币。这几年的蝗虫种类除了土蝗以外 ,更有境外来的亚洲飞蝗。尽管去年治蝗面积已达 78% ,但今年的蝗情依然不容乐观新疆特大雪灾埋下蝗灾隐患…     

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。     

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。     

黑龙江省夏季干旱气候特征及成因分析

利用1954-2009年气候实测资料,分析了黑龙江省干旱发生的气候特征。结果表明,20世纪70年代与21世纪初的近10年为干旱盛行时期,尤其是2000年后至今,平均每2年发生一次干旱。大部分年份的干旱发生在拉尼娜事件或赤道东太平洋为冷水位相,副高较弱及偏东和北界偏北。从500hPa环流特点表明,东亚区盛行-、+、-距平场型式;冷空气偏向乌拉尔北部泰米尔至新地岛,黑龙江处在西风带高脊或高脊与副高结合体控制之下,维持高温少雨造成干旱。选取副高强、厄尔尼诺发生的年份的干旱典型年2004年。恰与过去年份发生的低温多雨形势相反,盛行-、+、-距平场型式,造成干旱。从旱年的水汽输送环境来看,来自欧亚大陆40°～50°N与孟加拉弯和南海的水汽输送通道,明显减弱或消失。     

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。