福建省近50年旱涝时空特征演变——基于标准化降水指数分析

旱涝灾害是影响我国的主要气象灾害之一。利用福建省60个气象站1960-2006年逐月降水观测资料,采用标准化降水指数(SPI)、M ann-Kendall检验、正交经验分解函数和旋转经验正交分解函数等方法,分析了近50年福建省旱涝时空变化的特征。结果表明:(1)福建省近50年总体上向涝的趋势发展,SPI指数在20世纪60年代先升后降,至70年代中后期开始上升,80年代初发生短暂下降,此后持续上升,上升趋势一直持续到21世纪。(2)旱涝呈现阶段性变化,1960-1972年、2000-2005年为干旱发生频繁的阶段;20世纪70年代中后期、90年代则为雨涝频繁的阶段。(3)根据旱涝特征差异,福建省可划分为闽东南沿海、闽北、闽东与闽西等4大区域,4个区域总体上与全省具有相对一致的旱涝趋势,但在某些时段南北方向上的不同区域之间存在差异。(4)福建省20世纪70年代中期和2000年以后旱涝变率最大,20世纪80年代初变率最小,且4个区域也表现出类似的特征。     

湘江流域洪涝灾害与降水的关系

洪涝灾害是中国最为严重的自然灾害之一，给湘江流域（位于长江中下游）带来了众多的人员伤亡与巨大的经济损失，成为该区域可持续发展的严重障碍。以4—8月份总降水量和大雨强度（日降水量大于25mm）以上降水的频次为指标，分析了湘江流域近50年（1951—1998年）的降水与灾害严重程度的关系。研究表明：（1）湘江流域洪涝灾害程度在1981年前后发生了突变，呈现出显著上升趋势；根据其年代际波动特征可分为3个阶段：即1951—1965年的波动加剧阶段，1965—1973年的波动减轻阶段以及1973—1998年的波动加剧阶段；（2）近50年来湘江流域4—8月份总降水量和大雨强度以上降水频次没有明显的趋势变化，但其存在年代际尺度上的波动，可分为4段：即1951—1967年的波动减少阶段，1967—1977年的波动增加阶段，1977—1992年的波动减少阶段以及1992—1998年的波动增加阶段；（3）自每年4月1日开始，每5天统计一次该时段内的大雨强度以上总降水量，结果表明，自1980年以来，大雨强度以上降雨在时间上有向5、6月份集中的趋势；（4）随着社会经济财富的增加，洪涝灾害在加剧，人类对洪涝适应性对策（包括消极的经济欠发展行动和积极的兴修水利策略）在一定程度上可以缓解洪涝灾害。     

亚洲季风区过去700年来夏季极端干/湿事件多尺度变化特征分析

长期器测数据的缺乏妨碍了对亚洲季风较长历史时期的时空变化特征及对这一变化背后的驱动因子的深入研究,MonsoonAsiaDroughtAtlas（MADA）资料是根据亚洲季风区内300多个不同地点的树木年轮而测定的一个历时700年（1300－2005年）的在整个亚洲范围内的季风变化记录。利用MADA资料中504个格点逐年夏季的帕尔马干旱指数（PalmerDroughtSeverityIndex,PDSI）,以5年为一个间隔得到1300－2005年夏季整个区域内处于极端湿润、严重湿润、极端干旱和严重干旱等级格点数的变化序列,分析了各序列的整体变化特征;针对气候系统的非线性/非平稳性和气候层次理论,采用集合经验模态分解（Ensembleempiricalmodedecomposition,EEMD）方法对亚洲季风区过去700年来的极端干/湿事件进行多尺度分析,求出各个序列的本征模态分量（IMF）,分析了各IMF分量的方差贡献率,并对各个IMF分量进行了显著性检验;基于不同时间尺度的IMF分量,分析了亚洲季风区过去700年来极端和严重等级干湿状态在不同时间尺度的振荡变化特征,以及各个IMF分量的振荡对整个亚洲季风区干湿变化的影响作用。     

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.     

气候变化背景下宁夏近50年来的干旱变化特征

宁夏是中国的气候敏感地区,研究全球气候变化引起的干旱变化特征对其应对气候变化、指导农业生产和构建西北生态屏障具有重要的指导意义。根据宁夏的生态分区,在北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区分别选取代表性的气象站,基于1960-2012年的逐月降水和平均温度资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)和Mann-Kendall非参数检验方法,研究了宁夏近50a来干旱的时空变化特征。结果表明,宁夏近50a的气候变暖事实存在,年均增温0.027~0.040℃,由北向南增温幅度降低,年降水量显示减少趋势,但变化不显著;宁夏近50a来基本上经历了一个由湿润期到干旱期的旱化过程,1960-1980年期间为近50a内的湿润期,1980-1995年为气候波动期,而1995年以后全区基本进入干旱期;南部山区的干旱发生频率最高,中部干旱带次之,引黄灌区最低。     

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。     

脆弱带坝上后山地区沙漠化因子波动的空间类型与耦合

利用经验正交函数（EOF）法，确定了生态脆弱带内蒙乌盟后山河北坝上地区年降水、气候产量、牲畜增减变化、气候风蚀力和年大风日数等5类沙漠化因子波动的空间类型。各因子典型场在空间格局、变化方向上极为相似，只是年大风日数相对特别一些，通过分型归纳，将波动的空间类型化为3型6类。A型为全区域变化同步，B型代表河北坝上与内蒙变化反向，C型反映中部的内蒙农牧交错带同北部的乌盟、锡盟草原以及东南部的河北坝上变化反向。围绕与沙漠化的关系，可将各因子1960－1980年逐年的空间耦合类型分为协调型、脆弱型和中间型3种。依据波动的空间类型，可建立地区粮食、牲畜在极端灾害年区域间的协调救助模式。     

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。     

海河流域近500年大旱大涝时空特征及趋势预测

作者选择记录年代较长、系统性较好、分布均匀的十八个站作为海河流域的代表站，分别统计了近５００年及每世纪、各年代大旱大涝的出现频数，探讨了它的时空分布特征。还根据天文、气候背景制作了１９９５～２０１０年旱涝趋势预测。研究表明，１９９５～２０１０年海河流域大致处于太阳活动２３周的黑子低值位相和第２４周的高值位相之间，同时又处在太阳黑子世纪周期的下降段。从全国旱涝型指数和北京地区旱涝等级变化曲线看，目前海河流域正处于持续下降期，未来将进入湿润多雨阶段     

基于交叉谱分析的气象干旱与农业干旱滞后响应研究

为解决干旱问题、实现区域的早期干旱预测,该文对山东省区域应用交叉谱方法分析气象干旱与农业干旱之间的联系。首先,选取1982-2014年的NDVI和降水量日数据进行5 d平均,采用Savitzky-Golay滤波对NDVI时间序列重建;其次,根据山东省降水量的时空特征,将1 a划分湿润期和干旱期两个阶段;最后,采用NDVI和降水量的交叉谱分析,分别计算干旱期和湿润期的NDVI-降水量滞后响应时间及植被滞后时间空间分布,并探讨影响NDVI-降水量滞后时间的主要因素。结果表明:山东省降水量时空分布不均,由西北至东南方向逐渐增高,且降水量主要分布在5-9月份,占全年总降水量的78%;湿润期的NDVI与降水量多年平均相关系数(平均值为0.58)大于干旱期(平均值为0.40);干旱期的多年平均滞后时间处于11~15.5 d,湿润期的多年平均滞后时间处于15~21.5 d,湿润期的滞后时间高于干旱期的滞后时间,且山地丘陵的滞后时间长度低于平原区;干旱年,鲁西北平原的NDVI-降水量滞后时间较短,湿润年,鲁南和鲁中山地的NDVI-降水量滞后时间较短,且发现植被响应滞后时间与降水量在年时间序列上存在滞后0.16 a的显著相关性。气象干旱与农业干旱传播时间的研究,在实现对农业干旱短期预报的基础上,反映了不同区域植被的干旱脆弱性,有助于管理者对水资源做出及时、合理的调度。     

长江三角洲及其附近地区两千年来水灾的研究

通过对长江三角洲及其附近地区两千年来水灾生成频率和强度的分析。认为两晋、南北朝时期和南宋、元、明、清时期是两千年来本区的主要水灾期。对照两千年来中国东部气候变化、海面升降与长江口河道变迁关系,认为在本区水灾生成事件中,气候因素起着主导控制作用。当然,人类活动对本区水灾生成的影响也不容忽视。本地区近百年来的旱涝灾害规律可用非线性科学的方法进行研究,旱涝灾害的准60年、准35年和准11年的长周期变化与地球自转速度、地极移动和太阳黑子活动的3个周期变化基本一致。本地区气候系统的行为具有混沌特征。这是线性逼近和周期叠加预报方法难以得出灾害预报正确结果的原因,但气候系统半个月的确定性预测可以实现。     

陕西未来50年区域旱涝气候预测研究

用陕西省近526a的旱涝等级资料,根据超低频气候振动理论和尺度对应原理,通过旱涝气候对天体物理、太阳活动等周期,特别是ENSO对天体物理显著敏感的周期响应关系的物理统计分析,选取周期概率显著的周期,进行外延叠加集成预测,给出了未来50a陕西省不同区域旱涝趋势的预测结果．     

气候变化与自然灾害

气候变化与自然灾害是当今科学研究的两大热点，两者之间在一定程度上具有相关性，但目前要确切地定量计算气候变化对自然灾害的强度和出现频率的影响还很困难。本文在分析气候变化与自然灾害关系的基础上，研究了气候变化对我国自然灾害的影响。研究结果显示：１．在千年尺度上，长江流域的大旱和气候变冷成正相关，而长江流域的大涝以及黄河流域的大旱和大涝与气候冷暖过渡期成正相关；２．在百年尽度上，近１０４２年来，共出现２８１次全国性大旱和大涝，平均每百年出现２７次，在地域分布上以南涝北旱为主；３．就百年至千年尺度的气候变化对自然灾害的影响而言，气候冷冷组合期（１３０１～１９００）易发生全国性大涝，而冷暖组合期（９５０～１３００年，１９０１～１９９１年）易发生全国性大旱。总的来说，冷冷组合期的大旱大涝发生频率明显大于暖期，但不同地区有差异；４．在其它影响方面，台风、地震与海啸灾害在冷暖组合期（２０世纪）均有比冷冷组合期（１４和１９世纪）多的趋势。因此，气候变暖将使防灾任务更加艰巨。     

全球变暖与中国旱涝灾害大势的初步研究

旱涝灾害受气候变化的制约，还深受人类活动的影响。本研究一方面用历史类比方法研究近５００年我国历史冷朝时期的旱涝分布特征，另一方面分析人类活动，特别是城市建设发展对旱涝灾害的影响。最后将两者叠加，勾划出全球变化和未来社会经济形势下我国旱涝灾害分布大势。结果显示：在未来稳定暖的时期，长江中下游、江南、华南及嘉陵江上游地区易涝，其中以东南沿海为甚；黄淮、华北、环渤海湾地区易旱，其中以黄淮为甚。     

珠江流域干旱事件的多变量区域分析及区域分布特征

区域干旱特征分析会为短期和长期的水资源管理提供关键的信息,因而对珠江流域进行区域干旱特征分析,建立了干旱严重程度-面积-频率曲线(Severity-Area-Frequency,SAF).传统的区域性分析都是单变量的,而水文事件往往具有多个属性,为此采用Chebana等提出的多变量的L-moment均一性检验方法对流域进行均一性检验.研究发现珠江流域可分为4个均一性区域,对各均一性区域进行干旱严重程度-面积-频率分析的基础上,发现珠江流域在发生严重干旱时经常是全流域的,这对整个珠江流域的水资源管理造成很大压力.同时珠江三角洲所在的区域干旱风险相对其他区域更高,珠三角地区城市密集,人口众多,高风险的干旱无疑会对该地区的发展造成重大影响,需引起重视.     

突出洪灾事件对新疆潜在气候转型的响应

从新疆近250年来的水文突出事件——洪灾的分析人手，探讨了其与新近提出的可能气候转型期降水变化的联系。结果表明，小冰期末以来新疆存在5个比较明显的重大洪灾时段。每一个时段基本上都对应着降水偏多时期，同时也对应着比较明显的气候转折期，前两次对应气温下降降水减少期，后三次对应气温升高降水增多期。20世纪80年代中期前后，洪灾灾情差异显著。20世纪80年代中期以来新，疆洪水及其灾害事件对气候(降水)变化响应较明显，表现出随着降水的增加，洪灾灾情加重、主要河流洪水洪峰流量突破历史极值的情况。这为气候转型观点的成立提供了一定的依据，并且还初步印证了前人有关气候转型初期自然灾害频发和洪水量级增大的论断。     

湖南省湘江流域2006年"7·15"暴雨-洪水巨灾分析

基于自然灾害系统论,结合灾区实地调查结果和部分适时气象、水文资料,从降雨、洪水、灾情以及减灾模式等对湖南省湘江流域2006年"7·15"暴雨-洪水巨灾进行了分析.结果表明农村的主要致灾因子是洪水、内涝、滑坡、泥石流,而城市主要为内涝;此次巨灾是在强热带风暴引发的暴雨、湘江流域中上游多山的地形条件等自然因素,和工程建设不合理、灾害预警机制不够完善、人们防灾意识薄弱以及灾害风险转移机制不够成熟等人为因素的共同作用下导致的.在此基础之上,提出了建立综合减灾范式、提高巨灾应急管理能力等应对巨灾的对策.     

我国农业水旱灾害的时间分布及重灾年景趋势预测

分析了我国 1970～ 1999年农业水旱灾害的时间分布特征。分析结果表明 :在研究时段内 ,我国农业自然灾害总体上呈增长态势。该时段可划分为两个明显的阶段 :80年代中期以前 ,总灾、水灾及旱灾对农业生产的危害较轻 ;80年代中期之后 ,呈现出影响范围广、损失增大的趋势 ,重灾年份明显增加。旱灾和水灾是威胁我国农业生产最为严重的自然灾害 ,尤以旱灾为甚。我国农业遭受旱灾威胁的范围多年基本不变 ,而旱灾受灾率波动明显 ,成灾率逐年增长 ,这与近几年农田水利设施建设缓慢、灌溉能力降低有关 ;水灾受灾率和成灾率具有特别显著的同步特点 ,表明水灾致灾能力强 ,一旦发生 ,极易成灾 ,水灾危害加剧与防洪、抗洪能力低下及生态环境恶化有关。各灾种的受灾率和成灾率呈正相关关系 ,表明我国农业生产系统的抗灾能力总体上较弱。　　本文还用灰色系统理论的建模方法 ,建立了农业总受灾率 -总成灾率、水灾受灾率 -成灾率、旱灾受灾率 -成灾率的重灾年景灰色灾变GM(1,1)预测模型 ,对未来 10年我国农业灾害趋势进行了预测分析。灰色预测结果表明 ,2 0 10年之前 ,除 2 0 0 3,2 0 0 6年水旱灾害危害较小外 ,其它年份均为灾情严重年份 ,其受灾率和成灾率均高于近 30年的平均水平。其中 ,2 0 0 4 ,2 0 0 7年将为水灾重     

鄱阳湖流域天然径流变化特征与水旱灾害

为探讨鄱阳湖流域河川径流的变化过程和规律,深入了解径流特征及其与鄱阳湖水旱灾害的关系,利用时间序列分析方法,对鄱阳湖流域五河水系干流河段主要控制水文测站的天然径流系列进行了研究。研究显示,鄱阳湖五河径流年内分配集中程度在0.43到0.56之间,集中期为每年的5月底6月初,比鄱阳湖汛期提前1-2个月。径流多年变化变差系数变化在0.28～0.33之间,径流年际变率较大,在年代际变化上20世纪90年代径流增加尤其突出;径流序列呈长期的增加趋势,1998年后增加趋势变缓;鄱阳湖流域五河水系出现特大枯水年和丰水年的概率较大,出现平水年的概率略小。以上结果表明,五河汛期来水是影响鄱阳湖洪水的重要因素,而其形成、发展过程还受到长江中上游洪水的控制;径流的长期变化中,气候因素是引起鄱阳湖流域径流变化主导因素,水土流失和水利工程的建设等人为因素起着一定的辅助作用;径流序列枯、丰循环周期的交替变化过程,与过去几十年间流域内出现的干旱、洪水现象具有较好的一致性。     

长江中下游地区旱涝气候年景和评定方法的研究

采用经过修改的Z值指标,利用1961～1995年5～9月的总降水量,建立了长江中下游地区7省市逐年的旱涝等级序列;同时通过计算干旱指数、洪涝指数和旱涝综合指数,对长江中下游地区的旱涝和旱涝气候年景进行了评定,初步实现了气候年景评定从定性向定量的转变,并得到一致的可比的历史序列。