1960～2017年汉江流域气象干旱时空特征分析

基于汉江流域13个站点1960～2017年的逐月降水和平均气温资料,计算不同时间尺度下的标准化降水蒸散指数(SPEI),分析汉江流域气象干旱时空特征,并结合大气环流指数讨论该流域气象干旱成因.结果表明:(1)汉江流域SPEI数值具有3～4年的主周期,表现出干湿交替的状态.(2)年尺度下,轻旱和中旱发生频率在5％～24％,且西部地区较高.春季,多轻旱和中旱发生且频率在6％～19％;夏季,轻旱频率中部高于四周,最高地区频率在20％～28％;秋季,中部地区干旱频率较高;冬季干旱频率普遍高于10％但以轻旱和中旱为主.(3)年尺度下,汉江流域SPEI值以0.0021/a的速度降低,说明全球变暖对流域年际干旱情况影响很小;春季和秋季SPEI值与MEI、SOI显著相关,相关系数绝对值在0.271～0.422之间;夏季SPEI值与EASM显著相关,相关系数绝对值在0.261～0.498之间;冬季SPEI值与AO、NAO显著相关,相关系数绝对值在0.220～0.281之间.     

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。     

SPEI及SPI指数在滇西南地区干旱演变中的对比分析

以滇西南地区为研究区,计算出近53 a该区及周边44个气象站点标准化降水蒸散指数(SPEI)和标准化降水指数(SPI)。运用M-K突变检测和Morlet小波交换等方法,对滇西南地区两种指数对应下的4种类型季节连旱变化特征进行系统分析。结果表明:近53 a中,两种指数判定的同一时间尺度下的干旱事件次数和发生时间基本统一,4种类型季节连旱事件为12~14次,多存在并发性;4个季节连旱时段上两种指数均存在3 a左右显著周期变化;同一时段上,两种指数在趋势变化格局空间分布和变化程度上均存在着较大差异,4个时段上的干湿变化趋势也表现出SPEI呈变干趋势,SPI则变干、变湿各为一半的明显不同,这主要是由于期间研究区显著增温加剧了"降水量-蒸散"的水分平衡;与SPI相比,SPEI考虑了热量因子对潜在蒸散发的贡献,能较好地对气候变暖背景下研究区干旱进行刻画。     

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。     

基于植被状态指数的干旱化特征及气候驱动因素分析——以江苏省为例

干旱是危害最大的自然灾害之一,给农业生产及地区经济造成了巨大的损失。以AVHRR和MODIS遥感数据集所计算的植被状态指数(Vegetation Condition Index,VCI)为监测指标,研究江苏省干旱的时空变化特征,并结合江苏省气象站台1982~2010年的实测气象资料,分析降水量、气温、相对湿度和日照时数这四个气候因子的变化趋势及其对干旱化的影响,不仅能够定量地描述植被干旱的空间变化,还可以反映长期气候对其起到的正反作用。研究结果表明:江苏省近30年的年均VCI值呈上升趋势,区域整体旱情有所缓解;四个气候因子中,年均温度逐渐升高,年均降水量基本保持不变,年均相对湿度和日照时数则呈下降趋势,其中气温和相对湿度与VCI的相关性达极显著水平,是影响江苏省旱情的主要因素。     

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.     

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.     

东亚夏季风与华南秋旱的关系分析

利用气压和风场两种方法计算东亚夏季风指数,并通过实测资料计算出华南秋季的降水距平百分率和温度距平,将两者进行综合分析,结果表明:东亚夏季风强度偏弱时,华南秋季降水偏少,容易发生秋季干旱,加之同年华南大部地区秋季温度持续偏高时,高温天气蒸发过快使土壤水份流失多,因此导致秋旱进一步发展;反之,南方地区降水偏多,即使温度正常到略偏高,华南地区一般也不容易出现干旱。     

西南5省市极端气候指数时空分布规律研究

利用西南5省市的33个气象站,采用M-K检验和滑动t检验等方法对极端气候指数的时空分布规律进行分析。结果表明:在时间尺度上,西南5省市60a来极端降水指数除PRCPTOT和CDD外均呈现出较弱的上升趋势,表明虽然该地区降水总量略有减少,但最大日降水量和降水强度却有所增加;极端气温指数中TN10、TX10和DTR呈现出明显的下降趋势,其他7指数均呈上升趋势,表明西南5省市有变暖的趋势,且昼夜温差变小;极端降水指数多在20世纪90年代以后发生突变。在空间尺度上,西南5省市与降水量相关的极端降水指数呈现出西北到东南递增的分布规律,四川和云南部分地区处于低值区,而其连续干旱日数(CDD)却处于高值区,因此这两省的干旱风险较高;极端气温指数分布规律不明显,冷、暖系列指数表明云南省气温最高,贵州省最低,结合气温日较差(DTR)和暖期持续天数(WSDI)分析发现云南省发生极端气候事件的风险较大。     

基于SPEI指数的鄱阳湖流域近60 a干旱时空变化特征

量化研究干旱的时空变化特征,对区域干旱监测与抗旱减灾有重要的意义.基于鄱阳湖流域1961～2017年26个气象站点的观测数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量分析了该流域干旱的时空变化特征及其影响因素.结果 表明:(1)鄱阳湖流域南湿北干,且四季差异明显.(2)鄱阳湖流域呈现显著湿润化趋势(p＜0.05),四季均存在变湿趋势,且夏季、冬季变湿显著(p＜0.05).从空间格局上看,所有站点年尺度均存在变湿趋势,变湿幅度较大的站点分布在流域中北部;在季节尺度上,除春季赣江流域的西北部、饶河流域和信江流域东部部分站点,以及秋季个别站点(德兴、遂川和龙南)呈现干旱化趋势外,其余站点各季节均呈湿润化趋势,只是在变湿的幅度和显著水平上存在一定差异.(3)鄱阳湖流域不同等级干旱的发生存在明显的年代际差异.除20世纪90年代及最近10年干旱发生的频率较低外,其他年代干旱发生的频率均相对较高,尤其是20世纪60年代.(4)鄱阳湖流域SPEI指数与降水呈正相关,与气温呈负相关,且与降水的相关性较气温的相关性高.在全球尺度的海气作用的驱动下,该流域的干湿变化与厄尔尼诺现象/拉尼娜事件之间存在着一定的相关性,且具有半年的滞后效应.     

基于RDI指数的云南1960~2013年#br# 旱涝变化特征分析

利用云南省40个气象站逐日降水量和蒸发量数据，采用RDI指数研究云南旱涝灾害的时空分布特征。结果表明：云南年际、季节旱涝与历史记录十分一致，1960~2013年云南年RDI指数呈下降趋势，表现为变干趋势，但不显著；2001年以前发生雨涝年的强度和站次比较干旱年明显，在此之后，发生干旱年的强度和站次比较雨涝年明显。季节尺度上，春季呈显著的变湿趋势，夏、秋、冬季呈不显著的变干趋势；春、夏季分别突变于1980年和1965年。从空间分布上来看，年、夏、秋、冬季整体以滇南和滇东北呈变干趋势，而滇西北呈变湿趋势；春季除滇东北外，其余区域均呈变湿趋势；年际、季节干旱频率以滇西北、滇西南、滇东南较高；年、春、夏、秋季重旱频率以滇中和滇东十分突出；年、夏、秋季特旱频率均以滇东北十分突出，春季滇中和滇东北极易发生特旱；冬季以滇中重旱频率较高，特旱极易发生在滇西北、滇西南、滇东北。年际、季节雨涝频率以滇西、滇东南较突出。年重、特涝频率以滇西南十分突出；春季重涝频率以滇西南和滇中较突出，特涝频率以滇中和滇东南较突出；夏季重、特涝频率均以滇西北较高；秋季重涝频率以滇西北较高，特涝频率以滇东南较高；冬季重涝频率以滇东南较突出，特涝频率以滇西北较高。 关键词： 云南省；RDI指数；旱涝变化趋势；时空特征     

长江流域不同类型降水量的非均匀性分布特征

基于长江流域1963~2016年131个气象站点逐日降水资料，计算了年降水、强降水（极端降水和暴雨）的集中度（PCD）、集中期（PCP），并结合M-K非参数性趋势检验分析以及相关分析等方法对长江流域降水非均匀性分布特征及其趋势进行了分析，目的在于揭示不同类型降水量在流域内非均匀性分布的特征，加强对强降水在时空分布上的理解。结果表明：流域多年平均年内日降水量集中度（PCDDP）、集中期（PCPDP）均由下游向上游递增，PCDDP变化趋势不显著而PCPDP变化趋势在空间上差异明显，在流域中下游呈增长趋势、上游呈减小趋势；年降水量与PCDDP呈显著正相关的地区主要分布在四川盆地；流域年极端降水量PCDEP、PCPEP的多年平均分布及变化趋势与PCDDP、PCPDP相似。流域多年平均暴雨量（日降水≥50 mm）从下游向上游递减，在四川盆地较四周高，暴雨在流域东部呈增长趋势，在四川盆地呈减小趋势；年暴雨量集中度（PCDRP）、集中期（PCPRP）从流域东南向西北递减，在湖北、贵州以及四川东部PCDRP呈增加趋势，在流域东南部呈减小趋势；PCPRP在江浙、安徽、湖南及贵州地区呈不明显的增加趋势，在四川、云南等地呈减少趋势。     

青藏高原四季降水变化特征分析

利用青藏高原87个地面气象台站41年（1960～2000年）的月降水资料,并在Arcgis 9.0中通过Kriging插值方法对少数站点的缺测值进行了插补,用线性回归方法研究了高原四季降水量的变化趋势及区域上的差异。为了保证本研究的完整性,对高原年降水也做了相应分析。结果表明：（1）高原冬春两季降水量呈显著增加趋势。冬季雅鲁藏布江下游、春季高原东北部为降水减少区,高原其他区域均表现为增加;夏秋两季降水量基本保持不变,但夏季高原中部和川西降水减少,高原南部和北部降水表现为增加;秋季高原中部、南部降水增加,川西降水减少。（2）高原年降水呈显著增加趋势。在区域上高原南部大致以东经102度为界,该线以东降水减少,以西降水增加,且降水增加区域表现出随纬度的增加而递减的特征。高原中部、北部的年降水基本保持不变或微弱增加。     

基于CHIRPS卫星降水的雅砻江流域干湿时空演变分析

雅砻江流域是我国水电开发的重点区域之一，在全球气候变化背景下探究流域干湿时空演变规律有利于合理规划和充分利用水资源，为流域内农业生产活动提供科学指导。基于1981~2017年雅砻江流域内及周边16个气象站月气象数据，采用Penman-Monteith（PM）公式计算各站逐月潜在蒸散量ET0，基于气象站降水校正CHIRPS卫星降水产品，从而获得更高空间分辨率的降水数据，以此计算标准化降水蒸散SPEI指数，采用云模型、Mann-Kendall（MK）趋势检验法分析流域年代际、年、季尺度的干湿时空分布特征与变化趋势。结果表明：（1）对CHIRPS卫星降水产品进行偏差校正不但提高了精度，而且能够获得更高空间分辨率的降水；（2）流域春季呈湿润化趋势，其余时间尺度均呈现干旱化趋势，以冬季干旱化速率最快。年尺度下干湿变化不均匀度的稳定性最差，秋季稳定性相对最好。春、冬两季SPEI空间分布的不均匀度弱于时间分布；（3）同一时间尺度下的流域各级别干湿相对面积近似呈正态分布，流域干湿变化趋势空间分布差异较大；（4）流域各级别干旱与湿润高发区无明显区域分布规律，发生干旱与湿润的最高频率在20%左右，且随着干湿程度的加重，频率变化范围逐渐缩小；（5）不同年代干湿频率差异较为显著，年平均干旱频率变化趋势为减-增-减，湿润频率变化趋势为增-减-减，湿润频率高值区呈现由下游向上游转移的趋势。     

青藏高原NPP时空演变格局及其驱动机制分析

青藏高原植被生态系统对全球变化的响应较为敏感。该研究引入重心模型等方法分析和探讨了2000～2015年青藏高原NPP时空变化格局及其驱动机理,并定量区分了NPP变化过程中气候变化和人类活动的相对作用。结果发现:(1)2000～2015年,青藏高原NPP年均值总体上呈现从东南向西北递减的趋势。在年际变化方面,近16年青藏高原不同生态子区的NPP均呈现不同程度的增加趋势。(2)近16年青藏高原NPP重心总体向西南方向移动,表明西南部NPP在增量和增速上大于东北部。(3)NPP与降水显著相关的区域主要位于青藏高原中部、青藏高原东南部及雅鲁藏布江流域中下游,而NPP与气温显著相关的区域主要位于藏南地区、横断山区北部、青藏高原中部和北部。(4)气候变化和人类活动在青藏高原NPP变化过程中的相对作用存在显著的时空差异性,在空间上呈现"四线-五区"的格局。研究成果可为揭示青藏高原区域生态系统对全球变化的响应机制提供理论和方法支撑。     

淠河流域不同强度等级降水变化研究

淠河流域降水时空变率大,深入分析不同强度等级降水的特征和变化,对于全面揭示研究区气候变化、合理有效利用水资源、防治洪旱灾害具有十分重要的意义。基于淠河流域12个气象站1958~2012年逐日降水资料,分析年、季不同级别降水量(频次)的变化特点,以及主汛期(5~9月)连续3d最大降水量的概率分布。结果表明,淠河流域小雨量(频次)四季分布比较均匀,级别越高,降水频次越少,分布越集中,夏季暴雨多发。淠河流域年总降水量增加趋势不显著,总降水频次则显著减少。夏季各级别降水量(频次)均呈增加趋势,其中暴雨增加最显著,冬季总降水频次无明显趋势变化,小雨、中雨量增加显著,春、秋季总降水频次和小雨频次的减少趋势极其显著。淠河流域暴雨量、暴雨频次均在1968年发生增多突变,小雨频次在1975年有极显著减少突变,年总降水量有增多突变,总降水频次则有减少突变。自20世纪70年代后期以来,研究区主汛期连续3d极端强降水出现概率加大,不同重现期极值增大,洪涝灾害风险加剧。     

岷江径流变化特征及其对青藏高原气候变化的响应

依据1961~2003年水文气象资料，运用Mann Kendall检验和线性倾向估计方法进行了岷江年径流、青藏高原年气温与年降水长期变化特征分析及其变化趋势显著性检验，利用Pearson相关分析研究了岷江径流变化与青藏高原气温和降水间的相关性。结果表明：(1)在青藏高原年平均气温显著升高而年降水略有增加但不显著的气候环境下，岷江径流量总体呈减少的变化趋势，年变化率分别为上游紫坪铺站-2619 0 m3/s、下游高场站-6538 5m3/s，其中紫坪铺站径流减少趋势十分显著，通过了5%显著水平的信度检验；从季节变化上看，岷江径流减少主要发生在夏季和秋季，而以春季变化最少；从时间变化特性看，在60~80年代，岷江年径流呈现出年代际的周期性波动变化。(2)岷江径流随青藏高原平均气温的升高而减小；青藏高原降水与岷江径流间的相关性在上下游及季节上则表现不同，与春季径流的相关性最强，与上游紫坪铺站径流具有弱负相关性，而与下游高场站径流具有显著的正相关性；同时，岷江径流变化对青藏高原气温和降水变化在时间响应上还表现出季节上的滞后性。     

长江流域年平均气温的时空变化特征

利用长江流域146个气象站点1960~2005年的逐年气温资料，选用EOF和REOF方法识别长江流域年平均气温空间变化特征，并对长江流域年平均气温变化敏感区域进行时间演变分析和突变检测。研究表明:长江流域年平均气温主要有2种空间振荡型（即全流域气温变化趋向一致型和流域内气温变化存在东西向差异型），3个变化敏感区域（长江流域中下游地区、长江流域南部和金沙江流域）。3个变化敏感区域的年平均气温都在20世纪90年代明显升高，且均在90年代后期呈突变增加，其中金沙江流域升温趋势最为明显，气候倾向率为0.20℃/10a。全流域1991~2005年年平均气温距平空间分布表明，自1991年以来全流域都为升温趋势，其中长江流域中下游地区和金沙江流域是升温幅度最大的地区。     

近50年重庆市农业气候资源变化特征分析

利用1960~2010年重庆34个气象台站的气象资料,运用统计学方法、IDW插值法分析了重庆市全年及温度生长期的平均气温、≥10℃积温、降水量和日照时数等农业气象资源的时空变化特征。结果表明：研究期内,重庆市年平均气温总体呈缓慢上升趋势,增幅为037℃/10 a,温度生长期内≥10℃积温亦呈上升趋势,平均增速为1162℃/10 a,以东北部偏东地区增加趋势尤为明显;全市年降水量和温度生长期内降水量均呈东南向西北逐渐减少态势,平均下降速率分别为1972 mm/10 a和1185 mm/10 a;约90%的站点年均日照时数和温度生长期内日照时数均呈减少趋势,且西部减少的趋势较东部更加显著