近52年来洞庭湖流域气象干旱的时空分布特征

基于洞庭湖流域84个气象站点1962~2013年的逐日气象资料,利用综合干旱指数(CI)对洞庭湖流域气象干旱的时间和空间特征进行分析。结果表明:在过去52 a,区域性干旱强度较强的时段以夏季、秋季、夏秋和秋冬时节为主;区域干旱强度在春季、夏季、夏秋、冬季呈上升趋势;秋冬时节和年干旱强度变化不明显;春夏时节、夏秋时节、秋冬时节和冬春时节的平均干旱强度比春、夏、秋、冬单个季节的平均干旱强度大。小波分析表明,区域干旱强度的周期以10a为主周期,5 a和22 a为次周期。近52 a来,历年干旱站次比主要集中于10%~30%之间,多表现为区域性干旱,以夏季和秋季的干旱范围较大;干旱频率高发时期主要为夏季、夏秋时节和秋季。干旱频率高发地主要以流域的南部山地和北部的洞庭湖平原为主,西北部的山地发生干旱相对较少,衡邵盆地随季节变化干旱频率易发生高低值转换。     

近48年来湘江流域极端降水事件特征分析

基于湘江流域44个气象站1960~2007年的逐日降水资料，将第95个百分位值定义为各台站极端降水事件的阈值。同时，采用线性回归、突变分析和相似系数等方法，分析了该流域极端降水事件的变化特征，研究了不同强度降水事件的时空分布特征。结果表明：湘江流域近48 a来极端降水事件的各指标（降水量、降水日、降水强度、降水指数、日最大降水量）均呈增加趋势。但在不同时期，极端降水事件表现了不同的变化趋势。1970s以前多大雨事件，1970s~1980s各类极端降水事件相对偏少，进入1990s开始明显增加，尤其是暴雨和大暴雨事件显著增多。此外，极端降水事件的分布还表现出明显的区域性特点：湘江上游多暴雨事件，中游多大雨事件，下游多大暴雨事件。
     

变化中的参考作物蒸散量及其对气候的响应

作为重要的水文气象参数，参考作物蒸散量（ET0）在全球生态系统中发挥重要作用。为深化认识湿润气候区ET0变化，基于湖南省87个气象站1960~2015年逐月气候资料，应用Penman Monteith（P M）模型估算ET0，利用线性趋势、Mann Kendall检验、反距离加权插值等分析了ET0及主要气候因子的时空变化，采取逐〖JP〗步回归函数来确定P M方程所涉及的气候因子对ET0变化的贡献。研究表明：年均ET0降幅为-3346 mm/10 a，〖JP+1〗日照时数和风速下降是ET0减少的主要原因，而相对湿度下降提高了ET0。春、夏、秋、冬四季ET0变化幅度分别为2966、-5451、-0922、-0207 mm/10 a，春季ET0增加是由相对湿度下降和最高气温上升引起的，夏、秋、冬三季ET0减少主要与日照时数和风速下降有关。风速、相对湿度、日照时数呈下降趋势，而气温、降水、湿润指数呈上升趋势，后者表明气候暖湿化趋势。气候变化背景下ET0显示出不同时间尺度（年、季）空间分布的多样性     

湘中地区2010年5月两次暴雨过程的雷达特征对比分析

2010年5月5~6日和5月12~13日，湘中发生了两次区域性暴雨。运用了自动站降水资料、多普勒天气雷达基本反射率和基本径向速度资料以及NCEP提供的FNL资料，分析了这两次暴雨的雷达回波特征，并从水汽和地形两方面分析了两次暴雨的影响因素。结果表明：两次暴雨的环流形势场不同。 “100506”暴雨强降水回波呈带状自西南向东北扫过娄底，而“100513”暴雨强降水回波呈块状自西往东范围逐渐加强；两次暴雨都有逆风区存在，逆风区的范围和强度对应着强降水的范围与强度。两次暴雨水汽主要来自孟加拉湾和南海，“100506”暴雨发生在切变线附近；“100513”暴雨发生在切边线南侧的辐合区内。娄底西部、北部、中部山地的阻挡和抬升作用以及冷暖气流交汇也是暴雨产生的重要原因之一     

洞庭湖流域旱涝异常的时空分布及其与大气环流和水汽输送的关系

利用洞庭湖流域1960～2017年103个气象站点逐月降水数据和NCEP/NCAR再分析数据,通过计算Z指数和区域旱涝指数,对流域近57年来季节性旱涝异常的时空变化和典型旱涝年份的同期大气环流、水汽输送形势进行分析,以加强对季节性旱涝异常及可能的直接影响因素的认识.结果表明:洞庭湖流域连续两年出现旱涝异常的可能性不大,春、夏季节发生旱涝异常的一致性较秋、冬季小.在春、秋季节,流域干湿变化表现出年际性并有明显的空间分布,在冬、夏季节表现出年代际转换并存在变湿的趋势.此外,各季节均表现出涝重于旱的统计特征.同期大气环流形势会对流域旱涝异常产生显著影响,当西风带经(纬)向环流偏强时,干旱易出现在冬(夏)、春(秋)季节.当副高脊线偏北时,干旱易出现在夏、秋季节;在冬季时,偏强偏西的副高易使流域出现冬涝.流域Z指数在各季节均与净经向水汽通量呈显著正相关,在春、夏、秋季节与净水汽收支呈显著正相关,而在冬季可能与降水动力条件关系更密切.     

近50年湘江流域干湿气候变化若干特点

采用M-K突变、小波分析、空间变异系数、经验正交函数分解法（EOF）和旋转经验正交函数分解法（REOF）等方法,对近48年来湘江流域40个测站干湿指数（Z指数）进行了分析。研究表明：湘江流域1960年代前期和1980年代为干旱期,1990年代为湿润期。1980年代末有向湿润转变趋势,2003年后又开始向干旱转变。湘江流域干湿的年际变化较小,降水相对稳定,存在3年、6年和10年和21年4个特征时间尺度,且未来几年湘江流域将仍处于干旱期。湘江流域干湿变化具有很好的主体一致性,依据空间异常类型可分为南部、中部、北部和西南部4个区域。     

长沙地区典型树木蒸腾对环境因子的响应及模拟

以长沙地区的桂花树、樟树、马尾松和枫香等典型树木为研究对象,基于2013～2015年监测的树木茎水势、树干液流、土壤水分和各气象因素,探究树木蒸腾对环境因子的响应;利用MJS、BTA和MBTA蒸腾模型模拟4种典型树木的蒸腾,选出适合当地气候条件的最优模型.结果表明:在非干旱期间,树木蒸腾对降水和土壤水分的敏感性较弱,太阳辐射对桂花树和马尾松蒸腾的影响最大,敏感系数＞0.75,而樟树与枫香的蒸腾对太阳辐射和水汽压亏缺的敏感性均强.在2013年夏季干旱期间,土壤含水量是树木蒸腾的主导因子,敏感系数＞0.71,气温和水汽压亏缺对树木蒸腾均有抑制作用.3个模型中,MBTA模型对树木蒸腾的模拟效果最好,相对误差低于5％;BTA模型未能模拟出2013年夏季干旱时树木日蒸腾量的下降过程,且明显高估2014～2015年生长季马尾松的蒸腾水平;MJS模型对树木蒸腾的模拟效果一般.3个模型对2013年生长季树木蒸腾的模拟效果均较2014～2015年生长季的模拟效果差,这表明当环境胁迫超出树木的适应范围时,树木生理结构会发生改变,并导致基于环境因子构建的蒸腾模型模拟精度降低.     

洞庭湖流域生长季气象特旱对植被覆盖的影响

基于洞庭湖流域2000～2017年97个气象站点的综合气象干旱指数(CI)和MODIS增强型植被指数(EVI)资料,结合植被类型数据,采用最大值合成、相关分析等方法,分析了近18年来洞庭湖流域生长季(4～10月)植被(自然和人工植被)EVI与特旱强度的时空变化特征,探讨了自然植被和人工植被对特旱响应的敏感性。结果表明:在年际变化上,自然植被和人工植被区域的特旱强度最大值和EVI的最小值均出现在2011年;在季节变化上,生长季特旱强度分布为秋夏春季,自然植被EVI值明显高于人工植被,季节分布均为夏春秋季;比较而言,人工植被对特旱的敏感性高于自然植被,但两类植被对特旱的敏感性均随植被生长阶段而变化,其中两种植被EVI与特旱强度之间的最显著相关性均出现在8月;特旱强度和EVI能够很好地反映2011年春旱和夏秋连旱的时空变化过程。     

洞庭湖流域近58年季节性干旱时空分布及大气环流分析

利用洞庭湖流域1960～2017年103个气象站点逐月降水数据、NCEP/NCAR再分析数据以及Z指数,对洞庭湖流域近58年来季节性干旱的时空变化和不同干旱范围等级的大气环流形势进行分析,以加强对季节性干旱的认识。结果表明:近58年洞庭湖流域Z指数存在显著的年际和年代际变化特征,表现为20世纪60年代偏旱,70与80年代干旱呈现出显著的年际旱涝转换,90年代较湿润,进入21世纪出现年代际旱涝转换。春、夏和冬季干旱多发生在1990年之前,且流域的季节性干旱在不同的年代际存在不同的空间分布特征。流域各站点多年平均干旱频率基本在10%～30%之间。从同期大气环流形势来看,EU型遥相关波列对流域各季节干旱均有重要影响,EAP型与Silk Road型遥相关在夏、秋季节对副高强度与位置有重要影响。干旱事件在春、冬季主要受制于北方冷空气的强弱,夏(秋)季在副热带高压偏弱(强)偏北时易发生较大面积干旱。     

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。