长江中下游流域降水分区及其气象干旱时间变化特征

基于1961~2015年逐月降水格点数据,首先通过系统聚类法对长江中下游流域进行降水分区,然后以标准化降水指数为指标,结合小波分析方法,探讨了长江中下游流域各亚区气象干旱的时间演变规律及周期变化特征。结果表明：（1）空间上,可将长江中下游流域分为6个降水亚区,即：大巴山地农业区（Ⅰ）、湘鄂贵渝山地农业区（Ⅱ）、鄂中东平原农业区（Ⅲ）、湘赣平原丘陵农业区（Ⅳ）、鄱阳湖平原农业区（Ⅴ）和长江三角洲平原农业区（Ⅵ）。（2）不同降水亚区干湿事件交替过程存在差异,Ⅵ区与其它亚区差异较大,Ⅱ区、Ⅳ区和Ⅴ区的干湿事件具有相似的时间演变模式;除Ⅵ区外,2000年后其它降水亚区干旱发生频率增加明显。（3）不同降水亚区气象干旱的第一主周期存在差异,北部（Ⅰ区、Ⅲ区、Ⅵ区）和南部（Ⅱ区、Ⅳ区、Ⅴ区）具有明显的区域分化特征,但各气候亚区大都显示出3.5年左右的显著周期。研究结果可为长江中下游流域各亚区气象干旱驱动因素的解释、干旱监测计划的制定、水资源的管理和旱灾的防治提供参考依据。     

基于洪旱灾害的雅鲁藏布江流域水资源脆弱性时空差异分析

水资源脆弱性分析是确立区域水资源问题和调控水安全的重要环节。雅鲁藏布江流域水资源丰富,但时空分布不均,洪旱灾害频发、经济欠发达,导致水资源脆弱性明显。基于1965～2014年的气象月尺度数据,分析流域降水分布特征、确定其干湿分区;采用标准化降水指数认识流域洪旱灾害时空分布状况,并从洪旱灾害及沙漠化、供用水及用水效益、调控能力3个方面构建流域水资源脆弱性指标评价体系,运用熵权法分析时空差异特征。结果表明:(1)流域多年平均降水量458 mm,空间上从西北向东南方向递增,上游日喀则市大部、中游拉萨市和山南地区属于中等干旱区,下游林芝市为湿润区;(2)流域内4区/市均易发生春旱和盛夏洪涝,干旱灾害发生率高于洪涝灾害发生率,拉萨市和林芝市易发生干旱重灾,山南地区易发生洪涝重灾;(3)流域及4区/市在2005～2014年间水资源脆弱性均呈下降趋势,山南地区、林芝市的降幅大于日喀则市、拉萨市;(4)流域水资源脆弱性的主导因子为干旱、洪涝、用水效益、管理能力、地区生产总值。流域水资源脆弱性特征为由洪旱灾害主导、调控能力弱、水资源利用效率低。     

丝绸之路经济带(境内段)生态脆弱性定量评价研究

丝绸之路经济带(境内段)的生态系统类型多样,生态环境空间异质性显著,对研究区进行生态分区,进而因地制宜地分区构建不同的生态脆弱性评价体系具有重要意义。该研究拟引入分区-整合思想实现丝绸之路经济带(境内段)生态脆弱性的定量评估,利用净初级生产力(NPP)辅助确定不同子生态区的生态脆弱性阈值,进而确保不同子区间生态脆弱性可比性。研究结果表明:(1)考虑到丝绸之路经济带(境内段)生态环境影响因子的时空差异性,研究区可分为干旱荒漠生态区、高寒生态区和湿润半湿润生态区;(2)利用NPP辅助确定不同子生态区的脆弱性阈值,保证了不同子生态区生态脆弱性在空间上的连续表达,有助于分析整个研究区内生态脆弱性空间分布格局;(3)丝绸之路经济带(境内段)不同等级生态脆弱性空间分布格局差异显著,其中轻度脆弱区分布最广,主要分布于黄淮海平原、秦岭地区以及三江源地区,而极度脆弱区则分布面积最小,主要集中于柴达木盆地、准格尔盆地及吐鲁番盆地;(4)不同子生态区主导生态环境问题差异明显,其中干旱荒漠生态区主要受沙漠化、盐渍化、风力侵蚀、气象灾害及人类活动影响,高寒生态区则受盐渍化、冻融侵蚀、风力侵蚀、过度放牧等因素影响显著,湿润半湿润生态区则主要受水土流失、干旱、洪水、暴雨、沙尘暴和人类活动的影响,需因地制宜地采取恰当的环境保护及治理措施。相关研究结果能够为实现"一带一路"的伟大战略提供本底生态环境数据支撑和决策支持。     

夏季南亚高压年代际变化及其对长江中下游降水的影响

夏季南亚高压对我国长江中下游旱涝分布有重要影响,为深入认识长江中下游夏季降水年代际演变规律和机理,提高其短期气候预测水平,利用1960~2015年NCEP/NCAR再分析资料和地面气象站降水资料,分析夏季南亚高压年代际变化及其对长江中下游降水的影响。结果表明：夏季南亚高压强度、面积、南界、东伸脊点、西伸脊点和脊线均存在显著的年代际变化,长江中下游夏季降水也有明显年代际转折,南亚高压脊线与长江中下游夏季降水相关最好,呈显著负相关。夏季南亚高压脊线年代际偏南期,南亚高压偏大偏强,长江中下游高层气流强,且形成发散;副高增强西伸,印度有稳定低压存在,长江中下游处于副高西北侧和西风槽前,盛行西南风,与北方来的偏西气流汇合;低层风场有明显切变和辐合,从孟湾、南海输送来的水汽在长江中下游辐合上升,导致降水偏多。1990s初至2000s初,夏季南亚高压年代际减弱西撤,副高减弱东撤,但由于两个高压减弱程度较小,长江中下游夏季降水仍偏多。     

岷江上游生态环境脆弱性评价

生态环境脆弱性评价是全球生态问题和可持续发展研究中的重要内容之一。岷江上游因地质构造复杂、人地矛盾突出、生态系统异常脆弱和灵敏而备受关注。本文以岷江上游生态环境脆弱性为研究对象,选取证据权重法(WOE)进行滑坡脆弱性评价,层次分析法(AHP)进行水力侵蚀、景观破坏与污染脆弱性评价;在此基础上,进行了研究区各生态主题脆弱性的空间叠加分析;探讨了岷江上游生态环境脆弱性及其在不同影响因子作用下的空间分异特征。结果表明:研究区的滑坡脆弱性、水力侵蚀脆弱性、景观破坏与污染脆弱性均以轻微度为主,分别占研究区面积的80.43%、71.89%、75.55%;各生态环境主题脆弱性综合分析表明,54.70%的区域至少面临一种生态问题,面临两种及以上环境问题的区域占15.43%,同时面临三种环境问题的占1.35%。研究结果探讨了岷江上游生态环境存在的主要问题和影响因子,对岷江流域乃至长江流域的生态安全和可持续发展具有积极意义,未来应持续关注生态环境脆弱区的生态环境问题。     

干旱对湖北省森林植被净初级生产力的影响

20世纪初至今中纬度地区气象干旱频发,而干旱对生态系统生产力及碳循环产生重要影响,森林生态系统作为陆地生态系统最大的碳库,在应对气候变化中发挥着不可替代的作用。净初级生产力作为陆地生态系统碳储备的首要环节,直接表征了区域生产能力和碳平衡调节能力。基于CASA模型估算了2001~2010年湖北省森林植被净初级生产力,基于SPI指数和SAINPP指数探究了干旱对其生产力的影响。结果表明,湖北省气象干旱的范围和强度对森林生态系统净初级生产力影响显著:(1)发生轻度、中度和重度干旱时,NPP分别会降低26.09%,32.67%和38.28%;(2)在大面积遭遇干旱的年份,NPP低值的森林面积明显增加,且干旱范围越广,植被生产力均值越低;(3)森林生态系统生产力降低的面积比例随干旱强度的增加呈线性趋势上升,SPI值小于-0.4,森林生态系统将有一半区域生产力水平降低;当SPI小于-1.6,超过80%的森林生产力都会降低。     

长江经济带高温热浪时空特征及脆弱性评价

在全球变暖的背景下,极端高温热浪事件愈发频繁和强烈,已严重威胁了人类健康与社会经济的可持续发展。利用气象数据和社会经济统计资料,建立高温强度、高温日数、热浪强度、热浪频次、热浪持续时间等高温热浪时空特征的量化指标,对长江经济带1 067个区县的高温热浪时空特征进行分析,同时构建“暴露度—敏感性—适应能力”的高温热浪脆弱性评估指标体系,进行了研究区域的高温热浪脆弱性评价,制作了高温热浪灾害脆弱性空间分布图,并进行了致脆类型分析,结果表明：(1)长江经济带的高温热浪事件高发地区的分布呈现出“一带一点”的空间分布特征;(2)长江经济带高温暴露指数呈现出明显的由东南向西北层级递减的趋势,而区域内的敏感性指数与适应能力指数的空间分布较为破碎,没有明显的空间集聚特征,高温热浪脆弱性指数空间集聚特征明显;(3)在致脆类型分析中,因适应能力不足导致脆弱性的区县占全部区县的67.4%,其次,高温暴露致脆型占24.5%,敏感性致脆的县域较少,仅占8.1%。西部地区脆弱性低且多为适应能力不足致脆,中、东部地区脆弱性高,多为高温暴露致脆。研究结果可为区域防范高温热浪灾害,提高应对高温热浪事件的适应能力提供科学...     

秦岭—淮河南北干旱热浪耦合风险区识别及其影响因素

综合考虑干旱热浪耦合危险性、暴露性和脆弱性,构建干旱热浪耦合风险评价框架,对秦岭—淮河南北干旱热浪耦合风险区进行识别,探讨不同指标要素与风险空间格局的响应关系.结果表明:(1)1960～2018年秦岭—淮河南北干旱热浪具有群聚群发性.其中,耦合频发期为:20世纪70年代末～80年代初,空间集聚中心主要分布在淮河平原、长江中下游东部、川东丘陵以及巫山山区,而20世纪90年代后干旱热浪耦合逐渐减弱;(2)秦岭—淮河南北干旱热浪耦合风险具有空间分异特征,排名前30位高风险区,有70％的城市位于长江中下游、淮河平原,30％位于四川盆地东部,上述城市人口密集,干旱热浪耦合暴露性强,使得区域面临干旱热浪耦合风险较高;(3)路径分析验证干旱热浪耦合风险因素关系表明:秦岭—淮河南北危险性、暴露性与风险呈反向关系,说明区域干旱热浪高暴露、高致灾危险区,因社会应对灾害能力较强,可在一定程度缓解系统的受灾风险.     

森林经营对三峡库区生态环境的影响研究

三峡库区的山地生态系统具有先天脆弱性,人类活动对生态环境的影响强烈,农业生态系统抗逆力差,森林景观破碎化。作为陆地生态系统的主体,持续经营的森林成为维持区域生态平衡的关键因素。开展森林经营对库区生态环境的影响研究,必须从持续发展思想出发,以景观生态学理论为指导原则,采用生态规划的方法,借助遥感（ＲＳ）、全球定位系统（ＧＰＳ）、地理信息系统（ＧＩＳ）技术。在研究内容的选择上,应集中于森林经营的指导原     

近60年来气候变化和人类活动对长江中下游水文情势影响定量评价

为了定量评价长江中下游近60年来水文情势变化,运用Mann-Kendall非参数检验、均值差异T检验法对长江中下游宜昌、汉口和大通3个水文站1954～2016年径流量进行趋势和突变检验,采用累积量斜率变化率法,定量评估长江中下游气候变化和人类活动对径流量变化的影响,并运用RVA法对径流量突变前后32个水文指标改变度进行定量评价.研究结果表明:(1)长江中下游宜昌站和汉口站年径流量呈减少趋势,大通站年径流量总体呈增加趋势,总体变化趋势不显著,径流突变点分别发生在2002、2005和2006年,总体上与三峡水库蓄水时间相符;(2)三峡水库蓄水主要影响长江中下游径流年内变化,尤其是对年极值影响最大,且随着距离水库的增加,影响减弱;(3)宜昌、汉口和大通水文站水文改变度分别为55％、46％和32％,长江中下游河流水文情势总体上属于中高度改变;(4)气候变化占对中下游径流量改变贡献程度的70％左右,人类用水以及水库蓄水等人类活动贡献程度约占30％,气候变化是导致长江中下游年径流量发生改变的主导因素.     

基于主成分分析法的城中村居民社会脆弱性评估——以武汉市洪山区为例

脆弱性经常与风险、危害相关联,是灾害研究中运用的重要概念。在城市化和气候变化背景下,评估区域脆弱性水平,识别脆弱人群是我国防灾减灾事业的重要环节。选取武汉市洪山区的城中村居民作为调查对象,根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的“暴露性-敏感性-适应能力”分析框架构建自然灾害的社会脆弱性评价指标体系,利用问卷调查法获取数据。在主成分分析法(PCA)确定指标权重的基础上,通过加权综合评价法评估居民的社会脆弱性水平。结果显示该区域城中村居民处于较为脆弱的状态,且其脆弱性分布不均匀,呈现“中间多,两头少”的特点,结构性差异显著,而且适应能力较低是导致居民脆弱的重要原因。还显示不同年龄、户口类型和收入的居民脆弱性差异明显。农村户口居民脆弱性高于城镇户口居民,且农村人口的敏感性偏高、适应能力较低,在面对灾害和风险时,更容易受到冲击;随着年龄增加,个体适应外部风险的能力下降,但在敏感性方面,结果却显示部分城中村的青年群体相较而言处于较高水平;收入水平提高对降低居民社会脆弱性有积极影响,政策制定者可以根据不同收入群体的特点采取行之有效的降低脆弱性的策略。另外,女性的社会脆弱性整体只略高于男性...     

近52a长江中下游地区极端降水的时空变化特征

长江中下游地区是我国主要农业区,同时也是降水异常,洪涝灾害频繁发生的地区之一,对长江中下游地区极端降水变化的研究,可以为该区农业生产及防洪减灾提供参考依据。利用1961~2012年间的长江中下游地区84个站点的逐日降水观测资料,基于年最大日降水(AM)序列与超门限峰值降水(POT)序列,通过滑动平均、Mann-Kendall检验法、线性倾向估计等方法,分析了该地区极端降水事件的时空变化特征。结果表明:(1)长江中下游地区近52a来极端降水量呈现为较明显的增加趋势,且极端降水量速率为9.3mm/10a,存在较为明显的年代际波动变化特征,1990年以后进入极端降水量偏多的时期;(2)AM与POT序列多年平均值大值主要分布在江西省大部、湖北东南部以及安徽南部;AM与POT序列多年标准差大值主要分布江西东南部与北部,湖北东南部以及湖南西北部;AM序列多年平均值与标准差均高于POT序列,AM序列年际间振幅要明显强于POT序列,极端降水年际变化幅度大于年内变化;(3)长江中下游沿岸地区年最大日降水量主要表现为增加趋势,长江以北的西部地区则主要表现为减少趋势;长江沿岸地区以及中东部地区的极端降水量主要表现为增加趋势,西部地区则主要表现为减少趋势。     

近40年来中国农作物与耕地受灾时空特征及影响因素分析

中国作为农业大国和自然灾害最严重的国家之一,自然灾害会对农作物和耕地造成严重影响。基于1978～2017年中国31个省(自治区、直辖市)农作物受灾面积与灾毁耕地面积等灾情数据,结合气温、降水等气象数据和地形数据,采用计量分析、Morlet小波分析和空间分析等方法,分析我国农作物和耕地受灾的时空分布特征,并探究农作物受灾面积的周期性以及农作物受灾面积、灾毁耕地面积与气温、降水和地形之间的关系。结果表明:1978～2017年农作物受灾主要以旱灾和水灾为主,农作物受灾面积和灾毁耕地面积均呈下降趋势,且农作物受灾面积有30年左右的显著变化周期;不同灾种的空间分布存在差异,其中农作物受灾较大的区域主要是华北平原、东北平原和长江中下游平原等农业较为发达区域,灾毁耕地面积主要分布在毗邻胡焕庸线两侧的省份(直辖市、自治区),且以西南地区为最,洪涝、滑坡、泥石流是造成灾毁耕地的主要原因;农作物水、旱灾害与降水,农作物冷冻灾害与气温,灾毁耕地与平均坡度、坡度大于15度面积比在置信区间呈现正、负、负、正、正的相关关系。在政策设计上掌握农作物和耕地受灾的时空特征和发生规律,将对减少农业自然灾害损失和提高防灾减灾能力具有重要的意义。     

基于粗糙集和BP神经网络的流域水资源脆弱性预测研究——以淮河流域为例

水资源是一种重要的自然资源和经济资源,对其未来的脆弱性进行预测可以预估研究区未来的水安全状况,对其脆弱性问题做出预警,从而及时采取治理措施。因此,合理科学的水资源脆弱性预测研究是缓解水资源脆弱性的有效手段。目前,水资源脆弱性研究主要是针对水资源现状进行评价,对其未来状况的预测较少。集成了粗糙集和BP神经网络两种方法,首先采用改进了的盲目删除法对构建的流域水资源脆弱性评价指标体系进行约简,其次通过BP神经网络拟合约简后的指标数据与脆弱度之间的映射关系,构建流域水资源脆弱性评价预测模型。基于之前研究的样本数据和脆弱性结果,探讨淮河流域未来的水资源脆弱性状况。结果表明:淮河流域2015年、2020年和2025年的水资源脆弱度分别为0.305、0.359和0.390,处于轻度脆弱和中度脆弱的状况,除2015年脆弱性状况有所好转以外,2020年和2025年的水资源脆弱性程度与近几年相比有所加剧,根据指标数据可知该现象主要是受年降水量、人均用水量、万元GDP废水排放量、垦殖指数、有效灌溉面积比和干旱面积受灾比6个指标的影响,为避免水资源脆弱性的加剧,应当有针对性的加强这几个方面的管理和控制。     

鄱阳湖典型湿地生态环境脆弱性评价及压力分析

采用理论研究与实地调查、定性和定量相结合的研究方法,建立了完整的鄱阳湖典型湿地生态环境脆弱性评价指标体系,并运用模糊数学的方法对鄱阳湖湿地生态环境脆弱性进行评价。结果表明,鄱阳湖典型湿地生态环境脆弱性为0768,属于轻度脆弱状态;在亚类指标中,生态特征脆弱状态为0732,处于轻度脆弱状态,整体功能脆弱状态为0868,处于微脆弱状态,社会环境脆弱状态为0668,处于轻度脆弱状态。通过压力分析,发现影响鄱阳湖典型湿地生态环境脆弱性的制约因素主要是外部社会环境因素,主要包括围垦、不当的消灭血吸虫病措施、经济贫困与落后的生产生活方式以及亟待加强的湿地管理体制。     

澳洲冷空气活动与长江中下游降水的联系分析

利用澳洲范围700 hPa温度场的再分析资料和长江中下游降水资料,通过谱分析方法,试析了澳洲冷空气活动对我国长江中下游主汛期降水的影响,并进一步分析了西太平洋副热带高压在此中起的作用。研究结果表明：在我国夏季,澳洲变温与涝年长江中下游主汛期的降水都具有77 d的周期,两者存在着77 d周期的遥相关,同时在77 d的周期两者呈现同位相振荡。也就表明在77 d的周期澳洲冷高压变动时经73 d后影响长江中下游降水。同时也得出澳洲冷高压强时,西太平洋副热带高压北移,长江中下游受西太平洋副热带高压控制,晴天少雨;澳洲冷高压弱时,西太平洋副热带高压南落,长江中下游处西太平洋副热带高压边缘,多降水天气。以上结论对长江中下游降水预报有一定的指示意义。     

云贵高原北坡石漠化地区近50a降水波动分析——以四川省兴文县为例

全球气候变暖背景下的局地气候变化特征及其响应,是近年来的研究热点。兴文县是云贵高原北坡的典型石漠化区域,其多年降水变化在一定程度上可以反映该区的气候变化。对兴文县1959~2007年全年和分季节降水量进行Morlet连续小波变换,结果表明：全年与分季节降水总体上均呈减少之势,并具有多尺度波动的特征,不同季节的多年降水具有各自的变化规律。春季和夏季降水量丰贫交替的周期较长（超过9 a）,变化相对较缓;秋季、冬季和全年的降水丰贫更替周期较短（少于6 a）,变化相对较快。目前兴文县处于降水相对较丰时期的后半程,未来几年将进入降水相对偏少的时期。降水的波动减少趋势,将会加剧该区域水资源的供需矛盾,给农业生产带来不利影响,增加生态系统的脆弱性和影响喀斯特地貌的发育过程,并最终促进石漠化的发展。     

武陵山地区干旱时空特征分析

利用1960~2012年降水气象资料,计算了武陵山区各个季节的降水距平指数,在此基础上,分季节分析了该区域干旱发生时空分布特点,其中,在春季和夏季,轻旱和中旱发生频率略高,中北部地区较重;在秋季和冬季,各个等级干旱均有较高频率分布,且不同等级分布格局有所不同。通过构建旱灾危害度指数,分析了各个季节及年度旱灾危险性空间分布特点,认为春旱和夏旱北部风险度较高,秋旱中东部风险度较高,冬旱在东北部及中部局部风险较高,年尺度旱灾风险区域整体较低。在此基础上,通过将各季节旱灾危害度与地形要素进行关系分析,认为春旱和夏旱与海拔相关度较高,各季节干旱与坡度及地形起伏度相关性不显著。本研究结论对武陵山区合理规划建设,发展农业生产具有一定参考意义。     

金沙江中下游流域面雨量特征分析

利用2000~2012年金沙江中下游流域56个国家气象观测站逐日08~08时降水资料,采用算术平均法计算得到金沙江中下游5个子流域逐日面雨量,对金沙江中下游及5个子流域面雨量的时空分布特征进行了分析,重点分析了强降水日面雨量的季节分布、频次分布、等级分布、极值分布等统计特征。结果表明:金沙江中下游降水的时空变化特征明显,年平均面雨量为812 mm,夏季降水最多,秋季次之,冬季最少,且秋雨多于春雨;5~10月为降雨集中期,降水总量占年平均降水的91%;5个子流域平均每年出现日面雨量≥20 mm的强降水29.5次,且夏季最多,秋季次之;华弹 屏山段出现强降水的频次最高,横江流域次之,雅砻江下游最少,但横江流域最易出现强降水极大值;华弹 屏山和横江流域同时发生强降水的频率最高,占流域性强降水总次数的521%,在开展金沙江中下游流域面雨量预报时要特别加以关注     

长江中下游夏季极端降水事件频次的统计降尺度模拟与预估

利用CMIP5三个耦合模式的历史模拟及不同情景预测结果、NCEP/NCAR再分析资料和长江中下游观测降水资料,采用统计降尺度方法对长江中下游夏季极端降水频次进行模拟和预估。首先,通过计算相关的方法,获取建立统计降尺度预测模型所需的预测因子。提取的预测因子同时满足既是观测环流要素场影响极端降水的关键区域,又是模式要素场预报的高技巧区域两个条件;然后,结合挑选出的预测因子,利用多元线性回归方法建立长江中下游极端降水的统计降尺度预测模型,并对模型性能进行检验。交叉检验结果表明,此种统计降尺度方法能对过去长江中下游极端降水变化有较好的再现能力,且多个降尺度模型结果的集合能进一步提高降尺度方法的模拟技巧;最后,将建立的统计降尺度模型应用于CMIP5未来3种不同的排放情景来对极端降水进行未来预估,并对多模式结果进行集合。结果显示,统计降尺度模型预估未来几个年代际长江中下游夏季极端降水频次相对于1986~2005年呈增加趋势,21世纪中、后期高排放情景下极端降水频次增加幅度高于低排放情景。