长江中下游流域旱涝急转时空演变特征分析

基于长江中下游流域75个雨量站1960~2012年的日降水资料,通过定义长、短周期旱涝急转指数,全面地分析了长江中下游流域旱涝急转的趋势变化和时空分布特征。研究结果表明:(1)长周期旱涝急转表现为以涝转旱事件为主,且存在由旱涝急转事件向全旱或全涝事件过渡的趋势,短周期的旱涝急转发生频率较高的也是涝转旱事件;(2)长江中下游北岸多发生旱转涝事件,南岸则多发生涝转旱事件;(3)1998年和2011年6~7月短周期高强度旱转涝事件发生在长江北岸,涝转旱事件发生在南岸地区;5~6月与7~8月旱涝急转事件强度分布则呈相反状态;(4)总体来说,长、短周期涝转旱频次呈现不断减小的趋势,旱转涝有轻微增加的趋势。7~8月则较为特殊,湘江流域涝转旱有增加的趋势,洞庭湖地区涝转旱显著增加,此研究结果可以为长江中下游流域防洪抗旱工作提供一定的依据。     

四川盆地东部近50年降水与旱涝时间序列分析

利用四川盆地东部地区8个国家基准气象台站1960~2010年逐日降水观测资料,运用线性分析、降水趋势系数等方法,分析了四川盆地东部年降水量以及季节降水量的时间序列变化趋势。在此基础上,通过Z指数法建立旱涝指数模型,结合Mexican Hat小波变换理论研究旱涝灾害在不同时间尺度上的周期振荡和变化规律,并对未来旱涝演变趋势进行判断。结果表明,四川盆地东部地区年降水量有弱减少趋势,各季节降水趋势差异较大,秋季明显减少,而夏、冬季有增加趋势。各季节旱涝灾害变化存在着不同的年际、年代际周期变化特征,不同的时间尺度周期具有不同的交替变化规律。春、秋季节旱涝存在6 a和10 a左右周期振荡,近期6 a周期振荡显著。夏季现处于20 a左右尺度上降水稳定性较差的偏涝期内,易发级别高、灾情重的洪涝灾害。秋季近期仍处于10 a左右尺度周期的干旱期,并将逐步向下一个偏涝期过渡     

重庆市伏秋旱时空演变特征及其影响因素分析

伏秋旱是指发生在夏季或秋季的干旱现象,在重庆市较为多发且造成的灾害损失较大。基于重庆市34个国家级气象站1965～2016年7～9月逐日降水资料,采用标准化降水指数、降水量距平百分率指标,分析重庆市伏秋旱的时空演变特征。利用Spearman等级相关系数法与逐步回归方法筛选与SPI序列相关性较强的气候因子。结果表明：7～9月伏秋连旱的频率为7.7%;7、8月伏旱同步的比例占15.4%;8、9月干旱同步的比例占13.5%,重庆市伏秋旱情况年际变化大。20世纪60～70年代,伏秋旱情况较严重;自20世纪80年代中后期起,旱涝交替出现;21世纪严重伏秋旱频发。从20世纪60年代以来,全市年平均总旱旬数从3.3旬增加至4.1旬,连旱旬数从2旬增加至2.5旬。在1965～2016年,重庆市西部多年平均总旱旬数为3.6旬,连旱旬数为2.2旬,相对较少。2006年特大旱灾之后,东南部和东北部伏秋旱程度轻,中部和西部程度严重。重庆市伏秋旱事件与环流、海温异常存在密切关系,主要影响因子包括：北半球副高脊线位置指数、北半球副高北界位置指数、NINO A区海表温度距平指数、黑潮区海温指数等。重庆市7月SPI与...     

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.     

清代1644~1911年期间珠江流域旱涝灾害时空特征分析

通过收集和整理1644~1911年珠江流域旱涝灾害历史文献资料,利用受灾县次划分旱涝等级法重建268a来的旱涝等级序列。并运用滑动平均、累积距平、EEMD、IDW等方法分析旱涝序列的时空特征。结果表明：清代1644～1911年珠江流域旱涝灾害频发,且涝灾的频次略多于旱灾,可以将1644～1911年珠江流域旱涝灾害划分为3个偏旱期和2个偏涝期,旱涝变化存在年际（准2 a、准5 a）、年代际（准10 a、准24 a和准54 a）和准世纪际（准134 a）上的3类变化周期。清代珠江流域旱涝灾害的受灾县次比在空间上存在明显的差异性,总体上洪涝灾害多于干旱灾害。珠江流域各府（州）的干旱灾害空间分布不均匀,整体上由东向西递减,洪涝灾害的频次空间分布上具有区域相连性,主要集中广东、江西两省以及云南省中部地区。     

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。     

长江中下游地区旱涝急转的阈值诊断及危险性评估

选择与长江中下游地区夏季旱涝异常有关的15项大气环流指数作为自变量,以旱涝急转指数为因变量,采用非线性非参数的分类与回归树方法(CART)预测旱涝急转成灾的危险性等级。CART不仅能够提取出主要致灾因子,同时可以诊断不同影响阈值条件下,旱涝异常的类型及危险性等级。研究结果显示,夏季和春季北极涛动指数、春季亚洲径向环流指数,以及春季亚洲区极涡面积指数4项指标是旱涝突变成灾的主要影响因子,对旱涝急转成灾的危险程度具有很好的表征作用。当夏季北极涛动指数大于1.11时,更容易发生涝转旱事件(危险性等级为1级),而当夏季北极涛动指数小于或等于1.11,同时春季北极涛动指数大于或等于-1.11时,更容易发生旱转涝事件(危险性等级为6级),其他危险性等级的条件也可从模型中直接判读出来。采用2011~2013年的实测数据和模型预测结果进行对比,两者非常接近,验证了模型的可靠性。采用的CART方法为长江中下游地区旱涝急转致灾的等级预测提供了一种新的思路。     

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     

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。     

洞庭湖流域近54 a来冬季降水及其异常环流特征分析

基于洞庭湖流域96个气象站点1961~2015年逐月降水数据和美国NCEP/NCAR再分析数据,对洞庭湖流域近54 a来冬季降水的时空变化特征和典型冬涝、冬旱年的大气环流及水汽输送形势进行分析,并讨论逐年冬季降水与同期欧亚环流指数(EUCI)、可降水量和水汽通量散度的关系。结果表明:近54 a,流域冬季降水存在明显的年际和年代际变化特征,具体表现为20世纪60年代和70年代降水偏少,80年代降水开始增多,其后期至90年代中后期降水偏多明显,进入21世纪以来降水又呈波动减少的趋势。此外,流域冬季平均降水量和冬季降水标准差均呈现由南向北、由东向西递减的空间分布特征。从大气环流和水汽输送形势来看,典型冬涝年和冬旱年的空间分布大致相反,表明流域冬季异常降水是与大尺度环流形势的异常密切关联的。计算发现,逐年冬季可降水量、水汽通量散度和欧亚环流指数与流域冬季降水均具有较好的关系,相关系数分别达到0.43、-0.68、-0.53,通过0.01的信度检验。     

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.     

近51年川滇地区气候暖干化与旱涝灾害趋势判断

为揭示川滇地区气候特征与旱涝灾害趋势,以川滇地区70个气象站点1961～2011年的逐月气温、降水资料为基础,采用线性回归、五年滑动平均、M K突变检验、反距离加权空间插值、Z指数法、Morlet小波变换等方法,对川滇地区气候变化特征与旱涝灾害进行了分析。结果表明：近51 a川滇地区气温以021℃/10 a的速率增加;降水量以1076 mm/10 a的速率减少;尤其是20世纪90年代末期以来正经历着以增温和变干为趋势的气候变化特征,气候暖干化趋势明显。近51 a川滇地区年旱涝灾害总的趋势是向干旱发展,以2000年为转折点,2000年以前该区多涝灾,2000年后多旱灾,这与该区的气温与降水变化一致,气候暖干化的结果直接导致了旱灾加剧。川滇地区春、冬两季旱涝年际周期变化规律强,Z指数呈上升趋势,降水量增加;夏季旱涝周期变化十分显著,旱涝灾害程度加剧,干旱化趋势明显;秋季旱涝变化周期性不强,呈弱干旱化趋势发展     

江西柘林水库集水区近50年气候干湿状况研究

柘林水库的面积和库容较大,但集水区面积相对较小,水资源亏缺是其主要制约因子,研究近50 a来水库集水区的气候干湿状况和变化趋势,对于水库的运行调度、效益发挥以及制定科学的投资计划具有很好的参考价值。基于江西柘林水库集水区内3个常规气象站1958～2007年的逐日降水、气温等要素观测资料,计算不同时间尺度的标准化降水指数（SPI指数）,以衡量集水区干湿情况;用FAO Penman Monteith 方法计算参考蒸散量;以年降水量与年参考蒸散量的差值近似代表最大径流深度。采用线性趋势拟合、滑动平均等分析方法,对水库集水区的旱涝、参考蒸散量、最大径流深度等的时间分布状况、季节变化、变化趋势等进行了分析。研究结果表明：（1）柘林水库集水区1998年以来年降水量呈明显下降趋势,而年参考蒸散量呈上升趋势,导致年最大径流深度下降明显,水库水资源不足;（2）近50 a柘林水库集水区的降水集中度呈增加趋势,强降水对总降水量的贡献增大,旱涝发生风险均增加;（3）近50 a柘林水库集水区旱涝互现、旱重于涝     

基于SPEI的湖北省近52年干旱时空格局变化

根据湖北省及周边地区40个气象台站1960~2012年实测气象资料,基于多时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),选取干旱频率、干旱站次比和干旱强度等评估指标,研究结果表明:湖北省干旱影响范围总体较大,全域性干旱年份达54%;但干旱强度偏轻,平均干旱强度为0.65,近52a来仅有两次重旱年,干旱强度在中旱及以下的年份占85%,且年际差异较大;省内干旱强度和站次比变化趋势基本一致,近52a来,总体均呈不明显上升趋势,趋势率分别为0.041/10a和3.692/10a,20世纪80年代前后呈先下降后上升趋势;湖北省总体干旱发生频率较小,52a平均干旱频率在16.5%~18.2%之间,空间分布特征呈现东高西低的特征;干旱发生频率呈先下降后上升的趋势,20世纪70、80年代最低;2000年以后干旱强度、站次比和频率均达到最高,并且有持续上升趋势。     

三峡库区近百年来气温变化特征

利用1924～2011年重庆和宜昌站气温资料,分析了三峡库区近百年来气温变化特征。结果表明：从线性趋势、年代变化、突变和周期分析表明近88 a重庆和宜昌气温的变化特征是比较一致的,两段显著偏暖的时期分别是20世纪20年代中期至40年代和20世纪90年代中期至今。用重庆和宜昌站的平均来代表三峡库区,库区气温阶段变化与重庆、宜昌站基本一致,20世纪90年代中后期至今出现的显著增温现象迟于我国1986年前后开始的普遍增温。库区各季节气温变化存在差异,4个季节最近一次增暖主要集中在20世纪90年代中期或中后期。近88 a来三峡库区年平均气温发生两次突变, 1947年左右突变为降温趋势; 1996年左右突变为增暖趋势。三峡库区年平均气温2～4a周期变化最为显著,4 a左右的周期1980年代后期开始显著。1920年代到1980年代存在的16～20 a的年代际周期,但能量较年际周期弱。近88 a三峡库区与全球气温变化存在较大差异,最近一次显著增暖时间比较,三峡库区比全球滞后约10 a     

长江上游旱涝指标及其变化特征分析

利用长江上游流域51个气象观测站1961～2009年降水资料,计算了各站逐年、四季〖WTBX〗Z〖WTBZ〗指数及区域旱涝指数,在此基础上分析了单站〖WTBX〗Z〖WTBZ〗指数旱涝等级划分的合理性,区域旱涝指数的年代际变化趋势,并对区域典型旱涝年的确定及旱涝成因进行了探讨。结果表明：（1）〖WTBX〗Z〖WTBZ〗指数及以此为基础构建的区域旱涝指数能较好地反映长江上游流域年及四季旱涝变化,作为长江上游流域旱涝指标比较合理;（2）长江上游流域年及四季旱涝有明显的年代际变化特征,年及四季的干旱指数与雨涝指数基本呈反位相特征;（3）长江上游流域四季旱涝与500 hPa高度场分布形势有密切关系,除冬季旱涝与海温场关系较弱外,春、夏、秋季旱涝均与海温场关系密切。研究结论对长江上游流域可持续发展及三峡水库科学运营有一定参考意义     

长江中下游地区典型旱涝急转气候特征研究

为了研究长江中下游的旱涝急转气候特征,利用标准化降水指数和灾情资料挑选出了1960～2011年长江中下游各水资源二级分区的典型旱涝急转事件,在此基础上分析了其时空分布特征、各区频次和强度的差异,以及旱涝急转期间的大气环流形势。结果表明：长江中下游在这52 a中共有5 a出现了典型的旱涝急转事件,约10 a一遇;其中下游干流的旱涝急转事件强度指数更大、涝期降水量更大。旱涝急转前后的大气环流发生了明显的调整,200 hPa高度场上的南亚地区、东亚高纬地区和850 hPa风场上的东亚副热带地区存在显著的差异     

长江上游流域水位长期变化特征分析

长江上游地区的水能资源对于我国能源发展具有重要意义,研究长江上游水文的周期和突变规律,可以提前预防旱涝灾害给农业带来的损失.利用线性回归方法对长江上游清溪场水文站的水位资料进行插补延长,然后用小波分析方法和Mann-Kendall方法对三峡大坝蓄水前的1890～2002年旱季1～3月份和雨季6～8月份的水位序列的周期性、阶段性和突变特征进行了比较分析.结果 表明:(1)旱季水位在1890～ 1940年偏高,1940～2002年偏低;雨季水位在1965年以后持续偏低.(2)清溪场水文站旱季的水位存在5～8年的年际变化主周期,其中1900～1950年间5～8年的周期变化是显著的;清溪场水文站雨季水位的主周期为35年左右的年代际变化周期,1940～1960年存在8年左右的年际变化显著周期.(3)旱季水位在1933年发生突变,1933年以后水位由高向低转变,1940年以后水位持续偏低;雨季水位在1957年以后水位由高变低,1965年水位下降趋势加大,到1993年雨季水位显著降低,1997年以后雨季水位有升高的趋势.(4)长江上游流域面雨量与清溪场水位变化趋势相一致,明清小冰期东亚夏季风偏弱长江上游气候偏湿润水位整体较高,20世纪30年代、40年代全球气候相对变暖而东亚夏季风偏强,导致雨带偏北,长江上游气候转而偏干水位整体偏低.     

近50a江西省旱、涝变化趋势及驱动因素研究

基于江西省5个气象站(赣县、吉安、南城、南昌、景德镇)近50 a(1961~2010年)平均气温、最高、最低平均气温、相对湿度、风速、日照时数、降雨量等逐月平均资料,计算江西省干旱侦测指数(Reconnaissance drought index,RDI),分析旱情、涝情变化趋势。同时,运用多元回归法分析主要驱动因素。研究结果表明,1961~2010年江西省年及四个季节的降雨量、平均相对湿度与RDIst值均呈现极显著的正相关关系(p0.01),而日照时数则与RDIst值呈现极显著的负相关关系(p0.01)。降雨量对江西省旱、涝变化的贡献率最大,为42%~58%;其次是平均气温和相对湿度,分别为11%~19%和7%~19%;平均风速和日照时数对江西省旱、涝变化的贡献率较小。降雨量、相对湿度的增加,日照时数的减少共同导致了1961~2010年江西省年际尺度和春季RDIst值的增加,表明江西省总体从偏旱向偏涝转变。1961~2010年江西省夏季、秋季和冬季RDIst没有明显的增长或降低趋势。     

1961～2010年华中区域降水变化特征分析

收集1961～2010年华中区域239个气象站点,选择通过均一化检验的233个站点作为研究对象,系统分析了近50a华中区域降水变化特征。结果表明:1961～2010年华中区域年降水量无明显的增减趋势,20世纪60年代降水接近常年,90年代降水偏多,70～80年代、21世纪初降水偏少。降水纬向分布特征比较显著,由南向北逐渐递减,且空间分布不均匀。年降水日数减少趋势显著,减少速率为3.4d/10a。1989年以后区域降水量增加明显,2006年以后降水减少,同时存在2a左右周期振荡;降水日数在1986年以后减少明显。春、秋季降水总体减少,减少速率分别为5.4、12.2mm/10a;夏、冬季降水总体增加,增加速率为15.9、6.3mm/10a。四季降水日数的变化速率分别为-1.4、0.2、-2.1、-0.1d/10a。