极端灾害天气对港口锚地的影响研究——以河北秦皇岛港为例

当前全球变暖趋势愈发明显,极端天气出现的概率以及强度都不断提升。诸多极端天气都影响了沿海地区的发展。以河北秦皇岛港口为例,采用综合干旱指数、EMD分解、回归分析等方法,探讨秦皇岛港区的极端天气灾害特征及其对港口锚地的影响。研究结果表明:1秦皇岛港区历年干旱发生频率约为48%,春季干旱发生频率在45%左右,四季中春旱发生频率最高。近60年以来,秦皇岛港区的干旱持续时间和干旱强度虽存在明显的年际波动,但线性变化趋势不明显。2秦皇岛港区年降水量总体来说振幅逐渐变小,而平均周期由短变长。暴雨序列与年降水量序列周期对应关系较好,准6年周期是秦皇岛港区暴雨灾害的主周期。3极端天气因子中高温天数、年均降水量以及大雨天数为主要影响因子,会影响秦皇岛港货物吞吐量,且均与吞吐量呈负相关。     

基于灾情的中国粮食主产区旱灾变化周期研究

利用1971-2016年中国粮食主产区各省区农作物播种面积和农作物干旱受灾面积,计算得到各省区干旱受灾率时间序列,采用经验模态分解法(EMD)得到各省区干旱受灾率时间序列IMF分量,据此分析粮食主产区旱灾变化周期,为旱灾防御提供理论依据。结果表明,湖南省分解得到5个IMF分量,安徽、河南、江苏和黑龙江省以及内蒙古自治区得到4个IMF分量,其他各省分别得到3个IMF分量,与原数据序列相关分析结果表明IMF分量均为有效分量。粮食主产区干旱受灾率时间序列表现为多尺度的周期性波动特征,具有准2～3年周期、准4～6年周期、准10～13年周期以及准16～25年的变化周期,其中,IMF1分量的方差贡献率最大,粮食主产区旱灾主要表现为准2～3年周期的波动特征。趋势项结果表明,1971-2016年粮食主产区干旱受灾率总体呈下降趋势。     

基于降水量距平百分率的中国西南和华南地区的冬旱特征

利用我国西南和华南地区131个测站近50a的降水资料和NECP资料,采用线性趋势分析、合成分析、小波分析、功率谱分析等方法,通过季尺度降水距平百分率将冬旱分为无旱、轻旱、中旱、重旱和特重旱5个级别,分析了近50 a我国西南和华南地区各级别干旱的空间分布及时间变化特征。结果表明:在这一区域中,每一个级别的干旱都有从东向西增多的分布趋势;重旱、特重旱集中出现在川西南—云南、广东南部;各级别干旱都无明显的气候趋势,1963年是干旱最重的年份,主要在云南、广东等地,其次是1969年、2009年、1974年,但2010年末期干旱面积增大,强度增强。各级别的干旱具有2~3 a的周期,特重旱年有显著的6 a周期;干旱频率高的地方连旱频率也高,连旱年数增多,分布范围减小。     

陕西省干旱灾害的农业风险评估

分析了陕西干旱发生的时空规律,以缺水率划分干旱标准,评价陕西各季农业干旱状况,并对1949～1990年共42a粮食产量序列进行滑动平均模拟,以粮食减产百分率评估全省干旱灾害等级,得出干旱损失评估模式,使陕西干旱灾害的评估由定性到定量,为其它灾害的定量评估提供了经验。     

基于作物水分亏缺指数的吉林省玉米不同生育时段干旱特征分析

利用吉林省1961-2015年46个气象站的逐日气象数据,结合Penman-Monteith方程,计算玉米生育期逐旬需水量(Et_c)、降水量以及作物水分亏缺指数(CWDI),根据干旱等级指标计算逐旬不同等级干旱频率、平均干旱强度以及干旱风险指数,并分析其空间分布和时间变化特征。结果表明:从玉米生长季水分供需状况看,西部地区整个玉米生长季水分亏缺最严重,玉米易遭受干旱威胁,中部发生干旱的威胁次于西部地区,东部发生干旱的威胁最小。西部地区干旱发生频率最高,其次是中部,东部地区干旱发生频率最低,平均干旱强度和干旱风险指数与此有相同的分布特征。各等级干旱基本上是在玉米生长的前期和后期发生频率较高,而在玉米生长的关键期,发生频率相对较小。除个别情况,各时段基本是轻旱发生频率最高,其次是中旱,而重旱发生频率较低,特旱发生频率最低。代表站各时段水分亏缺指数年际变化基本是中前期呈减少趋势,中后期呈增加趋势。不同时段各等级风险区空间分布也存在差异。     

基于游程理论和Copula函数的辽宁省农业气象干旱特征研究

基于辽宁省近30年的气象站点逐月气候数据,计算SPEI-3指数作为农业气象干旱指标,利用游程理论对辽宁省的干旱特征变量进行识别,使用Copula函数同时从站点尺度和区域尺度对辽宁省干旱特征的联合分布和重现期进行了分析。结果表明:Frank-Copula函数对辽宁省农业气象干旱特征变量联合分布特征模拟效果最好;在相同干旱历时和干旱强度的条件下,各站点的联合重现期比单变量重现期小。干旱事件多集中在干旱历时小于4个月,干旱强度小于3的情况下发生;辽宁省不同干旱类型发生概率由高到低的排序为:季内中旱、跨季中旱、月内轻旱、半年以上重旱、月内中旱、季内轻旱。其中在季内中旱、月内轻旱和月内中旱的情况下,辽西地区发生干旱的概率最高;当干旱历时保持一致,随着干旱强度的增加,其最大最小联合重现期有明显增大的趋势;而当干旱强度保持一致,随着干旱历时的增加,不同干旱等级下联合重现期的变化规律不一致。     

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。     

东北地区干旱强度频率分布特征及其环流背景

考虑到气候变暖对干旱加剧的可能影响,利用1951-2007年中国东北地区17站的月降水量和气温资料,定义了表征该地区各站干旱强度的指数.在此基础上分析了干旱强度的周期变化和频率分布特征,以及夏季干旱强度变化与同期水汽输送异常的联系.结果表明,东北地区干旱强度变化具有显著的2～3年的周期变化.近57年来东北地区的干旱变化经历了4个气候阶段,近期的1996-2007年是近57年来干旱发生频次最多的时期,平均每年有4.1月会出现不同程度的干旱,发生干旱的频率为34%.东北地区夏季发生干旱的频率最高,达34.5%, 春季次之,为32.25%, 秋季为27.5%, 冬季发生干旱的频率最小.夏季蒙古高压增强,副热带高压偏弱,位置偏南,同时西风带水汽输送和孟加拉湾西南水汽输送异常减弱,是导致东北地区夏季发生干旱的主要环流背景.     

云南春末夏初干旱的气候特征

利用云南124个测站1961-2005年4-5月的月降水量及气温资料,采用EOF方法及离散功率谱方法,分析了云南4-5月的降水总量及平均气温的时空变化特征及其变化周期,得到了如下结论:(1)降水场与温度场具有相似的空间分布特征,全省一致性分布型.这种分布型存在明显的年际变化特征,500hPa环流差异明显.(2)全省平均降水量与平均温度具有明显的年际变化特征.1963年是近45年中的降水最少年,2004年则是降水最多年.1969年是近45年平均气温最高年,1990年则是气温最低年.(3)全省平均降水量与平均温度也具有明显的年代际变化特征.20世纪60和90年代高温低湿;70和80年代低温高湿;2001年以后转入高温高湿.2005年春末夏初的干旱就是发生在高温高湿气候背景下的较为异常的气候事件.(4)降水量存在明显的2～3年左右的年际变化周期,同时也存在明显的15年的年代际变化周期.平均气温2～5年左右的年际变化较为明显,而较长时间的年代际变化周期较弱.     

干旱对辽宁省玉米产量影响及风险区划

以辽宁省14个市1967-2006年降水量逐月数据和玉米产量数据为基础,应用滑动直线平均法、相关分析等数理统计方法,结合GIS技术对各地区玉米因旱减产程度及风险大小进行分析。结果表明,不同地区干旱对产量的制约程度不同,据此划分为两类地区:A类地区干旱是玉米产量的主要制约因素,B类地区干旱对玉米产量影响不明显。根据A类地区确定因旱减产指标:当降水负距平分别为20%、20%～40%、40%～60%时对应的玉米减产率分别为5%、5%～11%、11%～17%。综合产量波动、减产强度、抗旱能力三要素进行干旱灾害风险区划,结果显示辽宁省因旱减产风险由西向东逐渐减弱。     

中国黄土高原气候系统主要特征

分析了气候系统变化,结果表明:黄土高原气候系统中岩石圈和大气圈相互影响;大气系统中降水量具有很明显的地域和季节性,降水年际变率大,时间变化上降水呈减少趋势,平均每年减少2.5mm左右,下降速度高原东部明显快于西部,年降水存在2～4年左右的年际振荡;年、季气温的年际变化全区以一致变暖为主,高原中部变化幅度大于周边,气温上升速度年平均气温为0.26℃/10a,冬季升温最快,夏季升温最慢;干旱频繁、暴雨较多.     

长江流域旱涝灾害特征研究

利用长江流域地区(1956-2007年)148个站点全年的逐日降水资料,采用Z指数作为旱涝指标,对长江流域地区旱涝的转化规律及其时空变化特征进行了探讨,结果表明:长江流域降水量具有明显的年际变化,夏季和年降水量的变化趋势一致;春季的降水周期较夏季具有明显的周期性,从研究的时段内看,春季降水周期为17 ～21年为主,夏季以10～ 15年为主周期;旱涝灾害发生的频率与降水量、暴雨出现的频数呈现正相关,旱涝空间分布上存在一定的结构性,干旱大都发生在长江上游地区(四川和云南的一部分地区)以及湖北部分地区,洪涝主要发生于长江中下游地区,特别是在湖南、安徽、湖北等地.     

近七十年中国干旱灾害时空格局及演变

以1949～2017年干旱及灾害发生的事实为依据,重构并分析了近70a中国干旱灾害的时空格局。研究结果:1949～1979年31a期间发生重旱以上的频率为16.1%,而1980～2017年38a期间发生重旱以上的频率为52.6%,是1979年以前的3倍以上,时间尺度上干旱发生频率在增加。干旱灾害空间格局南北各异,北方地区重旱以上区域分布在内蒙古、山西、辽宁、河北、陕西、甘肃和宁夏,而南方地区易发生轻旱和中旱,湖南、四川、贵州、云南等省发生重旱以上的频率亦呈现增加趋势。随着气候变暖和人类活动等因素的影响,中国干旱发生的范围整体向西南扩展,干旱灾害影响程度在加重。     

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NDV...     

东北地区近50年农作物生长季干旱趋势研究

采用Penman-Monteith模型计算了东北三省72个台站1960-2008年生长季的潜在蒸散量,进而计算了潜在蒸散量与降水量的比值,得到各站生长季干燥度。东北三省1960-2008年生长季干燥度总体上表现出从西南向东北方向逐渐减小的变化特征,大值区位于辽西地区,小值区位于黑龙江省北部。东北区生长季降水量与潜在蒸散量相当;东北南部生长季略干,东北北部较为湿润。东北地区生长季干燥度近50年增加趋势通过显著性检验;东北地区干燥度序列在1996年发生了突变。东北三省1973年以来干旱绝收面积、成灾面积占旱作农作物播种面积比例的增加趋势均通过了显著性检验。以1996年为分界点,1997-2007年成灾面积、绝收面积占旱作农作物播种面积比例分别是1973-1996年均值的1.99倍和5.58倍,上升幅度非常明显。从而证明了采用Penman-Monteith模型得到的干燥度公式来评价东北地区生长季干旱是符合实际的。     

我国西北地区夏季旱涝气候特征研究

利用西北地区160个台站1950-2000年夏季降水量资料,分析了西北5个区域夏季旱涝的气候特征,结果表明:西北东部的农牧过渡地带和黄河上中游是气候变化的敏感地带,且严重旱涝较为频繁,而6月是西北东部最易发生雨涝的月份.农牧过渡地带(2区)多数时段,雨涝出现的频次多于干旱,黄河上中游农业区和林业区(1区)的情况则相反.20世纪70年代,严重雨涝发生较少,进入80年代以后随着全球气候变暖,雨涝事件显著增多;严重干旱事件则是自60年代以来逐步减少.同时,西北各区的旱涝演变存在年代际的变化周期和5～6年的准周期振动.     

1961-2000年干旱对我国冬小麦产量的影响

假定在目前条件下的冬小麦作物品种、耕种措施和土壤特性不变,利用WOFOST作物模型,模拟了1961-2000年干旱对我国冬小麦产量的影响。模拟结果显示:1961-1980年干旱对我国冬小麦产量影响较为严重,干旱使整个麦区冬小麦平均减产4．6%,使北方麦区冬小麦平均减产12%。1981 -2000年,干旱对冬小麦产量的影响明显减轻。总体上,1961-2000年虽然冬小麦生育期内降水量持续减少,但干旱对冬小麦产量的影响没有加重的趋势。通过分析发现,我国北方地区冬小麦生育期内的降水和干旱与产量并没有显著相关关系,但春季降水和干旱则与产量显著相关,揭示了我国北方春季降水量对冬小麦产量影响的重要性。     

陕西2012年极端天气气候事件与气象灾害

利用极端天气气候事件监测系统监测结果,分析了陕西1981-2012年极端天气气候事件出现次数和强度,发现2012年陕西极端天气气候事件次数少于多年平均值,但华阴7月2-4日、佳县7月24-28日极端降水事件强度之大,为历史罕见,佳县27日降水量、26-28日3d降水量均超过百年一遇的水平,造成严重人员伤亡和经济损失.说明即便是在极端天气气候事件出现次数少,气候年景较好的年份,局地也会出现历史罕见的极端事件和灾害.此外,还分析了极端天气气候事件次数与灾情年景评估指数之间的相关性.     

黑龙江省旱涝低温指标及其气候分析应用

根据黑龙江省1954-2007年夏季平均气温与1956-2007年夏季降水量资料,计算了逐年降水距平百分率、沙道夫干湿指数,Z指数和气温距平值等.按计算结果,对旱、涝、低温等级进行了划分,确定丁等级标准.结果表明,使用降水距平百分率、温度距平值同z指数对旱、涝、低温的划分,结果比较一致.另外,应用了旱、涝、低温指数与季平均气温、降水5年滑动平均值,对黑龙江年代际气候变化趋势进行了分析,指出21世纪初期开始黑龙江已经进入了一个干暖时期.     

农业气象灾害对粮食产量的影响分析——基于安徽省16个地级市的面板数据

根据2005－2014年安徽省16个地级市的农业生产统计资料,利用面板数据模型,分析农业气象灾害对安徽省粮食产量的影响,并提出政策建议,以期为安徽省粮食生产的科学决策和可持续发展提供借鉴。结果表明:①干旱和洪涝灾害频繁的交替发生,是导致安徽省粮食生产受到严重破坏的两个最主要因素;②农业气象灾害对粮食生产具有明显的制约作用,但安徽省粮食产量依旧保持着持续上升趋势;③安徽省农业气象灾害的受灾面积每扩大1000hm²,全省粮食产量将会减少370kg,并且各地级市的粮食安全自我保障能力不同,从强到弱依次为:六安市、滁州市、安庆市、合肥市、淮南市、阜阳市、芜湖市、马鞍山市、池州市、宣城市、铜陵市、黄山市、亳州市、蚌埠市、淮北市、宿州市。