1965—2013年渭河流域降水时空变化分析

利用1965—2013年渭河流域及其周边22个气象站点的降水数据,采用线性回归、经验正交函数(EOF)分解和Mann-Kendall突变性检验等方法,分析了渭河流域近50 a降水的时空分布特征。结果表明:1)从时间变化来看,在0.05显著性水平上,除春季降水呈现明显减小趋势外(-6.23 mm/10 a),其他季节和全年降水量的变化均不明显。同时,突变分析表明春季降水存在明显的突变,1991年为其突变点,其他季节和年降水均不存在显著的突变。2)渭河流域降水空间分布不均,总体呈现由东南向西北减小的趋势,从变化趋势空间分布来看,上游的减少趋势大于中游地区。3)EOF分解结果表明,渭河流域全年和四季降水的空间分布存在总体一致型和东南—西北区域反位相型的分布类型。     

基于不同时间尺度标准化降水指数的荒漠草原近56年干旱特征分析——以内蒙古包头达茂草原为例

为研究荒漠草原的干旱情况,为荒漠草原牧业抗旱、防灾减灾提供科学依据,以内蒙古自治区包头市达茂草原作为典型的荒漠草原研究区,根据1961—2016年的逐月降水观测数据,基于月尺度、季节尺度、半年尺度和年尺度4种不同时间尺度的标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI),分析达茂草原近56年间的干旱演变过程与趋势特征。结果表明:(1)应用SPI能够很好地反映达茂草原的干旱变化状况,不同时间尺度的SPI可以反映不同的干旱状况与趋势;(2)各时间尺度的SPI发生干旱事件的频次均占32%左右,SPI对降水量的敏感性随着时间尺度的增加而降低,持续性随之加强;(3)从年代变化上来看,干旱事件发生的频数、连续性和等级呈现降低趋势,达茂草原旱情逐步缓解;(4)不同季节在56年间发生干旱事件的频数几乎相当,夏、秋两季更易发生高等级干旱,夏季干旱发生的频数及等级呈现增强趋势,而春、秋、冬三季其呈现减轻趋势。     

“衡邵干旱走廊”历史降雨量时空特征及趋势分析

采用"衡邵干旱走廊"28个气象站点建站以来的逐月降水资料,基于泰森多边形法、面积加权法得到该地区年、季、月尺度降雨量,应用Mann-Kendall(M-K)非参数检验、GIS空间分析及Hurst指数等研究了降水的时空特征及趋势,结合降水距平百分率指标(P_a)揭示气候异常特征.结果表明:时间上,"衡邵干旱走廊"年际降水呈弱增加趋势,无突变特征;年内降水集中,春季和夏季多,秋季和冬季较少,除了春季,其余季节降水均有突变;各站点年降雨量变化有增有减,仅武冈显著下降,M-K检验表明,有8个站点存在突变点.年尺度P_a显示,"衡邵干旱走廊"1994、2002年为中涝,2011年为中旱,其余绝大部分为正常年,且各站点雨涝重于旱情;从季、月尺度P_a来看,夏、秋季节干旱特征明显,秋季干旱强度高于夏季,且"伏旱"严重.空间上,"衡邵干旱走廊"降水高值区主要位于四周地势较高地区,低值区主要分布于盆地范围内;北部、东部降水呈增加趋势,中部、西部以减少趋势为主.Hurst指数揭示,"衡邵干旱走廊"降水未来趋势持续性略高于反持续性.     

基于EOF的浙江省降水变化时空分析研究

根据浙江省17个气象站点1959年-2010年逐日降水观测数据,采用z指数方法,并运用Morlet小波分析和Kriong空间插值法对浙江省近52年降水时空分布特征进行经验正交函数(EOF)方法对比分析.研究结果表明:从时间变化方面来看,1958年-2008年间的降水变化呈波动式下降趋势,减小趋势为0.643mm/a,年代际变化不大,年际变化幅度较大,且呈周期性变化,主周期约为12年,次周期为32年和3-4年;从空间变化方面来看,根据EOF分析,浙江省降水分布呈总体一致性,东南、西北近似对称.主体变化是由东南,东北沿海两个方向和西北向内陆递减,降水中心分布浙东南、浙东北和浙西南地区.     

1961—2007年黄土高原极端降水事件的时空变化分析

极端降水事件会引起严重的灾害事件,其变化趋势需要进行详尽的评估。基于50个站点1961—2007年日降水数据,定义极端降水事件及衡量指标后,使用M ann-Kendall法评估了黄土高原极端降水事件的空间分布和时间变化特征。结果表明,极端降水事件的空间分布具有东南—西北方向的梯度变化特征,降水量、强度和年最大日降水量均从东南向西北递减,而严重干旱事件从东南向西北递增。多数站点极端降水事件的各指标都具有单一趋势,但各指标具显著性趋势的站点数差异很大。约40%的站点极端降水频率具有显著降低趋势;约30%的站点极端降水量的减少趋势和严重干旱频率的增加趋势具有显著性;约10%的站点极端降水强度的上升趋势和年最大日降水量的下降趋势显著。     

中国西部年降水量的气候变化

中国西部大部分处于干旱、半干旱地区,而且降水量长期变化剧烈。论文综合整理了17个年降水量代用资料序列,其中11个为树木年轮,4个为史料,2个为冰芯积累量。所有序列均采用10年平均值,对1880～1979年的100年平均求每10年平均百分率距平。EOF1表明河套以西到祁连山北部有一致的变化。这个特征与1951～1999年的观测资料及模拟结果的EOF1十分相似。这表明代用资料能反映西部年降水量变化的主要特征。根据代用资料EOF1的时间系数及中心区降水量变化曲线,17世纪,特别是上半叶干旱严重。有资料证明,这个干旱期可能开始于16世纪70年代。近50年是400年以来中国西部年降水量最丰沛的时期。多雨主要发生在气候剧烈变暖的20世纪最后30年。从代用资料来看,降水量变化有“世纪周期”。17世纪的干旱与20世纪末的多雨是否分别与小冰期及现代气候变暖有关,还要进一步研究。     

1960—2017年黄土高原极端降水的时空演化及其对环流变化的响应

基于1960—2017年黄土高原47个气象站逐日降水量数据,对黄土高原极端降水量、极端降水日数和极端降水强度的时空演化特征进行了分析。结果显示：（1）黄土高原极端降水时空分布存在明显异质性。极端降水事件在全年发生频率不高（13.2%—46.1%）,但对年降水量贡献突出（50.4%—91.4%）。（2）1960—2017年黄土高原极端降水量和降水日数出现下降,但极端降水强度上升。在黄土高原干旱化的同时,极端降水在全年降水中的占比有升高趋势。作为黄土高原土壤侵蚀的主要驱动力,愈发增强的极端降水将会给该地区水土保持和地质灾害防治工作带来严峻挑战。（3）极端降水特征EOF分解第一模态反映了黄土高原极端降水的一致性变化,其空间分布特征可能受到了当地水汽条件及大气层结稳定度等大气动力效应的影响。第二模态反映了黄土高原极端降水的差异性变化,极端降水量和极端降水日数均大致以临夏—太原一线呈反相位变化,这种分布模式可能和地形因素密切相关。（4）黄土高原极端降水特征的年际变化受厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）活动的显著影响,厄尔尼诺年极端降水量偏低、日数偏少,拉尼娜年反之。     

基于格点数据的西北干旱区极端降水事件分析

根据国家气象信息中心发布的0.5°×0.5°中国地面逐日降水格点数据集,选取最大1 日降水量(RX1day)、最大5 日降水量(RX5day)、R95 极端降水量(R95)、湿天降水量(PRCPTOT)、持续干旱日数(CDD)和日降水强度(SDII)等指数,利用Sen 斜率法、相关分析法等方法分析了1961-2011 年中国西北干旱区极端降水特征,并探讨了各极端降水指数与北极涛动的关系,此外还与早期基于气象台站观测数据的相关研究结果进行了对比。结果表明:在时间尺度上,除CDD显著下降(P<0.01)外,其他指数均呈微弱上升趋势。在空间上,RX1day、RX5day、R95、PRCPTOT和SDII 在研究区内主要呈现西部明显增加、东部微弱减小的趋势,但CDD则整体呈现减小趋势。基于NCAR资料的夏季北极涛动指数与西北干旱区的CDD有很好的相关性(P<0.05),表明夏季北极涛动与该区的干旱事件发生之间存在一定联系。与早期站点数据的研究相比,格点数据覆盖度更好,能更为细致地描述空间变化特征,特别是在天山、阿尔泰山等山区的细节刻画上表现出一定的优势。     

江苏省酸性降水的时空分布特征

为进一步掌握江苏省酸性降水的时空分布特点,文章应用经验正交函数法(EOF)对江苏省2008-2011年24个酸雨监测站的数据进行分解,分别得出月降水pH值、月大气降水电导率、月酸雨量场的特征向量分布和时间系数序列。结果表明,应用EOF方法可以很好地揭示酸性降水场的空间分布特征,江苏省降水pH值的第一典型分布场以东部沿海高于西部地区为主,月降水pH值逐年呈波动上升趋势;大气电导率的第一典型分布场呈同位相变化,西部高于中东部地区,季节变化特征明显;酸雨量的第一典型分布场为淮河以南高于淮北地区,具有夏春季高、秋冬季节低的季节变化特点。     

西北干旱区地气温差变化与黄河流域夏季降水的关系

本文利用西北干旱区92站1961~2008年逐月0cm地温和1.5m气温资料,黄河流域40站1961~2008年逐月降水资料,研究了我国西北干旱区春夏季地气温差与黄河流域夏季降水各自的变化特征,和二者之间的相关关系及其成因。结果表明:1黄河上游流域和河套地区平均降水量比下游流域少,且整体随时间有减少趋势,1985年之前降水量偏多,之后偏少。2西北干旱区地气温差全年6月最大,12月最小。春夏季地气温差空间分布为全区正值,年际变化存在整体增加趋势,1981年之前偏弱,之后偏强。3西北干旱区春夏季地气温差与黄河流域夏季降水存在反相关关系,地气温差偏强(弱)年,黄河流域夏季降水异常偏少(多)。     

基于CWSI的安徽省干旱时空特征及影响因素分析

安徽省是我国的农业大省和重要商品粮食基地,因受自然地理位置等因素的影响,安徽省旱灾频发。论文基于MOD16产品,利用作物缺水指数CWSI,结合气象数据和MOD13数据,分析2000—2014年安徽省干旱时空分布特征和影响因素,结论如下：1）基于MOD16产品计算的作物缺水指数可用于安徽省干旱的监测。2）2000—2014年间安徽省CWSI多年均值为0.524,最大值在2011年（0.569）,最小值在2003年（0.458）,整体上呈现弱增加趋势;具有较强的空间分异性,表现为南部湿润、北部干旱。各市多年CWSI年均值相差不大,但变化趋势各异,淮北平原地区和江淮之间地区呈现显著增加趋势,而皖南地区呈显著下降趋势。3）安徽省CWSI年内月变化整体上呈先减少后增加的单谷型趋势,1—6月和10—12月CWSI值较高,最大值在3月,为0.66,7—9月CWSI值较低,最小值在8月,为0.27,具有明显的季节性差异,淮北平原易出现春旱、秋旱和冬旱,江淮丘陵易出现春旱及秋旱,沿江地区易出现春旱。4）不同土地利用类型的CWSI年内变化特征差异明显,林地和草地整体上呈现先减少后增加的单谷趋势,其月均最大值在3月,城镇和耕地则表现为多峰趋势,最大月均值在6月。5）CWSI与降雨、温度以及植被的关系密切,在降雨较多的地区,温度较低,植被指数较高,CWSI值较小,干旱程度较轻,说明降雨对CWSI变化的影响较大。     

基于AWTP指数的浙江省干旱规律时空分析

利用浙江省51个气象站1960-2009年的50 a逐日降水资料,基于降水的平均等待时间(AWTP)指数,采用小波分析和克里金空间插值方法对浙江省干旱时空特性进行分析。结果表明,浙江省的干旱随时间增加有加剧趋势。在50 a中,1979年干旱程度最强,相当干期值最大,达到52 d。在趋势变化上还同时叠加着明显的年际和年代际变化。浙江省干旱存在3 a左右的主周期;另外浙江省的干旱具有明显的区域性,干旱程度由南向北递增。嘉兴的平湖市及浙西金华周围内陆丘陵盆地发生干旱比其他地区更明显,其次是杭州市西部、温州市及台州市温岭等东南沿海山地丘陵地区,中东部的宁波市和绍兴市、西北部的湖州市以及浙江西南部等地区发生干旱程度较轻。     

长三角地区地表干湿状况及极端干湿事件特征研究

利用Penman-Monteith模型及1957—2014年长三角地区43个气象站点逐日降水、气温、风速、日照时数及空气相对湿度实测数据,对参考作物蒸散量、地表湿润指数和极端干旱/湿润事件进行了计算和统计。运用线性回归、Trend-free pre-whitening (TFPW) Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析等方法,分析了研究区地表湿润指数及极端干湿事件的时空分布特征。结果显示：1）近58 a长三角地区年及季节平均湿润指数在空间上呈南高北低分布格局;2）年湿润指数呈波动下降趋势,变化倾向率为-0.021/10 a,气候趋于干旱化。湿润期集中在20世纪80、90年代。突变年为2003年,并存在多个振荡周期。四季中,春秋季气候趋于干旱化,冬夏季反之。年际湿润指数变异系数和变化趋势存在明显的空间差异;3）年极端干旱事件发生频率呈波动上升趋势,年极端湿润事件则呈现微弱的下降趋势,均存在空间差异。     

辽西北春玉米旱灾灾损风险区划

开展干旱风险区划研究,对实现抗旱减灾及粮食稳产增产至关重要。以辽西北为研究区域,以作物水分亏缺指数（CWDI）为干旱表征指标,利用该区1965—2019年逐日气象数据及多年玉米种植资料,通过数理统计和通径分析方法揭示研究区玉米干旱时空演变及对各气象因子的响应特征,在此基础上构建干旱灾损指数进行旱灾风险区划,结果表明:（1）近54年春玉米抽穗—成熟期CWDI值以2.2/10 a的速率上升,其他生育阶段呈下降趋势,空间上干旱频率由辽西向辽北递减;（2）相对湿度和降水量与CWDI指数呈明显负相关,其他气象因子呈正相关,其中气温和相对湿度对其直接影响最大;（3）辽西北分四个灾损风险区,且风险程度由辽北向辽西递增。研究结果可为优化春玉米农田管理和防灾减灾提供一定参考。     

基于标准化降水指数的近40a陇东地区旱涝时空特征

论文基于陇东地区15个气象站点1971-2010年的月降水资料,采用不同尺度的标准化降水指数(SPI)反映不同时间尺度的旱涝状况,并结合GIS空间分析技术和数理统计理论,对其旱涝特征进行定量化分析,阐述其时空演变规律。结果表明:近40 a陇东地区呈干旱化演变趋势;1971-2000年旱涝频繁,30 a间共出现7次干旱事件和5次雨涝事件,而2001-2010年旱涝频率较小。春、 夏、 冬季干旱呈弱增加趋势,秋季旱涝基本持平。该区降水存在三种空间分布型,并依此划分为三个旱涝区域,即东南部(雨涝区)、 北部(干旱区)和中西部(降水适宜区)。季节旱涝存在较大的空间分布差异,其中北部的环县、 华池在夏秋冬三季普遍干旱,西部的静宁在冬春夏三季易旱;而中部的西峰、 镇原和南部的泾川、 崇信、 华亭等地四季降水偏多,易形成雨涝。     

基于气象和遥感数据的河南省干旱特征分析

干旱是一种常见的自然灾害,严重影响着我国的农业生产。论文分别采用标准化降水指数(SPI)和条件植被指数(VCI)对河南省干旱时空特征进行分析,并探讨了气象干旱和农业干旱的相关性。结果表明:近60 a河南省气象干旱频率呈现出轻微上升的趋势,夏秋两季气象干旱频率较高,农业干旱频率在秋冬两季较高,气象干旱和农业干旱频率在不同季节呈现出不同的空间分布特点。整体上看,农业干旱相对于气象干旱,存在一定程度的滞后:冬季最长,约为2个月,春季较长,约为1个月,而夏季最短,小于1个月;河南省SPI和VCI的相关性具有明显的时空分布特征:冬季和春季相关性较强,夏季次之,秋季最差;平原和盆地区等冬小麦/夏玉米种植区正相关性较强,在非耕地区有所减弱,而在信阳南部等水稻种植区正相关性差。     

安徽省大气污染物时空分布特征及演化规律

在区域复合型大气污染逐渐常态化之下,联防联控治理的新模式已成为解决区域性大气污染的根本途径和有效措施.利用2015年冬季（2015年11月8日—2016年1月20日）、2016年冬季（2016年11月8日—2017年1月20日）安徽省16个城市大气污染物（NO₂、SO₂、CO、O₃、PM₁₀、PM_2.5）浓度数据,结合耦合协调度模型、探索性空间数据分析和障碍度模型,分析大气污染物的时空格局特征,描述其演变规律和总体走向,诊断区域大气污染物中的首要障碍因子.结果表明:①安徽省大气污染物浓度水平具有时间波动性和空间非均衡性,NO₂、O₃、PM₁₀和PM_2.5指数水平表现为递增态势,整体呈现“两高一低”,即皖北高（0.050 3）、中部地区高（0.050 1）和皖南低（0.040 5）的态势,年际变化呈增长趋势,空间分异度变化较大;②安徽省大气污染物耦合度较高,基本维持在拮抗阶段（2015年冬季和2016年冬季耦合度年均值分别为0.480、0.479）,皖北呈增加态势,而中、南部城市主要呈略微降低趋势;包括极度失调和严重失调两种类型（2015年冬季和2016年冬季协调度平均值分别为0.114、0.123）;③安徽省内各城市大气污染物在全省范围内热、冷点分布迥异,2015年冬季和2016年冬季主要经历了聚拢（NO₂、O₃向中部城市聚拢）和北迁（PM₁₀、PM_2.5往北迁）两个过程.研究显示,结合安徽省大气污染物障碍度测量分析,优化和量化区域大气污染物中的首要障碍因子,可为有效开展地区大气污染的防控治理及区域联动提供有利保障.      

1960—2014年松花江流域降雨侵蚀力时空变化研究

基于松花江流域及其邻近61个气象站1960—2014年逐日降雨数据,采用Mann-Kendall非参数趋势检验、小波周期分析和地统计插值方法,分析流域内不同地形区和子流域年降雨侵蚀力时空分异特征及其影响因素。结果表明：1）松花江流域多年平均降雨侵蚀力为1 717.6 MJ·mm·hm^-2·h^-1·a^-1,呈波动变化趋势,存在以15.2 a为主周期和4.7 a为小周期的周期性变化特征,且在1982和1998年发生显著突变;2）松花江流域降雨侵蚀力空间分布特征与降雨量分布特征基本一致,自东南向西北递减,与东南季风的影响区域相吻合;流域年降雨侵蚀力变化趋势呈现明显的区域分异,在流域西北地区年降雨侵蚀力呈增加趋势,而在中部平原区的东北部和西南部呈现下降趋势;3）年降雨侵蚀力随地形的变化表现为东部丘陵山地区>中部平原区>西部山地区。在东部丘陵山地区年降雨侵蚀力与经度、纬度显著相关（P<0.01）,而在中部平原区和西部山地区降雨侵蚀力与海拔、经度和纬度关系不甚明显;4）流域内各子流域年降雨侵蚀力存在明显分异,年降雨侵蚀力在各子流域的变化趋势表现为从第二松花江流域到流域中游再到嫩江流域呈依次降低趋势,其分布特征与降雨量的分布一致,各子流域年降雨侵蚀力均呈不显著的降低趋势。     

基于降水Z指数的朝鲜降水及旱涝时空特征

利用TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM）3B43月降水数据,并结合降水Z指数,研究朝鲜1998—2018年的降水和旱涝时空格局。结果表明：TRMM与站点观测降水数据有显著的相关性。朝鲜降水季节性特征明显,57.29%的降水集中在夏季,空间上自东北部沿海岸线向东南递增。朝鲜的区域综合旱涝等级基本处于正常状态,偏旱和偏涝发生的频率最高,其次是大旱和大涝,极旱和极涝发生的频率最低,夏季和冬季干旱发生最为频繁,而洪涝在秋季频发。朝鲜北部发生旱涝事件的频率明显高于南部,咸镜山脉和盖马高原是旱涝的多发地区,温泉平原则最不易受到旱涝影响。春季、夏季和秋季均呈现洪涝强度增强的趋势。夏季洪涝强度加剧的趋势明显,中北部地区通过95%的显著性检验。     

长江流域干旱时空变化特征及演变趋势

干旱通常被认为是我国最严重的自然灾害之一,其造成的经济损失十分巨大.长江流域作为典型的湿润-半湿润区,干湿交替明显,干旱事件时空分布特征较为复杂.为了深入认识和理解长江流域气象干旱现状及其特征,探究干旱事件发生规律,采用长江流域1951-2015年PDSI（Palmer drought severity index,帕尔默干旱指数,运用Mann-Kendall检验、EEMD（ensemble empirical mode decomposition,集合经验模分解）、REOF（rotation empirical orthogonal function,旋转经验正交函数分解）、森斜率估算等分析方法,探讨长江流域干旱面积时间变化特征、干湿情景时空分布特征以及变化趋势.结果表明:1951-2015年,长江流域发生季节性干旱的面积整体呈扩大趋势,2000年后该趋势有所减缓.流域内呈现6个明显的干湿空间分布型,2000年后流域的东南部呈变旱态势,整体而言,流域内"南涝北旱"特征十分明显.未来,长江流域整体有变湿的趋势,西北部更旱,东北部变湿,南部以及东南部PDSI上升趋势明显,有发生旱涝急转的可能.