黄土高原气象干旱和农业干旱特征及其相互关系研究

选择标准化降水指数(SPI)和植被状态指数(VCI)分别作为评价黄土高原气象干旱和农业干旱的指标,使用干旱频率和Sen斜率分析了黄土高原地区干旱的分布特征与变化趋势,并探讨了气象干旱与农业干旱的相关性。结果表明:①黄土高原西部干旱频率总体上高于东部。气象干旱和农业干旱变化趋势在空间上表现有所不同,黄土高原西部、北部气象干旱呈不显著减缓趋势,东部和南部呈不显著加重趋势,但绝大部分地区的农业干旱呈减缓趋势,尤其是400 mm等降水量一线两侧区域。②季节上,黄土高原夏季和秋季气象干旱频率较高,春季和冬季气象干旱频率相对较低。黄土高原农业干旱频率春季最高,夏季其次,VCI对农业干旱实时监测的适用性更强。③不同季节,农业干旱滞后气象干旱的时间长短不同,冬季滞后约2个月,春季滞后约1个月,夏季和秋季滞后少于1个月。黄土高原一熟制种植区的SPI-12值与VCI值具有较好的正相关性。研究结果可以为黄土高原的干旱监测和预警、干旱区划以及干旱灾害风险评估提供科学依据.

1961—2017年黄土高原气象干旱特征及其与大尺度气候因子的联系

过度的人类活动和气候变化的共同作用,致使黄土高原干旱灾害频发,造成了该地区巨大的农业和经济损失。本文基于黄土高原1961—2017年的逐月降水格点数据,采用标准化降水指数(SPI)分析了黄土高原年和季节干旱的时空变化特征,并探讨了大尺度气候因子(南方涛动指数SOI和太平洋年代际震荡PDO)对该区域干旱变化的影响。结果表明,(1)年尺度上,黄土高原气象干旱有增加趋势,但存在1990s中后期至2000年的相对干旱期和2010年后的相对湿润期;季节尺度上,除秋季呈变干趋势外,其他各季均呈变湿趋势。(2)区域上,中旱、重旱、特旱发生频率较高的地区主要在黄土高原的西部和北部;黄土高原地区不同季节不同等级干旱发生频率与年尺度基本一致,但空间分布存在差异。(3)连续小波变换表明不同时间尺度的SPI与SOI、PDO存在类似的周期变化,交叉小波变换进一步证明了SPI与SOI、PDO主要存在3 a和6 a的年际周期以及12 a的年代周期,但SPI在不同尺度不同时间段与SOI、PDO的位相关系差异较大。研究结果可为黄土高原干旱灾害风险评估、粮食安全保障和水管理政策的制定提供理论参考。

基于格点数据的黄土高原降水时空变化特征

利用黄土高原1961—2017年降水月值格点数据集,采用Mann-Kendall和Sen斜率法,分析了黄土高原年和季节降水变化趋势在时间和空间上的变化特征.结果表明:黄土高原年降水量呈现减少的趋势,春、冬季降水量呈增加的趋势,夏、秋季降水量呈减少的趋势,仅冬季降水量变化趋势达到了α=0.05的显著性水平;黄土高原年和季节性降水均未检测到显著的突变点,但年降水量和冬季降水量变化趋势分别在1985年和1970年存在明显的转折;年降水量从东南向西北方向减少且下降的幅度逐渐变小,黄土高原西部和北部降水量有增加的趋势,但大部分地区未达到α=0.05的显著性水平.研究结果可为黄土高原水资源的合理利用、水土流失的预防、旱涝灾害的防治和生态环境的保护提供参考依据.