云南省Palmer旱度模式的建立--2010年干旱灾害特征分析

2010年春季云南省发生了特大干旱灾害,造成了严重的经济损失。按照Palmer旱度模式的思路,利用云南省的气象和土壤数据,建立了云南省的Palmer旱度模式。通过将计算得到的Palmer指数值与云南省的实际旱涝灾情历史记录进行对比,发现所建立的Palmer旱度模式能够较好地反映云南省的旱涝情况。基于该模式对2010年云南特大干旱灾害进行了特征分析,结果表明,此次干旱灾害是云南省30年来干旱变化过程中的一次突变。而且结果显示,在2010年的云南干旱灾害中,严重干旱地区整体呈现东西走向的空间分布,极端干旱地区主要分布在云南省的东南部。

基于改进失水模式和增加建模站点的Palmer旱度模式

根据1965年Palmer旱度模式的思路,在1986年修正版及2003年修正版的基础上,为了使Palmer旱度模式更适用于我国北方干旱、半干旱地区,通过改进2003年修正的Palmer旱度模式在建模时表层失水模式的假设以及增加建模站点个数两个方面对Palmer旱度模式进行进一步修正。将计算的Palmer指数值与2003年计算的Palmer指数值及一些文献记载的实际旱涝灾情相对照进行验证,结果表明:新修正的Palmer旱度模式能更好地评估旱涝情况,扩大其在我国干旱地区的适用性。

Palmer旱度模式在渭北旱塬泾惠渠灌区的应用研究

依据泾惠渠灌区的水文气象历史资料,应用待定系数和回归方法,建立了适用于泾惠渠灌区的Palmer旱度模式。将该旱度模式应用于灌区干旱系列特征分析,分析结果给出不同干旱程度可能发生的频率及年内分布,验证了灌区有较明显的旱化倾向及冬灌期和春灌期大旱的出现机率较大等特征,这些均与灌区多年来的实际干旱情况相符,表明了所建立的Palmer旱度模式合理,具有较明确的物理意义且能够反映灌区的干旱特征。

基于PDSI指数的三江源干旱气候特征分析

根据三江源地区12个气象站点1971—2004年的气象资料,利用修正的Palmer旱度模式,计算分析了三江源地区PDSI指数的时空变化特征,并采用Morlet小波变换系数分析了PDSI指数的变化周期。结果表明:三江源地区有变干趋势,但变化趋势不显著,其中黄河源显著变干对三江源变干影响较大;三江源地区干旱发生年份与厄尔尼诺现象出现的年份基本相近;三江源地区西北较干旱、东南较湿润;经小波分析,三江源PDSI指数大约有20 a的第一主变化周期,与太阳双黑子活动周期相近,在20 a周期内还包括11～12 a和6 a的小周期;三江源干旱化与气候变暖、降水减少密切相关,尤其是夏、秋两季。

帕默尔旱度模式的进一步修正

为了正确评估干旱 ,根据帕默尔旱度模式的思路和 1 986年安顺清等人修正的帕默尔旱度模式 ,我们以济南、郑州和太原 3站逐年逐月气温和降水等作为基本资料 ( 1 961～ 2 0 0 0年 ) ,以哈尔滨、佳木斯、呼和浩特、沈阳、北京、固原、西安、汉中、青岛、德州、运城、长沙、武汉、南昌、杭州、福州、广州、昆明、南宁、成都和贵阳 2 1个站的有关资料 ( 1 961～ 2 0 0 0年 )为权重因子修正资料 ,并且在计算可能蒸散时选用了FAO推荐的彭曼 蒙蒂斯公式。另外 0～2 0cm和 2 0～ 1 0 0cm土层的土壤田间有效持水量根据我国测定的资料和土壤特性确定 ,对帕默尔旱度模式进行了进一步修正。利用此模式计算了我国北方地区 1 39个站点 ( 1 961年1月～ 2 0 0 0年 1 2月 )的帕默尔指数值。将计算的帕默尔指数值与一些文献记载的实际旱涝灾情相对照进行验证 ,表明进一步修正的帕默尔旱度模式能较为准确地评估旱涝情况 。

区域干旱帕默尔旱度指标的修正

帕默尔旱度模式是评估干旱严重程度的重要模型,20世纪引入中国后,安顺清等人相继进行了修正,但是多采用的是单个站点数据进行运算,在研究大尺度的区域时则不适用,文章将各研究区站点数据平均整合,并以辽宁省范围内辽河流域片的7个代表性区域进行建模,以海滦河流域、淮河流域、黄河流域、长江流域的23个代表性区域相关资料为权重因子进行修正,同时利用综合水平衡模型对原帕默尔旱度模式中的水量平衡模型进行替换,经过对修正模式的验证,结果显示符合实际情况,对于区域干旱研究具有实际意义。

IPCC AR4多模式对中国地区干旱变化的模拟及预估

使用中国地区温度、降水格点观测数据以及多模式集合平均数据,计算了帕尔默干旱指数(Palmer Drought Severity Index),评估了全球气候模式对中国地区1961—2000年干旱变化特征的模拟能力,预估了SRES A1B情景下在2011—2050年干旱的可能变化.结果表明:对于衡量干旱变化特征的干旱频率、持续时间、干旱面积等几个指标,整个中国地区区域平均的模拟值与观测值较为符合;模式能够模拟再现西北地区的干旱变化特征,模拟的干旱程度在华北地区偏弱、长江以南地区偏强.2011—2050年SRES A1B情景下,中国地区表现为持续的干旱化趋势;总体干旱面积和干旱频率持续增加,其中极度干旱的持续增加占主要作用.从EOF分析结果看,未来40a中国地区以整体干旱分布型为主.

甘肃黄土高原帕尔默旱度模式的修订

干旱是甘肃黄土高原雨养农业区最主要的气象灾害,干旱的发生包含许多复杂过程和条件,因而研究一个考虑因子较为全面的干旱指标较为困难。本文在美国帕尔默旱度模式和中国修正的帕尔默旱度模式的基础上,根据本区特点,从建模资料站点、可能蒸散计算、土壤田间持水量和径流计算等几个方面进行了修正,并利用甘肃黄土高原12个站点的资料,建立了适用于本区的旱度模式,以期为本区的干旱研究提供一种有效的工具。

基于分布式水文模拟的干旱评估预报模型研究

本文从流域水文循环角度,以长江上游为例,利用数字高程、气象水文、土壤植被和土地利用等地理信息数据,采用分布式水文模型模拟水文过程各环节,获取各项气象水文要素。继而依循PDSI干旱模式原理,建立了干旱评估预报模型GBHM-PDSI。对2006年重庆地区严重干旱事件的模拟应用表明,该模型不仅能综合评估旱情等级,而且可以定量地描述干旱的发生、发展直至结束过程,在表现旱情的地区差异和随时间的演变过程等方面具有优势,且能够结合气象信息对旱情发展进行推演预报。

基于标准化帕尔默干旱指数的西江流域干旱评估

采用西江流域武宣站集水区68个气象站点1961—2014年的逐日气象观测资料和12个水文站点1961—1989年日径流资料以及植被、土壤数据,驱动VIC水文模型计算水文要素的时空分布,构建网格尺度的标准化帕尔默干旱指数(SPDI),结合游程理论识别历史干旱事件,分析了SPDI在西江流域干旱评估的适用性以及历史干旱事件的时空变化特征。结果表明:SPDI在西江流域干旱评估中具有良好的适用性;1961—2014年西江流域干旱频次、历时总体呈增加的趋势;1960、1980和2000年代属旱情较严重年代,21世纪以来西江流域干旱化趋势更为明显。

河南省帕尔默旱度模式研究

干旱是影响河南省农业生产的主要气象灾害。在美国帕尔默旱度模式基本原理和方法的基础上,采用非饱和土壤水分一维数值模拟模型得到初始土壤含水率,根据河南省1970～2000年30 a的历史干旱记录和实际气候特点,利用河南省19个代表站的气象要素和土壤水分资料,首次建立了适合于河南省的PDSI旱度模式,并与实际的旱情记载进行了对照验证。结果表明:根据河南省帕尔默旱度模式计算的旱度值与实际旱情基本吻合,河南省帕尔默旱度模式能较好地反映出该省大部分地区的干旱程度。本研究结果可为进一步分析和研究河南省的干旱基本特征,开展防灾减灾工作提供科学依据。

长白山地区帕默尔旱度模式研究

为了正确评估长白山地区的旱涝,以吉林省气象局整编的长白山地区20个气象站逐年逐月气温和降水等作为基本资料,建立了1960年—2005年逐月水文帐,通过对帕默尔旱度模式进行进一步修正,给出了长白山地区的旱涝指数的基本模式,并初步验证了该模式的适合性.

基于VIC模型的滦河流域综合干旱指数的构建与应用

干旱频发已成为严重制约社会经济可持续发展的重要因素,但由于干旱形成机理复杂,影响因素众多,目前尚无公认普遍适用的干旱指数,因此寻找并构建适用于研究区的综合干旱指数成为当前研究的热点和重点。本文以滦河流域为研究对象,选取1960-1979年为研究期,通过对降水距平百分数、相对湿润度和由VIC模型的中间变量-土壤含水量计算得到的土壤相对湿度指数进行主成分分析,构建了适用于该流域的综合干旱指数,对研究期的旱情进行了评价,并与标准化降水指数(SPI)、帕默尔指数(PDSI)的评价结果进行比较,验证其适用性。结果表明:基于VIC模型的综合干旱指数能较好地评价滦河流域历史旱情。该研究在提升海河流域干旱监测和评价能力方面具有一定的理论与实用价值,也为其它流域的干旱评价具有参考价值。

1961-2010年陕甘宁农区干旱变化规律及其对小麦潜在产量的影响

干旱作为一种典型的气象灾害事件,对人类生产生活带来了极大影响。近几十年来,随着气候变化不断加剧,干旱的变化规律及对作物生长影响的变化趋势已成为气候变化影响研究的重要组成部分。该文选择中国陕甘宁农区为研究区,利用帕默尔干旱指数(Palmer drought severity index,PDSI)分析了1961-2010年干旱强度及频率的变化趋势,并研究了不同月份干旱的变化趋势;在此基础上,依托EPIC(environmental policy integrated climate)模型分别模拟了冬小麦、春小麦在雨养和充足灌溉条件下的作物生长过程,通过两种模拟情景的差异研究降水亏缺所导致干旱对作物潜在产量影响的变化趋势。研究发现:1961-2010年,中国陕甘宁农区年均PDSI呈现明显的下降趋势,并且年内重度干旱月份数(PDSI<-3.0)出现了明显的增长趋势,干旱发生频率上升,强度增强。尤其在4、5、7月,由于降水量明显下降,PDSI的下降趋势最为明显。相比而言,冬小麦种植区PDSI的变化幅度较大。通过分析EPIC模拟结果发现,近50 a,研究区大部分站点干旱导致的作物减产量均出现不同程度的上升,并且空间分布格局与PDSI变化趋势分布相同,研究区中部地区作物产量的减产幅度明显大于其他地区。

喀斯特峡谷区干旱灾害下的水资源工程性保障研究——以花江石漠化综合示范区顶坛小流域为例

选取贵州花江石漠化综合示范区顶坛小流域,采用Palmer干旱指数来确立旱度指标,分析降水量、蒸散量、径流量和土壤有效水分储存量来反映当地的水文情况,提供干旱信息,为干旱的规划、监测和预报提供依据。结果表明,示范区现有水利工程不够科学合理,水利设施不配套,应对干旱极端气候的工程性保障手段不足。干旱会加剧石漠化。根据花江峡谷区地表水资源丰富这一特点,用管路将现有水利工程进行优化配套,建立管网状微型水利系统,并对北盘江这一地表河流的水进行逐级抽提,通过石漠化综合治理工程的实施,减缓地方性工程性缺水,增进水利设施在干旱灾害下的应急调控能力,增进水资源在灾害下的可持续利用性。

PDSI与马尔科夫耦合的干旱预测

利用渭河流域1960—2008年21个气象站的气象资料,运用修正的Palmer干旱指数对干旱特征进行分析,然后根据逐月的干旱特征采用马尔科夫链模型对干旱进行转移概率预测分析。研究结果表明,渭河流域干旱频率总体呈现出由南向北,由东向西逐渐增加的趋势。泾河流域是最容易发生干旱的地区且干旱的程度最为严重,北洛河流域干旱程度最轻。无旱状态易转移为无旱状态,轻微干旱易转移为无旱,中等干旱易持续为中等干旱,严重干旱易转移为严重干旱或极端干旱,极端干旱易持续为极端干旱状态。研究成果可为渭河流域建立干旱预警系统等提供参考依据。

渭北旱塬农田旱情分析与抗旱增产途径研究

运用帕默尔干旱指数原理，结合陕西渭北地区的农业气候现状，分析了农田和作物干旱形成的条件及其发展规律，建立了适合该地区特点的旱情指标模式：ｘｉ＝Ｚｉ／４７．２８＋０．１６６ｘｉ－１，据此提出了该地区农田旱度指数模式：Ｋｚ＝（ｐ－ＥＴ＋Ｓ－Ｒ）／１７６。另外，还探讨了农田抗旱增产的途径和对策，给出了节水灌溉通用计算公式：Ｓ＝１７６－（Ｐ－ＥＴ＋Ｓ）。

变化环境下不同等级干旱事件发生概率的计算方法——以无定河流域为例

本文结合考虑土地利用/覆被变化的流域水文模型(WHMLUCC)和Palmer干旱指数PDSI模拟干旱事件的发展过程,从成因途径提出基于WHMLUCC模型和Palmer干旱指数的非一致性干旱概率计算方法,并以无定河流域为例,推求不同情景变化环境下的干旱概率分布规律,进一步结合干旱等级标准计算不同等级干旱事件发生的概率,为该流域干旱预测和干旱规划提供科学依据。研究结果表明:(1)通过干旱概率计算与分析可知,气候条件对干旱影响较为突出,与此同时,在过去气候条件下土地利用面积的变化对干旱影响明显,而在现状气候条件下土地利用面积的变化对干旱的影响较弱;(2)在无定河流域的5种情景中,过去气候条件下情景2的土地利用情况有利于当地极端干旱形势的缓解,现状气候条件下各个情景的干旱形势较为一致;(3)通过成因分析,无定河流域干旱与气候变化和土地利用状况密不可分。