基于标准化降水指数(SPI)的宁夏中部干旱带旱灾危险性时空演变特征

[目的]揭示宁夏中部干旱带旱灾危险性的时空特征,为宁夏中部干旱带农业生产、农业灾害防治、种植结构调整和农业灌溉指导提供科学依据。[方法]收集宁夏中部干旱带的沙坡头区、中宁县、同心县、盐池县、海原县5个气象站点的气象观测资料,采用标准化降水指数(SPI)分析了近39年(1981—2019年)干旱等级的时空变化,并结合GIS技术评价其旱灾危险性时空演变特征。[结果]SPI 12结果表明代际干旱趋势呈波动中加剧趋势(趋势线斜率范围为-0.004~0.003)。SPI 3结果表明季尺度旱灾危险性时空分布异质性明显,空间上呈现出南低北高的特征,而时间上则表现为连旱特征突出。春冬两季旱灾发生频率高于45%;夏、秋两季干旱现象不显著,干旱发生频率处于10.26%~43.59%之间;旱灾危险性时空演变特征评价结果表明代际旱灾危险性呈现先下降后上升的变化趋势。季尺度旱灾危险性时空差异明显,空间上表现为旱灾危险性由南向北升高,时间上表现为春冬两季旱灾危险性较高,而夏、秋两季旱灾危险性较低。[结论]宁夏中部干旱带季尺度旱灾危险性时空异质性明显,沙坡头区、中宁县旱灾危险性高,未来应加强春、秋、冬三季的旱灾防治。

Spatio-Temporal Analysis of Drought in the North-Eastern Coastal Region of Vietnam Using the Standardized Precipitation Index (SPI)

Spatio-temporal analysis of drought provides valuable information for drought management and damage mitigation. In this study, the Standardized Precipitation Index at the time scale of 6 months (SPI-6) is selected to reflect drought conditions in the North-Eastern coastal region of Vietnam. The drought events and their characteristics from 1981 to 2019 are detected at 9 meteorological stations and 10 Chirps rainfall stations. The spatio-temporal variation of drought in the study region is analyzed on the basis of the number, duration, severity, intensity, and peak of the detected drought events at the 19 stations. The results show that from 1981 to 2019 the drought events mainly occurred with 1-season duration and moderate intensity and peak. The number, duration, severity, and peak of the drought events were the greatest in the period 2001-2010 and were the smallest in the period 2011-2019. Among the 19 stations, the drought duration tends to decrease at 11 stations, increase at 7 stations, and has a slight variant at 1 station;the drought severity tends to decrease at 14 stations, increase at 4 stations, and has not a significant trend at 1 station;the drought intensity tends to decrease at 17 stations, increase at 1 station, and has a slight variant at 1 station;and the drought peak tends to decrease at 18 stations and increase at 1 station.

基于SPI的福建省干湿特征与ENSO的关联性分析

根据福建省17个气象站点1970—2019年的逐月降水数据,计算了不同时间尺度的标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI),并利用Mann-Kenddall检验、相关性分析等方法,分析了福建省干湿时空变化特征,及其与El Ni1o-Southern Oscillation(ENSO)事件的关联性。结果表明:近50年来,福建省以正常为主,轻旱与轻湿次之,发生频次最少的是特旱与特湿。年尺度上,福建省整体呈湿润化趋势,但季节变化差异较大,其中,春季呈明显的干旱趋势,夏季呈较为明显的湿润趋势,秋、冬季变化趋势不显著。福建省沿海及闽北山区易出现旱涝极值,中间地带干湿分布以轻级、中级和正常为主。ENSO事件的强度与SPI的变化呈正相关,ENSO冷暖事件对降水的影响具有滞后性,ENSO冷事件对福建省SPI影响的滞后时间为5个月,ENSO暖事件的滞后时间为0~5个月。

基于SPI的1961—2020年昌吉地区作物生长季气象干旱时空特征研究

基于昌吉地区1961—2020年的气象资料分析作物生长季标准化降水指数(SPI-7)的年际和年代际变化特征,揭示作物生长季干旱发生频率和强度。结果表明:1961—2020年昌吉地区作物生长季水分呈增加趋势,标准化降水指数以0.08/10 a的速率增加。气象干旱呈干—湿—干的年代际变化趋势,其中在1981年发生突变。干旱强度呈增加趋势,干旱发生面积呈弱减少趋势。东部地区是干旱高发区,但以轻旱为主;西部地区则是中旱、重旱和特旱高发区。昌吉地区的气象干旱存在6、9、16 a的周期震荡,与历史灾情具有很好的吻合性。

1961-2009年西北地区基于SPI指数的干旱时空变化特征

利用西北五省区137个测站的1961-2009年逐月降水量资料计算标准化降水指数(SPI),统计了逐月、春末夏初、初夏、夏季及秋季的干旱、重旱、特旱的频率及面积率,分析其时空变化特征.结果表明:新疆北部、青海的中部及甘肃河西是西北地区干旱频率较高的区域,干旱频率在15个月以上,新疆南部除个别月份干旱发生频率较高外,总体干旱发生频率较低;干旱发生区域随月份有由南到北、由西向东变化的趋势;除新疆、青海、及甘肃个别区域重旱频率超过5月外,其他区域基本上都在5月以下;新疆南部重旱频率仍然较低;夏季发生范围高于其他季节;新疆北部、甘肃河西是特旱的高发区.不同等级的月及季节干旱面积率其逐年变化具有相似的特征,西北干旱面积率的变化总体上可以分为3个阶段:1961-1980年干旱面积率比较高,平均在35%左右;1981-1990年为转折期,干旱面积率下降到15%左右;而1991-2009年为稳定期,干旱面积率变化不大.全球气候变暖导致西北地区降水量、冰川融水量、河川径流量增加和湖泊水位上升、面积扩大,是1987年以来干旱面积率下降的原因.

基于SPI的近41年(1965-2005)河北省旱涝时空特征分析

河北省是旱涝频发地区之一。本文基于1965-2005年河北省84个气象站的逐月降水数据,采用标准化降水指数(SPI)、正交经验分解函数和旋转正交经验分解函数等方法,分析了近41a河北省旱涝时空变化分布特征。结果表明:河北省旱涝总体上呈阶段性变化特征,1965-1972年和1997-2005年干旱比较频繁,1973-1996年干旱频率较低;20世纪70年代和90年代前中期为雨涝比较频繁阶段。春秋季干旱呈减轻趋势,夏季干旱呈加剧趋势(不显著),冬季旱涝变化趋势不明显,但90年代以来河北省极端季节旱涝事件比较频繁。在空间上,河北省旱涝分布可分为东部、北部、南部和西部四个不同的区域,四个区域的旱涝总体上具有相对一致的大趋势,但在某些时段也表现出一定的南北差异和东西差异。河北省全省20世纪90年代后期旱涝变率最大,70年代前期和末期变率也较大,80年代变率最小;四个区域总体上表现出与全省大致相同的趋势,只是2000年以后南部地区旱涝变率持续较高。

基于SPI指数的近50年重庆地区干旱时空分布特征

[目的] 揭示重庆地区年和季度干旱发生的频率和强度的演变特征，为该区应对干旱灾害，制定针对性减灾措施提供科学依据和参考。[方法] 基于重庆地区34个气象观测站1964-2011年逐月降水数据，采用标准化降水指数（SPI）干旱指标方法进行研究。[结果] 干旱强度频率方面，重庆地区干旱发生的频率具有较明显的区域性和季节性；其中年、春、夏和冬季干旱发生频率相差不大，在25.9%~35.1%范围，秋季的发生频率范围幅度较大，介于16.7%~40.0%之间。干旱强度方面，在年和季节尺度上整体呈现一定的增加趋势，其中秋季和年度相对趋势更明显，近50 a研究区年度和四季主要以轻旱和中旱为主，整体上夏季和秋季干旱强度比另外两个季度和年度表现更强一些。[结论] 标准化降水指数（SPI）适用于重庆地区，可以作为气候变化的监测指标；重庆地区干旱发生的频率具有较明显的区域性和季节性。

基于SPI与相对湿润度指数的1961—2009年东北地区5—9月干旱趋势分析

依据1961—2009年东北地区71个气象台站月平均气温和降水资料,运用标准化降水指数(SPI)与相对湿润度指数等干旱指标分析了东北地区5—9月的干旱趋势。结果表明:1961—2009年,东北大部分地区在5—9月呈干旱化趋势,仅在黑龙江省大兴安岭北部、黑龙江省西南部以及黑龙江省与吉林省的东部交界处表现为湿润化;东北三省干湿振荡主要周期为22—24 a,近49 a发生了4次干湿交替,突变年为1976年和1996年。就干旱发生范围而言,近49 a东北地区干旱面积呈上升趋势;以1996年为分界线,农作物干旱受灾比在吉林省增幅最大,辽宁省次之,黑龙江省最小,采用SPI与相对湿润度指数评价东北地区干旱较符合实际。就干旱发生频率而言,高值区主要集中在东北地区西部,特别是黑龙江省的齐齐哈尔和大庆地区、吉林省的白城地区及辽宁省的朝阳地区。干旱与极端干旱的发生频率1981—1990年为较低,2001—2009年为最高;而极端干旱发生频率增加幅度明显高于一般干旱。

SPI与K指数在阿勒泰地区应用的对比分析

干旱是限制新疆阿勒泰地区农牧业生产可持续发展最主要的自然灾害之一,研究适合该区的干旱指标,是进行有效干旱监测的基础。利用阿勒泰地区7个气象台站1961—2009年的月降水量、气温资料,计算SPI和K指数,比较分析了SPI和在该地区应用较好的K指数。结果表明:SPI计算简单,资料容易获取,而且计算结果与K指数有较好的一致性,能够较好地反映该地区干旱状况,特别是SPI可以计算不同时间尺度的指标值,能够满足不同水资源状况分析的要求。对比分析了5种时间尺度的SPI值,发现SPI能较准确地反映该地区的旱涝趋势,尤其是3—6个月时间尺度的SPI值,能较好地反映该地区的干旱发展,12个月尺度对长期连续干旱监测较好。

基于站点降雨量最优拟合函数的SPI指数计算

标准化降水指数（SPI）能较好地反映不同时间尺度和区域的旱涝状况,时空适应性较强,成为科学研究和实际应用最广泛的描述多时间尺度的气象干旱指标,采用不同的概率分布函数拟合降雨量系列,将会得到不同的SPI值。利用淮河流域30个气象站点1951-2013年间约60 a的逐月降雨资料,分别采用7种不同分布函数（Gamma分布、皮尔逊III型分布、正态分布、对数正态分布、广义Pareto分布、广义Logistic分布和Weibull分布）对各站点不同时间尺度（1、3、6、12和24 mon）各月份降雨系列进行拟合,以K-S方法检验了各分布函数的拟合效果,并以均方根误差（RMSE）最小为准则选取的站点各月份最优分布函数OPT作为参考,分析比较上述7种分布函数模拟的不同时间尺度下的SPI时间序列。结果表明：在各不同时间尺度上,采用皮尔逊III型分布作为计算SPI指数的分布函数误差最小,其模拟的SPI值各站点总偏差平均值均在5%以下,Weibull分布和对数正态分布计算得到的SPI时间系列结果次之,它们模拟的SPI值各站点总偏差平均值介于5%-10%之间;当前我国气象部门统一采用的Gamma分布函数,并非计算SPI指数的最佳选择,各不同时间尺度下,采用Gamma分布计算的SPI值各站点总偏差平均值均在10%左右。其他函数,如正态分布、广义Pareto分布和广义Logistic分布,其误差介于10%-30%之间,均超过采用Gamma分布计算的结果。

基于多时间尺度SPI的闽江流域干湿变化与洪旱事件识别

为分析闽江流域气候干湿变化及其径流响应,以闽江流域25个气象站1960-2006年逐月降水资料以及竹岐水文站月径流资料为基础,采用标准化降水指数（Standardized Precipitation Index,简称SPI）和Pearson相关分析法进行研究,结果表明：1.长时间尺度的SPI在分析气候干湿变化上更具实用性,更能清楚反映长期干湿变化特征；2.短时间尺度（1～3个月）SPI与径流存在高相关性,其中2个月时间尺度的SPI与径流的相关性最强；且短时间尺度上二者的相关性有季节差异,表现为春、夏季（R＞0.75）相关性高于秋、冬季（R＜0.7）；3.2个月尺度SPI序列能够较精确地识别流域性的特大洪水事件和主要旱灾,对流域性特大洪水的监测和预报具有潜在应用价值.

基于标准化降水指数SPI的西江流域多尺度干旱特征及其驱动力分析

为了较为全面表征流域气象干旱的演变特征,本文基于西江流域33个气象站1960-2015年降雨资料,采用标准化降雨指数(SPI)作为干旱指标,分别从年尺度(SPI12)和季尺度(SPI3)两个方面,分析了西江流域地区干旱站次比、干旱频率、干旱趋势和驱动力。结果表明:1)流域各地年降水量分布差异较大,且从东南往西北方向呈明显的逐步减少趋势;2)流域气象干旱处于正常的概率最大,发生极端干旱的概率最小;年尺度(SPI12)表征的长期干旱发生频率高于季尺度(SPI3)表征的短期干旱发生频率;3)流域西北地区SPI序列呈现较为显著的下降趋势,气象干旱有加重的趋势;4)太阳黑子和部分大气环流异常因子对西江流域气象干旱的形成与演变有较大的影响,影响程度高低依次是太阳黑子、北极涛动和厄尔尼诺。研究成果对于评估西江流域干旱灾害的风险性、防旱减灾策略的制定具有一定的参考意义,为干旱的应对和防御提供科学依据。

基于SPI干旱指数的海口市干旱变化特征研究

根据海口市8个雨量站1970-2012年的逐日降雨资料,采用降雨平均和SPI(标准化降水指数)平均两种不同的SPI处理方案计算了三个时间尺度(3、6、12个月)的SPI值。将两种处理方案在不同时间尺度上计算所得的干旱情况与实际干旱情况做了比较,选择适用于海口市干旱评估的处理方案,应用Mann-Kendall检验,Morlet小波分析方法分析了海口市1970-2012年间各季节的干旱变化趋势和年干旱变化周期。结果显示:降雨平均方案更适用于评估海口市的干旱情况;海口市不同程度的干旱发生频率高达56%,多发生在春、秋两季,频率分别为51%和41%,秋季特旱发生频率为14%;海口市整体干旱有加重趋势且秋季加重趋势明显;海口市干旱具有13a左右的第一主周期,4a和22a的第二、三周期。研究结果可为海口市干旱评估和预报以及制定抗旱减灾措施提供参考。

基于SPI青海省东部农业区季节干旱变化分析

基于青海省东部农业区1960—2005年逐月降水资料,结合线性回归分析采用标准化降水指数研究青海省东部农业区季节干旱时空演变规律。结果表明,该地区以春旱和夏旱为主;春旱范围呈增大趋势且强度也略有加重,夏旱变化范围略减小而强度略有加重,秋旱的发展趋势与夏旱相反。空间上春旱西北呈减轻趋势而东南呈加剧趋势(东南部循化地区例外);夏旱以中部地区趋于减轻,而北部和南部趋于加剧;秋旱在西部地区缓解而东部加剧,南北地区都趋于加剧且程度相当。

基于SPI指数的惠州市干季干旱趋势分析

本研究依据1971—2017年10月到次年3月惠州市气象观测站降水资料,运用标准化降水指数(SPI)、M-K突变检验和小波分析等指标分析了惠州市干季的干旱趋势。结果表明:1971—2017年,惠州市干季总降水量在1971—2004年呈下降趋势,而2004—2017年呈显著的增加趋势;干季干旱情况以正常为主,而季节性干旱表现为以轻微干旱为主,中等干旱次之,并未出现严重干旱以及极端干旱的情况;干季干湿转换表现为突变现象,1975年为湿润到干旱转变的突变年,而2015年为干旱到湿润转变的突变年;惠州干季干湿震荡主周期为15～32年和5～15年,近47年10年左右的时间尺度上存在着7次干湿交替,且小波系数大于0的等值线到2017年并未完全闭合,表明未来几年惠州干季仍处于湿润化趋势阶段。

基于SPI的郑州市近60年旱涝特征分析

利用郑州市1951—2010年的月降水资料,根据标准化降水指数分析了郑州市不同时间尺度的旱涝变化状况.研究结果表明:郑州市的旱涝变化剧烈,旱灾较为频繁出现,近5年来,处于降水相对较多时期,近年内有较大旱涝灾害的可能性较大.

基于SPI的怀化市气象干旱时空特征分析

基于标准化降水指数(SPI),采用线性趋势分析、滑动平均、空间分析等方法对怀化市1962—2015年气象干旱特征进行分析,结果表明:1962—2015年怀化市年尺度整体干旱频率(轻旱及以上干旱发生频率)为29.6%,中旱频率14.8%,重旱频率5.6%,特旱频率3.7%。1962—2015年怀化市年干旱强度(SPI)在-2.5~1.9之间,年际变化趋势不显著,从四季来看,秋旱最为严重。

基于SPI指标左江流域旱涝演变规律与趋势预测分析

为探明广西驮英灌区旱涝灾害演变机理,揭示旱涝的演变规律,选取了1983年~2018年该灌区及周边5座大中型水库的逐月降水量数据,采用标准化降水指数SPI法对降雨数据进行不同时间尺度的处理,以SPI指数表征区域历史旱涝程度,采用趋势分析并运用Morlet小波分析方法,分析灌区近年旱涝变化的周期性,预测未来旱涝变化趋势。结果表明,该灌区年降水量变化波动幅度较大,年降水呈不显著的增长趋势;降水量具有明显的阶段性特征;年降水主要分布在汛期,夏秋季节的降水过程对年降水过程影响较大。根据Morlet小波分析结果,预测未来灌区总体降水将偏多,其中春夏两季将处于丰水期,而秋冬两季将处于枯水期。

基于SPEI和SPI指数的太原多尺度干旱特征与气候指数的关系

干旱是太原地区发生最频繁的自然灾害之一,出现的次数多、持续的时间长,对国民经济特别是农业生产造成了严重的影响.随着全球气候变暖、极端天气出现得越发频繁,太原干旱发生的频率和危害程度均呈上升趋势.基于1951-2012年月平均降水和气温资料,引入新的干旱指标：标准化降水蒸散指数（SPEI）,应用SPEI和SPI（标准化降水指数,简称：SPI）定量描述太原地区的62年来的干湿状况;基于月尺度SPEI和SPI指数,对太原月季尺度干旱变化做了分析,并利用交叉小波变换（XWT）探讨了干旱与大尺度气候因子之间的关系.结果表明：基于降水和蒸散的SPEI可以更灵活地反映月季干旱变化特征;交叉小波变换分析表明,太原地区的干旱与4个大尺度因子都具有6-12 a年代际主共振周期,在1980s都存在较好的相关性.SPEI和SPI与NAO通过显著性检验的6-12 a共振周期主要表在1985-2000年,序列在此频段上表现出一定的正位相共振关系;SPEI和SPI与WP在1955-1960年和1990-2000年分别表现出2-3 a和4-8 a显著的共振周期,存在明显的滞后相关,在1970-1990年具有10-16 a正位相显著共振关系.SPEI与PDO在1986-2000年之间存在4-6、8-14 a两个显著的共振周期,各自表现出负、正位相共振关系,在1955-1960年存在2-3 a共振周期,在此频段上SPEI显著滞后于PDO.与SPEI相比,SPI与PDO的相关性较弱,仅在1955-1960、1986-2000年出现了弱的共振关系.SPEI和SPI与PNA在1983-1995年表现出4-7 a的显著共振关系,反映了SPEI和SPI显著滞后于PNA.

基于SPI的河南省冬小麦生育期干旱时空变化特征分析

【目的】探索以SPI监测冬小麦生育期内干旱时空变化、发展趋势和对粮食产量的影响。【方法】基于1961-2015年河南省17个站点的逐月气象资料,利用标准化降水指数(SPI)定量分析了河南省冬小麦生育期干旱时空演变特征及干旱对冬小麦产量的影响。【结果】生育前期干旱发生频率在24.1%~37.0%之间变化,固始和驻马店最低,三门峡和新乡最高;分蘖期干旱发生频率在18.5%~31.5%之间,开封最低而卢氏最高;返青—抽穗—成熟期干旱发生频率在27.8%~38.9%之间,商丘、西华和信阳最低而宝丰最高;全育期干旱发生频率在24.1%~38.9%之间,固始最低、孟津最高。未来河南省冬小麦生育前期、返青—抽穗—成熟期以干旱为主;分蘖期、全育期以湿润化为主。河南省返青—抽穗—成熟期和全育期干旱对冬小麦气候产量的影响较大。【结论】生育前期和返青—抽穗—成熟期未来呈干旱化趋势,应采用针对性措施及时灌溉,有效应对干旱和保障小麦生产。