南北典型流域旱涝演变特征及其对比研究

研究不同气候条件下流域旱涝特征的异同,揭示气候条件对流域旱涝情况的影响,可为不同气候条件下旱涝灾害的评估和预测提供依据。基于标准化降水指数,通过Mann-Kendall检验、滑动T检验、小波分析等方法对渭河流域及嘉陵江流域的旱涝演变特征进行了分析。结果表明:①两流域的旱涝程度以轻、中度为主,但嘉陵江流域更容易发生旱涝,渭河流域的旱涝历时更长。②两流域旱涝变化过程相似,但渭河流域的旱涝突变点在累积时间尺度较短时出现得更晚,反之出现得更早,且出现显著性变化趋势的持续时间更长。③当累积时间尺度较短时,渭河流域的标准化降水指数受大周期震荡影响较大,嘉陵江流域的标准化降水指数受小周期震荡影响较大;渭河流域的标准化降水指数在长时间和短时间尺度下均呈现出周期性,嘉陵江流域的标准化降水指数只在长时间尺度下呈现出较强的周期性。④渭河流域北部部分地区应在春季、嘉陵江流域南部应在夏季预防洪涝灾害,渭河流域的西部和北部、嘉陵江流域的南部应在秋、冬两季重点预防旱灾的发生。

民俗文化视域下的云南兴蒙蒙古族之旱涝灾害应对考察

云南兴蒙蒙古族是杞麓湖滨农耕文化的重要创造者之一。元明清以来,随着当地蒙古族的农业开发,杞麓湖西畔的蒙古族聚居地逐渐成为滇中的重要粮仓,然而,严重的水旱灾害常常给当地农业生产带来巨大的破坏。兴蒙蒙古族的民俗文化应对主要包括生活经验的传承、自然崇拜的祈愿和日常生活的禁忌,这些旱涝灾害的民俗文化应对一方面能较好地使民众意识活动脱离对特定事件因果的沉浸,调节当地群众的消极情绪,提升安全感,成为居民情感的疏导口;另一方面,浸润人民群众生存智慧的灾害经验总结和应对是当地蒙古族经历代传承留存的民俗文化精髓。

近50年华南前汛期降水、江淮梅雨和华北雨季旱涝特征对比分析

利用全国160站逐月降水资料,统计分析了1951～2000年50年华南前汛期降水、江淮梅雨和华北雨季旱涝事件的分布特征,结果表明：近50年无论是华南前汛期降水、江淮梅雨还是华北雨季,旱（涝）事件频率相当,华南和江淮洪涝强度大于干旱强度,华北干旱与洪涝强度相当,华南前汛期降水和华北雨季总体呈趋旱的趋势,而江淮梅雨呈趋涝的趋势;华南前汛期降水年际变化最为显著,江淮梅雨次之,华北雨季最弱,年代际变化的情况正好相反;从同期500 hPa高度场来看,华南前汛期降水多少与其北侧有无低值系统向南发展关系密切,江淮梅雨和华北雨季均与副高相关显著,不同在于前者还和鄂霍茨克阻塞高压呈显著正相关,而后者受其西北侧中高纬地区的环流影响较大;从前期海温来看,华北雨季与大西洋西部和北太平洋海温关系比华南前汛期降水和江淮梅雨更为密切,江淮梅雨与中国近海海温相关关系最为显著,而华南前汛期降水与孟加拉湾附近海温相关最明显.

东北亚地区夏季850hPa南风异常与东北旱涝的关系

利用东北地区均匀分布的 80个测站 40年 ( 1 961～ 2 0 0 0年 )夏季月降水资料和同一时期北太平洋海温及NCEP/NCAR月平均再分析等资料 ,首先分析了东北亚地区夏季 85 0hPa南风异常特征 ,然后讨论了这种异常与东北降水的关系及其物理意义 ,最后给出了东北亚地区夏季南风异常的某些前兆特征。结果表明 ,东北亚地区夏季南风的强弱变化不仅与东北旱涝存在着十分密切的关系 ,而且对大范围大气环流异常也具有非常敏感的反应 ,东北亚地区南风异常的出现还具有前冬和前春北太平洋海温和 5 0 0hPa大气环流异常的前兆信号。

江南南部—华南北部前汛期严重旱涝诊断分析

利用江南南部—华南北部区域１８个站４５年（１９５１～１９９５年）４～６月降水资料计算了Ｚ指数，确定出该区域严重涝年（１９５４、１９６２、１９６８、１９７３、１９７５年）和严重旱年（１９５８、１９６３、１９６７、１９８５、１９９１年）．分析了严重旱涝的频数分布和空间分布的特征，以及印度洋和太平洋整个赤道地区的ＳＳＴＡ、ＯＬＲ距平场的分布．结果表明旱涝年ＳＳＴＡ、ＯＬＲ距平场均有明显的差异．

南海中北部次表层水温与南海夏季风和广东旱涝

为了解南海与季风的相互作用,用实测资料分析了南海中北部次表层水温与南海夏季风和广东旱涝的关系。结果表明:南海中北部次表层水温在2月偏暖(冷)时,南海夏季风爆发偏早(晚)是主要现象;南海中北部次表层水温在8月偏暖(冷)时,南海夏季风结束偏晚(早)是主要现象。西沙平均水温时间系列的距平值自1978年1～3月开始有上升趋势,年平均水温距平值上升趋势出现在1979年。结论:南海中北部在2月次表层水温持续编暖(冷)时,夏季风爆发偏早(晚)、广东出现洪涝(干旱)灾害是主要现象。

北半球环状模(NAM)、东北冷涡与前汛期华南旱涝

利用中国气象局国家气象信息中心提供的1951-2004年全国160站月平均降水资料和欧洲中心提供的ERA-40再分析资料,对近50年华南前汛期降水、东北冷涡、前期北半球环状模和海温的关系进行了统计分析,定义了一个前汛期东北冷涡强度指数(NECVI),结果表明:前汛期东北冷涡强度与华南降水存在显著的正相关,东北冷涡强年,华南降水偏多,前期2-3月份北半球环状模(NAM)偏弱;反之,东北冷涡偏弱年,华南降水偏少,前期2-3月份NAM偏强。此外,前汛期东北冷涡的强度和前期的中国近海海温存在显著的负相关,前期的NAM和中国近海海温的异常可以作为前汛期东北冷涡异常的一个前兆信号,进而为华南地区前汛期降水异常的预测提供参考依据。

考虑下垫面影响的海南岛干旱区昌化江流域旱涝时空分布规律

传统旱涝评估多从单一因素角度来研究,而忽略了下垫面的特性如农业用地对旱涝事件形成的影响。基于昌化江流域内20个气象站点1970—2019年逐日降雨数据,结合遥感提取的30 m DEM和遥感解译的土地利用数据,应用降水Z指数对流域内的旱涝等级进行划分。运用下垫面数据修正分析结果,评估流域旱涝面积时空变化特征,分别划分流域的易旱、易涝区。结果表明:流域冬春季节干旱问题较其它季节突出,但整体上干旱面积呈明显下降趋势;流域内夏秋季雨涝问题较为严重,且总体雨涝面积呈上升趋势。全年干旱易发区与秋季雨涝易发区较为集中分布于流域下游;总体昌化江流域旱涝灾害有逐年缓解趋势。

西南地区冬季旱涝特征及其与北极涛动关系

利用1951-2010年我国西南地区内32站月平均降水资料及NCEP/NCAR再分析资料,对西南地区冬季旱涝时空分布特征及其与北极涛动(AO)的关系进行了研究分析。结果表明:近60 a西南地区冬季降水量和旱涝事件平均发生频次均呈东南向西北递减分布,其中滇、黔、桂交界处和四川南部为降水偏多事件多发区,而渝、滇西南、黔东部及四川盆地是干旱事件多发区,特旱事件的发生概率也较高,并有逐年增加的趋势;冬季旱涝以周期为12 a、8 a左右的低频振荡最为显著,近几年均处于负位相;冬季AO与西南地区同期降水呈显著的正相关,AO异常偏强(弱)时,则西南地区降水异常偏多(少)。

我国东部4—9月大尺度南北旱涝的特征及变化

研究了我国东部4—9月逐月、逐季降水的跷跷板结构和气候特征,结果表明:不同时段跷跷板结构的位置和强度不同。当时间尺度加大时,南北旱涝特征更明显。定义并计算了1951—2003年我国的南北旱涝指数。对夏季和8月典型南北旱涝年进行差异的显著性t检验,表明南北旱涝年的划分是合理的。研究了1951—2003年我国南北旱涝特征的长期趋势和年代际变化;研究了南北旱涝指数与冷暖事件年的关系。结果表明,冷暖事件年对6月、6—7月以及夏季大尺度南北旱涝有影响,暖事件年有利于发生北旱南涝;而冷事件年则相反。结果还表明,冷暖事件仅是我国南北旱涝分布的一个影响因素。

近62 a湖北省旱涝特征分析

利用湖北省76个国家气象站1961—2022年地面气象观测资料,基于气象干旱综合监测指数(Meteorological Drought Composite Index,MCI)和有效降水指数(Effective Precipitation,EP)识别湖北省历年干旱和洪涝过程,分析近62 a旱涝过程频次时空变化和旱涝年、旱涝转换特征以及2010年以来旱涝特点。结果表明:湖北省旱涝频发区总体呈东涝西旱、南涝北旱的片状分布。干旱和暴雨洪涝发生频次分别呈现波动式下降、上升趋势。干旱主要发生在春季和伏秋季,发生频次总体呈减少趋势,但夏秋干旱以及极端干旱有趋多增强的态势;暴雨洪涝主要集中在夏季,发生频次呈增多趋势。旱涝年年际间呈现连旱2~4 a、连涝2~3 a或旱涝交替的特征,部分年份年内旱涝并存、旱涝急转,2010年以来无旱涝并存年。旱涝转换站数年际间波动较大,呈现5个阶段性上升特征,各递增阶段最大站数呈递减趋势。2010年以来旱涝呈现极端性增强、骤发性增多及连旱连涝的特点。

不同诱灾因子对秦岭南北旱涝灾害影响

运用旱涝指数模型,计算、分析了不同诱灾因子对秦岭南北旱涝灾害影响。研究表明:①秦岭南北旱涝灾害与太阳活动存在相关性。具体表现为:太阳黑子处于峰年或谷年时关中与陕南地区形成旱涝灾害,且20世纪60-80年代太阳黑子数与旱涝指数呈负相关,80年代以来呈正相关;②厄尔尼诺年与秦岭南北旱涝灾害有一致性。1957-2006年50年中,发生厄尔尼诺事件为15次,在事件当年和次年关中、陕南地区发生旱涝灾害概率分别为:75%与50%,且间隔6年以上的两次厄尔尼诺之间,必有一次干旱年和多雨年;③太阳黑子与厄尔尼诺对关中与陕南影响既具有一致性,又存在差异。

南水北调中线地区旱涝变化的长期特征

利用近５００年我国旱涝等级历史资料及新中国４０多年气象资料，采用天气、气候及统计方法，计算了中线地区干旱指标，分析了华北地区和汉水上游水库库区干旱分布特征、各区区域性干旱遭遇及库区供水区与北方需水区旱涝变化的长期特征，供南水北调决策参考。

2013年夏季中国北涝南旱环境场及异常成因分析

2013年夏季中国降水总体呈北涝南旱的分布特征,华北地区、东北地区和西北大部降水异常偏多,而淮河流域、云贵高原至江南地区降水异常偏少。2013年夏季降水异常有其特定的环境场和物理机制,首先从东亚大气环流系统相互配置的角度分析了2013年夏季北涝南旱对应环境场的异常,结果表明:2013年夏季东亚夏季风偏强,西太平洋副热带高压(以下简称副高)偏强,位置偏西偏北,加强了水汽向北输送;同时欧亚中高纬地区为冷性低压控制,阻塞高压活动偏少,不利于冷空气南下;冷暖空气在我国北方地区长时间对峙,导致北方降水偏多。其次,探讨了前冬海洋和积雪等外强迫异常对东亚大气环流的可能影响,发现2013年前冬至夏季,赤道太平洋中东部海温偏冷,而北印度洋和西北太平洋海温偏暖,夏季热带沃克(Walker)环流和西太平洋哈得来(Hadley)环流异常,西太平洋南部尤其是菲律宾海附近热带辐合带对流活动偏强,使得副高偏北,东亚夏季风偏强;前冬欧亚积雪异常偏多,有利于夏季贝加尔湖以东盛行深厚的冷性低压,东亚副热带西风急流增强,也有利于副高加强、西伸和北扩。东亚夏季风环流系统既受海温和积雪等外强迫的影响,同时系统之间也存在相互作用,环流系统之间的不同配置是造成区域旱涝异常分布的直接原因。

环境恶化导致我国东部夏季频现北旱南涝

根据延伸的我国晴空总辐射量和夏季气候的关系,本文再次确认反映大气污染程度的晴空太阳辐射减少对我国近年来夏季频现的北旱南涝产生显著影响.同时,它还对随后2年以上的我国北方沙地面积的扩张起相当作用.较全面研究了近年来我国东部夏季北旱南涝加速发展的前期成因,认为这是包含空气质量,土地沙化在内的我国整个生态环境快速恶化并受到温室效应和"亚洲棕云"更大范围环境变化影响的综合结果,理应引起我们高度警惕.

气候与漕运:《清口灵运碑》所见1626年的南旱北涝

历史上的气候与漕运问题值得关注,《清口灵运碑》记录了天启六年(1626)气候异常与通漕不畅的史实。该年南旱北涝导致黄强淮弱,洪泽湖无法蓄积足够的淮河清水冲刷黄河泥沙,地处南北地理分界线以及黄淮运交会处的淮安清口,漕船大量滞留积压。作为应对之策,治河没有采取工程量巨大的另开河道之策,而是在人为疏浚的同时采取了相对简便易行的求助神灵的办法,祈祷黄河水神金龙四大王减弱黄水以不侵淮,又祈祷淮河水神张将军增强淮水以御黄,希望清口故道畅通。祈祷后不久,恰巧大雨倾盆,旱情缓解,漕运通畅。事后为兑现所谓河神显灵的承诺,修庙立碑,奏加封号,这一过程促进了水神信仰的传播。黄淮运关系协调是漕运系统正常运转的保证,神灵信仰作为统治者管理国家的手段,尽管充斥着迷信荒诞的成分,但在灾害应对和河漕管理中也起到了安定人心、组织动员等作用,展现了传统时代治黄为保漕的国家治水理念。

海温异常对长江流域夏季典型旱涝的影响研究

为研究长江流域夏季旱涝特征及其与海温异常之间的关联性,基于中国326个气象站降水量、NCEP/NCAR再分析资料等,采用合成分析、EOF分解等方法,分析了长江流域夏季典型旱涝年的降水分布、同期大气环流及前期海温特征,并以2018年为例,初步揭示了2018年前期海温异常对大气环流的可能影响。结果表明:①长江流域夏季典型旱年,仅嘉陵江和岷沱江会表现出局部偏涝,全国为典型的Ⅰ类雨型,多雨区位于黄河流域及以北地区。前期冬季赤道太平洋表现出类拉尼娜的东冷西暖分布,同时黑潮区海温偏低,西风漂流区海温偏暖。受多海域协同作用,同期欧亚环流场上自西北向东南呈现出“+-+”三极型分布,东亚地区为自北向南“-+-”的EAP负位相。长江流域典型涝年,全国多为典型的Ⅱ类和Ⅲ类雨型,环流及海温呈现出相反特征。②2018年为典型的长江中下游偏旱年,仅在岷沱江降水偏多近3成,为历史第4多,与长江流域夏季降水的主模态正位相类似,解释方差达24%。③2018年前冬出现弱拉尼娜、春末夏初西风漂流区异常偏暖、NAT异常正位相,三者共同作用,使得东亚副热带西风急流偏北,东亚沿岸出现EAP负位相,大陆热低压明显偏强,东亚夏季风为1961年以来最强,同时副高脊线最北,造成夏季降水主雨带北推至华北、西北地区,岷沱江、嘉陵江异常多,而长江中下游异常少,为典型的Ⅰ类雨型。研究成果可为长江流域旱涝预测、水资源调度提供参考。

我国“南涝北旱”格局变化初步分析

利用近50年水文资料对北方松辽流域、海河流域、黄河上游和南方长江中下游、珠江流域、西南地区等6个典型区域的历年降水量、江河湖库来水量及洪水发生情况进行了研究分析,得出了我国天然来水虽然近年来北方有所增加、南方有所减少,但"南涝北旱"的总体格局未发生根本性改变的初步结论,对防汛抗旱工作具有一定的参考价值。

典型南涝(旱)北旱(涝)梅雨大气环流特征差异及动力诊断分析

利用NCEP逐日再分析资料,采用合成分析和动力诊断方法比较研究了典型南涝(旱)北旱(涝)梅雨大气环流特征差异,逐一考察了近20种物理量对其主雨带位置的诊断识别能力。结果表明:典型南涝(旱)北旱(涝)梅雨极涡偏强(弱),亚欧中高纬槽脊振幅较大(小),中纬度110°E～150°E地区位势高度明显偏低(高),冷空气势力偏强(弱);相应南亚高压主体东段偏南(北);副高主体明显偏东(西),西伸脊线偏南(北);印度季风槽强度偏弱(强);高、低空急流在江淮流域形成的高空辐散和低空辐合均偏弱(强);江淮流域水汽输送偏弱(强),主要源于西南季风气流(西南季风和副高南侧东风气流);低空急流轴左侧经向风强梯度辐合区、500hPa垂直上升运动中心、925hPa和300hPa总变形高值带、低层水汽通量经向强梯度辐合区、中层Q矢量辐合中心与主雨带位置吻合良好。