基于Z指数和云模型的川中丘陵区干旱分布研究

Z指数法是气象干旱评价中一种较为有效的方法,它以降水量为主要评价指标。但由于降水量并不完全符合正态分布,且依据Z指数法评价的旱涝等级标准受主观影响大,简单的数值比较不能完全客观揭示干旱的时空分布特征。因此,可将具有模糊隶属度分析优势的云模型理论和Z指数法相结合,共同揭示干旱的时空分布特征。以川中丘陵区22个站点近60 a的干旱变化为例的实证分析结果表明,干旱的类型占比、时间分布特征、Z指数序列趋势分析均可准确刻画研究区干旱的实际变化规律,该研究方法是可行的。研究方法可为今后气象干旱评价研究提供借鉴。

昌吉州干旱指标估算及干旱分布特征分析

根据改进的彭曼公式给出的年月干燥度,对昌吉州的干旱状况进行估算,得到了干旱状况的定量诊断指标,以此对该地区干旱的时空分布特征进行分析,为昌吉州水资源的定量评价与合理调配用水管理提供了科学依据,同时为抗旱减灾工作及防汛抗旱指挥系统提供相关的信息和技术支持,以提高抗旱工作的主动性和决策的科学性。

曼谷地区干旱灾害风险分布及变化趋势分析

基于自然灾害风险评估理论,依据致灾因子危险性、承灾体的脆弱性,综合评估曼谷节点地区的干旱灾害风险。进而分析2000—2020年曼谷干旱灾害危险性、脆弱性和风险的空间分布特征和变化趋势。结果表明:1)曼谷干旱危险性在地区间存在差异,符合“北高南低”的规律。高脆弱性地区集中在曼谷都市区中部、佛统府西北部和沙没巴干府西部,与自然条件、人口和经济分布以及城市活动有关。曼谷干旱风险较高,中等及以上干旱灾害风险土地占总面积的41.64%,佛统府西北部和巴吞他尼府中部具有最高风险,同时具有较高的脆弱性和危险性。2)曼谷的风险性、脆弱性和危险性均呈线性上升趋势。巴吞他尼府和佛统府的危险性,佛统府西北部和曼谷中部城乡居民用地的脆弱性,以及佛统府西北部和、巴吞他尼府中部和曼谷都市区中部的干旱风险程度上升较快。3)M-K检验结果显示,曼谷危险性和风险均呈现“东升西降”的空间分布特征,但变化趋势均不显著。曼谷的脆弱性在大部分地区呈极显著上升趋势,沙没沙空府的脆弱性上升趋势最为显著,达到71.23%。4)曼谷的干旱灾害风险程度由危险性和脆弱性共同决定,一元线性线性回归分析结果与M-K检验分析结果在空间分布上存在明显差异,但都表明需采取措施降低脆弱性以降低城市干旱灾害风险。利用精细尺度的空间数据进行分析可以更准确反映该地区的资源管理能力,提高风险评估的合理性,为节点城市的灾害风险管理和风险分布研究提供有价值的参考。

基于云模型的安徽省干旱时空分布特征分析

为分析安徽省干旱时空分布特征,依据安徽省14个典型站点1962~2013年逐日降水量资料,以降水量距平百分率作为干旱等级评价指标,引入云模型研究了安徽省干旱时空分布的均匀性和稳定性特征,并采用ArcGIS的反距离权重法分析了不同时间尺度下的干旱频率空间分布特征。结果表明,安徽省干旱年际变化呈逐年波动式的缓解趋势;在时间尺度上,干旱年际分布均匀性最好,春季最不均匀,夏季稳定性最好,年际和春季次之,秋、冬季最差;在空间尺度上,皖北地区干旱分布最不均匀,皖南地区的均匀性最好,皖北地区稳定性最好,皖南地区稳定性最差;安徽省干旱频率空间分布基本呈纬向分布,即干旱发生频率自北向南递减。

黑龙江省基于降雨的干旱时空分布及玉米灌溉需水规律研究

为了得到黑龙江地区不同降雨频率下的干旱情况以及玉米灌溉需水分布,利用1990-2015年黑龙江72个站点逐月降雨数据,研究了玉米生育期(5-9月)各月及全生育期的降雨分布,同时分析了不同降雨频率下各站点降水距平百分率以及玉米灌溉需水情况。结果表明:黑龙江较易发生干旱以及降雨量较少的地区是黑龙江西部的齐齐哈尔、龙江、杜蒙、泰来、大庆、肇州、肇源等地以及黑龙江东北部的鹤岗、桦川等地;7、8月为各地区玉米灌溉需水量较多的月份;在50%降雨频率下,黑龙江大部分地区都不会发生干旱,在75%降雨频率下,黑龙江有少部分地区发生干旱并需要对玉米进行灌溉,在90%降雨频率下,黑龙江大部分地区都达到了干旱标准,并需要进行灌溉。

1998~2015年“一带一路”地区逐月干旱时空分布数据集

干旱是人类社会长期面临的自然灾害之一,给各国国民经济,特别是农业生产带来了巨大的经济损失。“一带一路”地区处于全球主要干旱半干旱区和亚湿润生态脆弱带,准确把握该地区历史干旱发生的严重程度和干旱变化模式,可为该地区应对和减轻干旱损失提供决策支撑。本文利用热带测雨任务卫星TRMM 3B43降雨资料,基于降水距平百分率模型,计算出了“一带一路”地区61国1998~2015年逐月共216期干旱空间分布情况,数据为TIF格式,数据量为324 MB。经1998~2013年7月地面气象站点资料验证,75%的TRMM数据和气象站点数据的拟合R2在0.7以上,数据整体具有较高的真实性,为分析“一带一路”地区干旱的分布格局和动态变化提供了数据基础。

基于SPEI的1981—2017年中国北方地区干旱时空分布特征

基于逐日降水量实测数据以及根据Penman-Monteith公式获取的潜在蒸散发量,计算了中国北方地区1981-2017年的标准化降水蒸散指数(SPEI),并采用Mann-Kendall检验及旋转经验正交矩阵(REOF)等方法,探讨了近37年来北方地区干旱时空分布特征。结果表明:(1)1981-2017年北方地区约有74%的区域SPEI呈减小趋势,其中显著减小( P <0.05)的区域占总面积的43%,区域平均SPEI趋势率为-0.015·a -1 ( P <0.01),1994年为其突变年;(2)近37年来,北方地区轻度干旱(-1.2<SPEI≤-0.5)和中度干旱(-2<SPEI≤-1.2)发生频次呈增加趋势的区域分别占总面积的78%和81%,表明干旱化现象主要表现为轻度和中度干旱;(3)在研究时段内,春季干旱化最严重,冬季最弱;(4)研究区通过REOF方法划分的三个主要干旱特征区分别为华北、东北和西北区,其中华北区无明显趋势变化;东北区经历了干旱化到湿润化的反转;西北干旱区在研究时段内干旱化最为严重。

基于降水距平百分率的安徽省近50a干旱时空分布特征分析

基于安徽省1965-2014年15个气象站点的降水资料,以降水距平百分率(Pa)为干旱指标,从年和季(3个月)时间尺度定量地分析安徽省时空变化特征。研究结果表明:安徽省干旱在空间尺度上分布不均,北部和西南地区干旱发生频率高,中部和东南地区发生频率较低,自北向南干旱频率逐渐降低。通过对季节尺度干旱结果的比较可知,秋旱发生频率最高、强度最大、干旱范围最广,其次是夏旱、冬旱和春旱。其中春旱和秋旱有加重趋势,而夏旱和冬旱趋势不明显。

基于SPEI的三江平原干旱时空分布特征分析

干旱监测指标是人们监测旱涝变化情况的重要参数,可为灾害预警、影响评估、应急管理及决策提供依据。基于1961—2014年的月降水量和月平均气温时间序列分别计算不同时间尺度(1月、3月、12月尺度)的SPEI值,在此基础上分析不同年、季节和月份干旱强度和干旱站次比的变化特征以及干旱发生频次的空间分布特征。结果表明:三江平原干旱强度及干旱发生范围总体呈略微上升趋势,夏季干旱强度最大,秋季干旱发生范围最广;空间尺度上,中旱及以上强度干旱发生频次较高的区域主要集中于鹤岗、富锦、佳木斯、萝北、集贤等地,呈从东南向西北增加的特点;三江平原的干旱情况在不同年代呈波动态势,1970年代和2000年代为干旱最严重的年代纪。

基于EOF的渭河流域干旱时空分布特征研究

【目的】探究渭河流域气象干旱的时空分布特征及演变规律,为该流域社会经济的可持续发展提供支持。【方法】以渭河流域1960-2016年20个气象站逐月降水量和月平均气温数据为基础,基于标准化降水蒸散指数定量描述干旱,并运用经验函数正交分析法(EOF)对渭河流域各站点组成的历史干旱指数矩阵进行分解,分离干旱场的时空分布结构;采用具有一定物理意义的互不相关的典型分布模态代替原干旱场研究流域干旱空间分布规律,采用典型分布模态对应的时间系数研究流域干旱的时间分布规律。【结果】渭河流域气象干旱场干旱指数矩阵分解得到的前5个特征值的累积方差贡献率达到86.44%,但仅前2个特征值通过了North显著性检验,累积方差贡献率接近75%;模态一时间系数的线性趋势斜率小于0,且通过了0.01显著性水平检验;模态一时间系数于1984年、1986年、1989年发生3次突变,到1996年达到0.05显著性水平。【结论】渭河流域气象干旱场存在全流域一致型和东南-西北反位相型两种空间分布模态,两种空间分布模态对应全流域干旱少雨、湿润多雨、东南湿润西北干旱、东南干旱西北湿润4种干旱表现形式;模态一时间系数有显著减小趋势,反映流域干旱化趋势日益显著,而模态二时间系数无显著变化。

基于SPI的新疆干旱时空分布分析

采用标准化降水指数SPI,根据1962—2010年新疆区50个地面气象观测站台的降水实测数据,计算并分析了新疆区SPI的空间分布,从而对新疆全区近50年的干旱时空分布特征进行分析研究,并详细分析南疆和田市近50年的4季SPI变化趋势。为了解掌握新疆干旱时空特征,开展干旱监测分析提供了较为方便可行的参考和依据。

3维干旱变量联合概率分布研究

研究多变量干旱特性联合分布的推求方法。选择干旱历时、干旱烈度和烈度峰值为水文干旱特性变量。单变量的边际分布参数分别采用矩法、概率权重法、极大似然法和遗传算法进行计算和优化。应用检验、Kolmogorov-Smirnov等6种检验法进行单变量分布的拟合度检验。采用Pearson’s古典相关系数,Spearman秩相关系数,Kendall’s,Chi-Plots和K-Plots进行变量间的相依性度量。选择4种常用的3维Archimedean Copula函数进行干旱特性变量联合分布拟合。根据RMSE、AIC和BIC准则选择最优copula。在此基础上,采用基于Rosenblatt变换的Bootstrap法进行3维copula的拟合度检验。模型应用于渭河流域北洛河状头站径流序列,结果表明:Gumbel-Hougaard copula拟合效果最好,可以描述洛河状头站3维干旱变量的联合分布。

近60a新疆塔城地区降水及气象干旱变化特征

利用新疆维吾尔自治区塔城地区9个国家气象观测站1961—2020年逐月降水资料,基于降水量距平百分率(Pa)指数,从干旱发生频率、干旱影响范围和强度等方面,分析塔城地区气象干旱的时空分布特征。结果表明:(1)近60 a塔城地区年平均降水量为211.4 mm,呈现西北部多、中东部少的分布格局。年平均降水量呈显著增多趋势,在1986年发生由少到多的突变。(2)近60 a塔城地区共有14 a发生年尺度干旱,占比为23.33%,其中轻旱9 a,中旱3 a,重旱2 a;季节尺度干旱发生频次以夏季最多,冬季次之,春秋两季相当且最少。(3)近60 a塔城地区年、季尺度干旱站次比呈减小趋势,年、季(除夏季外)干旱强度亦呈减弱趋势,干旱影响范围的缩小和干旱强度的减弱使干旱状况有所缓解。从干旱影响范围来看,局域性干旱和全域性干旱发生频数均较高;从干旱强度来看,以轻度干旱和中度干旱为主。(4)AO、PDO指数的变化及ENSO事件对塔城地区干旱事件的发生具有一定指示意义。

宝鸡市干旱气候特征分析

干旱是宝鸡市主要的气象灾害之一 ,根据宝鸡市 1 95 3年～ 1 997年 1 1个县站的干旱史料 ,统计分析得出干旱的时空分布特点是 :川原地区干旱突出 ,山区较轻 ,春夏旱严重 ,秋冬旱较轻 ;气候特征表现为 :大旱年降水偏少程度减少 60 %以上 ,气温偏高 0 .7～ 3 .5℃。最后 ,探讨了干旱气候形成的主要原因。

基于Copula函数的黑河流域干旱频率分析

【目的】构建二、三维干旱特征变量重现期的联合分布模型,对实际的干旱变量重现期范围进行估计,为旱情预报提供参考。【方法】采用4种对称和5种非对称的Archimedean Copula函数,构建黑河流域上游莺落峡、梨园站和正义峡3个水文站干旱历时、干旱烈度和干旱烈度峰值的二、三维联合分布模型;通过拟合度评价,选取Frank和Clayton Copula函数,对黑河流域的联合重现期和同现重现期进行计算,分析黑河流域重现期的空间演变规律。【结果】单变量的重现期理论值介于二、三维变量联合重现期与同现重现期之间;当单变量重现期理论值为5年时,采用干旱历时与干旱烈度的二维联合分布模型,推求的莺落峡、梨园站以及正义峡3个水文站的实际单变量重现期分别为4～7,2～6及4～7年。【结论】Copula函数能够较好地用于构建黑河流域干旱特征变量的重现期分布模型。

华北地区1972年和1997年干旱特征及其影响系统分析

利用华北地区实测的月降水量资料,美国NCAR/NCEP 850 hPa的矢量风5、00 hPa和850 hPa的位势高度等再分析资料,分析了华北地区1972年和1997年这2个干旱年干旱的空间分布、强度分布和持续时间,以及西太平洋副热带高压变化、季风进退和欧亚大气环流异常情况.结果表明:1972年是季风正常年,但该年亚洲大陆高压偏强且持续存在、西太平洋副热带高压持续偏弱,导致了干旱的发生与持续;而1997年由于持续偏强的亚洲大陆高压、持续偏弱的季风和西太平洋副热带高压造成该地区严重干旱.

黔西南州干旱灾害等级指标研究及其对烤烟的影响

选取了降水量距平百分率、降水排频、连续无雨日数和土壤相对湿度建立了黔西南州烤烟干旱评价指标体系,利用黔西南州烤烟干旱评价指标体系分析及相关数据分析统计,得出黔西南州干旱频率情况,结果表明:黔西南州春旱对烤烟的影响主要集中在兴义大部、兴仁和普安的局部,发生干旱的概率最大达到42.4%;夏旱对烤烟的影响主要在安龙,干旱发生概率达40%以上;秋旱对烤烟的影响主要发生在望谟、贞丰和安龙,秋旱发生的概率超过了40%,其中望谟秋旱发生概率最大接近50%。

基于信息扩散技术的西安市小麦干旱风险分析

针对区域作物产量历史数据较少的情况,以及作物趋势产量的分析需划分较短时段逐步回归的要求,将信息扩散技术引入作物干旱风险分析研究中,利用信息扩散近似推理方法逐步回归各时段的趋势产量,并根据实际产量与趋势产量的差别,计算历年的作物干旱减产率.在此基础上,将减产率样本点数据集值化,利用信息扩散模型分析减产率的概率分布.以西安市为例,利用信息扩散技术对该区域小麦干旱进行风险分析,结果表明,西安市小麦受损程度主要集中在10%以内,受损程度20%以上可能性很小.

基于气象数据的云南省干旱时空变化特征分析

基于云南省31个站点47年的逐月观测气象数据,通过计算降水量距平百分率(Pa)及潜在蒸散量(ET_0)指数值,从时间和空间2方面对干旱发生频率及发生地点进行分析。结果表明:1958—2004年,云南省春、夏、秋、冬4个季节均有发生干旱的情况。其中,冬季干旱最为严重,春季次之,而夏季仅有2年发生了轻微干旱,其余年份夏季无旱。空间分布上,滇中与滇东南地区相对较旱;滇西南降水充沛,极少干旱;滇北,尤其是与西藏接壤的迪庆地区旱情较为严重。云南省总体降水量充沛,但降水在空间上分布不均和降水在时间上过于集中是导致干旱事件发生的重要原因。

基于SPI的1960～2012年西南地区水稻生长季干旱时空特征分析

基于1960～2012年逐月降水资料,选取标准化降水指数（SPI）为干旱衡量指标,将SPI1与水稻各生长阶段（Growth Period of Rice,GPR）相结合,研究西南地区近53 a来整体和水稻（Oryza sativa）4个生长阶段的干旱时空演变特征。结果表明：整体上,西南地区历年干旱站次比均高于50%,全域性干旱特征显著。水稻不同生长阶段干旱时空分布特征差异显著。（1）GPR1和GPR2阶段以全域性干旱为主,GPR3和GPR4阶段则呈现局域性干旱〉区域性干旱〉全域性干旱的特征;（2）生长阶段内干旱连续性特征明显,尤其是GPR2阶段,易发生周期为2～6 a的全域性干旱和区域性干旱。（3）轻旱高值区呈现由东北向西南转移的趋势;中旱高发区呈现出明显的从北部向南部移动的趋势;重旱高发区各阶段空间分布差异较大。（4）水稻在GPR1和GPR2阶段主要受轻旱和中旱影响;GPR3和GPR4阶段重旱发生频率上升,影响范围增大。