海温和MJO对2023年西南春旱的协同影响

2023年春季,我国西南地区发生了严重的气象干旱,对当地社会经济造成严重影响。为深入认识这次干旱事件的成因、并为未来西南地区春旱的预测提供科学依据,本文利用站点观测数据、美国国家环境预测中心和国家大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)再分析数据、美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)的海表温度等,采用T-N波作用通量和合成分析等方法,从海温和热带大气季节内振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)的角度深入探讨此次春旱成因。结果表明:(1)2023年我国西南春旱是高温干旱复合事件,3月干旱发生在中部,4月干旱加剧并向西扩展,5月干旱持续。(2)3月北太平洋的马蹄形海温异常导致西风急流偏南偏西,抑制了西南地区的降水。(3)4月印度洋暖海温通过Kelvin波导致孟加拉湾附近的反气旋式环流异常,西北太平洋暖海温通过Rossby波导致南海至菲律宾的气旋式环流异常,造成西南地区南部出现偏北风,导致水汽辐散,加剧干旱。(4)5月MJO长时间维持在西太平洋,通过Gill响应引发南海至菲律宾对流层低层的气旋异常,减少偏南水汽的输送,从而使得西南干旱持续。

基于MODIS的普洱市春旱时空演变分析

受季风气候的影响,21世纪以来普洱市春季干旱频发,为了探究春季农业干旱的周期性,论文以普洱市为研究区,利用MODIS增强型植被指数EVI和合成的地表温度LST数据计算温度植被干旱指数TVDI模型,对2001—2022年1—4月普洱市春旱进行时空演变分析。结果表明:时间上,2001—2022年TVDI总均值为0.59,近22年的TVDI呈下降趋势,其干旱类型以中旱为主,年内3月、4月是全市最严重时期,2月次之,1月最弱;空间上,2001—2022年1—4月普洱市春旱南北部旱情呈增强趋势,东西部呈减轻趋势,除小部分地区(景东中部及东部、镇沅东部、景谷东部)旱情不稳定外,整体上旱情较为稳定,其干旱重心转移幅度较小,主要分布在景谷与思茅区,整体往南西方向偏移。

甘肃省近58年春旱的气候特征及其对农业的影响

利用甘肃省80个气象观测站1951-2008年的春季（3-4月）历年降水量距平百分率确定干旱标准,统计分析历年春旱发生的频率和范围。结果表明：甘肃省春旱发生频率比较高,其频率范围为30%-50%,河西走廊为40%-50%,陇中北部和陇东为40%左右,陇中南部、陇南和甘南高原为30%左右。全省春旱频率呈增加趋势,河西、陇东和陇南呈增加趋势,陇中趋势平稳,2000-2008年全省及各地春旱次数都在迅速增加。在近58年中,全省春旱范围的历年变化呈逐渐扩大趋势,陇东和陇南与全省相同,河西和陇中呈逐渐缩小趋势。

甘肃河东早春旱和春旱的监测与预测

利用1958年以来甘肃河东地区具有代表性的12个站点的降水和蒸发资料,给出了甘肃省早春旱和春旱指数计算公式和判别标准。结果表明:此法能够较准确地提炼出早春旱和春旱与多雨的年份,而且资料获取相对容易,在实时业务的干旱监测中有一定的应用价值。对46a来干旱的时空分布特征进行了初步分析,给出典型年份前期和当时场的风场和高度场的环流特征,指出从隆冬开始,北风异常就贯穿我国中西部上空的整个对流层;随着高度的升高,东亚高度场减弱并向西倾斜,东亚槽偏强,欧洲脊偏强,高低空环流的这种配制以及东西方向的波列分布状况不利于河东地区的降水,易造成干旱,并就此给出一个预测模型。

基于VSWI和RSM的贵州省春旱监测初探

基于贵州省MODIS数据,利用植被供水指数法(VSWI)对贵州省春旱进行遥感监测初探,并利用土壤水分相对湿度(RSM)数据对监测结果进行分析和验证。得到结论:(1)植被供水指数与土壤水分相对湿度呈正相关;(2)VSWI在一定程度上能够反映出贵州省春旱情况;(3)VSWI_(N)相对于VSWI_(E)更适合贵州省春旱研究。

甘肃黄土高原春旱的气候特征及预测方法

利用甘肃黄土高原55个气象站在1968\＿2000年间的春季降水、气温资料,计算了春季干湿指数,划分了春旱标准,用REOF方法进行了气候分区,分析了其时空分布特征和变化规律,计算了其与欧亚500hPa高度场、赤道北太平洋海温和高原加热场的相关关系,建立了甘肃黄土高原春旱的均生函数预测模型。结果表明,干旱有三个高发区,频率为36%～57%,约2～3年一遇,且有增加的趋势。春旱与当年高原500hPa高度场、赤道北太平洋海温及上年盛夏高原加热场呈正相关,与前期冬季高原加热场呈负相关,所建立的预报模型有一定的预报能力。

中国云贵高原喀斯特地区春旱特征分析

利用1951～2004年54年88个站3～5月日降水量资料，计算云贵喀斯特地区春旱强度指数，对该区春旱强度指数时间序列进行小波分析，揭示云贵喀斯特地区春旱强度指数变化的多时间尺度的复杂结构。结果表明：全区范围内春旱强度指数序列变化具有明显的周期和突变点，春旱强度指数存在22年左右的周期特征。特重区、严重区13～15年的周期也很显著，并存在2～3年的主周期；中旱区和轻旱区还具有9～11年的周期，存在3～4年的主周期。根据主周期进行预测，特重区、严重区干旱程度将加重；轻旱区、中旱区干旱程度将减轻。同时还分析了春旱的分布特征、形成的环流场和物理因子。

定量诊断华南春旱的形成机理

华南地处气候年际变化很大的东亚季风区,近年来秋冬春干旱灾害频繁,尤其自20世纪90年代末以来的干旱灾害给华南工农业生产和人民日常生活造成严重的影响。华南地区春季降水多是偏南暖湿气流在华南抬升的结果,为了全面而客观地查找华南春旱的主要成因,本研究从建立在流体所有守恒定律的华南(局地纬向平均)经向环流数学模式入手,在成功地模拟了导致华南春旱的华南地区(105°E^120°E纬向平均)经向环流后,定量地诊断分析了各动力热力因子对该经向环流的贡献。结果表明,激发华南地区下沉和30°N附近上升的距平经向环流的因子主要有:反映位置偏北的锋面对流活动的潜热加热(由其激发的经向环流下沉支对华南地区总下沉运动贡献占56%)、反映西风带扰动的经向温度平流(占25%)和反映西风急流的纬向西风动量平流(占20%)。为了了解使锋面位置偏北的大气环流统计特征,本研究还分析了华南春旱年(涝年)500 hPa位势高度距平(相对于1980~1999年平均)和华南春旱严重的1991年旱期(雨期)500 hPa位势高度场,发现华南春旱(涝)时乌拉尔山阻塞高压偏强(弱),副热带高压偏西偏北(偏东偏南)。对华南春旱严重的1991年乌拉尔山阻高与500 hPa位势高度距平场作相关分析发现,西太平洋副高变化滞后乌拉尔山阻高变化2~6天。

松嫩平原近年春旱特点浅析

利用1971-2004年实测的降水、温度等气象资料计算了黑龙江省松嫩平原春季湿润系数、张宝坤干燥度等指标,通过分析发现:近年来松嫩平原连年发生春旱,而且具有持续时间长、受害程度严重的特点。并分析了春旱对农业生产的影响,说明了春旱是影响当地粮食产量的主要灾害之一,为农业生产中减灾、抗灾提供科学的依据。

玉米育苗移栽防御低温冷害和春旱试验研究

为防御玉米低温冷害和春旱,在吉林省东部开展了玉米育苗移栽田间试验。结果表明,玉米育苗移栽是一项简便有效的防灾、减灾实用技术。利用该项技术可增加220～250℃·d积温,因此可采用较当地大田播种生育期长10～15天、所需积温多230℃·d的偏晚熟品种,以避开播种出苗期干旱;产量和产值分别提高40%和35%左右,并可提早成熟,防霜害,提高玉米品质。

近48年来广东春旱的变化

为了更好地做好广东省春旱的短期气候预测，用EOF分析、小波分析和相关分析等方法，对近48年（1957—2004年）来广东受害较大的春旱（2—5月）的变化规律及其成因进行了研究。结果表明，广东春季降水具有明显的2～3年和4年左右的年际变化以及36年左右的年代际变化。春旱主要发生在1960—1971年和1994—2004年，20世纪90年代以来严重春旱的发生呈增多趋势。1976／1977年之后，阶段性的冷与涝、暖与旱相对应，而其之前的这一相关性则不好。广东春季降水的异常主要与极涡、西太平副热带高压的强弱、亚洲大陆及其以北的500hPa环流异常有关。异常春早年500hPa同期环流场上极涡较强，偏向鄂霍次克海，亚洲大陆及其以北为明显的正高度距平，冷空气的活动偏强，副高偏东偏弱。850hpa流场上广东到南海盛行偏北气流，不利于降水的产生。异常涝年的情况则基本相反。

基于Ts-EVI特征空间的春旱遥感监测——以河北省为例

春季干旱是影响我国农业生产的重要自然灾害。以河北省为研究区,采用Ts-EVI构建的特征空间,以温度植被干旱指数TVDI作为土壤水分估算因子对2005年4～5月的春旱发生与发展进行遥感监测,主要得出以下结论:(1)表层土壤相对湿度RSM_(10)与TVDI的相关性均通过了α=0.001水平的置信度的t检验而表现出显著相关性,基于Ts-EVI特征空间构建的TVDI可以较好地估算土壤表层水分状况。(2)TVDI与不同土壤深度RSM的相关性在不同时期存在一定的差异,4月上旬～4月中旬以10 cm深度处的相关性最高,20 cm处次之;4月下旬～5月下旬以20 cm土壤深度处的相关性最好,10 cm处次之。(3)在不统计云覆盖地区旱情的情况下,2005年4月上旬河北省春旱面积为15 014.4 km^2;4月中旬～5月下旬的春旱面积分别为43 350.4 km^2、13 889.3km^2、71 664.3 km^2、12 864.8 km^2和44381.5 km^2。

基于SPEI指数的东北春旱频率变化及突变成因分析

选取中国气象数据网1961~2015年东北地区66个地面气象站逐日降水和气温资料以及美国国家环境预报中心(NCEP/NCAR)的位势高度、比湿、水平风速和垂直风速再分析日资料,计算东北地区近55年来春季干旱的标准化降水蒸散指数(Standardized Precipatation Evapotranspiration Index,SPEI),利用Cressman客观分析法、Mann-kendall法、巴特沃斯滤波法以及合成分析法分析东北春旱年大气环流与运动特征。结果表明,东北地区春旱在80年代初发生突变。以1980年为界,将近55年大致分为Ⅰ时段(1961~1980年)、Ⅱ时段(1981~2015年)两个时段,并挑出两个时段的典型春旱年。分析得出:Ⅰ时段,旱情东重西轻,春旱频率较高;Ⅱ时段,旱情西重东轻,春旱频率相对较低,Ⅰ时段旱情比Ⅱ时段重。进一步研究得出,相比Ⅰ时段,Ⅱ时段的反气旋强度弱且水汽通量辐散小,使得东北春旱在1980年前后发生转变。除此之外,纬向风切变分布不均可能是东北东部和西部春旱差异的重要成因。

北京地区春旱和春季第一场透雨指标的确定

利用北京地区１９５１～１９９５年降水和气温资料，探讨适用于对春旱进行实时业务监测的春旱指标和春季第一场透雨的指标。

甘肃黄土高原地区春旱指标研究

利用甘肃省甘肃黄土高原地区12个代表站1958—2003年春季3～5月逐候降水、蒸发资料，建立了该地区早春旱和晚春旱指数序列，确定了春旱等级标准，进一步分析了春旱的时空分布特征及其年际（年代际）变化规律。结果表明：（1）干旱指数能够连续动态地监测干旱过程，因而具有较好的代表性；（2）甘肃黄土高原地区早春旱和晚春旱北部高于南部，干旱中心在陇中；（3）重晚（早）春旱的发生频率增加（减少），站数增多（减少）；（4）区域性早春旱随年代呈下降趋势，区域性晚春早略有上升的趋势，但不明显。

2013年关中地区春旱的实时监测与剖析

陕西省关中地区春旱和伏旱频发,素有＂十年九旱＂之说。据气象部门报道,2012年年末至2013年年初,陕西省遭遇了自1961年以来最严重的一次气候干旱,严重影响了关中地区冬小麦的生长。为了进一步论述遥感干旱监测的实时性和宏观性,本文基于AquaMODIS卫星遥感数据,采用条件植被温度指数（VTCI）干旱监测方法对关中地区2013年3月以来的干旱程度进行了监测并进行剖析。

青海春季降水的气候变化特征及其对春旱的影响

利用青海省1961—2003年38个气象台站春季降水资料,采用线性趋势分析和小波变换分析方法分析了青海高原春季降水的变化趋势和时频特征。结果表明:近43年来,青海高原大部分地区春季降水量的总趋势是增加的,增加幅度最大的地区是青海高原南部地区;对于10年及以上相对较大的时间尺度,青海高原农业区春季降水干、湿交替的特征非常明显,经历了6个干、湿交替的阶段。在1961—1962年、1980—1982年、1994—1996年、1999—2000年4个阶段中几乎在所有周期上均表现为负位相,不同周期的振荡同位相叠加,从而形成了春季强的干旱阶段。

基于MODIS的河南省春旱遥感监测

以河南省冬小麦旱情遥感监测为例,利用MODIS/Terra卫星产品的归一化差异植被指数(NDVI)和地表温度(Ts)数据,构建双抛物线型NDVI-Ts特征空间。基于双抛物线型NDVI-Ts特征空间的温度植被干旱指数(TVDI)数据与气象站点实测土壤湿度进行相关性分析,揭示双抛物线型NDVI-Ts特征空间能较好地反映地表10cm土壤水分状况。以双抛物线型NDVI-Ts特征空间反演得到的TVDI作为旱情遥感监测指标,评估了2000年、2005年、2010年和2015年2月26日～6月1日的河南省春旱情况,并与当地气象站降雨数据对比,揭示了河南省旱情发展的时空特点,结果表明:利用MODIS NDVI和Ts数据构建NDVI-Ts特征空间呈双抛物线型,干边可决系数R^2在0.9以上;TVDI与实测土壤湿度呈现负相关关系,两者之间的线性拟合方程通过了P≤0.05的显著性检验;进一步将TVDI监测结果与降水量数据对比分析,表明TVDI监测旱情空间分布基本与降雨量空间分布一致。因而,基于双抛物线型NDVI-Ts特征空间的TVDI可以用于研究区旱情监测;从2000年、2005年、2010年和2015年的冬小麦旱情时空分布来看,河南省中南部冬小麦主产区土壤比较湿润,基本满足冬小麦需水量要求。

基于修正Z指数的辽西北春旱演变分析

利用辽西北地区39个雨量站1971-2013年逐日降水资料,选取Z指数为指标,根据国家干旱等级标准和辽西北实际情况对不同等级干旱所对应的界限值进行修正,基于修正后的Z指数,采用小波分析方法和Kriging空间插值法对辽西北地区春旱时空演变规律进行分析。结果表明:在辽西北地区春旱总频次各年代际变化中,大旱、重旱上升趋势明显,从20世纪70年代以来,春旱发生频次由8.1%上升到12.5%,重旱发生频次由3.6%上升到4.8%。周期变化中,辽西北春旱存在10 a左右的主周期。空间上,辽西北地区春旱具有明显的区域性,由南向北递增,春季各等级干旱高发区主要集中于朝阳市各县。

辽宁省近50年来春旱评估分析

利用辽宁省50个站点1960—2008年春季降水资料,采用Z指数对辽宁省各单站春旱进行等级划分,并在此基础上对整个区域春旱进行全面的评估。结果表明:辽宁省发生春旱的频率较高,共有21年,占评估年份的42.9%,其中发生春旱为特旱的共9年,占评估年份的18.4%;自20世纪90年代以来,辽宁省春旱表现出增加的趋势;省内各地都有春旱的发生,春旱发生的地域性不强。