基于连续无有效降水日数指标的中国南方作物干旱时空特征

利用中国南方15个省(市、区)气象台站1959-2009年逐日降水资料,以连续无有效降水日数(Dnp)为干旱指标,完善了指标中有效降水临界值和干旱分级标准,利用改进后的连续无有效降水日数干旱指标计算了南方地区春播夏收作物、春播秋收作物、夏播秋收作物、越冬作物近50a的干旱指数,得到干旱频率和干旱持续天数的空间分布特征,并分析其年际变化;同时引入逐日干旱频率,研究作物生育期内逐日干旱动态变化。研究结果表明:春播夏收作物在西南地区西部和淮北地区常发生春旱;春播秋收作物在长江中下游地区多发夏秋旱,在华南东北部多发秋旱,在西南地区东部伏旱明显;夏播秋收作物在长江中下游地区秋旱多发、华南东部秋旱高发;越冬作物在西南地区西部秋冬春旱高发且持续时间长,江北和华南地区也多秋旱和春旱。从年际变化趋势看,春播秋收作物干旱范围略有增大,夏播秋收作物干旱范围显著增大、强度略有增强,越冬作物干旱范围呈较明显增大;其他各作物干旱范围和强度呈不同程度减少、减弱的趋势。

中国北方夏半年最长连续无降水日数的变化特征

利用1951—2004年中国北方各气象台站夏半年逐日降水资料,建立最长连续无降水日数时间序列,采用经验模态分解(EMD)求出该序列的本征模态函数(IMF),分析原序列内在的多尺度振荡变化。用小波分析原序列的突变。结果表明,连续无降水日数的变化主要是由IMF1、IMF2和IMF3这3个本征模态构成,3—4a、8—10a尺度的振荡对整个变化起主要作用。近50年来,最长连续无降水日数呈线性增加趋势;显著增加的年份在1960年和1994年前后,与干旱现象的发生有紧密的联系。

辽宁人工增雨试验区最长连续降水日数变化分析

利用辽宁省1961～2008年5～9月人工增雨作业季节的日降水资料,从48年的降水资料中选出5～9月各月中最长连续降水日数作为基础,以人工增雨试验区平均值作为研究对象。结果表明,人工增雨试验区48年的最长连续降水日数各月的平均变化趋势率5、6月呈上升趋势,增幅分别为0.120和0.123d/10年;7、8、9月的趋势率呈下降趋势,分别为-0.236、-0.034和-0.079d/10年。由此体现出辽宁省在5月的人工增雨作业对于试验区最长连续降水日数的影响起到了积极作用。

近50年西藏最长连续无降水日数变化特征

利用1961—2010年西藏18个站点逐日降雨资料,建立年、季最长连续无降水日数的时间序列,分析西藏最长连续无降水日数的分布特征、变化趋势及对干旱的影响,并初步分析厄尔尼诺对西藏最长连续无降水日数的可能影响。结果表明:西藏最长连续无降水日数的高值区主要位于干旱与半干旱气候区,气候越干燥的地方,越容易出现长时间的无降水天气;西藏年、季最长连续无降水日数均呈减少趋势,且年(3.1 d/10 a)和冬半年(2.8 d/10 a)减幅明显,通过了0.01以上的信度检验,并于1977年发生了由多到少的突变;长时间无降水是导致西藏干旱发生的重要原因;厄尔尼诺对西藏最长连续无降水日数具有一定的调节作用,即厄尔尼诺出现当年西藏最长连续无降水日数普遍增多,厄尔尼诺出现的次年西藏最长连续无降水日数普遍减少。

近48年沈阳最长连续降水日数的变化特征

[目的]研究近48年沈阳最长连续降水日数的变化特征。[方法]利用1961~2008年沈阳5~9月最长连续降水日数资料,采用一元线性趋势估计和小波分析法,对近48年沈阳最长连续降水日数的变化特征进行分析。[结果]近48年来,除6月最长连续降水日数呈增加趋势外,其他月份均呈下降趋势;最长连续降水日总数呈下降趋势,最大值出现在1986年,最小值出现在1997年;最长连续降水日总数存在着2~3年的周期,1980年以后还并存着5~7年的周期;从20世纪60年代初到90年代中期,最长连续降水日总数为偏多期,其后为偏少期。[结论]该研究为深入了解沈阳的气候变化特征提供了理论依据。

基于连续无有效降水日数的吉林省干旱灾害识别与检验

利用吉林省26站逐日降水资料,基于连续无有效降水日数对吉林省1961—2000年作物生长季干旱及春、夏、秋旱进行识别,并检验与实况吻合率。结果表明,DNP识别各级干旱及春、夏、秋旱发生频次均呈由西到东减少的空间分布,重旱多发在西部,与干旱灾害实况一致。春、夏、秋旱占旱灾总频次的60.7%、22.6%、16.7%。不考虑干旱等级的检验结果显示,除通化地区外DNP对实际旱灾吻合率是60%~97%。对阶段性旱灾识别中春旱吻合率较高;夏旱吻合率不高;秋旱在西部有较高吻合率,中东部秋旱识别率低。历史典型旱灾年检验时,若不考虑干旱等级,吻合率达90.9%;若考虑发生时间,吻合率达86.4%;若将中旱等级以上识别为旱灾,则吻合率只有40.9%,此时若增加连续2次轻旱过程且间隔不超过4天同样识别为干旱,吻合率可提升至60%。总之,DNP评定干旱等级较实际偏低,但对阶段性旱灾有较好识别效果,能为干旱监测、旱灾评估业务工作提供参考。

近50年黑山5～9月最长连续降水日数变化特征

利用黑山1961～2010年农作物生长季(5～9月)的日降水资料,从中选出5～9月各月中最长连续降水日数作为研究对象,采用一元线性趋势估计和小波变换进行分析。结果表明,近50年黑山5～9月最长连续降水日数的平均变化趋势率总体是下降的;5～9月最长连续降水日总数的总趋势和1990年前、1990年后的下降趋势具有一致性,最长连续降水日总数在1978和2005年出现历史最大值,1997和1999年出现历史最小值;最长连续降水日总数存在2～3年的时间尺度周期。

黑龙江省松嫩平原春季极端干旱变化特征及其与环流因子的关系

基于1961—2021年黑龙江省松嫩平原32个气象站3—5月逐日降水量数据和同期大气环流、海温指数资料,以最长连续无降水日数(LCDD)作为表征春季极端干旱的指标,运用数理统计方法分析了春季极端干旱空间分布特征和时间变化规律以及大气环流、海温对LCDD的影响。结果表明:松嫩平原地区春季极端干旱总体呈减轻趋势,变化速率为-1.2 d·10 a^(-1),年际间振荡较强,年代际变化总体呈下降态势,1960s最高,2000s最低,2010s小幅回升;松嫩平原春季极端干旱在1971年发生突变,存在3个主周期,即28、14、6 a;空间上呈西多东少分布,高值区位于松嫩平原西部;前冬11月—3月西太平洋副高面积指数、东大西洋-西俄罗斯遥相关型指数、印缅槽强度指数、北美大西洋副高面积指数、850 hPa西太平洋信风指数、北美区极涡强度指数等6个大气环流主导因子对LCDD影响极显著(P<0.01);黑潮区海温指数、亲潮区海温指数、尼诺4区海表温度距平指数和西风漂流区海温指数等4个海温主导因子对LCDD影响极显著(P<0.01)。LCDD能够表征松嫩平原极端干旱变化规律,前期大气环流因子和海温因子可作为其预测信号。

东江流域枯水期最长连续无降水日数的变化特征

利用1956-2008年东江流域各降雨站点逐日降雨资料，建立枯水期最长连续无降水日数时间序列（LCDD），采用经验模态分解（EMD）方法分析该序列的多尺度振荡变化及趋势变化，应用Mann-Kendall法识别突变点，采用R／S分析方法探讨变化趋势的持续性特征，并初步分析LCDD变化的可能原因。结果表明：近53年来，最长连续无降水日数时间序列具有以2．3a为主的多个波动周期，表现出复杂的多时间尺度性；LCDD序列呈显著的增加趋势，增加速率为0．26d／a，并于1982年发生了由少到多的突变；LCDD序列存在状态持续性和长期记忆性，未来仍将呈显著的增加趋势。东江流域枯水期LCDD的多少可能受ENSO信号的调节，即厄尔尼诺现象出现的当年LCDD普遍减少；厄尔尼诺现象出现的次年LCDD普遍增加。

辽河出海口64年降水特性分析

为加大最大连续降水量和最长连续降水日数对地区降水极端事件产生重要影响的认识,以辽河出海口1951—2014年5—9各月的最大连续降水量及最长连续降水日数作为辽河出海口降水特性分析对象,采用一元线性趋势估计和小波分析。结果表明：5—9月最大连续降水总量减少并存在7～8年左右的时间尺度周期;5—9月最长连续降水日总数随时间的推移下降,存在11年左右时间尺度周期;5—9月营口站64年最大连续降水量的波动和最长连续降水日数的减少是产生辽河出海口降水量减少的主要原因之一,而降水的＂极端天气气候事件＂的发生受7、8、9月最大连续降水量的影响。

黑龙江省大豆生长季干旱时空格局

为精细化诊断大豆生长季干旱,提高干旱评估的准确性,采用连续无有效降水日数指标来表征干旱,以累积的干旱持续天数将干旱分为5个等级,即无旱、轻旱、中旱、重旱、特旱;并以干旱强度、干旱频率和干旱范围三因子分析1971-2016年间大豆生长季的干旱时空特征。研究表明,1971-2016年间,在大豆生长季,松嫩平原西部的平均干旱强度最强,其中松嫩平原西南部干旱日数超过了90 d,但三江平原东北角和黑河中部干旱强度气候倾向率高于2.5 d·10a^(-1),有明显的增强趋势,而牡丹江东南部干旱强度气候倾向率低于-2.5 d·10a^(-1),有较强的减少趋势;松嫩平原西部中度以上干旱频率超过90%,松嫩平原西南部重度以上干旱频率超过50%。1971-2016年中,1976年、1979年、1982年、1989年、1999年、2001年、2004年和2007年约56%～77%的气象观测站点表现为重度以上干旱,长达3个月的时间大豆处于干旱缺水状态,且2007年干旱范围和强度表现最典型。大豆生长季逐日干旱频率动态变化均以"V"形为主要特征,逐日干旱频率从大豆播种出苗期约60%～90%降低至开花结荚期40%以下,但鼓粒-成熟期又上升至40%～80%;从大豆安全性种植角度来评价地域差异,黑龙江省中部好于东部,东部好于西部,西部的北部好于西部的南部。

基于连续无有效降雨日数指标的江西省干旱时空分布特征

全球气候变化的背景下,由于降雨不均发生的干旱问题已严重威胁作物生长和粮食安全,探究江西省干旱特征为防灾抗旱和农作物生长提供理论参考。利用江西省15个气象台站1957~2015年的逐日降水资料,以连续无有效降水日数为指标,分别计算了不同季节的干旱频率、干旱站次比和干旱持续天数,得到干旱频率的空间分布特征,并分析干旱站次比和干旱持续天数的年际变化趋势;同时引入逐日干旱频率,研究江西省不同站点的逐日干旱动态变化。结果表明:(1)江西省各地区夏旱和秋旱频发,以7~11月伏秋旱最为严重;(2)春旱主要发生在赣南,夏旱高发地区主要在鄱阳湖平原和赣州南部,全省只有较少地区秋旱轻微,其他大部分地区秋旱较为严重,冬旱呈现由北向南逐渐增大的趋势,一年中赣州都是干旱发生较为严重的区域,为江西省干旱重灾区;(3)江西省与各子区域的变化趋势基本一致。春旱和秋旱年际变化呈增加趋势,仅赣南地区干旱强度略有减小;夏旱呈降低趋势;冬季干旱范围虽有增加趋势,但干旱强度有减轻的趋势;赣南地区干旱情况总体呈减弱的趋势,仅冬季干旱强度有增强的趋势。

江淮分水岭区农作物干旱时空变化特征

利用江淮分水岭区17个市、县气象台站1980—2009年降水数据,基于改进的无有效降水连续日数干旱评估指标,分析农作物干旱时空变化特征。结果表明:(1)春播夏收型农作物在寿县、长丰、定远、明光一带以北地区易发生春旱;夏播秋收型农作物在寿县、淮南、长丰、定远、凤阳一线多形成夏秋旱,西南和东北地区也较易发生夏秋旱;春播秋收型农作物生长期内大部分地区秋旱多发,其中寿县、肥东东南部和全椒西南部部分为秋旱高发地区;越冬型作物在明光北部、来安北部、淮南西南部以及寿县北部等地多生秋冬春旱,其他地区也易发生秋冬春旱,且持续时间均较长。(2)从年际演变趋势看,夏播秋收型、越冬型农作物干旱范围和强度均略有增长,春播秋收型农作物干旱强度微增长、范围略减小;春播夏收型农作物干旱强度和范围均呈微减的趋势。总体上,研究区域干旱强度略有上升,且北部高于南部,越冬型作物高于其他类型农作物,研究结果可为区域农业生产防旱提供科学依据。

中国北方夏半年干旱的时空变化

利用1951-2008年中国北方348个站的夏半年逐日降水资料,首先把整个北方分几个区分别建立夏半年最长连续无降水日数时间序列;然后采用经验模态分解(EMD)方法求出该序列的本征模态函数(IMF),分析各序列的不同时间尺度的变化,又用小波变换等方法分析各序列的转折点。结果表明,北方4个区(东北、华北、西北东部和西北西部)夏半年最长连续无降水日数的变化主要是由前2个较高频的本征模态函数分量构成,它们的方差贡献占总方差的80%左右,说明3～4年、7年左右尺度的振荡对整个序列的变化起主要作用。较低频的分量则反映10～15年以上的年代际变化。近58年来,东北、华北、西北东部的最长连续无降水日数都呈增加趋势,北方大部分地区干旱化加剧;而西北西部则呈减少趋势,干旱趋于缓解。近十几年来较明显的变化是东北趋于变干,西北东部趋于变湿。各区最长连续无降水日数显著增加的年份,东北、华北在1992年前后,西北主要在1960年前后,相应地,这些地区发生明显的干旱情景。分析所用的时间-空间尺度不同,所得到的结果可能有所不同。