基于标准化指数SPI的云南地区干旱评价研究

本文基于云南地区6个气象站点1954-2012年降雨资料,运用标准化指数SPI计算了各站点的SPI值,定量统计和评价了云南地区在近59年期间发生干旱的年份和发生不同程度干旱的频次。研究结果表明:1标准化降水指数适合于云南地区的干旱计算,计算结果与历史实际干旱情况较为吻合,该指标可用于云南地区的干旱评价;2临沧站出现干旱的年份较多,但蒙自站出现极端干旱的年份明显高于其他5站;3各站点在不同季节出现干旱的频次不同,其中腾冲在春季相比于其他5站,发生干旱的频率较高35.6%,临沧站在夏季和冬季发生干旱频率均较大,分别为35.6%和37.9%,蒙自站在秋季发生干旱频率最大,为34.8%研究成果可为云南地区的干旱评价分析和水资源保护提供一定的参考价值。

基于标准化降水指数的北京市气象干旱特性分析

基于北京市20个雨量代表站1956—2016年的逐月降水量资料,计算各站点不同时间尺度的标准化降水指数(SPI),分析北京市不同时间尺度的气象干旱等级逐年变化趋势,总结归纳气象干旱发生频次及干旱严重年份SPI的空间分布特征。结果表明,1个月、3个月的SPI逐年变化趋势及干旱频次空间分布规律较为一致,SPI随时间波动性强,无明显的波动周期,干旱频次均呈现由西北向东南递减的趋势。12个月的SPI波动性减弱,干旱频次自东南和西北向中部递减。1999年和2002年干旱事件中3种时间尺度SPI的空间分布较为一致,其中,1999年大旱均呈现自东南向西北递减的趋势,2002年大旱均呈现自东北向西南递减的趋势。

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。

基于标准化温度指数的南水北调中线工程沿线地区冷暖冬评估

选择南水北调中线工程沿线邯郸、正定、涿州为代表地区,利用1979-2021年冬季逐日气温数据,分析各代表区气温序列统计频率分布与理论概率分布的拟合情况,提出标准化温度指数(standardized temperature index,STI),并据此建立新的冬季冷暖量化评估模型。结果表明:STI方法与国标法的冬季冷暖评估结果基本一致,但在各代表区强冷冬和强暖冬划定上,STI评估得出的年份数量均少于国标法;各代表区以1月份气温计算得出的冷暖等级阈值对应的气温值均明显低于按整个冬季3个月计算结果。工程所在纬度越高,冬季冷暖等级阈值对应的气温值越低;根据STI评估结果,邯郸、正定、涿州发生强冷冬概率分别为7.14%、9.52%和4.76%,发生弱冷冬及以上的概率分别为38.09%、40.48%和38.09%,发生平冬的概率分别为21.43%、28.57%和21.43%,发生弱暖冬及以上的概率分别为40.48%、30.95%和40.48%,发生强暖冬的概率分别为4.76%、7.14%和2.38%。研究成果与基于正态分布的国标法相比,考虑了气温序列的偏态性概率分布特征,对相对冷暖的判别更科学,有推广应用价值。

标准化降水指数(SPI)和Z指数在淮北平原适用性研究

淮北平原是我国重要的粮食生产基地,分析其干旱时空变化特征和不同干旱指数的适用性,提高淮北平原抗旱风险能力,对农业生产和旱情监测具有重要意义。利用淮北平原20个气象站1962-2021年降水资料,计算了年尺度和季尺度的标准化降水指数(SPI)和Z指数,分析了两指数在淮北平原的一致性以及时空变化特征的差异性,并结合历史旱情资料对比分析,进一步研究两种干旱指数的适用性。结果表明,两指数在年、季尺度下的淮北平原均呈现较好一致性,并与该区降雨存在极强相关性;时间尺度上,两指数均在年以及夏冬两季呈缓慢湿润化趋势,春秋两季呈不显著干旱化趋势;空间尺度上,Z指数监测的干旱发生面积和发生频率均高于SPI指数;与历史旱情资料对比分析结果表明,与SPI指数相比Z指数监测结果具有一定持续性,不易出现异常现象,且与实际较为一致。综合分析表明,Z指数在淮北地区的干旱监测适用性较好。

采用标准化降水指数评估滨州市旱灾风险

为了对地区性历史干旱灾害造成的损失程度与未来将受旱灾影响的相关性进行研究,基于自然灾害风险理论,收集1957—2015年山东省滨州市各县(区)逐日降水资料,结合1978—2020年的历史旱灾损失数据和人均国内生产总值等社会经济数据,利用层次分析法确定指标权重,从致灾因子危险性、承灾体暴露度、孕灾环境脆弱性、损失风险和抗旱减灾能力5个方面构建干旱灾害风险模型,计算致灾因子危险性指数、承灾体暴露度指数、孕灾环境脆弱性指数、损失风险指数、抗旱减灾能力指数以及干旱灾害综合风险指数,并基于地理信息系统软件绘制滨州市干旱灾害综合风险分布图。结果表明:致灾因子危险性指数呈东西两侧低、中间高的趋势,承灾体暴露度指数总体呈现为西南部大、东北部小的趋势,孕灾环境脆弱性指数呈北部高、西南部低的趋势,损失风险指数呈南北两侧高、中部低的趋势,抗旱减灾能力指数呈北部高、西南部低的趋势;干旱灾害综合风险中邹平市、沾化区和无棣县的干旱灾害风险性较高,滨城区和博兴县的干旱灾害风险性较低。

基于标准化降水指数的江苏省59年旱涝演变特征

近年来江苏省水旱灾害频繁发生,探讨旱涝时空变化特性对防汛抗旱减灾具有重要意义。基于江苏省21个气象站点1960—2018年的逐月降水数据,选用标准化降水指数表征气象干旱,分析了不同时间尺度下的江苏省旱涝频率、影响范围、强度等演变特征。结果表明:总体来看,江苏省春季、秋季趋于干旱,夏季、冬季趋于湿润,旱涝发生频率随着旱涝等级增加而降低;苏北地区旱涝发生频率最高,其次是江淮地区,苏南地区最低;春季、夏季、秋季干旱强度及影响范围均呈增加趋势,其他季节呈下降趋势,夏季、冬季雨涝强度及影响范围呈上升趋势。

基于EMD-GWO-LSTM模型的新疆标准化降水蒸散指数预测方法研究

干旱预测一直是干旱研究领域的重大挑战,提高干旱预测的准确性是解决干旱问题的关键。基于1961—2019年新疆34个气象站点月降水和月平均气温数据,计算得到标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),对新疆气象干湿变化进行分析,提出一种经验模态分解方法(empirical mode decomposition,EMD)-灰狼优化算法(grey wolf optimizer,GWO)-长短期神经网络(long short-term memory network,LSTM)的数据分解型干旱组合预测模型进行预测,并进行模型性能评价。结果表明:(1)干旱周期性变化整体呈现平稳且周期长的特点;(2)EMD能够有效优化数据的平稳性,GWO优化预测模型参数,组合模型的预测精度相较于单一预测模型有明显提高;(3)4个预测模型结果精度由高到低的排序为:EMD-GWO-LSTM、GWO-LSTM、GWO-支持向量回归(Support Vactor Regression,SVR)、LSTM,拟合优度分别为0.972、0.939、0.862、0.830,EMD-GWO-LSTM组合预测模型的预测精度优于其余3个预测模型。EMD-GWO-LSTM组合模型可有效提高气象干旱的预测精度,为新疆地区气象干旱预报及抗旱减灾工作提供了新的方法手段。

有效降水干旱指数的标准化改进研究

降水是决定旱涝进程的最主要因素,此外,旱涝进程还受蒸发、渗漏、径流和地下水等水文过程的影响。利用一个水分收入与衰退物理模型发展起来的有效降水指数(WAP),能在短时间尺度上反映一个地区的旱涝状况。参考标准化指数的计算模式,改进计算了WAP。改进后计算的WAP(称SWAP),有效解决了降水区域性与季节性差异的问题,提高了干旱监测的准确性。SWAP能够清晰地从点和面描述干旱发生、发展、高峰和消退的过程,为干旱的识别、评估和防治提供了有效的手段,是一种理想的干旱监测指数。

基于标准化降水指数的中国南方季节性干旱近58a演变特征

近年来南方地区季节性干旱频繁发生,对农业生产造成了严重影响。分析其演变特征和发生规律,能为应对全球气候变化背景下制订抗旱减灾对策提供理论依据。该研究利用中国南方15个省(市、区)的气象台站降水资料,选择采用标准化降水指数(SPI)为干旱指标,计算了南方地区最近58a(1951-2008年)各月干旱指数,在此基础上分析了全年及各季季节性干旱的站次比(发生干旱站数与总站数之比)和干旱强度的年际变化。研究结果表明:干旱程度在时间尺度上呈不同程度增加趋势;干旱的季节性特征为春旱和秋旱有加重的趋势,而夏旱和冬旱有减轻的趋势。季节性干旱空间演变特征表现为:长江中下游地区、西南地区、华南地区等各区域季节性干旱变化与整个南方总体干旱变化表现基本一致。在当前气候变化背景下,我国南方干旱整体上呈现对农业生产的不利影响加重的趋势。研究和验证表明标准化降水指数(SPI)能很好地体现季节性干旱的年际变化特征。

基于标准化降水指数的陕西省干旱时空变化特征分析

干旱作为当今全球范围内危害严重且频发的一种自然灾害之一,对人类和自然系统都产生较大影响。该文基于陕西省长历时的典型测站逐日降水资料,采用标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)、干旱频率、干旱站次比和干旱强度等干旱指标,揭示陕西省干旱时间与空间尺度上的变化特征,为区域水资源合理调配提供参考。结果表明:1)研究区域整体上干旱范围有扩大的趋势,研究时段内干旱较为频繁且持续时间较长,其中,区域内各个站点干旱发生频率均值为70.0%,轻旱和中旱发生频率较高,重旱和特旱发生频率相对较低;2)干旱站次比呈现出季节性特点,其中,春季、冬季干旱站次比呈增加趋势,夏季、秋季干旱站次比呈减少趋势;3)干旱强度变化不明显,其中,春季、冬季的干旱强度呈增强趋势,夏季、秋季干旱强度呈减弱趋势;干旱站次比和干旱强度变化趋势基本一致;4)干旱呈现出较明显的区域变化特征,其中,既有覆盖全省范围的全域性干旱,也有局部地区干旱,并且干旱频率、干旱站次比和干旱强度空间上分布上也存在差异。

变化环境下时变标准化径流指数的构建与应用

变化环境下,干旱指数可能表现出非一致性特征。本文假设径流序列为二阶非平稳序列,建立以时间为协变量的时变矩GAMLSS模型,该模型采用非一致性Gamma分布拟合实测径流序列,并基于该模型计算出的时变标准化径流指数SRIt,与传统指数SRI进行对比分析,以验证其合理性与必要性。结果表明:基于时变矩模型的时变标准化径流指数SRIt更适应于潘家口水库流域变化环境下水文干旱的评价。时变标准化径流指数SRIt的值整体上比基于一致性模型的指数SRI偏小,即所表示的干旱程度更加严重,主要是因为时变矩GAMLSS模型能够反映出变化环境下径流序列的变化趋势,该趋势是影响径流的一系列因素共同导致的,如气候变化,人类活动等。而在受这些因素的影响下,潘家口水库流域的水文干旱事件频率增加,严重程度增强。

多尺度标准化降水指数的ARIMA模型干旱预测研究

采用关中地区39 a的月平均降水量数据,计算了该地区不同时间尺度的标准化降水指数(SPI)值,运用ARIMA模型对SPI序列进行分析建模,并进行12步预测。结果表明,ARIMA模型对所有时间尺度的SPI 3、6、9序列可进行精度在10%以下的1步预测,对SPI 12、24序列可进行平均精度在10%以下的9步预测,说明ARI-MA模型较适合SPI 3、6、9序列的短期预测,适合SPI 12、24序列的长期预测。

标准化降水指数与广义极值分布干旱指数在西北地区应用的对比分析

从气象干旱的角度出发,对比分析了基于广义极值分布理论构建的新干旱指数GEVI(General-ized Extreme Value Index)和我国广泛应用的SPI(Standardized Precipitation Index)指数,详细讨论了SPI和GEVI指数在西北地区干旱监测中的适用性。结果表明,SPI和GEVI指数在计算原理上具有相似性,在一定程度上衡量某一地区干旱程度和反映干旱范围方面具有一致性和可替代性。但因两者采取不同的分布形态,对干旱等级的衡量效果不尽相同。GEVI指数在拟合降水量分布函数时更为详尽、客观。在西北5省(区)的干旱监测中,对地处干旱半干旱区的甘肃来说,GEVI指数在干旱强度判定方面优于SPI指数;对年降水量最少的新疆地区来说,GEVI指数比SPI指数在干旱监测方面更为适用。

基于标准化降水指数的淮河流域干旱演变特征分析

利用淮河流域35个气象站点的降水资料,采用标准化降水指数(Standardized Drecipitafion in-dex,SPI)分析了淮河流域近50年(1961～2010年)的年度干旱指数,并利用干旱发生频率、干旱站次比和干旱强度三项干旱指标分析了淮河流域的干旱演变特征。研究结果表明,近50年来,淮河流域以轻旱、中旱为主,重旱、特旱相对较少,有干旱发生面积有逐年递减而发生强度呈增强趋势。在当前气候变化背景下,淮河流域干旱对农业生产的不利影响有减小的趋势。

基于标准化降水指数的锡林郭勒盟干旱特征分析

在全球气候变暖的大背景下,锡林郭勒盟干旱灾害频发,给农牧业生产和人民生活等造成了严重的影响和损失,分析其干旱的时空特征和规律,能为防灾减灾提供借鉴。基于全盟15个气象站点1960-2013年的逐月降水资料,计算了12个月和3个月尺度的标准化降水指数,分析了年度和季节干旱演变规律,并应用主成份分析和空间插值方法分析了干旱的空间特征。结果表明:(1)锡林郭勒盟的年度与季节的干旱均较为频繁且持续时间较长,各尺度干旱频率均为30%左右,干旱等级主要为轻旱和中旱,重旱和特旱频率较低;年度与夏季干旱站次比和干旱强度呈增加和增强趋势,春季、秋季和冬季的干旱站次比和干旱强度呈减少和减轻趋势。(2)前4个特征向量的空间分布与锡林郭勒盟4大类植被覆盖区域基本一致,即农牧交错区、荒漠草原区、典型草原区和草甸草原区,4个区域的干旱时段存在很强的一致性,且均存在干旱化趋势,干旱强度为荒漠草原区>典型草原区>农牧交错区>草甸草原区,4个区域的干旱频率和干旱站次比基本一致。

基于标准化降水蒸散指数的中国干旱趋势研究

标准化降水蒸散指数(SPEI)通过标准化潜在蒸散与降水的差值表征一个地区干湿状况偏离常年的程度,是分析干旱演变趋势的新理想指标,目前已经广泛应用于干旱评估、水资源管理等领域。用SPEI和1951—2009年中国区域160个站的月降水量及月平均气温资料,对中国59年来干旱化的空间分布、四季干旱趋势变化和全国极端干旱事件发生频次进行了分析,并定性分析了干旱发生的原因。结果表明,我国普遍存在干旱化的事实,西部、华北和东北地区干旱化最为显著。我国四季均呈现干旱化趋势,其中春、秋季干旱化趋势明显,夏季最近15年都处于干旱状态,但干旱化趋势未通过0.05显著性检验;另外全国极端干旱事件发生频率明显增多。东北和华北地区的降水呈现轻微减少趋势,而温度升高趋势明显,降水和温度的共同作用导致了明显的干旱化。四川盆地温度升高趋势不显著,但降水减少显著,降水较少是导致四川盆地干旱化的主要原因。降水频率的减少和集中也导致近几年极端干旱事件明显增多。我国普遍的干旱化趋势和明显增多的极端干旱事件可能对我国经济发展产生阻碍。

基于标准化降水指数分析宁夏山区干旱演变特征

利用宁夏山区8个县站降水资料,采用标准化降水指数(SPI)比较分析了宁夏山区近38 a(1971-2008年)的各月干旱指数,并分析全年、月度干旱的站次比和干旱强度的年际变化。研究结果表明,宁夏山区年季干旱强度呈现降低趋势,但干旱发生频率和干旱面积增加,特别是2000年之后干旱频率和站次比呈增加趋势;宁夏山区以轻旱-中旱为主,特大干旱发生相对较少,近5 a来山区各县发生区域性干旱频率增加较明显;春旱和秋旱有加重的趋势,而夏旱和冬旱发生少,但春、夏、秋连旱在2000年之后发生频率和涉及的区域呈现增加的趋势;在当前气候变化背景下,宁夏山区干旱对农业生产的不利影响有加重的趋势。

应用标准化效应指数评价健康教育的效果

目的 介绍用标准化效应指数评价健康教育效果的方法。方法 通过实例分析和标准化效应指数的计算来说明它的应用方法。结果 实例分析结果说明该营养教育有效 ,知识、态度、行为及KAP的标准化效应指数分别为1 6 5 ,0 31,0 4 8及 1 6 7。结论 应用标准化效应指数评价健康教育的效果 ,方法简便、可信 ,不同研究间的结果可直接比较。

西北春季标准化降水指数及干旱时空特征分析

利用西北5省(区)137个测站的1961-2009年历年春季降水量资料计算标准化降水指数(SPI),统计了西北春季轻旱、重旱、特旱发生的空间分布和时间变化,然后用EOF,REOF,M-K等方法对西北春季SPI时空特征和变化趋势进行了研究.结果表明:新疆北部、甘肃河西及青海中部是干旱的主要发生区域;干旱面积率在1980年以前较高,而1981-1990偏轻,1991-2009缓慢增加.西北春季SPI结构的最明显特征是整个西北表现为一致的旱(或涝)的特征,新疆、青藏高原及西北东部是2个异常中心区,过渡带位于新疆的东部;西北春季SPI异常结构的另一显著特征是,新疆北部及青海南部与西北东部旱涝为反相结构,西北东部的多(少)雨往往对应新疆北部和青海南部的少(多)雨.利用SPI可将西北春季划分为4个旱涝异常区:青海高原区、西北东部区、新疆北部区、南疆区;并由各区代表站的SPI的M-K突变检验得,从1980年代开始,青海高原区春季降水增多,并且趋势十分显著;与其相反的是,西北东部区近年春季降水有减少的趋势;北疆区从1997年开始,春季降水有增多的趋势,而南疆区春季降水增多的趋势不十分显著.