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。

基于标准化降水指数SPI的泾惠渠灌区干旱演变对冬小麦气候产量的影响

为了研究干旱变化对于作物产量的影响机制,以泾惠渠灌区为例,选用标准化降水指数SPI作为干旱评判指标,采用Mann-Kendall趋势检验、最大熵谱分析等方法分析了灌区干旱的变化特征,以及干旱演变下冬小麦气候产量的变化规律。研究表明：（1）灌区冬小麦实际产量呈显著增加趋势（Z=7.6482）,气候产量呈不明显减少趋势（Z=-0.5686）;（2）灌区总体干旱化趋势明显（通过了99%的显著性检验）,这种趋势在春、夏、秋三季都达到了显著水平;（3）干旱存在16 a的年代际周期波动,4～5 a的年际周期;（4）播种前7—9月份和播种后的10、11月的干旱情况对于冬小麦气候产量的影响最大,是影响作物气候产量的关键期;（5）SPI3-9与冬小麦气候产量关系最密切,可以解释46.21%的产量变异;（6）随着干旱的年代际周期变化,SPI3-9与冬小麦气候产量之间的相关系数从0.44上升至0.74,干旱对于冬小麦气候产量的影响有增强的趋势。

基于标准化降水指数的1961-2020年昌吉地区气象干旱趋势分析

采用昌吉地区10个气象站1961-2020年降水量资料,计算昌吉地区年、季尺度标准化降水指数(SPI-12、SPI-3),并对SPI指数评价实际干旱的能力进行验证。运用趋势分析法、M-K突变检验法、小波分析法等方法,探究昌吉地区气象干旱变化特征;在此基础上分析年、季尺度上的干旱频率、干旱强度和干旱覆盖面积的变化趋势。结果表明:SPI指数可以表征昌吉地区的干旱特征;1961-2020年昌吉地区年SPI值呈明显的阶段性特征,年代变化趋势呈变干-变湿-变干的变化波动,进入21世纪以来,变干趋势较为明显;昌吉地区春、夏、秋季SPI呈不显著的湿润化态势,但进入21世纪以后,春、夏季逐年变干旱化,冬季呈显著的湿润化态势;干旱强度在全区范围内主要为轻旱和中旱等级,2010年以来春、夏、秋季干旱强度明显增大;1961-2000年干旱发生面积有轻微减少,进入21世纪以来干旱范围向扩大趋势发展,全域性和区域性干旱发生较为频繁;在周期性变化方面,存在着3~5 a、8~18 a、20~30 a的多重周期振荡,且随时间尺度降低,表现的“干-湿”交替渐趋频繁,但不同时间尺度表现出不同的干湿震荡规律。

基于标准化降水指数(SPI)的宝鸡地区干旱趋势变化及周期研究

目的研究基于标准化降水指数(SPI)的宝鸡干旱变化、突变以及周期等特点。方法利用宝鸡地区3个标准站1961-2016年的逐月降水数据,选用SPI作为干旱监测指标,辅以小波分析、滑动T检验、Yamamoto检验等方法进行分析。结果 1961-2016年宝鸡地区SPI在波动中呈下降趋势,变化倾向率为0.095/10a。夏季最为湿润,春季和秋季有下降倾向,倾向率分别为-0.06/10a和-0.062/10a,冬季最干旱。1961-2016年宝鸡地区干旱变化存在多个震荡周期,其中15a为第一主周期,6a为第二主周期。宝鸡地区干旱突变年份主要为20世纪70年代末到80年代初以及2000年左右。结论宝鸡地区1961-2016年气候变化呈现干旱倾向,春、秋两季的干旱气候主导了地区干旱趋势,且未来几年仍有干旱趋势。

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。

基于标准化降水指数的贵州省近54年干旱时空特征分析

近年来中国干旱灾害频繁发生,对人们生活、生产造成了严重影响。以贵州省为例,选用标准化降水指数为干旱指标,分析年度和季节的干旱发生频率的变化特征。结果表明:近54年来,贵州省年季和季节干旱总体上呈现阶段化趋势,整体表现为干旱增加趋势,20世纪80年代中后期和21世纪初期是干旱频发期。干旱频率在空间分布上差异显著,东部地区年尺度干旱较为常见;季节尺度上,除了夏旱高频区呈零星状分布外,其他如春旱主要发生于中部及东部地区,秋旱高发区集中分布于中部和东北部地区,冬旱常发生于贵州省北部地区。研究表明SPI指数能够较好地反映研究区年际及季节性干旱变化特征,能为该地区制定防旱抗旱措施提供理论支撑。

基于标准化降水指数的1981—2013年西藏干旱时空特征分析

为了研究西藏干旱时空分布特征,利用西藏38个气象站点1980—2013年的月降水资料,采用标准化降水指数(SPI)作为干旱指标,分析了西藏旱季和雨季的干旱及重旱频率分布特点。结果表明:东南部旱季干旱频率较高,西部雨季干旱频率较高;而旱季和雨季的重旱频率高的地区都在中、东部;20世纪90年代旱季干旱和重旱发生频率最高,21世纪初雨季干旱和重旱频率最高。对西藏不同区域干旱强度演变情况分析表明,各区域1981—2013年旱季和雨季干旱强度变化都不一致,总体来说,沿江一线和东部地区变化相对稳定,南部边缘变化相对较剧烈。

基于标准化降水指数的汉江流域干旱时空分布特征

随着流域内经济社会快速发展以及南水北调中线一期工程调水,汉江流域水资源需求日益加大,流域管理面临较大挑战。从干旱角度分析汉江流域缺水状况,根据汉江流域13个国家基本气象站44a收集得到的月降水量资料,用标准化降水指数(SPI)作为干旱指标,从干旱频率、干旱站次比、干旱强度以及气象变化趋势率4个方面对汉江流域的干旱时空分布特征和演变规律进行分析。结果表明:年度、春季和秋季干旱站次比呈轻微增加趋势,夏季和冬季干旱站次比呈轻微减小趋势;春季、秋季和冬季干旱强度呈轻微增加趋势,年尺度和夏季干旱强度呈轻微减小趋势;区域内主要发生的是全域性和局域性干旱,干旱强度以轻度干旱和中度干旱为主;春季干旱频率较高的地区主要在流域西部的汉中等地和南部的房县、老河口、天门等地,夏季干旱频率较高的地区主要集中在流域北部的佛坪、尚州、西峡等地,秋季干旱频率较高的地区主要集中在流域南的老河口、枣阳、钟祥等地,冬季干旱频率较高的地区主要集中在流域南部的房县、老河口、枣阳、安康等地。

基于标准化降水指数的辽宁省近54年干旱时空规律分析

辽宁省是干旱较为严重的地区之一,研究该地区干旱的时空分布特征,对有效应对旱灾,采取防御措施,降低旱灾的危害有着积极的意义。利用该区域52个气象站1961─2014年逐月降水资料,采用标准化降水指数(SPI)、经验正交函数(EOF)以及旋转经验正交函数(REOF)等方法,分析了近54年来辽宁省干旱时空变化分布特征及分区研究。研究结果表明:辽宁省干旱主要发生在19世纪60年代至70年代初、70年代末至80年代初、80年代末至90年代初和21世纪初。春季干旱和秋季干旱发生的范围较大,持续时间较长,年份较多,冬季干旱发生范围次之,夏季干旱发生的范围较小,年份也较少。根据REOF分解的结果,可以将辽宁省干旱划分为西北部地区、中部和东北部地区、东南部地区。划分的各个区域中,参考各区域SPI12的平均值可知,3个地区的平均SPI12曲线变化趋势基本一致,但也存在差异性。最明显的差异是西北地区与东南地区的差异,出现干旱的年份数量各地区大致相等。从干旱的时段来看,东南部地区、中部和东北部地区各有1次较长时段的干旱,西北部地区有2次较长时段的干旱,而且相对另外两个区域干旱级别达到中旱以上的时段较少。

基于标准化降水指数的沧州干旱时空特征

使用河北省沧州市14个气象站1966—2017年逐月降水数据,采用标准化降水指数(SPI)分析该区域干旱时空特征。结果表明:(1)沧州年际干旱频率为26.9%,全域性、区域性、局域性干旱出现几率接近,轻旱、中旱较多,干旱范围与强度呈正相关,2003年后旱情减轻。干旱频率与强度呈负相关,西部干旱频率高、强度低,中部、东部频率低、强度高。(2)季节干旱频率为69.2%,春旱、冬旱发生频率高,多为全域性,但夏旱、秋旱发生后平均干旱强度更大。1980、1990年代和21世纪初旱情较重,2007年以后旱情减轻。空间分布上,夏旱的频率、强度分布与年际分布较为相似,与春旱分布几乎相反,秋旱、冬旱分布较为平均。全市旱涝变化较为一致,中部区域最为同步。

基于标准化降水、径流指数的黄河流域近50年气象水文干旱演变分析

针对黄河流域近年来干旱频繁发生和水资源匮乏状况,基于1961-2010年黄河流域146个气象站的逐月降水和干流6个水文站的逐月径流资料,采用标准降水指数（SPI）、标准流量指数（SDI）及其相关评估指标,运用趋势、时滞互相关等气候学分析方法,分析了近50年黄河流域气象和水文干旱时空变化特征.结果表明：全流域年气象干旱表现出加剧趋势,且中游干旱化较突出.中游春旱、全流域秋旱和上、下游夏旱均呈加剧趋势,而全流域冬旱出现减轻态势,以上游较突出.沿干流从上游至下游水文干旱呈加重趋势,且自1990s后期开始水文干旱的发生更加频繁,干旱等级也越来越高.流域水文干旱主要与流域干旱、半干旱气候区的气象干旱有1～5个月的滞时.

基于标准化降水指数的保定旱涝演变特征分析

基于1979~2018年河北省保定市19个气象站的月降水资料,采用标准化降水指数(SPI)分析年、季的旱涝特征。利用SPSS 19.0软件,结合GIS空间技术和数理统计理论,分析了保定市旱涝时空分布规律和变率。结果表明:保定地区1979~1999年旱涝变化幅度较大,2000~2018年旱涝变化幅度较小。21世纪以来,干旱频率大于雨涝频率,保定市气候趋于干旱化。保定市春旱、夏旱呈弱增加趋势。秋涝、冬涝呈弱增加趋势。空间上分析得出,保定旱涝分为2个区域,为西部山区、浅山区和中南部平原,旱涝在2个区域总体上有相对一致的变化特征,但在某些时段也表现南北相反的特征。西部阜平、涞源在四季中易出现干旱。徐水、满城、顺平、望都、清苑、市区在四季中易形成雨涝。20世纪80年代后期、90年代中期旱涝变率较大,21世纪以来旱涝变率较90年代明显变小。4个区域(东、西、南、北)旱涝变率趋势大致相同。21世纪以来,南部旱涝变率逐渐增大。

利用短序列区域站资料计算干旱指数SPI的应用研究

干旱是全球影响范围最广、危害最重的自然灾害之一。标准化降水指数(SPI)是干旱监测业务和科研中使用最为广泛的气象干旱指数之一。目前,中国已建设了大量高密度的区域自动气象观测站,这些站由于缺乏长历史序列数据,无法用于计算SPI,如何利用这些短时间序列区域站数据开展精细化干旱监测评估是目前关注的重点。利用1960-2020年2032个国家气象站和2010-2020年云南省1009个区域站日降水数据,选取31个国家站作为方法试验站,构建了通过伽马分布参数插值法来拟合区域站的SPI(Iab),并与常用的邻站替代法、多元线性回归法进行了对比,进行交叉检验和误差分析。通过对比拟合值与真值的相关系数、均方根误差和平均绝对误差得出,除在中国西北站点稀疏的地区外,拟合值Iab均明显优于其他两种方法的拟合结果。在不同季节和不同时间尺度下,参数插值法拟合得到的SPI(Iab)效果最好,特别是在中国中东部地区的Iab值较其他方法平均误差减小0.02~0.30;北京、昆明历年拟合值Iab与真值Iz误差变幅最大为0.16,不到半个干旱等级0.25;拟合值Iab与真值Iz的相关系数达0.999,通过0.001的显著性检验。采用该方法进行区域站干旱过程的监测结果显示,利用高密度区域站计算的干旱指数SPI比仅利用国家站插值得到的SPI更接近干旱灾害实况。总体而言,伽马分布参数插值法可以用于高精度短序列区域站降水资料推算干旱指数SPI,从而实现气象干旱精密监测、预报和评估服务。

基于标准化降水指数的近51a山东临沂市旱涝时空特征

基于1961—2011年临沂市10个气象观测站的逐月降水数据，采用标准化降水指数（SPI），分析了临沂市旱涝时空分布特征。结果表明：临沂市旱涝变化具有阶段性特征，1960年代初中期和1970年代初中期，雨涝频繁；1960年代中后期和1970年代中后期及整个1980年代，干旱频繁；1990年代到21世纪初早期旱涝交替发生，2003年以后以雨涝为主。冬春季干旱呈弱的减轻趋势，秋旱呈弱加剧趋势，夏季旱涝变化趋势不明显。北部山区、西部丘陵、南部平原的旱涝变化总体上具有相对一致的趋势，但在1960年代中期、1980年代中期、21世纪初早期西部丘陵的旱涝变化幅度较其他2个区域要大。全市旱涝变率在21世纪初早期最大，1970年代中后期最小，3个区域的变率总体上表现出与全市大致相同的趋势，2004年以后南部平原旱涝变率持续增大。

基于标准化降水指数的山东省近45年旱涝演变特征

为探究山东省旱涝的演变特征,使用山东省25个国家气象观测站近45年的逐月降水资料,计算了月、季节和年尺度标准化降水指数(SPI),用旱涝频率、旱涝站次比、旱涝强度等指标分析了山东省旱涝的时空特征。结果表明:(1)山东省多年平均雨涝频率高于干旱频率,但不同地区、不同等级的旱涝频率差异较大,旱涝事件呈常态化发展趋势。(2)山东省旱涝影响范围大致相当。20世纪70年代的秋季旱涝状态以正常为主,其他时段各季节旱涝状态以交替出现为主。各季节多年平均雨涝频率均高于干旱频率,但多年和各季节的平均干旱强度均高于平均雨涝强度。(3)山东省受干旱的影响总体上大于雨涝,但20世纪70年代雨涝的强度和范围均明显大于干旱。20世纪80年代的秋季干旱影响范围最大,20世纪80年代的冬季雨涝影响范围最大。山东省旱涝的时空差异较大,全省受干旱的影响总体上大于雨涝,旱涝事件为常态化事件。

基于标准化降水指数的西藏昌都市旱涝时空特征

旱涝灾害是昌都市主要自然灾害,了解昌都市旱涝时空分布特征,对减轻该区域旱涝灾害损失、合理利用水资源和生态屏障建设有重要意义。利用1981—2015年昌都市7个气象站的逐月降水数据,采用标准化降水指数(SPI),分析昌都市旱涝变化特征。结果表明:昌都市旱涝变化具有明显的阶段性特征,1981—1995年旱涝交替发生,1996—2004年雨涝频繁,2005年以后以干旱为主;春夏两季降水呈弱增加趋势,春夏旱减少,秋季降水呈弱减少趋势,秋旱增加,冬季则无明显的变化;北部、中部和南部在2002年以前,旱涝存在一致性,2002年后存在较大的差异;20世纪80年代中期旱涝变率最大,旱涝转换频繁,21世纪初早期变率最小,3个区域的旱涝变率总体上与全市相似,2011年以后,南部区域变率较高,旱涝交替频繁。

基于标准化降水指数监测内蒙古干旱特征

本文应用标准化指数(SPI)来表达内蒙古地区的干旱情况。通过收集内蒙古及周围地区76站1952—2012年的月降水数据,采用SPI计算程序逐年计算出近33年的降雨干旱指数(SPI)值。通过Arc Gis软件的克里金插值、裁剪和重分类等空间分析方法 ,用标准化降水指数(SPI)划分干旱等级。干旱等级分5类,并分别计算1980—2012年的各年各干旱等级在整个内蒙古地区所占的面积。分别讨论了主要城市的干旱、主要年份的干旱和内蒙古各年干旱动态变化趋势等等。结果表明:内蒙古地区干旱普遍存在,干旱出现频率高,干旱持续时间长,干旱的区域分布是西部高于东部,干旱影响范围广、灾情重,干旱区明显向东扩展。标准化降水指数(SPI)能准确地反映内蒙古近33年间的干旱趋势。标准化降水指数(SPI)对干旱分析具有较大意义,能够充分表现干旱情况。

基于SPI的1961—2020年昌吉地区作物生长季气象干旱时空特征研究

基于昌吉地区1961—2020年的气象资料分析作物生长季标准化降水指数(SPI-7)的年际和年代际变化特征,揭示作物生长季干旱发生频率和强度。结果表明:1961—2020年昌吉地区作物生长季水分呈增加趋势,标准化降水指数以0.08/10 a的速率增加。气象干旱呈干—湿—干的年代际变化趋势,其中在1981年发生突变。干旱强度呈增加趋势,干旱发生面积呈弱减少趋势。东部地区是干旱高发区,但以轻旱为主;西部地区则是中旱、重旱和特旱高发区。昌吉地区的气象干旱存在6、9、16 a的周期震荡,与历史灾情具有很好的吻合性。