标准化降雨指数SPI的辽西阜新市干旱评价

文中利用阜新水文站、彰武水文站1965—2021年的降水资料,采用标准化降雨指数SPI干旱等级划分方法,进行干旱评价,揭示了该地区干旱发生的基本特征。实践证明,利用标准化降雨指数进行旱情评价,可以任意时间尺度,指标统一,尺度一致,操作简捷,精度较高。

侵蚀性降雨标准研究

建立侵蚀性降雨标准 ,是为了区分发生和不发生侵蚀的降雨事件 ,从而大大减少计算降雨侵蚀力的工作量 ,并提高土壤侵蚀预报精度。利用陕西团山沟小流域及所在 3个小区 1961- 1969年的降雨过程资料 ,以漏选和多选降雨事件的降雨侵蚀力相等为原则 ,分别建立了黄土高原坡面侵蚀的侵蚀性降雨雨量标准 12 mm,平均雨强标准 0 .0 4 mm/min,最大 30 min雨强标准 0 .2 5mm/min。其中时段雨强标准筛选精度最高 ,可剔除 88%以上的降雨事件 ,只有5.3%的错选度。其次是平均雨强标准 ,雨量标准筛选精度最差。漏选降雨侵蚀力之和与多选降雨侵蚀力之和相抵为原则建立的侵蚀性降雨标准 ,对于计算降雨侵蚀力 ,提高土壤侵蚀预报精度 ,具有重要意义。

北京侵蚀性降雨标准研究

降雨侵蚀力反映了雨滴击溅和降雨产生的径流对土壤的侵蚀能力,侵蚀性降雨标准可以将引起侵蚀和不引起侵蚀的降雨区分开来,该标准的确定可以大量减少计算降雨侵蚀力的工作量。利用北京密云石匣水土保持实验站坡耕地小区和休闲地小区10年的降雨径流泥沙观测资料,分析了不同大小样本序列下的侵蚀性降雨的降雨量标准。结果表明,样本数达到7年时,所拟定的降雨量标准才能稳定。确定了北京的侵蚀性降雨的雨量标准和最大30min雨强标准,分别为18.9mm和17.8mm/h,该研究结果可为北京山区土壤侵蚀预报参数的计算提供依据。

基于标准化降雨蒸散指数的水稻生育期干旱特征分析

基于气候变化下南方干旱灾害发生频繁和影响不断加剧的事实,收集了典型水稻种植区高邮站点1951—2015年65 a逐月的降雨、气温数据资料,基于标准化降雨蒸散指数(standardi-zed precipitation evaporation index,SPEI)和Mann-Kendall(MK)趋势检验方法,研究和分析了水稻作物不同生育期内干旱发生频率、影响程度及其变化规律,结果表明:整个生育期内轻度干旱发生率最大,其中返青期和拔节抽穗期各为轻度干旱和重度干旱发生概率最大的生育期;从70年代至今干旱生育期次比呈上升趋势且集中在14%~28%波动,干旱生育期次数增多,干旱发生影响范围加大;在SPEI指数时间分布特征上,返青期、分蘖期和拔节抽穗期均呈现上升的趋势,乳熟期和黄熟期则均呈现下降的趋势,说明除乳熟期干旱程度呈现加强的趋势,返青期、分蘖期和拔节抽穗期干旱程度均呈现减小趋势;显著性分析表明,除拔节抽穗期为极显著性,乳熟期为显著性外,其余均呈不显著变化.研究成果可以有效地指导抗旱和灌溉,对水稻需水期尤其是关键需水期受旱影响评估提供参考,尽早做出灌溉决策,避免水稻作物受旱减产.

黄土高原小流域产沙性降雨标准分析

为确定黄土高原小流域的产沙性降雨标准,提高小流域尺度降雨侵蚀力计算和侵蚀产沙预报精度,采用降雨量与产沙累积比例拟合的方法,拟定黄土高原20个小流域的产沙性降雨雨量标准,并探讨其对小流域下垫面特征的响应。结果表明:1)研究小流域产沙性降雨雨量标准变化范围为7. 48~33. 51 mm;2)黄土丘陵沟壑区非治理、黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区治理以及黄土高塬沟壑区林区小流域的产沙性降雨标准分别为7. 5~14. 0,14. 0~16. 8以及33. 5 mm;3)治理小流域的产沙性降雨标准均大于与其对比的非治理小流域;4)小流域的产沙性降雨标准随着下垫面特征的改变发生动态变化,治理程度越高,产沙性降雨标准越大。黄土高原不同小流域产沙性降雨标准差异较大,小流域水土流失治理是影响产沙性降雨标准的主要因素。本研究可以为小流域降雨侵蚀力计算和侵蚀产沙预报提供参考,并为小流域水土保持效益评价提供依据。

赣北第四纪红壤区侵蚀性降雨强度与雨量标准的确定

降雨是土壤侵蚀的主要动力因子,侵蚀性降雨标准的获取是计算降雨侵蚀力的重要环节;目前,红壤区侵蚀性降雨标准不一致,需要进一步研究。利用2001—2009年的1359场降雨数据,对赣北第四纪红壤区不同下垫面的侵蚀性降雨标准进行研究,得出结论如下:1)不同下垫面满足拟定侵蚀性降雨标准的数据序列长度存在明显差异,满足拟定侵蚀性降雨标准的数据序列长度可以反映水土保持措施从实施到发挥稳定效益所需的年限;2)具有水土保持措施的下垫面能够有效提高侵蚀性雨量标准,柑橘+前埂后沟梯壁植草水平梯田的第5小区侵蚀性雨量标准为16.2mm,比地表裸露小区的11.4mm提高42.1%;3)对于没有水土保持措施或稳定性高的水土保持措施下垫面,宜采用时段侵蚀性雨强标准;对于稳定性低的水土保持措施下垫面,宜采用侵蚀性雨量标准。该研究为区域水土保持规划提供参考。

黑土区农地侵蚀性降雨标准研究

侵蚀性降雨,是指能够引起土壤侵蚀的降雨。确定侵蚀性降雨的标准,是土壤侵蚀预报研究的一项基本内容。本文采用频率分析的方法,通过对黑土侵蚀区克山水保试验站径流小区4年24次天然侵蚀性降雨资料的统计分析,确定了黑土区农地侵蚀性降雨的基本雨量标准、一般雨量标准、瞬时雨率标准和暴雨基本雨量标准。

基于标准化降水蒸发指数(SPEI)的东北干旱时空特征

东北地区是我国重要的粮食作物和经济作物的生产基地,易受异常降水和干旱的影响。随着全球气候变暖,东北地区温度增高、降水量减少,干旱事件发生频繁。但是目前国内对东北地区干旱的研究较少、结果存在分歧,且主要关注干旱的时空变化特征和干旱的影响,较少研究关注干旱的区划研究。依据1961─2013年东北地区月平均气温和降水资料,运用标准化降水蒸发指数(SPEI)分析了东北地区的干旱趋势,并根据主成分分析和聚类分析研究东北地区干旱的时空特征,研究结果表明:东北地区在1961─2012年期间干旱发生频率呈现波动增加的趋势;在1961─1999年期间,东北地区干旱发生频率低、持续时间短,干旱危害较小;而2000年以后,东北地区干旱事件频发,干旱持续时间长、强度大,出现了2000─2002和2007─2008年2个连续干旱期。从空间分布来看,2000─2010年是东北地区干旱发生频率和影响范围最大的时期,尤其是东北地区的中部和西部,其干旱频率分别达到42.86%和33.34%。根据主成分析和聚类分析的结果将东北划分为8个干旱相似区。研究结果对于实现东北干旱监测、评估,为减轻该区域干旱损失,指导区域水资源管理和农业生产具有重要的现实意义。

基于标准化降水指数SPI的西江流域多尺度干旱特征及其驱动力分析

为了较为全面表征流域气象干旱的演变特征,本文基于西江流域33个气象站1960-2015年降雨资料,采用标准化降雨指数(SPI)作为干旱指标,分别从年尺度(SPI12)和季尺度(SPI3)两个方面,分析了西江流域地区干旱站次比、干旱频率、干旱趋势和驱动力。结果表明:1)流域各地年降水量分布差异较大,且从东南往西北方向呈明显的逐步减少趋势;2)流域气象干旱处于正常的概率最大,发生极端干旱的概率最小;年尺度(SPI12)表征的长期干旱发生频率高于季尺度(SPI3)表征的短期干旱发生频率;3)流域西北地区SPI序列呈现较为显著的下降趋势,气象干旱有加重的趋势;4)太阳黑子和部分大气环流异常因子对西江流域气象干旱的形成与演变有较大的影响,影响程度高低依次是太阳黑子、北极涛动和厄尔尼诺。研究成果对于评估西江流域干旱灾害的风险性、防旱减灾策略的制定具有一定的参考意义,为干旱的应对和防御提供科学依据。

喀斯特黄壤区侵蚀性降雨及产沙特征分析

侵蚀性降雨研究是坡面侵蚀计算的前提性工作，以往喀斯特黄壤区的有关研究多因数据序列较短难以得出有效结论，或更集中于微观过程的观测，不能推广到自然状况下大尺度上的研究应用。确立降雨侵蚀力指标结构及不同下垫面的侵蚀性降雨标准，并结合相关背景资料模拟流域降雨侵蚀状况，对于喀斯特黄壤区的水蚀预报具有重要价值。文章分别观测了贵州中部和西部2个小流域的耕地、草地和人工林地3种径流小区5年的降雨产沙数据。通过计算最小降雨侵蚀力偏差系数Rcv对应的雨量雨强标准，并应用错选度，剔除率和损失率3个指标进行对雨量和雨强标准进行评定，在此基础上分析该区域的侵蚀性降雨分布和不同下垫面的产沙特征，得出以下结论：1）降雨动能和最大30 min降雨强度乘积为计算降雨侵蚀力指标的最佳结构形式，降雨侵蚀力指标可以通过降雨量和最大30 min降雨强度乘积进行简易计算；2）黄壤裸地的侵蚀性降雨指标应采用最大30 min降雨强度，其值在9.6-10.2 mm＆#183;h-1之间，耕地的侵蚀性降雨指标应采用雨量标准，其值在15 mm左右，水土保持措施可明显提高侵蚀性降雨标准，较裸地和耕地分别提高55%和25%以上，复杂下垫面宜采用雨量标准，低植被覆盖下垫面宜采用最大时段雨强标准；3）贵州西部和中部侵蚀性降雨总量分别占年降雨总量的36%和38%，主要分布在5-8月，研究区年均降雨侵蚀力在1700-1800（MJ＆#183;mm＆#183;hm-2＆#183;h-1＆#183;a-1），明显低于同纬度带的红壤和紫色土；坡面产沙量年内分布极为不均，少数的暴雨贡献了绝大部分的产沙量；4）无人为干扰的灌木草地水土保持效果最佳，顺坡耕作玉米严重加剧土壤侵蚀，减少人为扰动是治理的关键。

山东省药乡小流域侵蚀性降雨分布特征

为探究山东省药乡小流域侵蚀性降雨分布特征,本研究选择裸地坡面径流小区为研究对象,利用小区观测法得到的降雨、径流以及泥沙等资料,通过频率分析法拟定研究区侵蚀性降雨标准,并运用数理统计方法从时间、降雨强度、降雨侵蚀力角度分析侵蚀性降雨分布特征。结果表明:1)该研究区侵蚀性降雨标准为降雨量17.3 mm;2)7月份侵蚀性降雨场次、降雨量、径流量和产沙量占侵蚀性降雨比例为42.31%、45.71%、85.78%和97.97%,其他月份侵蚀性降雨分布较少;3)大雨、暴雨以上侵蚀性降雨,高降雨强度型降雨场次分别占相应雨量等级比例为60%和100%,其产沙量所占比例分别为75.07%、100%;4)降雨侵蚀力>1 000 MJ·mm/(h·hm2)侵蚀性降雨产沙量占侵蚀性降雨比例为95.26%,其径流深是≤1 000 MJ·mm/(h·hm2)侵蚀性降雨3倍以上。以上研究表明,研究区侵蚀性降雨标准为17.3 mm,其主要分布在中雨以上雨量等级,造成严重土壤侵蚀的侵蚀性降雨多为高降雨强度型降雨或降雨侵蚀力>1 000 MJ·mm/(h·hm2)的降雨,且其多分布于7月份。本文结果有助于研究区小流域侵蚀性降雨规律分析以及土壤侵蚀规律研究。

基于CMIP6的甘肃省不同气候分区未来干旱演变预估

为了更好地预测甘肃省的干旱时空变化特征,按照甘肃省气候类型和地理特征将其划分为4个气候分区,计算未来76 a(2024—2099年)的季、年尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI-3、SPEI-12),并结合Mann-Kendall突变检验、空间插值等方法预估CMIP6气候模式中4种情景下甘肃省未来76 a的气温、降水量以及干旱演变状况。结果表明:CMIP6模式中各情景下甘肃省不同分区2024—2099年气温和降水量都随着时间推移呈现上升趋势,不同情景下气温和降水量的气候倾向率由小到大依次为SSP126、SSP245、SSP370、SSP585;CMIP6模式中各情景下甘肃省2024—2099年在春、夏、秋季表现为干旱化的发展趋势,由湿润转变为干旱的突变年份都集中在2040—2060年,冬季表现为湿润化的发展趋势,SSP126情景下由干旱转变为湿润的突变年份在2033年,其余情景下都在2040—2060年;轻旱和特旱在SSP370情景下发生频率最高,中旱在SSP245情景下发生频率最高,重旱在SSP585情景下发生频率最高;甘肃省各气候情景下不同气候分区的不同等级干旱发生频率由大到小依次为轻旱、中旱、重旱、特旱。

利用标准化降雨指数对伊朗法尔斯省干旱危害的GIS分析

干旱是广泛影响经济和环境的主要自然灾害之一。因此,有必要采用诸如标准化降雨指数(SPI)等指标来研究干旱的影响,以辨析决策和规划的现实条件。本研究的目的是利用SPI指数分析伊朗南部法尔斯省的干旱空间格局。本文根据法尔斯省42个站点的数据,对1990-2019年间的干旱灾害格局进行了评价。评价模型中使用的干旱危害标准包括:该时期的最严重干旱程度、干旱趋势和连续干旱年的最大数量,最终的干旱灾害图是通过计算干旱强度、连续性和趋势三个指标的算术平均值获得的。三个指标的灾害图和最终灾害脆弱图采用反距离加权法(IDW)插值制图,分为无、轻度、中度、重度和极重度5个危害等级。最终的干旱脆弱性图显示,在研究区南部观察到的中度灾害区域占研究区36%,比在北部和中部观察到的严重和非常严重灾害区(占研究区64%)分布范围更小。

天然降雨对红壤坡地侵蚀的影响

通过气象观测站与标准径流小区的试验观测,全面系统地分析了江西省红壤坡地的天然降雨特征。主要内容包括与土壤流失关系密切的降雨量(P)、降雨强度(I)等降雨特征参数的等级划分和时间分配规律;确定了江西红壤坡地侵蚀性降雨标准;确立了ΣE·I60 为红壤坡地降雨侵蚀力因子R的最佳计算组合,并分析了R值的季度分配、月分配特征以及雨量分配、雨强分配特征。这为探索控制江西红壤坡地水土流失的最佳时段。

基于TVDI和SPCI的河南省干旱时空特征分析

通过分析温度植被干旱指数与标准化降水转换指数相关关系,并联合两者对2015—2020年河南省干旱时空特征分布进行研究,结果表明:通过Pearson相关系数计算归一化植被指数及地表温度构建的双抛物线型TVDI,与利用大气可降水量和降雨数据计算的SPCI,两者呈明显负相关,相关系数整体大于0.5,且在河南省时空干旱监测中具有相似效果;首次联合TVDI和SPCI对河南省干旱时空特征分析,发现河南省大部分地区表现为正常,极少部分为湿润或干旱,干旱区主要分布豫中地区。上述结果可为河南省旱情监测提供数据支撑,在预防旱灾方面具有重要意义。

基于SPEI指数的河北省夏秋两季干旱预测研究

为获得河北省夏、秋两季干旱预测模型,本文以标准化降雨蒸散指数(SPEI)为基础,基于极限学习机模型(ELM),采用麻雀搜索算法(SSA)、蜂群算法(ABC)、蝙蝠算法(BA)、粒子群算法(PSO)、遗传算法(GA)共5种优化算法构建了优化ELM模型用于建立区域SPEI指数估算模型,结果表面:SSA-ELM模型在所有模型中精度最高,同时可移植性较好,可作为河北省夏、秋两季的干旱预测模型使用。

中国降雨侵蚀力R指标研究进展

降雨侵蚀力因子R反映了降雨对土壤侵蚀的潜在作用,如何准确评估降雨侵蚀力是土壤侵蚀定量评价研究中的一个重要问题。笔者回顾了中国在侵蚀性降雨标准、降雨动能、降雨侵蚀力指标确定及计算方面近30年的研究成果,并对其进行了总结。侵蚀性降雨标准的制定及降雨动能计算因地区环境差异而不同;降雨侵蚀力指标在北方地区以EI30和EI10为主,而南方地区则以EI60为主;降雨侵蚀力计算一般采用简易算法,采用日降雨资料来估算降雨侵蚀力成为近年来的主要研究内容。

侵蚀性降雨与土壤侵蚀关系的研究

为研究侵蚀性降雨与土壤侵蚀的关系,选取霍山县上土寺水土保持站作为降雨观测资料的中心站,采用量级法和回归分析法来分析霍山县上土寺水保站记录的当地降水资料,研究降雨量、降雨历时、降雨强度与土壤侵蚀的关系,得出降雨因子中降雨量对土壤侵蚀的影响最大,其次是降雨历时,最后是降雨强度。

红壤坡地降雨侵蚀力R因子算法比较分析

降雨侵蚀力(R)是测算土壤侵蚀的重要因子,该因子的准确计算对水土流失动态监测具有重要意义。将经典算法作为基准值,通过对比章文波模型与经典算法的有效系数,分析当前江西省水土流失动态监测中R因子计算方法的适用性。研究得出:红壤坡耕地的侵蚀性降雨量标准为14.6 mm;章文波模型的α、β参数由公式算取比用冷、暖季取值再计算降雨侵蚀力更为准确。结论可为R因子的修正提供参考。

黔中三股水小流域降雨特征分析

黔中地区属典型的喀斯特地貌,降雨和土壤都有一定的特殊性,本文以贵州省水土保持监测中心资料为基础,研究了黔中西秀区三股水小流域的降雨特征及土壤侵蚀的特殊性,结果表明:1降雨等级中,H<5mm的降雨次数最多,占78.76%;25mm≤H<50mm的降雨量最多,占27.37%;50mm≤H<100mm和100mm≤H<150mm的产沙量最多,占76.73%;2年内二、三季度降雨量和侵蚀性降雨量、各年降雨量和侵蚀性降雨量均呈双峰曲线,产沙量呈单峰曲线,第四季度降雨量均<15mm,且没有侵蚀性降雨和产流产沙;3西秀区三股水小流域的侵蚀性降雨临界值为5mm≤H<10mm。