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.

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。

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。

基于SPEI的宁夏沿黄城市带干旱特征及驱动性分析

宁夏沿黄城市带气候变化敏感,生态环境脆弱,探究区域干旱驱动机制,对进一步研究黄河流域高质量发展,优化区域农业水资源管理具有重要意义。利用研究区1995-2015年的气象资料,采用彭曼蒙特斯模型(P-M模型)和标准降雨蒸散指数(SPEI)获得区域潜在蒸散发量和干旱指数,通过Mann-Kendall突变检测法、滑动t检验和Pettitt突变检验,分析了研究区干旱时间变化周期,利用冗余分析法定量分析宁夏沿黄城市带干旱驱动因素。结果表明:(1)研究区在季节尺度上,单季旱发生频繁,以春季和秋季发生为主,自北向南整体呈现由高到底的趋势,且主要发生在北部地区,整体以0.013/10 a速率呈湿润化趋势;(2)在年尺度上干旱的下降趋势具有全域性,自北向南呈现由高到底的趋势;(3)宁夏沿黄城市带SPEI-12值在研究时段呈现逐年下降的趋势,通过3种突变检测函数,确定2008年出现异常值,这与降水分布一致;(4)各环境因子对SPEI指数的解释率均在75%以上,降水量、温度、地表净辐射是驱动SPEI值主要环境因子。其中,降水量对SPEI的贡献率最高,呈显著正相关关系。

浙江省SPEI分布与简化估算模型研究

为得出浙江省干旱趋势和简化估算模型,以全区域9个站点为研究对象,计算不同站点的标准化降雨蒸散指数(SPEI)。同时以卷积双向长短期记忆神经网络模型(CNN-BiLSTM)为基础,采用小波包变换(WPT)优化的蜣螂算法(DBO)和珍鲹算法(GTO),构建2种优化组合模型,并比较不同模型精度,结果表明:全年春旱呈现逐渐加剧趋势,WPT-DBO-CNN-BiLSTM模型在所有模型中精度最高,可推荐用于预测全区不同尺度的SPEI。

大清河水系干旱演变特征分析

近年在全球气候变暖的情况下,大清河水系干旱频率和程度均显著增大,明确其时空演变特征对防洪减灾具有重要意义。基于大清河水系1958—2019年10个气象站点逐日气象数据,计算多时间尺度标准化降雨蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),分析大清河流域1958—2019年气象干旱时空演变特征。结果表明:大清河流域1958—2019年SPEI整体呈现出阶段性波动变化特征,呈显著减小趋势,干旱化程度加剧。从季节尺度SPEI值看,夏季干旱化趋势明显,冬季呈现出缓解趋势。从干旱频率分析,主要以轻旱和中旱为主,较少发生重旱和极旱。

基于SPEI的新疆干旱时空变化特征

基于新疆地区54个气象站1963—2012年的逐月气象资料,计算得到近50 a来新疆12个月时间尺度的标准化降雨蒸散指数（SPEI）序列,并利用线性趋势、经验模态分解（EMD）及经验正交函数（EOF）等方法,对新疆近50 a干旱时间和空间变化特征进行了分析。结果表明：新疆地区以1987年为界,由普遍干旱期转型为相对湿润期,但近10 a又出现显著的变干趋势,预示着新疆有可能会重新进入干旱期。新疆干旱变化存在2、6、24 a左右的主要振荡周期以及3～4 a的次振荡周期,其中6 a振荡周期最为突出。EOF展开的第一模态反应的是西风系统控制下,新疆全区干旱变化的平均状态。EOF展开的第二模态则反映出由于天山山脉阻隔及地形差异,导致的南北疆干旱呈现反相位变化的空间分布特征。新疆近50 a干旱时空变化整体上存在一致性,局域上又具有异质性。