2种综合干旱气象指数在辽宁省玉米 生长期的适用性分析

干旱指数做为干旱监测的重要手段,对于作物生长期内干旱演变特征的准确监测,提高农业防旱减灾能力以及促进作物的高产稳产具有重要意义。辽宁省是中国东北地区重要的粮食生产地,干旱是造成该地区玉米产量不稳定的主要气象灾害。以辽宁省为研究区域,选取2001—2020年19个气象站点的基础气象数据,计算得到综合干旱气象指数(CI)和气象干旱综合指数(MCI),从降雨、平均气温、干旱日数、干旱强度、干旱频率和干旱事件演变特征等方面,对比分析2种干旱指数在辽宁省玉米生长期内干旱监测中的差异,分析其适用性。结果表明:辽宁省近年来降水与气温分别呈22.37 mm/10a和0.45℃/10a趋势上升;在玉米生育期内,CI和MCI指数在玉米生育期内干旱频率生育前期>生育后期>生育中期,CI较MCI监测的干旱日数和干旱频率较高;在空间分布上,生育期内辽西与辽南干旱频率高于其他地区;从干旱事件的演变特征对比CI和MCI指数,CI监测干旱强度大、时间长、不合理跃迁多,MCI有更好的持续性和稳定性,但是干旱强度较低,2种干旱指数对于辽宁省玉米生育期内的干旱时空演变特征均有较好地反映,但空间适用性具有差异,CI更适合辽西和辽北的干旱监测,MCI更适合辽东和辽南的干旱监测。

北疆绿洲农业区气象干旱指数的确定及干旱特征分析

气象干旱指数是衡量农业干旱程度的指标之一。选取降水距平百分率PA、标准化降水指数SPI、标准化降水蒸散指数SPEI,通过SPI和SPEI构建的新标准化降水蒸散指数nSPEI 4种气象干旱指数,利用北疆绿洲农业区1961—2020年的气象数据,进行相关性、回归拟合、不同等级干旱频率分布分析,选出符合实际的干旱指数,进而分析研究区的气象干旱变化特征。结果表明:(1)PA的干旱标准低估了干旱程度,SPI对温度上升引起的干旱加剧不敏感,SPEI计算蒸散发选用的Thornthwaite方法会高估温度对干旱的影响,nSPEI克服了SPI和SPEI的不足,对研究区的适用性最优。(2)近60年,研究区气象干旱随时间呈波动性变化特征。进入21世纪以来,春、夏季表现为湿—干变化,秋季表现为弱的干—湿变化;春、夏季干旱由弱增强、秋季略减弱;以全局性干旱为主,春季局域性干旱增多,夏、秋季局域性干旱减少;春季特旱多,夏季重旱多。

综合气象干旱指数修正及在西南地区的适用性

以我国西南地区为例,在用加权降水量(W_(AP))改进标准化降水指数的基础上,对综合气象干旱指数(I_C)进行了修正,定义为I_(CW)。通过对比指数修正前后在干旱频率、年干旱强度和干旱发展过程中的不连续加重、以及与同期土壤湿度相关性的差异,分析了I_(CW)在修正后的改进效果及在西南地区的适用性。结果表明:修正前后的综合气象干旱指数在多年干旱频率和年干旱强度两方面没有显著差异,但I_(CW)减少了干旱发展过程中的不连续加重现象,且与同期土壤湿度有更好的相关性,即I_(CW)比I_C更加接近实际干旱的演变规律,I_(CW)比I_C更适合在西南地区实时干旱监测业务中使用。然而,由于该研究未对I_C中的相对湿润度指数进行修正,而相对湿润度指数的突变同样可以导致不连续加重的出现,因此,I_(CW)只是在一定程度上减少了不连续加重的影响。

综合气象干旱指数的保山地区干旱特征分析

利用保山市气象代表站1965~2021年逐日降水、气温资料,计算逐日改进的综合气象干旱指数值(CInew),统计近56a保山气象干旱过程,分析保山气象干旱的变化特征。结果表明:(1) 改进的综合气象干旱指数值(CInew)适用于保山的干旱监测。(2)保山气象干旱的发生频率、持续时间、强度、覆盖范围均呈上升趋势。(3)保山气象干旱在四季均有发生,其中冬旱最为严重,春旱次之。(4)保山地区的气象干旱总体呈现出高频高强度、低频低强度的特征。

基于PDSI和SPI的综合气象干旱指数研究

在总结对比已有气象干旱指数的基础上,结合帕默尔干旱指数(PDSI)和标准化降水指数(SPI)的优点,提出综合气象干旱指数DI,并对综合气象干旱指数与区域干旱受旱/成灾面积和径流丰枯的相互关系进行分析,结果表明:综合气象干旱指数能够较好地反映区域干旱受旱/成灾范围,以及河道径流的丰枯状况。并且综合气象干旱指数还同时考虑了月季降水量的异常和一段时间的水分亏缺,比单个气象干旱指数更能反映农业干旱和水文干旱。

基于综合气象干旱指数的石羊河流域近50年气象干旱特征分析

借助数理统计理论和GIS空间分析技术,利用综合气象干旱指数(composite index,CI),根据石羊河流域5个气象站1961—2010年实测气象资料,对石羊河流域近50a的干旱在时空上的变化特征进行分析。首先计算了各站历年逐日的CI指数,统计近50 a各站点出现的干旱过程、各时段的干旱事件,在此基础上分析了石羊河流域干旱发生的频率、覆盖范围和强度和不同等级干旱发生的多年平均日数。分析结果表明:(1)石羊河流域四季干旱发生频率均呈现北高南低的空间分布规律;在四季中,夏季干旱发生频率最高,冬季频率最低;极小值都在乌鞘岭,极大值略有不同:春、夏、冬季干旱发生频率极大值在民勤,秋季极大值在武威。(2)石羊河流域有大范围干旱发生的年份夏季和秋季较多分别有22 a、11a,冬季最少只有4 a。(3)石羊河流域不同等级干旱日数总体上呈现夏季多冬季少、北部多南部少的规律,和降水量的空间分布有较好的负相关性。(4)干旱发生成因除了主要受东亚季风和西南季风的影响外,还应考虑到径流的影响。研究结果与实际情况相符,可为相关部门根据本地区干旱特征制定相应抗旱对策提供理论依据。

改进的综合气象干旱指数CI_(new)及其适用性分析

针对综合气象干旱指数CI的"不合理旱情加剧"问题,采用线性递减权重方法计算近90d降水和可能蒸散,提出改进的综合气象干旱指数CInew,并从干旱过程描述能力、干旱频率及旱期相对少雨季节滞后特征方面,通过与CI相比较阐述CInew的适用性特征。结果表明,(1)CInew在无降水时段平稳下降,有效克服了CI的"不合理旱情加剧"问题,能够描述干旱发生、发展和结束过程的丰富细节;(2)CInew的干旱频率与CI相比没有统计意义上的差异,但由于新的相对湿润度指数项MI90new统计时段由原来的30d延长至90d,使CInew能够刻画干旱频发开始月份(11月)相对于少雨时段开始月份(10月)的滞后效应。本文可为CInew在国内其它地方推广应用提供参考。

基于综合气象干旱指数(CI)的干旱时空动态格局分析——以甘肃省黄土高原区为例

借助ArcGIS 9.3和SPSS数据软件平台,根据甘肃省黄土高原区33个气象站1962-2010实测气象资料,利用综合气象干旱指数(CI)对甘肃省黄土高原区近50年的干旱特征进行了时空分析。首先计算了各站历年逐日的CI指数,统计近50年各站点出现的干旱过程、各时段的干旱事件,在此基础上分析了甘肃省黄土高原区历年各地区干旱发生的覆盖范围、频率和不同等级干旱发生的多年平均天数,揭示了甘肃省黄土高原区干旱发生的时空差异和动态格局。分析结果表明,(1)甘肃省黄土高原区有大范围干旱发生的年份,夏季和秋季较多分别有13、8 a,冬季最少,只有3 a。(2)从空间尺度来看,甘肃省黄土高原区中兰州-榆中-靖远一带和庆阳北部属于高值区,而岷县、渭源一带属于低值区;106°E以西"临洮-通渭-天水"一带和庆阳东南部是干旱变幅最大的地方。(3)从季节尺度来看,夏季干旱频率和持续日数最多,春季、秋季次之,冬季最少。

基于综合气象干旱指数的中国干旱变化趋势研究

基于中国606个地面台站1951～2008年的逐日降水量和气温资料,采用综合气象干旱指数CI统计分析了中国全国及十大江河流域近60年的干旱变化趋势。结果表明,近60年来,从整体来看,中国干旱面积呈现出弱的增加趋势。干旱持续时间长的几个中心分别位于北方的辽河流域西部、黄河流域东部、海河流域、西南诸河流域东南部等地,最长持续时间可达4个月以上;北方江河流域干旱面积一般表现出增加趋势,其中松花江流域、辽河流域、海河流域干旱面积出现显著的增加趋势,辽河流域、海河流域、黄河流域在20世纪90年代中后期至21世纪前期连续数年出现大范围干旱,南方大多数江河流域干旱面积的变化趋势不明显,只有西南诸河流域有显著的减少趋势。

改进的综合气象干旱指数在福建省的适用性分析

选取1961-2009年福建省5个气象站逐日气温和降水资料,引入线性递减非等权重方案计算综合气象干旱指数CI_new,通过比较分析CI_new与等权重方案计算的CI_old在干旱过程描述能力、干旱频率以及干旱年际变化特征上的差异,了解CI_new的改进效果及其在福建省的适用性。结果表明,CI_new与CI_old均能较合理地反映福建干旱频率分布特征和干旱强度变化特征,但CI_new在干旱监测过程中的不合理跳跃次数明显减少,有效克服了CI_old表现的不合理旱情加剧的问题;CI_new表现的缓解干旱的过程较CI_old敏感。因此,CI_new可以作为气象干旱监测业务和评估的指标之一。

基于改进的综合气象干旱指数的洞庭湖流域干旱时空特征

运用改进的综合气象干旱指数,根据洞庭湖流域19个气象站1961—2009年的实测气象资料,运用小波理论分析洞庭湖流域发生的干旱时间差异,并对洞庭湖流域的干旱特征进行空间格局分析。结果表明:从时间格局上,洞庭湖流域发生90%以上范围的干旱周期四季依次为:春季16a,夏季13 a,秋季9 a,冬季16 a;在空间格局上,洞庭湖流域干旱发生程度整体上是以衡阳、邵阳,芷江、通道以西,石门、南县以北三个地区为中心向其四周递减;从季节尺度来看,整体上秋季干旱最为严重,冬季次之,春季干旱最轻。

基于综合气象干旱指数的海河流域干旱特征分析

基于海河流域30个气象站点1960-2014年的气象数据,计算各站历年逐日的综合气象干旱指数(CI)值,并对等级划分标准进行修正,统计了近55 a各站点出现的干旱过程,对海河流域干旱的持续时间、强度、发生频率和覆盖面积百分率进行了分析,揭示了海河流域干旱的变化特征。结果表明:(1)近55 a海河流域干旱严重程度趋于上升且发生范围广泛。该流域干旱持续时间和干旱强度均呈增加的趋势。海河流域的干旱在四季均有发生,其中冬旱最为严重,夏旱严重程度较低。(2)海河流域干旱程度呈现出高频低强度、低频高强度的空间分布特征。干旱持续时间和干旱强度在空间上均表现为南高北低的分布规律,而年干旱发生频率呈现出北高南低的分布规律。

改进综合气象干旱指数对广西农业干旱的适用性分析

【目的】分析改进综合气象干旱指数（IM_CI）对广西农业干旱的监测评估效果，探讨改进综合气象干旱指数对广西农业干旱监测评估的适用性。【方法】利用广西89个台站的气象资料，使用农田土壤水分平衡方程（FSWB）、改进综合气象干旱指数（IM_CI）分别模拟监测1961-2010年的广西农业干旱情况，对比分析两种指数的应用效果。【结果】IM_CI对农业干旱的历史灾情、典型过程的旱情演变、季节干旱频率的时空特征及季节的干湿特点有较好的描述，总体优于FSB。【结论】IM_CI对广西农业干旱的监测评估效果较好，适用于广西农业的干旱监测评估。

CI综合气象干旱指数在宁夏的本地化修正及应用

利用宁夏20个气象观测站近50 a逐日平均气温和降水资料,采用累积频率法对CI综合气象干旱指数进行了本地化修正。通过对比分析,修正后的指数对干旱的演变反映更为合理,对干旱事件的监测效果更好,适宜在宁夏应用。其应用分析表明:麻黄山、海原、固原、西吉4地春季、夏季和秋季各季节的干旱日数均增加,强度均增强;秋季所有地区干旱日数增多,强度增强,且大部分地区秋季干旱日数增加幅度最大;固原及以北地区的干旱增加趋势明显高于南部阴湿地区,且干旱中心向西转移,21世纪以来同心和兴仁变为干旱中心。干旱事件中大部分干旱等级的日数与干旱日数和强度具有相同的变化趋势;春季大部分地区重旱和特旱日数的增加对其干旱日数的增加贡献率最大;夏季,盐池、麻黄山、固原和泾源特旱日数的变化对干旱日数变化贡献率最大;秋季,大部分地区中旱日数的变化对干旱日数变化的贡献率最大。21世纪以来,春夏季大部分地区干旱事件频率达到年代最高或次高值,且中部干旱带频率高于南部山区,大部分地区特旱日数达到年代最大值;秋季干旱事件频率减小,所有地区各干旱等级日数明显少于1980年代和1990年代。

气象干旱综合监测指数在湖北的本地化应用及其适用性分析

在对气象干旱综合监测指数(IMCI)特点理论分析基础上,结合湖北省干旱特点,对IMCI在湖北省应用进行了参数修订。通过与干旱监测业务中使用的综合气象干旱指数(ICI)在干旱统计特征、典型干旱过程诊断能力方面的对比分析,评估了IMCI指数在湖北省的适用性。结果表明:IMCI未改变ICI干旱监测的总体结论,但在干旱演变过程方面较ICI平缓,且对持续时间较长的大旱过程刻画较好。修订后的IMCIHB有效纠正了IMCINCC对旱情发生、发展及缓解过程反应过于迟钝、旱情监测偏重的不足,同时相对于ICINCC2对降水过于敏感又有所改善。然而,IMCINCC和IMCIHB依然存在冬季对微量降水过于敏感及旱情不连续发展的不足。干旱指数在特定区域应用时进行适当的修订和适用性检验是必要的,研究结果可为IMCI在国内其他地区应用的修订提供参考。

基于综合气象干旱指数的海南岛干旱特征分析

基于海南岛18个国家气象站1960～2017年逐日气温和降水资料,对比分析改进前后的综合气象干旱指数在海南地区的适用性,统计了各地区年、季干旱发生频率、日数、强度和覆盖范围,分析了海南岛干旱的时空分布特征.结果表明:改进后的CInew指数在不同地区3次典型干旱过程的监测中,显著减少了不连续旱情加重现象;海南岛各市县年干旱发生频率在47%～74%之间,呈现西高东低的分布特征;年干旱日数在56～104 d之间,呈西南部沿海多、中部少的分布特征;年干旱强度在-209～-123之间,呈现西南部沿海强、中东部弱的分布特征.季节干旱发生频率、日数、强度均为春季最严重,冬季次之,夏、秋季较弱.全年发生大范围干旱的年份有9年,1969、1977、1979和2004年干旱覆盖范围达到100%.

气象干旱综合监测指数在安徽省的适用性分析

利用1981—2016年安徽省77站日降水量、平均气温和土壤墒情资料,通过相关分析和主成分分析方法构建了该区域旱季(10月至次年3月)、涝季(4-9月)气象干旱综合指数MCI_anhui,从频率分布、干旱日数演变、不合理跳跃次数及代表站典型干旱过程等方面,对4种气象干旱指数在安徽省的适用性展开对比分析。结果表明:MCI_anhui在反映较重等级气象干旱时优于其他指数,能很好地诊断出安徽历史上典型大旱年;基于该指数的干旱日数时空演变表现为沿淮北夏旱和春末旱最多,江淮之间春末夏初旱情最多,沿江江南秋旱最多;36年所有干旱过程中不合理跳跃次数不足10次,就典型干旱过程中对降水反应的敏感性而言,它在表现干旱缓慢发展的特征时优于其他指数,不合理波动较少,且干旱后期缓和或解除过程中也不如其他指数过于敏感。综合来看,MCI_anhui对干旱过程具有较好的识别与诊断能力,在安徽省适用性良好。

呼伦贝尔市新旧综合气象干旱指数应用对比

利用呼伦贝尔市4个气象台站1972—2013年逐日气象观测资料,计算逐日新的综合气象干旱指数MCI与旧的综合气象干旱指数CI,并对比两种干旱指数统计出的干旱日数、干旱强度,以及根据相应标准统计出的干旱过程和与实际干旱发生情况的吻合程度,分析新旧指数的优劣。结果表明,由于CI没有区分逐日降水量在指数中的权重,从而造成其跳变要多于MCI,而且MCI引入了近150天降水量的SPI并区分了冬、夏半年的权重值,避免了干旱指数对呼伦贝尔市冬季、初春干旱评价过重的问题。结合呼伦贝尔市实际的气候特点和干旱灾害发生实况,MCI更符合实际,适合业务应用。

综合气象干旱指数在2009～2010年西南干旱的应用

为了研究气象干旱指数对西南干旱的监测状况,及干旱指数在西南地区的适用性,采用了中国气象局提出的气象干旱指数的计算方法,基于综合气象干旱指数,分析2009～2010年西南干旱的时空分布特征与适用性。研究结果表明:干旱事件具有3次逐渐加强和减弱的特征;旱情首先出现于云南东部和贵州中西部,云南中部旱情最重;秋季,相对湿润指数的监测与综合气象干旱指数的监测较为符合;冬季,降水量距平百分率的监测与综合气象干旱指数的监测比较吻合,标准化降水指数所反映的旱情偏重;综合气象干旱指数在旱情随时间的变化过程和空间分布特征方面较好地反映西南地区旱情,但要更准确地进行干旱监测,还需要在蒸散项、降水量权重、各单项系数方面进行修正。

基于新型综合干旱指数的汾河上游干旱特征分析

汾河流域旱灾具有灾情重、影响范围广的特点,对当地社会经济的发展有很大的阻滞作用,因此准确评估流域内干旱状况具有重要意义。基于SPI、SPEI、SRI三种干旱指数,用泰森多边形进行数据分组,通过Caussian Copula函数构建新型综合干旱指数CI,用M-K趋势检验法对CI年序列进行趋势检验,并由游程理论提取干旱特征。研究发现,CI可以很好地对水文干旱和气象干旱同时做出响应。年尺度CI序列的M-K趋势序列数为-3.78,汾河上游有向干旱发展的趋势。1970年发生的干旱强度最小,为0.06;2013~2016年4年连旱,干旱强度最大为2.66。