标准化降水指标在海南岛干旱监测中的应用分析

本文证明了利用Γ分布拟合海南岛不同尺度降水量的可行性,并结合实例分析应用标准化降水指数(SPI)判断评价海南岛旱情。结果表明,不同时间尺度SPI值结合使用可以准确判断海南岛旱季和雨季不同类型干旱的开始、持续时间及严重程度。在海南岛,冬春季节采用6个月和12个月的SPI指数,夏秋季节采用1个月或3个月的SPI指数进行旱情监测较为可行。

标准化降水指标与Z指数在我国应用的对比分析

利用分布于我国不同气候区的 7个气象台站 195 1～ 1995年的月降水资料 ,比较分析了标准化降水指标(Standardizedprecipitationindex,SPI)和在我国已成熟应用的Z指数。结果表明 ,SPI计算简单 ,资料容易获取 ,而且计算结果与Z指数有极好的一致性。同时 ,由于SPI是通过概率密度函数求解累积概率 ,再将累积概率标准化而得 ,具有稳定的计算特性 ,消除了降水的时空分布差异 ,在各个区域和各个时段均能有效地反映旱涝状况 ,优于在我国广泛应用的Z指数。此外 ,SPI还可以计算不同时间尺度的指标值 ,能够满足不同水资源状况分析的要求。以北京为例 ,探讨了应用 4种时间尺度的SPI值反映 195 1～ 1995年期间的旱涝事件 ,发现SPI能准确地反映北京4 5年间的旱涝趋势 ,对于旱涝灾害有着良好的预测作用 。

基于标准降水指标的新疆干旱特征演变

运用标准降水指标(Standardized Precipitation Index,SPI)对新疆地区53个雨量站1957—2009年日降水量资料进行全面分析,研究了不同干旱等级发生概率的空间分布变化规律。同时,采用Mann Kendall趋势检验法分析了各月份标准降水指标值、干旱强度和干旱历时的变化趋势,探讨了新疆地区干旱时空演变特征。结果表明:北疆易发生中等及以上干旱,而南疆易发生轻度干旱。总的来说,北疆干旱强度有下降的趋势,干旱历时趋于缩短,南疆南部干旱强度和干旱历时有轻微上升,东疆中部干旱情况显著恶化。具体来说,北疆冬季干旱程度有减弱趋势,而对于农业生产较重要的春、夏、秋季,西部干旱加剧;南疆夏季干旱有减弱趋势;东疆中部四季干旱程度有轻微加剧趋势。

基于Copula函数的广东北江流域极端降水指标概率分布特征

选用9种概率分布函数对广东北江流域18测站近50 a极端降水指标R1d(年内最大1日降水量)和R5d(年内最大连续5日降水量)进行拟合,采用线性矩法估计参数,根据拟合优度检验,确定出最佳的概率分布函数,并在此基础上对50 a、100 a一遇设计值进行空间分析。通过择优选取GH Copula作为联接函数,对流域R1d-R5d联合概率分布进行研究。结果表明:1)翁源、清远地区出现50 a、100 a一遇的R1d或R5d概率较大;中北部地区50 a、100 a一遇的R1d和R5d同时出现的概率较大。2)特定R1d设计频率条件下,随着R5d设计频率的减小,二者遭遇概率也随之迅速减小;反之,特定R5d设计频率随R1d条件频率的减小,二者遭遇概率随之明显增大。

考虑不确定性的长江流域极值降水指标时空变异分析

降低不确定性影响是进行极值降水事件时空变异合理分析的前提。基于6种大气环流模式的输出结果,采用分位数映射校正方法和多模式集合平均方法降低不确定性影响,分析了长江流域极值降水指标的时空变异规律。结果表明:原始的气候模式输出结果具有较大的不确定性,必须对其进行定量分析和采取适当有效的措施进行缓解。5个极值降水指标总体上相对于基准期均增加,最大增幅10%左右。仅个别区域的极值降水指标显示出变异的时间一致性,而空间变异在相同情景和时段上差别明显。

辽西北地区杂粮谷子生育期适宜温度及降水指标研究

目的:辽西北地区气象条件明显影响谷子的产量和品质。通过试验探讨谷子生育期适宜温度降水指标,为"三农"专项气象服务产品提供较为准确的本地温度降水指标。方法:采用谷子分期播种法,试验小区随即排列,分8期播种,每期2次重复,对谷子生育期温度、降水、生长状况及产量品质进行对比观测,选用临近的乡镇气象观测站气象资料进行统计分析。结果:通过分期播种,使谷子不同生育期所处温度降水条件不同,统计分析谷子各生育期适宜温度降水指标为:苗期适宜温度16.6℃,适宜降水量36.2mm;拔节期适宜温度23.3℃,适宜降水量90.6mm;抽穗期适宜温度24.0℃,适宜降水量74.0mm;成熟期适宜温度25.1℃,适宜降水量52.6mm。结论:辽西北地区杂粮谷子全生育期间活动积温达2 400℃以上,谷子才能正常成熟。谷子全生育期间降水量达200mm以上,才能满足谷子正常生长需求。谷子全生育期降水量达到220mm以上,全生育期间活动积温达2 650℃以上,才能使种植的谷子品质优、产量高、商品性好。

河套灌区春玉米苗期土壤板结降水指标研究

为了完善当地气象灾害指标,更好地开展春播气象服务,笔者选用当地主栽春玉米品种‘登海605’为试验材料,利用人工模拟降水系统模拟当地春播时期自然降水过程,通过测定出苗期的土壤紧实度、出苗率、株高、根冠比等参数值,综合确定引起河套灌区春玉米苗期土壤板结的降水指标。结果表明:(1)引起土壤轻度板结的降水量级指标初步确定为2~3 mm;中度板结的降水指标为4~8 mm,≥9 mm为引起土壤重度板结的降水指标;(2)播种之后降水越早,降水量级越大,出苗时越容易形成板结,形成的板结层也越厚。

扬州地区极端降水指标变化特征研究

极端降水是产生洪涝灾害的首要原因之一,对农业生产有着重要影响。本研究使用扬州地区日降水数据,研究了极端降水指标的年内、年际及周期性变化特征,探讨了降水频率及降水强度对总降水的影响,发现:在年内,一日暴雨、三日暴雨、五日暴雨、降水强度、中雨日数、大雨日数、暴雨日数、持续湿期、强降水量和特强降水量均呈现先增加后减小的趋势;持续干期表现为先减小后增加的趋势。在年尺度上,一日暴雨、三日暴雨、五日暴雨、降水强度、中雨日数、大雨日数、暴雨日数、强降水量、特强降水量及总降水量呈现增加的趋势;持续干期和持续湿期均呈现减小的趋势。一日暴雨存在3.8年的显著变化周期,三日暴雨、五日暴雨存在4年的显著变化周期,中雨日数、总降水量存在5.7年的显著变化周期,大雨日数、暴雨日数分别存在5.9年和5.8年的显著变化周期。降水频率变化对总降水量贡献均大于降水强度。研究结果可为扬州地区灌溉排水规划及防灾减灾提供参考依据。

西安6月份降水预报指标及应用

分析6月西安气侯背景,将500hPa环流型,分为有利降水和无雨等类型,并找出各种类型预报指标,经应用效果良好。

黄土高原降水的季节性指标及其与作物水分亏缺的关系

黄土高原位于我国东部季风区与西部非季风区之过渡地区,属弱季风区,降水相对较集中。为分析本区降水的时空分布,文中采用矢量合成方法计算了黄土高原296个站的降水季节性指标值及降水季节,前者变化于0.44—0.64 之间,后者集中于7月中、下旬至8月上旬,自东南向西北推迟。降水的季节性指标与降水季节直接影响到作物水分的亏缺量,全区小麦严重缺水100—200mm 不等,玉米缺水30—50mm,而谷子生育期中水分需求基本可以得到满足。最后,讨论了本区降水与土壤水分含量的关系,指出本区水分不足,认为有的作者提出的该区尚有80％的水分潜力没有得到发挥的见解是错误的。

基于降水距平百分比指标的哈尔滨市旱情分析

黑龙江省是我国耕地面积最大的重要商品粮生产基地,干旱的发生严重影响了其粮食产量。然而对其研究相对较少,干旱指数的适用尚不确定。以哈尔滨市为例,基于1951-2014年的长序列降水数据,分析了降水的年内分布情况,并利用降水距平百分比指标分析了不同尺度下干旱的发生情况。结果表明,该指标在哈尔滨市适用性较好,其年代旱情呈现20世纪70年代>21世纪>20世纪60年代>20世纪90年代>20世纪50年代、80年代;四季易发生干旱的顺序为冬、春、秋、夏季;4、8、11月易发生特大、中度、轻度干旱,特大干旱在年内发生的概率极不稳定,轻、中度干旱发生的概率较大。

基于主成分分析降水量指标预测棉铃虫百株卵量模型研究

棉铃虫是中国棉花主要害虫之一,降水量对其种群数量具重要影响。采用连续10a棉铃虫第2代和第3代的百株卵量与同期降水量指标资料,通过相关系数法筛选出10个预测第2代、第3代棉铃虫的降水量指标,采用主成分分析法建立第2代、第3代棉铃虫百株卵量的特征预测模型。检验结果表明,第2代棉铃虫的预测模型信度较好,历史符合率为70%;而第3代棉铃虫的预测模型信度较差,历史符合率为40%。由于入选因子均为前兆因子,因此,第2代棉铃虫的预测模型可用于区域棉铃虫发生程度的监测和预警研究。

降水温度均一化指标修正及在西南地区的适用性

该文在考虑气温和降水影响干旱的权重不同基础上,对前人提出的降水温度均一化指标(简称S)进行修正,定义为Sm。通过对比修正前后干旱指数在干旱频率、年干旱强度以及与其他干旱指数的相关性等方面,分析了修正后效果及其在西南地区的适用性。结果表明:Sm可以准确地描述旱季和雨季,优于S;修正前后的干旱指数在年干旱强度方面没有显著差异,但Sm减弱了S的部分不合理跳跃现象,且11a平滑得到的结果与统计事实较为一致;对比修正前后指数与相对湿润度指数(M)、综合气象干旱指数(CI)以及标准化降水指数(SPI)的相关性发现,Sm不仅矫正了S与M、CI的负相关,而且与M的相关性非常好,能较好地反映土壤的干湿状况,与各个时间尺度的SPI的相关性均超过了99%显著性检验;运用Sm定义的西南地区旱涝年具有统计学意义,且典型旱涝年的时空分布与事实一致。因此认为,Sm在西南地区有较好的适用性。

基于欧洲中心细网格预报资料和观测资料的浙江省春夏降水性质分类指标

利用浙江省2004～2013年3～8月Micaps(气象信息综合分析处理系统)地面填图数据和T–logP数据研究杭州、衢州和台州三市的阵雨和雷雨个例,同时选取能表征雷雨并能区分阵雨与雷雨的气象预报因子:对流有效位能、850 hPa与500 hPa的温差、K指数、地面2 m温度,用临近探空的分析方法和决策树的分类方法初步建立了一个适用于浙江省春夏季降水性质分类指标。利用欧洲中心(ECMWF)细网格预报资料,对历史样本和2016年春、夏季分别作了检验。结果表明:除去有降水预报误差个例后,指标TS(Threat Score)评分超过0.53,雷雨阵雨综合命中率达到71%,空报率阵雨(10%)小于雷雨(43%),在不同地区和季节稍有区别;同时对浙江省2016年春夏两次典型大范围阵雨雷雨过程进行预报,效果很好。此方法不仅可以依据预报数据在短期内做出精细化降水性质分类预报,在中长期预报上也有表现力。

盘锦春季弱降水个例分析及预报指标

本文选取盘锦地区2013-2018年这5年春季(3-5月)85次弱降水天气过程,通过多个例天气形势、物理量要素的综合对比分析方法,对上述弱降水过程进行统计分析,结果表明:(1)在漏报的26次过程中降水量不足1 mm有21次,≥3 mm的5次。区域性降水漏报4次,局地降水漏报22次。空报12次中两站同时出现空报6次。(2)根据500 hPa高空影响系统的不同弱降水过程分为:高空冷涡型、高空槽型和其他型。按照地面天气系统弱降水过程可以分为以下两种类型:冷锋型和倒槽型。(3)弱降水预报指标:一是对流层中低层水汽。925、850和700 hPa相对湿度>80%,或相邻两层相对湿度>90%。二是判别925、850和700 hPa是否存在上升运动,以垂直速度值的正负号来诊断上升和下沉运动。三层都表现为上升运动时更有利降水出现。(4)分析预报员出现空漏报的主要原因,缺乏弱降水预报订正经验。对近地面层出现弱锋面过境不够重视以及对低层水汽条件的误判。空报过程数值模式都预报有降水,而水汽的预报偏差较大是空报的主要原因。

标准化降水指数与有效干旱指数在新疆干旱监测中的应用

基于干旱监测理论,根据新疆测站1961—2010年逐日降水资料,对比分析了基于不同时间尺度(1、3、6、9、12、24个月)标准化降水指标(SPI)与有效干旱指数(EDI)对干旱监测的有效性与实用性。结果表明:不论针对短期干旱还是长期干旱,EDI监测能力均明显优于SPI。短时间尺度的SPI受短时间降水影响较大,能反映短时间新疆地区的干旱变化特征;随时间尺度的增加,SPI对短时间降水的响应能力较差,但仍可反映长时间序列下明显的干旱变化趋势。与SPI相比,EDI能够很好地反映出短期干旱和当时降水量的影响;同时能够随时间迁移,给每日降水量分配以不同权重,考虑前期降水量对当前干湿状况的影响。相关研究结果可为湿润区及其他气候区洪旱灾害监测提供重要理论依据。

2种标准化干旱指标在甘肃武威干旱监测中的对比

以甘肃武威1961～2010年逐日降水及温度资料为基础,分析比较了标准化降水指标(SPI)和标准化降水蒸散指标(SPEI)对武威干旱监测的异同。结果表明1961～1998年当气温距平为负值时,SPEI与SPI对干旱的监测结果差异不大,这二者在不同时间尺度下对干旱的反映具有很好的一致性,而且诊断结果与降水量距平百分率所得结论基本相同,均能够与统计的实际干旱发生情形相对应。但在1998年之后,随着武威市温度明显升高,显著大于多年平均值,蒸发明显增大,干旱的发生发展状况不仅仅依赖于降水时,SPEI对干旱等级的划分要重于SPI对干旱的诊断结果,进一步分析干旱事实,发现SPEI对干旱的反映更接近实际状况。研究结果表明SPEI更关注以水分平衡为基础的区域水分供给状况,因而更能有效地反映出气候变暖背景下的干旱发生发展状况,可以为我国不同时间尺度下干旱的及时诊断提供依据。

概率调整法在气候模式模拟降水量订正中的应用

应用概率调整法订正区域气候模式系统PRECIS在SRES A1B情景下模拟的各季节全国日降水量。以第95百分位降水量为阈值,利用Γ分布分段拟合1962年12月-1972年11月的模拟值,构建传递函数,得到1991年12月-2001年11月的订正值。结果表明:全国平均日降水量空间分布的模拟改善明显,偏差百分率高于100%的格点比例从23.5%降低到1.0%;对各地区平均降水月循环的模拟结果改善,冷季降水较暖季更接近观测,提高拟合优度是改进订正方法的关键;多数地区连续干日数、连续5 d最大降水量及极端降水贡献率的空间强度、概率分布与空间相关性的订正效果显著。总体来说,该方法对模拟中国区域降水的平均态与极端降水均有明显改善,有助于气候评估工作的展开。

淮河上游区域GPM IMERG卫星降水数据应用评价

为系统评估GPM IMERG V05B卫星降水产品在淮河息县以上流域的应用,以流域内9个地面站实测雨量数据作为参考,应用统计指标、分类指标及极端降水指标,对2015~2017年GPM IMERG产品分别评价分析了日、月、年尺度上统计指标与分类指标,评估了不同雨强、极端降水探测性能。结果表明,GPM IMERG卫星降水产品与地面监测数据在日、月尺度的降水监测值表现出较好的相关性,总体呈高估现象,日尺度探测率高于0.8,但错报率、汉森和凯普斯得分不理想,月尺度上在8、9月份存在低估,年雨量误差10.0%~23.8%;GPM IMERG对小雨综合探测性能强,但错报率较高,对中雨探测精度较高;极端降水事件探测能力表现不稳定。

1951～2014年哈尔滨市极端降水事件变化特征分析

为分析近年来哈尔滨市极端降水频发的原因,以哈尔滨气象站1951~2014年共64年的日降水资料为基础,选取世界气象组织推荐的10个极端降水指标,分析哈尔滨极端降水事件变化特征的趋势和周期性,采用Mann-Kendall法检测10个指标的倾向率及显著性,采用小波分析方法检验极端降水指标的周期性。结果表明,多种极端气象指标的多尺度周期叠加效应是近年哈尔滨市极端降水事件频发的主要原因。研究成果可为相关部门应对洪旱自然灾害提供参考。