基于降水Z指数的晋中市干旱特征分析

为了更好地了解晋中市干旱演变特征,为当地政府开展防灾减灾提供科学依据,利用晋中市所属11个县(区、市)1971~2020年逐月降水资料,采用降水Z指数作为气象干旱等级评价指标,分析了晋中市近五十年的年际及季节干旱变化特征.结果表明:近五十年来晋中市降水Z指数以0.023/10年微弱速度递增,其中1985~2008年期间为主要干旱时期;春季和秋季降水Z指数分别以0.148/10年和0.017/10年速率递增,夏季降水Z指数无明显变化,冬季降水Z指数以0.045/10年微弱的速率递减.晋中市严重干旱年发生的原因与夏季发生重旱和季节连旱有直接的关系.

基于降水Z指数的贵州省农业干旱时空演化特征

探讨贵州省农业干旱时空演化特征,以期为农业干旱驱动机制研究提供理论参考。选取1961—2015年贵州省77个气象台站逐年降水资料,基于降水Z指数,识别贵州省农业干旱程度,结合空间插值与线性趋势方法,分析贵州省农业干旱等级及频率的时空特征。结果表明:1)近55年,贵州省农业干旱现象较为普遍,干旱面积百分比均值高达65%,干旱强度呈周期性"增强"、"减弱"交替出现的趋势; 2)重旱发生区域主要分布在贵州省东北部、中部、西南部,2011年重旱现象最为严重,重旱面积占全省总面积的26%; 3)贵州省农业干旱强度与干旱频率呈负相关,重旱频率为1. 26%～11. 39%,大旱频率为1. 55%～25. 74%,偏旱频率为1. 53%～29. 11%。

1980-2018年贵州省PDSI干旱指数与降水Z指数对比分析

本文基于1980-2018年逐日气象资料计算了PDSI干旱指数与降水Z指数,对2种指数场进行了EOF分析,并与干旱实况进行了比对。结果表明,PDSI指数能很好地表征贵州省的冬、春、秋3个季节的干旱特征,降水Z指数在夏季应用效果较好,贵州省四季旱涝特征具有全区变化一致的特征。4个季节的年代际变化特征明显,仅冬季和秋季呈涝变旱的趋势,其中冬季倾向率达到0.2;夏季的旱情从整体上看还是呈现略有减缓的趋势,但年际变化较大;2011年以后就没有出现过明显的春季旱情,呈现由干变湿的趋势,春旱近些年有所缓解。冬、春、秋季在1980年前后发生突变后干旱化趋势一度在加重,而春季在2016年、秋季在2014年突变后干旱都有减缓的趋势,夏季则相对复杂多次反复后在2014年再次发生突变,干旱化趋势减缓。Z指数与PDSI指数反映出的周期基本一致,冬、春、夏有2~3年的周期,秋季有3~4年周期。

基于降水Z指数的朝鲜降水及旱涝时空特征

利用TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)3B43月降水数据,并结合降水Z指数,研究朝鲜1998-2018年的降水和旱涝时空格局。结果表明:TRMM与站点观测降水数据有显著的相关性。朝鲜降水季节性特征明显,57.29%的降水集中在夏季,空间上自东北部沿海岸线向东南递增。朝鲜的区域综合旱涝等级基本处于正常状态,偏旱和偏涝发生的频率最高,其次是大旱和大涝,极旱和极涝发生的频率最低,夏季和冬季干旱发生最为频繁,而洪涝在秋季频发。朝鲜北部发生旱涝事件的频率明显高于南部,咸镜山脉和盖马高原是旱涝的多发地区,温泉平原则最不易受到旱涝影响。春季、夏季和秋季均呈现洪涝强度增强的趋势。夏季洪涝强度加剧的趋势明显,中北部地区通过95%的显著性检验。

基于降水Z指数和标准化降水指数下干旱牧区历史旱情分析

根据达茂旗百灵庙镇气象站1955-2014年月降水资料,运用降水Z指数和标准化降水指数(SPI),分别在多时间尺度下对比分析了60年来达茂旗气候变化特征,结果表明:对同一干旱事件而言,SPI评价得出的干旱程度较Z指数偏重;通过对典型干旱年对比分析表明,多时间尺度SPI相对于Z指数能够有效反映不同时刻的干旱状况及持续时间,从安全的角度考虑SPI更适合运用到干旱监测和管理中。

基于Copula函数的千米尺度综合干旱指数构建与应用——以重庆市为例

干旱是影响农业生产最大的自然灾害之一,开发综合干旱指数对于评估干旱具有现实意义。该文耦合XGBoost算法降尺度后的土壤水分和降水Z指数数据,在空间上以重庆市行政区县边界分区,时间上以旬为单位分段,基于Copula函数构建千米尺度网格化的综合干旱指数(meteorology-agriculture composite standardized dranght index,CSDI M-A),评估干旱的时空特征。结果表明,降尺度提高了遥感产品的空间连续性,为后续构建千米尺度的CSDI M-A提供支持;广义极值分布和t位置尺度分布分别适用于拟合重庆市大多数区县土壤水分和降水变量数据分布,Frank-copula函数适用于拟合旬尺度下二元变量的联合分布;基于土壤墒情数据验证构建的CSDI M-A比降水Z指数能更好地反映干旱信息,基于各区县得到CSDI M-A的空间分布与实际旱情资料相符,说明所构建的CSDI M-A可为干旱评估提供参考。

基于Z指数的河北省旱涝多尺度变化特征

利用1961—2009年京、津、冀73个气象站降水资料,计算降水Z指数,采用趋势分析、小波分析等方法,对河北省旱涝特征进行了分析。结果表明:近49 a来,河北省年降水Z指数呈下降趋势,并存在多时间尺度变化特征,具有7、9 a和15 a尺度的周期。夏季降水Z指数呈下降趋势,存在15 a显著的变化周期;冬、春季和秋季的降水Z指数均呈上升趋势,10—11 a的周期震荡明显。

河南省降水分布及气象干旱特征分析

本文根据河南省1954―2013年逐年实测降水资料,采用降水Z指数法,分析研究全省干旱时空演变规律。结果表明:1954―2013年河南省降水量变化总体呈缓慢减小趋势,多年平均降水量为772.6 mm;全省降水Z指数趋于逐年减小,干旱强度趋于增大;近60年全省有15年发生了干旱,干旱频率25%;由于降水年际分布不均,20世纪90年代干旱频率较高;2000―2013年干旱强度有所增强;18个地市干旱频率分布在25%―37%之间。

内蒙古通辽市夏季降水量特征分析

基于内蒙古通辽市7个国家基本气象站52年(1959—2010年)的夏季降水量资料,利用降水量转换成Z指数等方法进行分析,结果表明,夏季降水量Z指数呈减小趋势;1970、1972、1984和2000年发生了突变,2000年开始的干旱阶段是52年来降水量最少的时期,重旱频率高达11.5%;未来将维持减小趋势。

干旱指数在辽河流域的应用分析

由于农业用水增加、工业污染严重,造成辽河流域干旱程度加重,利用2010—2015年辽河流域昌图县、康平县、法库县逐月降水量资料及年降雨量数据,通过降水距平百分率、标准化降水指数(SPI)、降水Z指数合理评价了辽河流域干旱情况,并比较3种干旱指数的评价效果。分析了三个地方的干旱情况,研究并比较了降水距平百分率、SPI、降水Z指数的评价效果。结果表明:降水距平百分率反映干旱程度较轻;与降水Z指数相比,SPI指数能较客观地反映辽河流域干旱程度。为辽河流域定量研究干旱事件提供合理的指标依据,为不同研究区根据自身特点选择适合的干旱指标奠定理论基础。

四种干旱指数在河北山前平原的对比分析

选取河北山前平原6个气象站1955-2017年的逐日气温、气压、降水等气象资料,分别计算Pa、SPI、Z指数、MI四种干旱指数,并对四个干旱指数的适用性进行了对比分析,得出了以下结论:SPI指数更能客观反映历史干旱情况,综合评价结果是SPI>降水Z指数>MI指数。

1971-2009年内江地区的旱涝特征分析

为弄清内江地区旱涝变化规律,为该地区干旱监测和农业生产提供参考,采用Z指数分析方法,对1971-2009年内江地区的旱涝变化特征进行了分析。结果表明:39年来,内江地区以旱灾占优势,洪涝灾害呈波动性上升趋势,大气干旱呈波动性下降趋势;从不同季节看,春季旱灾严重,夏季多洪涝,秋季旱涝灾害较少,冬季旱灾极为严重;从月变化看,偏旱月多于偏涝月,在偏旱月和偏涝月中,重旱与重涝出现的几率均较大。

河南省旱涝灾害与太阳黑子活动的相关性分析

鉴于河南省旱涝灾害发生频繁,根据河南省1953～2006年的年平均降水量资料和1952～2005年的太阳黑子相对数月值数据,采用修正后的降水Z指数法划分了河南省旱涝等级,并分析了河南省旱涝灾害与太阳黑子活动之间的关系。结果表明,河南省旱灾易在太阳黑子活动的M年(峰值年)发生,而涝灾易发生在太阳黑子活动的m年(谷值年)及其前后一年。

典型干旱指标在海河流域的适用性评价

海河流域属温带半湿润、半干旱大陆性季风气候区。近年来,随着气候变化和人类活动的影响加剧,干旱灾害已经成为严重制约海河流域社会经济发展的主要因素之一。本文在国内外干旱指标研究的基础上,从气象和综合干旱指标中选取具有典型性且在我国应用广泛的降水量距平百分率、降水Z指数和帕默尔干旱指数(PDSI),综合参考海河流域历史资料,选取1965、1972、1999、1980—1982年作为典型旱灾年,将其史料记载与基于降水距平百分率、降水Z指数和帕默尔干旱指数的海河流域春、夏、秋3季逐月干旱评价结果进行对比分析。结果表明,3种干旱指标中帕默尔干旱指数与典型旱灾年都能很好地吻合。另外,选取典型研究区(北京市),对比分析3种干旱指标评价结果与北京市历史旱灾情况的吻合度,进一步验证了帕默尔干旱指数评价结果的适用性。

三种干旱指标在泾惠渠灌区的适用性分析

为了正确评价灌区的干旱状况,利用泾惠渠灌溉试验站1953—2011年的降水资料,分析了降水距平百分率、标准化降水指数SPI、降水Z指数三种干旱指标在灌区的适用性。结果表明,三种指标均能较好地体现降水的年际变化趋势,但SPI对于降水变化的反映比降水Z指数和降水距平百分率更准确。在干旱出现年份的判定方面,三种指标得到的结果一致;在干旱程度的判定上,在发生中旱及以上干旱的1969、1986、1993、2000年,SPI和降水Z指数比降水距平百分率判定准确,在发生重旱的1977、2000年,SPI的判定比Z指数更符合实际。分析泾惠渠灌区SPI变化趋势发现,灌区在1990年后干旱发生次数占研究期内总干旱次数的55.6%,干旱程度也有增加的趋势,采取合理措施抗旱将成为灌区未来发展的关键。

黄河三角洲旱涝灾害与太阳黑子的相关性

根据黄河三角洲滨州站1922～2009年的年降水资料，用Z指数法分析了黄河三角洲旱涝等级及其随时间的变化，然后采用频率分析法分析了太阳黑子极值年附近的旱涝特征，并运用Morlet连续复小波变换对降水Z指数的时间序列进行周期性分析．结果表明，黄河三角洲在太阳黑子m年附近易发生洪涝灾害，而在太阳黑子M年附近则易发生旱灾；受多方面因素的影响，黄河三角洲旱涝指数存在3～7年，8～12年，13～24年，25～40年的周期性波动．

三种旱涝指标在南京市的适用性分析

为评价降水Z指数、标准化降水指数和降水分级指数三种旱涝指标在南京市的旱涝频发特征中应用的优劣,基于南京站1951~2012年逐日降水资料,研究1、3、6、9、12个月等5种尺度下降水Z指数、降水分级指数和标准化降水指数三种旱涝指标与对应时段降水量的关系、三种旱涝指标的相关关系、月际过程及在历史典型旱涝年中的应用效果。结果表明,降水Z指数、降水分级指数与对应时段降水量线性关系良好,标准化降水指数与对应时段降水量的关系为12条差异明显的单增曲线簇,标准化降水指数能考虑降水在时程分布上的差异,尺度越大,各指标间相关关系越好;1、3、6、9个月尺度下的降水Z指数、降水分级指数不适用于南京市,12个月尺度下的降水Z指数、降水分级指数和标准化降水指数对旱涝判断基本一致,降水分级指数对降水的敏感度高,更能反映历史旱涝严重程度。

1956—2016年豫东平原干旱分析

为了掌握豫东平原干旱特征及其规律,采用降水Z指数、小波分析、距平分析等方法对其干旱进行分析。结果表明,该区域干旱年际发生频率为29.5%,其中1956—1967年、1978—1986年、1996—2004年序列年际变化明显;干旱演变在10年周期尺度下震荡性最强,是主周期;干旱发生频率在24.7%~34.2%,干旱高发区大致集中在2个带状区域;干旱面积平均占比为30.03%,呈缓慢增加趋势。由此可知,该区域需强化水资源管理,发展高效节水农业、循环农业,确保粮食安全。

典型干旱指数在滦河流域的适用性评价

利用1957—2010年滦河流域9个代表气象站逐月降水量资料及滦河三道河子、韩家营、承德、下板城和滦县站的1956—2000年逐月天然径流量资料,分别应用降水距平百分率、标准化降水指数(SPI)、降水Z指数及径流距平百分率,评价滦河流域干旱情况,并比较4种干旱指数的评价效果。结果表明:降水距平百分率反映干旱程度较轻;与降水Z指数相比,SPI指数能较客观地反映滦河流域干旱程度,3种气象干旱指数在滦河流域的适用性评价结果,SPI指数优于降水Z指数和降水距平百分率;而径流距平百分率的水文干旱指数评价结果与实际旱情更为吻合。但是,这4种干旱指标缺乏综合性和机理性,尚需加强降水、气温、蒸发、径流量等因素的综合考虑,提出反映干旱内在机理的指标。