CI和MCI干旱指数在宁夏的适应性对比

利用1981—2017年宁夏18个气象站逐日降水量、平均气温等资料以及各县市灾情和年度气候影响评估报告,以CI和MCI为干旱监测指标,从干旱日数、干旱强度、典型干旱事件3方面,对比分析2种干旱指数在宁夏气象干旱监测中的差异,探讨其适用性。结果表明:近36 a来,CI和MCI监测的宁夏中旱及以上等级干旱日数的年变化趋势一致,总体呈减少趋势,但CI的中旱及以上等级干旱日数比MCI偏多,且空间分布特征不尽一致,尤其在北部干旱区差异显著;CI和MCI干旱强度的变化趋势基本一致,但CI干旱强度比MCI偏强,且降水偏少越明显,CI比MCI强度越强。对于典型干旱事件,CI监测的干旱强度强,开始时间早,持续时间长,跨等级的跳跃现象明显,不符合干旱演变特征,而MCI的干旱监测效果更稳定,持续性更好,但干旱程度偏轻。宁夏降水量总体偏少,多集中在5—9月,且蒸发量大,由于MCI放大了更长时间(150 d)前降水的作用,使其干旱表征比实际干旱程度轻,总体上CI比MCI更适合于宁夏逐日气象干旱监测,但2种干旱指数均可反映宁夏中南部气象干旱日数和强度的时间演变特征。

基于CI指数的宁夏干旱致灾因子特征指标分析

基于1981 2010年宁夏23个气象站逐日降水和气温资料,采用综合气象干旱指数CI,从干旱发生日数、干旱范围、干旱频率和干旱强度等方面对宁夏干旱致灾因子特征指标进行了分析,并作了致灾因子危险性评估与区划。结果表明,近30年宁夏干旱发生日数、发生范围、干旱频率和干旱强度均呈增加趋势;干旱致灾因子危险性呈从南到北不断增加的趋势,致灾因子危险性指数最大为0.94,最小在0.1以下,南部大部分地区普遍处于干旱致灾因子低危险区,北部大部分地区处于干旱致灾因子高危险区。

基于CI指数的陕西干旱时空变化特征分析

利用1961—2010年陕西省72个气象站逐日气温和降水资料,采用综合气象干旱指数法,统计分析了近50年陕西省气象干旱发生的时空分布特征。结果表明:陕西省年及四季干旱发生频次和干旱日数总体上呈北高(多)南低(少)分布特征。四季中夏旱频率最高,强度最强,春季其次。各等级干旱日数中轻旱日数最多,中、重和特旱日数依次减少。陕北北部长城沿线及关中中东部既是干旱高发区,也是干旱重发区;近50年陕西区域干旱强度和干旱日数均存在较明显的增加趋势,主要表现为春秋两个季节的变化,而夏季和冬季的变化趋势不明显;近50年陕西共发生32起持续性干旱事件,以春夏连旱为主;20世纪90年代中后期至2002年持续性干旱事件发生的频率高,强度强,反映出陕西区域极端干旱事件对全球气候变化有明显的响应。

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。

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。

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CI指数的甘肃省黄土高原地区气象干旱的变化趋势分析

基于甘肃省黄土高原区33个气象站1962-2010年气象资料,利用综合气象干旱指数(CI)对其近50a的干旱频率和平均持续时间的空间分布、干旱强度趋势变化和极端干旱事件频次进行了分析,此基础上应用基于分型理论的R/S方法对干旱强度未来变化趋势进行了预测.结果表明:甘肃省黄土高原区干旱发生频率和多年平均持续天数在兰州-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.20世纪90年代以来,干旱强度增大的较快,四季均呈现出干旱强度变大的趋势,其中春、秋季干旱强度加剧的趋势明显,夏季近10a都处于非常严重的干旱状态,但未通过0.01的显著性检验;20世纪60年代至今,极端干旱事件发生频次快速增多.四季干旱强度Hurst指数H均大于0.5,同时分维数D均小于1.5,因此,未来一段时间干旱强度仍然保持与过去相一致的变化趋势.研究结果可为相关部门制定相应抗旱对策提供科学依据.

干旱指数CI的确定及其在新疆的应用

利用综合干旱指数CI,计算了新疆的干旱等级,并对CI指数定义的干旱等级在新疆的适用性作了分析。对北疆代表站的计算结果与实际情况的相关性达到了72.1%,南疆准确率为60.1%,可运用于对新疆的气候干旱监测业务。

基于订正后的CI指数分析近50年干旱对山西省玉米产量的影响

利用1961—2010年山西省气象站逐日气温和降水资料计算出逐日综合气象干旱指数(CI);通过对比CI指数与临近农田站1992—2010年的土壤墒情观测资料,分区域和发育期订正了玉米发生干旱时的CI指数评判标准。同时结合近50年山西省玉米单产资料,采用线性回归法分区域构建了山西省玉米干旱减产定量评估模型。结果表明,玉米不同发育期发生干旱的CI指数评判标准与传统的气象干旱等级划分标准差异较大。以晋南区为例,玉米播种至出苗期、拔节至抽雄期、乳熟至成熟期发生干旱的CI指数评判标准为≤-1.2,出苗至拔节期为≤-1.3,抽雄至乳熟期为≤-0.9。山西省玉米全生育期干旱累积指数与气象影响产量显著正相关,相关系数分别达到0.9335(晋北区)、0.6929(晋中区)和0.8041(晋南区);不同区域玉米干旱减产定量评估模型模拟的近50年玉米产量变化与实际气象影响产量通过Pearson相关性显著性检验,能较为准确地评估玉米发生干旱时的产量损失。

基于CI指数的西南地区1961—2012年春季干旱分布特征

选用1961—2012年西南地区(四川、贵州、云南和重庆市)90个地面气象观测台站的逐日降水、日平均气温的实测气象要素资料,运用综合气象干旱指数(CI)来统计分析52 a来西南四季的干旱频次和强度的变化情况,挑选出发生频次最高的春季干旱进行其时空变化特征分析。研究得出:春季干旱中3级干旱(中旱)频次偏多和强度偏强;趋势变化方面,春季干旱的频次和强度均为略有下降;年代距平都在20世纪60—80年代的为正,而后为负;频次在1980年前后有明显减少的突变,而强度在1981年前后有明显减弱突变;频次主要在21世纪初之前具有8 a的年际周期变化,有明显的缩短趋势,强度主要具有8 a的年际周期变化和12 a的年代际周期,也均具有明显缩短的趋势;频次和强度指数均在云南中部、贵州东部和四川西北部边缘有3个明显的高值中心,而四川南部和重庆东北部为低值中心。

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。

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。

干旱指数在四川省的适用性分析

干旱灾害频发严重制约着四川省的农业发展,为合理分析四川省干旱情况,干旱指数的选择尤为重要。本文基于四川省39个气象站点1960年-2013年的气象资料,分别计算1961年、1994年、2006年和2009年-2010年各站点相对湿润指数M、气象干旱综合指数CI、标准化降水指数SPI和标准化降水蒸散指数SPEI,利用Arcgis反距离插值法进行空间插值,并与中国气象灾害大典记录的四川省典型年干旱情况进行对比分析,进而评价四种干旱指数在四川省的适用性。结果表明:对于1961年夏旱,M指数和CI指数均表现出无旱或轻旱,SPI指数结果较实际情况偏小,SPEI指数监测出了干旱的重灾区,效果在四个干旱指标中最好;1994年夏伏旱,M指数监测结果偏小;CI指数出现了空报,对川东地区和川西高原的监测结果偏小,SPEI指数在达县、巴中一带结果偏小,而SPI指数在成都、绵阳一带的结果偏小。2006年伏旱,M指数监测结果偏小;CI指数比M指数效果稍好,但结果仍然偏小;SPI指数和SPEI指数监测出的干旱特征与实际一致;2009年-2010年的冬春连旱,SPEI指数效果最好,M指数次之,SPI指数效果最差。SPEI指数最能反映四川省典型干旱年干旱的空间分布特征。

基于C_I指数的贵州省干旱时空变化规律研究

贵州干旱频发,亟需采用合理的干旱指标分析研究干旱发生的时空变化规律,指导抗旱工作。与单项干旱指数相比,综合气象干旱指数(CI)同时考虑了降水和蒸散能力对干旱发生的累积效应,更能精确地反映不同的干旱状况。验证了CI指数在贵州的适用性,采用统计分析法研究了贵州省50年来干旱发生的频率、范围和强度。结果表明,贵州省年干旱发生频率很高;全年干旱频率分布从东北向西南逐渐增高;四季中,春旱发生频率最高,由西南向东北呈递减趋势,夏旱南北差异不显著,秋旱发生频率呈现自西北向东南逐渐增高的条带状分布规律;干旱持续日数和干旱强度呈周期性变化。

CI指数的改进及其在陕西省的适用性分析

利用陕西4个站点2002—2012年逐日降水、气温资料和气象干旱指数,结合测墒站建站至2012年墒情数据,通过增加变量和调整权重系数对CI进行改进,统计分析改进前后的综合气象干旱指数在陕西干旱过程描述、频率及强度等方面的应用情况和改进效果,并比较了与同期土壤相对湿度的相关性差异。结果表明：改进的综合气象干旱指数（CInew）监测的干旱日数较CI偏少,春夏季尤为明显。各等级干旱发生频率CInew较CI偏低0.1%～8%,年干旱强度较CI平均偏低64.2,但改进前后的综合气象干旱指数在年干旱日数、频率、强度的总体变化特征方面并没有显著差异,均能反映出陕西干旱频率及强度的变化特征。CInew在具体干旱过程监测中的不合理跳跃次数明显减少,克服了CI对弱降水的骤然反应,保留了对强降水的敏感性,CInew与土壤相对湿度的相关性达0.9,较CI明显偏好,监测过程更符合实际干旱的演变规律,程度更贴近实际。因此,CInew可以作为陕西干旱监测与评估指标之一在业务中推广应用。

CI指数在大兴安岭地区春季防火服务中的应用

用综合气象干旱指数(CI),结合1980—1999年林火资料,选取上年夏秋季、3月及前20天累计干旱指数作为CI林火因子,分别代表长期、中期和近期的气象干旱情况,并依据CI林火因子计算出CI林火指数(Hc)进行林火预警服务。经过研究得出如下结论:①各月相比,6月的林火因子最小,5月除上年夏秋季累计干旱指数小于4月外,其他因子均大于4月和6月累计干旱指数,说明5月最易着火,而6月出现火灾时比4月需要更加干旱的气象条件。②4月和6月有89%林火个例的Hc<1,5月有84%的林火个例达到这个标准;当Hc≥2时,有76%的年份在10天内发生林火,平均每年发生4次,而Hc<2时只有45%的年份发生林火,平均每年发生2.3次。说明Hc越大,发生林火的可能性越大。在春季森林火险预警服务中,可定义Hc≥2为高火险,1≤Hc<2为中火险,Hc<1为低火险。

基于CI的呼伦贝尔市40年生长季气象干旱强度分析

利用呼伦贝尔市16个气象台站1973—2012年逐日气象观测资料,计算4—10月生长季期间逐日CI指数并统计分析呼伦贝尔市生长季气象干旱强度特征,利用空间差值、线性回归、信噪比检验、M-K突变检验和小波分析方法对干旱强度的空间分布、随时间的变化、突变发生情况及气象干旱发生周期进行分析。分析表明,呼伦贝尔市气象干旱发生频率最高为牧区,强度由西南牧区向东北林区递减,春季气象干旱有减轻趋势,而夏、秋季节干旱有加重趋势,牧区秋旱的加重趋势尤为显著,农区的变化周期较长,为19~24年,而林区、牧区的变化周期较短,为5~12年和7~12年。

3种常用农业气象干旱指标及其在实际应用中的修订

不可能存在一个适用于各种情况的通用农业气象干旱指标,在实际应用中,由于各干旱指标均具有一定的局限性,一些研究者会在原有指标的基础上,针对要解决的具体问题对指标进行改良和修订。笔者在介绍降水距平百分率、Palmer干旱指数、CI干旱指数这3个常用农业气象干旱指标的基本原理及优缺点的基础上,对应用者对这3个指标的修订进展进行了综述,为使用者了解要更准确使用这些指标进行农业干旱监测评估提供基本思路。

河南夏季干旱气候特征分析

利用1961-2010年河南省103站降水量数据,并结合综合气象干旱指数(CI),分析河南省夏季干旱的时空分布特征,及副高、厄尔尼诺和拉尼娜与河南夏季干旱的关系。研究表明:1)初夏和盛夏降水量都有上升趋势,上升率分别为6.065 mm/10a和7.505 mm/10a,初夏旱和初夏重旱出现的概率分别为44%和22%,伏旱和伏旱重旱出现的概率分别为20%和0。2)1961-2010年,河南6个分区初夏降水量都呈增加趋势,初夏干旱日数6个区域都呈减少趋势;盛夏降水量除豫北呈减少趋势外,其他5个区域都呈增加趋势,干旱日数6个区域都呈减少趋势。3)河南初夏旱年和伏旱年高纬度冷空气活动少且不易到达河南,副高偏弱。4)7月副高异常偏西时,河南盛夏一般降水偏多;从降水距平百分率上来看,拉尼娜次年初夏干旱的几率较大。