Drought fluctuations based on dendrochronology since 1786 for the Lenglongling Mountains at the northwestern fringe of the East Asian summer monsoon region

The Lenglongling Mountains （LLM） located in northeastern part of the Tibet Plateau, belong to a marginal area of the East Asian summer monsoon （EASM） and are sensitive to monsoon dynamics. Two tree-ring width chronologies developed from six sites of Picea crassifolia in the LLM were employed to study the regional drought variability. Correlation and temporal correlation analyses showed that relationships between the two chronologies and self-calibrated Palmer Drought Severity Index （sc_PDSI） were significant and stable across time, demonstrating the strength of sc_PDSI in modeling drought conditions in this region. Based on the relationships, the mean sc_PDSI was reconstructed for the period from 1786 to 2013. Dry conditions prevailed during 1817-1819, 1829-1831, 1928-1931 and 1999-2001. Relatively wet periods were identified for 1792-1795 and 1954-1956. Spatial correlations with other fourteen precipitation/drought reconstructed series in previous studies revealed that in arid regions of Northwest China, long-term variability of moisture conditions was synchronous before the 1950s at a decadal scale （1791-1954）. In northwestern margin of the EASM, most of all selected reconstructions had better consistency in low-frequency variation, especially during dry periods, indicating similar regional moisture variations and analogous modes of climate forcing on tree growth in the region.

淮北平原不同时间尺度下的夏玉米干旱特征

【目的】在生长阶段和生长季内起始不定的10d尺度下,对淮北平原夏玉米的干旱时空特征进行研究,探索不同土层深度下的干旱规律,为夏季作物的抗旱灌溉提供更加科学合理的规划依据。【方法】基于干旱严重程度指数(DSI),将2010—2019年表土层(0~10cm)和根系主要分布层(0~50cm)的干旱状态进行分级,并利用M-K检验法和克里金空间插值法,在生长阶段和生长季内起始时间不定的10 d两种较小时间尺度下,对淮北平原夏玉米干旱的时间变化趋势和空间分布特征进行了分析。【结果】(1)自2016年生长季开始,砀山、蒙城、谯城站的干旱程度和频率显著升高,阜阳站干旱程度和频率都显著降低,而宿州站的干旱事件则集中在2010—2012、2019年生长季;与生长阶段尺度相比,部分干旱事件在生长季内起始不定的10 d尺度下的干旱程度更大,干旱频率也更高;(2)各个生长阶段的多年平均干旱指数最高的是播种—出苗期,达到了中旱以上,此生长阶段的干旱频率同时也最高,在40%以上;2种尺度下重旱以上的干旱事件常发生在北部砀山和中部蒙城、宿州区域;0~10 cm土层的干旱频率在西南部较高,0~50 cm土层的干旱频率则在东部和北部较高;(3)生长季内起始不定10 d尺度下,每个生长季干旱程度最高的时段其起始时间多数处于播种—出苗的早期,出苗—拔节的早期,拔节—抽雄的中期,且大都在重旱以上,少数发生在8月与9月。【结论】淮北平原夏玉米在2016年生长季之后有显著的干旱突变趋势,干旱程度和频率常常在播种—出苗期最高,相比于生长阶段时间尺度,在生长季内起始不定的10d尺度下会识别出更高的干旱程度,干旱频率也有所增大,同时能更确定严重干旱事件的发生时段。

河南省夏玉米不同生长阶段干旱风险分析

【目的】研究夏玉米各生长阶段的抗干旱风险,为预防夏玉米受干旱影响导致产量和品质下降,降低干旱造成的损失提供理论依据。【方法】本研究利用河南省16个气象站1981—2019年的逐日气象数据,以作物水分亏缺指数(CWDI)为评判指标,根据《北方夏玉米干旱等级》(QX/T 260—2015)对该地区玉米5个生长发育时期进行了干旱等级划分,分析各等级干旱发生的频率、干旱风险指数的时空分布规律。【结果】河南省夏玉米各生长阶段干旱发生总频率在豫北地区最高,其次是豫中和豫东。干旱发生总频率均在夏玉米抽雄—乳熟期最大,高达96%以上,且以中旱和特旱为主。不同等级干旱发生的频率具有差异性,但豫南地区各生长阶段各等级干旱发生的频率相对较低。在夏玉米播种—出苗、出苗—拔节期,河南省各地区干旱风险指数呈由南向北逐渐增加的空间分布特征;在拔节—抽雄、抽雄—乳熟和乳熟—成熟期,该指数基本在30以上。【结论】各地区夏玉米在拔节—抽雄、抽雄—乳熟和乳熟—成熟期干旱发生的风险均较高。夏玉米各个生长阶段干旱发生的风险均为豫北地区最高,豫南地区最低。应重点关注豫北地区的防旱减灾工作。

青海夏季干旱特征及其预测模型研究

利用1961—2008年青海非干旱区(除柴达木盆地)地面气象观测资料、74个环流特征量、海温资料、北半球500hPa高度场网格点资料以及500hPa高度场遥相关,对夏季干旱的变化趋势和干旱发生的机理进行了研究.结果表明:1961—2008年夏季青海省非干旱区、东部农业区分别发生干旱15a、18a,发生干旱的年几率为31.3%、37.5%;东部农业区发生干旱的几率较大,中轻度干旱发生几率大于特大、重度干旱.夏季典型干旱年500hPa欧亚中高纬度上空高度距平分布为正距平,极涡偏弱;非干旱年蒙古到青藏高原上由负距平控制,极涡偏强,偏向东半球,印缅低压槽十分活跃.当夏季西大西洋型、上年秋季欧亚纬向环流指数偏弱,而4月西太平洋型偏强,8月青藏高原地面加热场强度距平指数偏强,夏季容易发生干旱;反之,当夏季西大西洋型、上年秋季欧亚纬向环流指数偏强,而4月西太平洋型偏弱,8月青藏高原地面加热场强度距平指数偏弱,则夏季不易发生夏季干旱.1961—2008年模拟方程的准确率为83.3%,2009—2010年预测结果与实况接近,趋势预测准确.

Palmer干旱指数在华北干旱分析中的应用

利用中国气象局整编的1951年1月～2000年10月中国160站气温、降水月平均资料,计算了1951年1月～2000年10月我国160站修正的Palmer drought severity index(PDSI).PDSI指数对我国的干旱和洪涝过程都有很好的指示意义.华北地区干旱持续性非常强,持续时间一般都在两年以上.华北地区干旱不但年际变化大,年代际变化也显著,近50年来华北干旱主要发生在20世纪70年代以后,且干旱强度有所增加.夏季伴随干旱过程常常出现高温酷暑天气.

甘肃省伏旱短期气候概率预测

用ＥＯＦ和ＲＥＯＦ将甘肃省伏期降水分为７个区域，并在每个区域中选取了一个代表站。设计出既能反映伏期降水多少，又能反映伏期旱段长度的伏旱强度指数。将伏旱强度指数与伏旱发生的概率联系起来。通过对大气环流特征指数、地面气象要素等因子的分析，利用逐步回归分析和多级逐步判别分析方法，建立了甘肃省几个代表站的伏期干旱指数的概率预报方程。提出了集成概率预测的概念。最后给出了对伏旱概率预测进行评估的一种方法。

中国西北夏季干旱指数研究

根据中国西北5省（区）1960年～2004年125个台站夏季（6月～8月）无雨日数同降水量呈显著负相关的特点,定义了比较合适的干旱指数,并通过该干旱指数分析了中国西北夏季干旱的时空分布特征,结果表明：新疆西南部和青海西南部同其它地方呈反向变化及高原东部同其它地方呈反向变化特征是中国西北夏季干旱指数场的2个最主要的空间模态;中国西北夏季干旱指数场可分为以下5个次区域空间模态：高原东部型、河西走廊型、北疆型、南疆型及西北东部型;在中国西北夏季干旱指数的5个次区域空间模态中,高原东部型近45年来干旱指数表现为一致的增大趋势,南疆型45年来干旱指数表现为一致的减小趋势,而北疆型、西北东部型和河西走廊型干旱指数变化趋势以1982年为转折点,其前后呈相反变化趋势;在中国西北夏季干旱指数场的5个次区域空间模态中,近45年来主要以13年～15年和8年～11年的周期振荡为主,另外部分模态还存在4年～5年的高频振荡周期.

陕西夏季旱涝与欧亚大气环流异常的关系

陕西处于青藏高原边坡地带,南北狭长,气候类型多样,地形复杂,生态条件脆弱,旱涝是夏季的主要气象灾害,因此分析其旱涝的成因对该地区防灾减灾具有重要意义。利用陕西78个气象站1961—2018年夏季(6—8月)降水资料、NCEP/NCAR高度场和风场再分析资料、西太平洋副高指数资料,通过相关、合成、多元回归分析方法,研究了陕西夏季旱涝与大气环流异常的关系。结果表明,500 hPa上乌拉尔山阻塞高压和西太平洋副高是影响陕西夏季旱涝的关键因素,当乌拉尔山阻高和西太副高偏强时,陕西夏季降水偏多,反之偏少。200 hPa西风急流位置与陕西夏季降水关系密切,急流偏南时陕西夏季降水偏多,反之偏少。西太平洋副高偏强、偏西时,陕西夏季降水偏多,反之偏少,副高脊线位置主要影响陕西夏季雨带的南北移动。

甘肃省河东地区伏旱的小波分析

该文阐述了小波变换的基本思路和优点，并对甘肃省河东地区１９５１～１９９５年伏期干旱强度指数分别用墨西哥帽型小波和Ｈａａｒ型小波进行了分析．结果表明：甘肃省河东地区的伏旱由不同尺度的振荡构成，中部地区的伏旱准１９年的振荡周期较明显，有２个上升和２个下降阶段；陇东和陇南地区准２２年和准１０年的振荡周期较明显，有１个上升和２个下降阶段．对原时间序列进行了不同尺度的重构，说明小波分析可以用于滤波．

淮河流域夏玉米生育阶段需水量及农业干旱时空特征

基于淮河流域110个气象站点1961—2015年日尺度气象资料,利用Penman-Monteith (P-M)公式和作物系数法,分析夏玉米各生育阶段需水量时空变化特征,以作物水分亏缺指数(Crop Water Deficit Index, CWDI)为农业干旱评价指标,揭示夏玉米生育期干旱时空演变规律,并利用四大类33种分布函数拟合水分亏缺指数序列,建立最优概率分布模型,估算淮河流域夏玉米各生育阶段干旱发生概率。结果表明:1)近55年来,夏玉米生育期需水量均呈明显下降趋势,空间分布均大致呈现流域中北部较高而西南部和东南部较低的特征;2)夏玉米各生育阶段水分亏缺指数无明显趋势变化,除拔节—抽雄期外,其余生育阶段流域整体上均呈现水分亏缺状态,且流域北部相对于南部水分亏缺严重;3)夏玉米生育期中,播种—出苗期和抽雄—乳熟期干旱发生概率最大,除播种—出苗期特旱发生概率在30%～50%之间,各生育阶段不同等级干旱概率均大致在20%以内。

基于降水距平的黄淮平原夏玉米干旱评估指标研究

以降水和产量资料为基础,研究确定了夏玉米干旱评估指标。首先对历史产量序列进行处理,利用三次多项式拟合趋势产量,分离相对气象产量;分析不同生育阶段降水距平和相对气象产量的相关关系,结果表明,玉米出苗~抽雄期降水距平与相对气象产量呈显著的正相关;通过统计分析,建立了它们之间的回归方程,并结合农业干旱划分标准,确定了夏玉米生长季不同等级的农业气象干旱指标,即降水负距平〈20%、20%~50%、50%~80%、〉80%时,分别出现轻旱、中旱、重旱和严重干旱,产量分别减少〈10%、10%~20%、20%~30%、〉30%。

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。

豫北冬小麦、夏玉米多年需灌水次数及典型生育期需灌水分析

研究气候变化情景下豫北地区农业需灌水次数的变化情况,可为当地灌溉以及保证农业可持续发展提供参考。本文分析处理近63 a（1951—2013年）气象数据和新乡七里营站点土壤数据,结合作物生长参数,利用降水、灌溉、作物蒸散发与土壤水分之间变化关系,建立干旱灌水指数模型。此模型中干旱灌水指数（DII）分布在[-1,1]之间,小于0时即干旱需灌水。在现有冬小麦-夏玉米种植制度下,利用干旱灌水指数模型计算多年需干旱灌水指数,并进一步得到灌水次数。选择冬小麦生长季分别为湿润（1985—1986年）、正常（2004—2005年）、干旱（1983—1984年）的3个典型实际代表年度,夏玉米生长季分别为湿润（2003年）、正常（1993年）、干旱（2009年）的3个典型实际代表年,计算了不同代表年冬小麦、夏玉米作物需水情况。进一步计算得到了冬小麦、夏玉米在典型湿润、正常、干旱3个不同代表年的干旱灌水指数,并进行了有无灌水的干旱情况分析。结果表明：近63 a冬小麦-夏玉米系统每年需灌水2~7次不等,平均需灌水5.1次。冬小麦和夏玉米湿润、正常、干旱3个代表年蒸散发量（ETC）分别为489.4 mm、551.4 mm、481.7 mm和466.1 mm、477.8 mm、529.3 mm。在无灌水条件下典型代表年内,冬小麦、夏玉米都会遭遇不同程度干旱,典型湿润、正常、干旱代表年冬小麦分别灌水2次、3次、4次,夏玉米分别需灌水1次、2次、3次后,基本可以消除干旱对其正常生长影响。综上,通过干旱灌水指数来量化需灌溉次数是可行的。气候变化情景下,近10年（2003—2013年）需灌水频次变化大,年际间干旱事件频发,更好的科学灌溉管理可减少干旱对作物的影响。

夏季风北推和强度对我国北方夏季降水影响的年代际特征

利用近50年NCEP/NCAR的候平均风场和比湿场资料,计算了东亚夏季风北界的位置,发现季风北界存在着明显的年代际变化,季风北界偏北的年份集中于1950年代和1960年代,而偏南的年份则集中于1980年代和1990年代,并且各个季风区的季风北界的年代际变化比较一致.利用这些资料定义了'区域夏季风指数',更好地反映东亚夏季风的强弱和北方各地区旱涝之间的关系;用合成分析方法比较了夏季风强度与北方各干旱半干旱区域旱涝变化的关系,说明华北地区最为敏感,区域季风指数与7,8月降水量的关系最好.最后用小波分析方法,讨论了这些区域的夏季风强度和夏季降水量在不同时间尺度上的关系,发现区域季风强度指数和各季风区降水量的关系在15年左右的年代际尺度上关系最好,在3～5年的年际尺度上也有比较好的相关.这些结果对于北方地区的气候趋势预测有一定参考价值.

春大豆鼓粒至成熟期水分胁迫对结实和产量的影响

揭示春大豆后期干旱对产量形成的影响规律,为开展夏秋干旱评估和抗旱灌溉提供科学依据。于2017年和2018年在吉林省中部开展大豆鼓粒—成熟期农田水分控制试验,设7个土壤水分处理和1个自然雨养处理,观测土壤湿度、结荚率、空秕荚率、百粒重及产量。采用回归方法分析土壤湿度对大豆产量性状的影响。结果表明:在田间持水量以下,大豆粒重和产量与鼓粒—成熟期间耕层土壤水分线性正相关,结荚数和空秕荚率与土壤水分呈二次函数关系。鼓粒—成熟期间0—30 cm土层土壤湿度每下降1个百分点,大豆结荚数和有效荚数分别下降3.1和3.7个百分点,相对百粒重和相对单产分别下降0.8和1.5个百分点,空秕荚率上升9.3个百分点。大豆鼓粒—成熟期比较喜水,但也有较强的耐旱能力,土壤湿度22%—23%之间大豆荚数多、空秕荚少、籽粒重、产量高。大豆鼓粒—成熟期轻旱、中旱、重旱和特旱的土壤相对湿度指标分别为66%—75%、57%—65%、50%—56%和50%以下,对应的减产率分别为5%—10%、11%—15%、16%—20%和20%以上。与以往指标比较,本试验重旱、特旱指标明显大于凋萎湿度,更符合大豆水分生理规律,可用于春大豆鼓粒—成熟期干旱影响定量评估。

中国夏季区域干旱特征比较研究

利用全国515站（1957~2000年）气象资料,修正计算帕默尔干旱指数,研究中国夏季区域干旱演变特征及其与东亚夏季风的关系。结果表明：除内蒙古高原区、华北北部及长白山脉区、黄土高原区、云贵高原区、东北平原区等5区域夏季干旱指数呈下降趋势外,南岭区、长江中下游区、黄淮区域、塔里木盆地区、天山北部区域、河西走廊及其沙漠戈壁区、青藏高原区等广大区域夏季干旱指数均呈上升趋势。中国夏季干旱指数大多存在5~8a的短周期年际周期变化,12~13 a、15~16 a的长周期年际周期变化存在于部分区域,个别区域还存在20~25 a长周期年际周期变化。西北和青藏高原夏季干旱指数与东亚夏季风指数呈负相关,中东部地区夏季干旱指数与东亚夏季风指数呈正相关。

白银市春末初夏干旱气候分析

利用白银市四站 1957～ 1996年春末初夏的降水资料 ,提出了计算干旱指数的经验公式 ,进一步分析了白银市春末初夏干旱的气候特征。表明干旱频率由南至北增加 ,且 90 %的年份降水偏差一致 ,南片的降水稳定性较好 ;全市连续二年的重旱偶有发生 ,但无连续三年以上的重旱出现 ;干旱周期南片有 7年、4年、11年 ,北片有

夏季干旱逐日动态监测指数研究

根据造成干旱的主要气象因素是降水持续偏少、气温偏高、蒸发量大的思路,利用逐日降水量和逐日最高气温资料进行实验研究,设计了夏季干旱的逐日动态监测指数。该指数可根据每日最新日降水值和日最高气温值的变化,及时给出影响干旱程度变化的主要气象因素的变化,使干旱监测具有实时性、敏感性和连贯性。利用该指数对2003年江西夏季发生的特大干旱进行逐日跟踪动态监测,监测结果表明该指数可以实时反映实际干旱的变化趋势。

我国东南夏季干旱指数的ECC预测方法

根据中国东南夏季气温和降水显著负相关的特点,构造合适的干旱指数。选取美国NCEP/NCAR再分析月平均海表温度场、北半球500 hPa高度场、亚欧大陆表面温度场作为预测因子,取由国家气象中心整理的中国160站月平均降水和温度资料计算出的东南部干旱指数作为预测对象,采用集合典型相关分析方法(ensemble canonical correlation,ECC)预测东南夏季干旱指数。预测与实况之间的空间相关性和时间相关性均表明,该方法优于单因子场典型相关分析(canonicalcorrelation analysis,CCA)预测方法,其中采用超级集合平均法又比等权集合平均法具有更高的预测技巧。

东亚夏季风异常与西北东部汛期降水的关系分析

对1961—2000年东亚夏季风与同期6～9月西北区旱涝的相关和强(弱)夏季风年空中水汽通量及其散度场、高度场和u、v风场进行了诊断分析.结果表明:东亚夏季风对我国降水的影响主要位于100°E以东的地区;强夏季风年,夏季风西北影响区汛期降水偏多,高度场东高西低,纬向西风、经向南风和水汽通量显著增强,存在大范围的水汽通量辐合;弱夏季风年,夏季风西北影响区汛期干旱少雨,高度场西高东低,纬向西风、经向南风、水汽通量明显减小,除甘肃河东大部(30°～35°N,101°～105°E)存在水汽通量辐合外,其它地方为水汽通量辐散.