The Analysis on the Temporal and Spatial Variation of Strong Precipitation Caused Flood and Agricultural Disaster Loss in Huaihe River Basin of Anhui Province during Meiyu Period of 2007

[Objective] The research aimed to analyze temporal and spatial variation of strong precipitation caused flood and agricultural disaster loss in Huaihe River basin of Anhui Province during Meiyu period of 2007.[Method] On the basis of rainfalls of each station in Huaihe River basin of Anhui,rainfall data during Meiyu period of 2007 and flood disaster data in the same period,the temporal and spatial distribution characteristics of strong precipitation caused flood during Meiyu period of 2007 and its harm on agriculture were analyzed.The variation rule,distribution characteristics of strong precipitation during Meiyu period in Huaihe River basin of Anhui and its relationship with agricultural disaster loss were discussed.[Result] During Meiyu period of 2007 in Huaihe River basin of Anhui,the rainstorm was more,and the rainfall was large.The precipitation variation showed 'three-peak' trend.Rainfall in Huaihe River basin during Meiyu period of 2007 was greatly more than that homochronously in Yangtze River basin.The rain area over 400.0 mm during Meiyu period mainly located in Huaihe River basin,and the rain area over 600.0 mm mainly located from area along Huaihe River to central Huaibei.The rainfall during Meiyu period gradually decreased toward south and north by the north bank of Huaihe River as the symmetry axis.The rainfall in area along Huaihe River showed wavy distribution in east-west direction.The flood disaster loss index and disaster area of crops in Huaihe River basin of Anhui both increased as rainfall in Meiyu period.[Conclusion] The research provided theoretical basis for flood prevention,disaster reduction and agricultural flood-avoiding development in Huaihe River basin.

Yellow River Valley flood and drought disaster：spatial－temporal distribution prediction and early－warning

By means of analysing the historical data of flood-drought grade series in the past 2000 years(A.D.0-1900),especially in the last 5000 years (1470-1900) , this paper revealed the spatial-temporaldistribution features of severe flood and drought in Yellow River Valley. Statistical methods of varianceanalysis, probability transition and the principles of scale correspondence were employed tocomprehensively predicate 90's tendency of severe flood and drought in the Yellow River Valley. In addi-tion, this paper pointed out the possible breaching dikes, sectors and the flooding ranges by future's se-vere flood, meanwhile estimating the associated economic losses and impact to environment.

Characteristics of Drought and Humidification Based on Standardized Precipitation Index in Weifang City during the Past 50 Years

[Objective] This study aimed to analyze the evolution characteristics and occurrence patterns of droughts and floods in Weifang City. [Method] Based on the monthly precipitation data during 1961-2010 obtained from nine meteorological sta- tions of Weifang City, by using standardized precipitation index, monthly SPI index of Weifang City during the past 50 years was calculated to analyze the spatial and temporal distribution characteristics of drought and humidification in Weifang City. [Result] The results showed that the variation of drought and humidification had stage characteristics in Weifang City, which was relatively humid in the 1960s and 1970s and developed from extremely humid in early 1960s to dry in late 1970s, persistent drought was observed throughout the range of Weifang City in the 1980s, and the variation tended to be smooth during the 1990s-2000s. Spatial distribution of drought and humidification in Weifang City showed certain regional characteristics. In the 1960s, the mid-west region of Weifang City was relatively humid, while the southeastern region was relatively dry; in the 1970s, there was little difference among the drought and humidification extent in each region; in the 1980s, each region of Weifang City was generally dry, specifically, drought in the southeastern region was the most severe, while drought in the northern region was the slightest; in the 1990s and 2000s, variation of drought and humidification in each region of Weifang City was basically the same. The uneven spatial and temporal distribution of precipi- tation led to abnormal distribution of drought and humidification in some areas, such as the abnormal phenomenon in 1999; the spatial distribution of drought and humidi- fication duration in each generation had their own characteristics, which brought diffi- culties to the unified deployment of drought and flood control departments. [Conclu- sion] This study provided theoretical basis for the drought resistance, waterlogging prevention and disaster reduction in Weifang City under the background of climate change.

1980—2020年全球重大洪灾时空特征探析

为充分理解全球洪涝灾害的时空演变规律,基于长时间序列全球历史洪灾数据,运用数理统计和GIS空间分析方法,在不同空间尺度和年代际、年际的时间尺度上,全面分析了1980—2020年重大洪涝灾害的时空特征。结果表明:①全球洪灾次数在21世纪前10 a达到峰值,死亡和影响人口在1990s达到峰值,累计经济损失在2010s达到峰值,次均经济损失在1990s和2010s最高;②洪灾发生次数及造成的经济损失在1980—2020年期间呈显著上升趋势,每次洪灾造成的人口损失呈现下降趋势;③亚洲洪涝灾害严重,洪灾的发生次数、死亡人数、影响人口及经济损失的累计值分别占全球总数的41%、68%、95%和63%,然而包括中国在内的亚洲诸多国家的洪灾人口损失呈下降趋势;④全球重大洪灾呈东西向分布,灾害重心有南移趋势,洪灾由集中趋于分散,影响区域逐渐变广。

基于SPI和VHI的长江中下游地区干旱时空特征分析

近60 a来,长江中下游地区干旱发生频率越来越高,强度不断增强,影响范围不断扩大,持续时间不断变长,对经济发展造成了严重的影响。通过构建长江中下游地区60 a长序列历史降水数据和40 a遥感数据集,基于标准化降水指数、植被健康指数等指标建立干旱监测指数序列库,分析时序干旱指数变化特征,开展旱情时空分布、季节差异、发生频次等指标统计分析,探究旱情发生频率及其时空分异特征、旱情程度等时空特征。研究结果表明:长江中下游地区干旱事件发生具有明显的季节性,春夏季干旱频率高,秋冬季干旱频率低;干旱存在明显区域性差异,易旱地区主要包括湖北北部、湖南南部等地。

明清时期安徽江淮地区旱涝灾害演变初探——以杭埠河流域为例

文章通过史料对杭埠河流域附近州县的灾害进行逐年的等级量化,以现有学科方法结合该流域特点,计算旱涝平均等级值等数据,重建小流域旱涝时空演变序列,以期对当今流域综合治理提供帮助。研究发现,该流域1428—1905年分为6个阶段:1428—1477年,气候较为平稳;1478—1559年,旱涝交替,以旱灾为主;1560—1614年,气候较为湿润,极端天气频发;1615—1725年,旱涝交替,极端干旱气候频率增加;1726—1855年,气候持续湿润,涝灾多发;1856—1905年,旱涝交替,但强度减弱。

中国旱涝急转事件时空变化特征

【目的】旱涝急转事件造成的社会经济和生态环境影响严重,是我国发生频繁且广泛的一种复合型事件。明确我国旱涝急转事件发生的时空变化特征,可为地区制定防灾减灾措施提供科学依据。【方法】基于1961—2021年气象观测数据,使用Penman-Monteith模型计算潜在蒸散发,然后计算逐日的标准化降水蒸散指数(daily-SPEI),分流域对中国旱涝急转事件的频次、影响范围和趋势的变化特征进行分析。【结果】结果显示:(1)时间趋势上,1961—2021年中国受旱涝急转事件影响的范围以0.6%/10a的趋势增加,且平均每年有19.8%的范围发生旱涝急转事件。(2)空间分布上,旱涝急转事件主要分布在淮河流域、黄河流域、长江流域和松花江流域,事件发生频次在30次以上地区分别占流域总面积的63.1%、20.7%、15.0%、14.6%,事件频次最高达到53次。(3)中国旱涝急转事件存在明显的季节差异,主要发生在夏季事件发生频次在5次以上的空间范围占中国总面积的一半以上;其次是春季和秋季,事件发生频次在5次以上的空间范围占比均不足15%;冬季发生最少,事件发生频次在5次以下。【结论】结果表明:中国旱涝急转事件的影响范围整体呈增加趋势,中国中东部和东北部是旱涝急转事件发生频繁地区。研究结果可为旱涝急转事件的监测与应对提供科学基础。

基于MOD16和地面降水数据的大别山区农业干旱与气象干旱响应关系

利用2000—2020年大别山区气象观测资料和MODIS16A2资料,计算降水距平百分率(PA)和作物缺水指数(CWSI),研究农业干旱与气象干旱的时空分布特征,利用滞后相关分析探究二者的响应关系。结果表明:(1)大别山区降水存在显著时空分布不均匀性,西北少、东南多,且旱涝年的降水量差异大(最高达875 mm)。(2)大别山区东南部发生气象干旱事件的频率偏高(最高为66.67%),但干旱程度较轻;北部发生干旱频率较低(最低为38.1%),但易发生严重干旱。(3)大别山区农业干旱具有秋冬春季容易发生、北部更容易发生、海拔低处更容易发生的特征。(4)大别山区南部农业干旱对气象干旱在次月和第3个月响应程度最高,农业干旱比气象干旱更容易发生,持续时间更久,影响更大。

1981—2018年吉林省玉米水分盈亏及旱涝时空分布

吉林省作为我国玉米主产区和重要的商品粮基地,明确吉林省玉米水分盈亏指数及旱涝灾害的时空分布特征,有助于提高农业生产的稳定性和抗灾能力。该文采用吉林省逐日气象站点数据,通过计算月尺度下的潜在蒸散量,构建水分盈亏指数来分析吉林省潜在蒸散量和旱涝灾害的时空分布特征,运用趋势分析法和小波分析法来探究水分盈亏指数的趋势性及周期性变化。结果表明:多年平均潜在蒸散量和各月份平均潜在蒸散量均有由西北至东南逐渐递减的趋势,5—9月潜在蒸散量分别占生长周期内总平均潜在蒸散量的26.3%、24.5%、21.1%、16.8%和11.3%。5月和9月发生中旱及以上频率大于50%的地区主要位于白城市西部,四平市西部和长春市中部地区。8月和9月中涝及以上频率高值区位于吉林省东部及东南部地区。

北洛河流域气象干旱百年演化特征研究

[目的]揭示黄土高原典型区域百年尺度干旱演化特征,与地貌类型耦合阐明气象干旱的时空变化规律,进而为北洛河流域综合治理提供科技支撑。[方法]基于1915—2020年北洛河流域1 km分辨率的平均气温及降水数据,计算了年际标准化降水蒸散指数(SPEI),并结合Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验、小波分析、反距离权重插值(IDW)等方法,分析了流域内100余年不同地貌类型区的气象干旱时空演变特征。[结果](1)北洛河流域降水量及平均气温的空间分布差异较大,总体呈现东南向西北递减的特点;降水量多呈条带状分布,平均气温沿河道自上而下梯度增加,上游区(丘陵沟壑区)降水量相对较少,下游区(阶地平原区)平均气温相对偏高;(2) 1915—2020年北洛河流域SPEI-12震荡明显,干旱事件交替出现且弱减,下降速率为-0.04/10 a, 1942年,1990年和2010年为旱势转折年,并以1990年最为明显;周期变化大致可从1960年分为两个时期,之前以10 a, 17 a为主,其后为3 a, 7 a, 30 a左右,10 a和30 a周期在不同时期干旱变化中起主导作用;(3) SPEI-12的不显著下降趋势具有全域性且由东北向西南有增大趋势,表明北洛河流域总体呈弱旱化发展;(4)不同年代干旱事件发生频率差异较大,1990s重旱和特旱发生频率最高;2000s不同类型干旱事件发生的总频率最大,其中上游区(丘陵沟壑区)和下游区(阶地平原区)可达70%,而中游区(土石山林区和高原沟壑区)约为60%;(5)不同类型干旱空间分布存在异质性,轻旱发生频率有自南向北逐渐降低的趋势,中旱发生频率与之相反。总体来看,北洛河流域上游区(丘陵沟壑区)易发生中旱,下游区(阶地平原区)更易发生轻旱,重旱高发区在流域内零散分布,特旱的发生概率仅为1.69%~2.10%。[结论]全球变暖引发的旱化趋势在黄土高原地区的影响客观存在,北洛河流域不同地貌类型区气象干旱发生的高频类型略有差别,未来应提升中下游地区的抗旱减灾能力。

基于标准化降水指数(SPI)的宁夏中部干旱带旱灾危险性时空演变特征

[目的]揭示宁夏中部干旱带旱灾危险性的时空特征,为宁夏中部干旱带农业生产、农业灾害防治、种植结构调整和农业灌溉指导提供科学依据。[方法]收集宁夏中部干旱带的沙坡头区、中宁县、同心县、盐池县、海原县5个气象站点的气象观测资料,采用标准化降水指数(SPI)分析了近39年(1981—2019年)干旱等级的时空变化,并结合GIS技术评价其旱灾危险性时空演变特征。[结果]SPI 12结果表明代际干旱趋势呈波动中加剧趋势(趋势线斜率范围为-0.004~0.003)。SPI 3结果表明季尺度旱灾危险性时空分布异质性明显,空间上呈现出南低北高的特征,而时间上则表现为连旱特征突出。春冬两季旱灾发生频率高于45%;夏、秋两季干旱现象不显著,干旱发生频率处于10.26%~43.59%之间;旱灾危险性时空演变特征评价结果表明代际旱灾危险性呈现先下降后上升的变化趋势。季尺度旱灾危险性时空差异明显,空间上表现为旱灾危险性由南向北升高,时间上表现为春冬两季旱灾危险性较高,而夏、秋两季旱灾危险性较低。[结论]宁夏中部干旱带季尺度旱灾危险性时空异质性明显,沙坡头区、中宁县旱灾危险性高,未来应加强春、秋、冬三季的旱灾防治。

近62 a湖北省旱涝特征分析

利用湖北省76个国家气象站1961—2022年地面气象观测资料,基于气象干旱综合监测指数(Meteorological Drought Composite Index,MCI)和有效降水指数(Effective Precipitation,EP)识别湖北省历年干旱和洪涝过程,分析近62 a旱涝过程频次时空变化和旱涝年、旱涝转换特征以及2010年以来旱涝特点。结果表明:湖北省旱涝频发区总体呈东涝西旱、南涝北旱的片状分布。干旱和暴雨洪涝发生频次分别呈现波动式下降、上升趋势。干旱主要发生在春季和伏秋季,发生频次总体呈减少趋势,但夏秋干旱以及极端干旱有趋多增强的态势;暴雨洪涝主要集中在夏季,发生频次呈增多趋势。旱涝年年际间呈现连旱2~4 a、连涝2~3 a或旱涝交替的特征,部分年份年内旱涝并存、旱涝急转,2010年以来无旱涝并存年。旱涝转换站数年际间波动较大,呈现5个阶段性上升特征,各递增阶段最大站数呈递减趋势。2010年以来旱涝呈现极端性增强、骤发性增多及连旱连涝的特点。

基于SPEI的1992-2022年塔额盆地干旱时空变化特征

标准化降水蒸散指数(Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)是反映区域干旱状况的重要参数,基于塔额盆地近31 a逐日气象资料,计算不同时间尺度下的SPEI,采用Mann-Kendall检验、相关性分析等方法,探索塔额盆地干旱演变的时空特征,讨论气温和降水量对SPEI的影响程度及相关性。结果表明:(1)塔额盆地近31 a来全年和四季SPEI均呈下降趋势,整体向干旱化发展。(2)年干旱在1994年开始发生突变,春、夏、秋、冬干旱分别在1995、1992、2009、2008年发生突变。(3)塔额盆地的干旱在空间分布上差异显著,总体上北部干旱比南部严重,南部托里县和铁厂沟地区出现不显著的湿润化趋势。(4)相比于气温,降水量对SPEI的影响更大,尤其是春季降水量。研究结果有助于了解塔额盆地干旱演变特征,为该区域旱灾的预警预防及防灾减灾工作提供科学依据。

考虑下垫面影响的海南岛干旱区昌化江流域旱涝时空分布规律

传统旱涝评估多从单一因素角度来研究,而忽略了下垫面的特性如农业用地对旱涝事件形成的影响。基于昌化江流域内20个气象站点1970—2019年逐日降雨数据,结合遥感提取的30 m DEM和遥感解译的土地利用数据,应用降水Z指数对流域内的旱涝等级进行划分。运用下垫面数据修正分析结果,评估流域旱涝面积时空变化特征,分别划分流域的易旱、易涝区。结果表明:流域冬春季节干旱问题较其它季节突出,但整体上干旱面积呈明显下降趋势;流域内夏秋季雨涝问题较为严重,且总体雨涝面积呈上升趋势。全年干旱易发区与秋季雨涝易发区较为集中分布于流域下游;总体昌化江流域旱涝灾害有逐年缓解趋势。

基于SPEI的黑龙江省干旱时空分布特征分析

为分析黑龙江省干旱时空分布特征,利用黑龙江省27个站点1961~2020年的气象数据,采用Penman-Monteith公式计算不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),从时间尺度和空间尺度分析黑龙江省干旱的分布特征。结果表明,黑龙江省近60年来干旱趋势在逐渐减弱,慢慢呈现湿润化趋势;春、夏、秋季呈不显著湿润化趋势(P>0.05),冬季呈显著湿润化趋势(P<0.05);在空间上其北部、西北部和东北部为干旱频发区,且干旱程度上多以轻旱和中旱为主。黑龙江省整体上干旱趋势减弱,干旱时空分布具有较明显的季节性和区域性。

清代四川水灾时空特征及受灾比风险测度

通过历史记录对清代四川省水灾逐年分等定级,以此研究清代四川水灾的时空变化特征。同时,基于信息扩散理论计算出受灾风险概率。结果表明:(1)清代(1644—1911年)共发生水灾1409县次,1861—1890年为水患高发期,1825年后水灾强度显著上升。10 a尺度下水灾强度存在三次高峰,30 a尺度下清末期水灾强度持续增强。前期水灾周期为中长期振荡,1825年后水灾强度显著提高且以中短(8—15 a)周期性振荡为主。(2)水灾密集区主要位于山地-平原交界处的成都府、眉州、雅州府东部区域,受灾指数基尼系数为0.4615,水患平均中心位移较小。(3)全川受灾风险概率在受灾比为0.05—0.15时迅速下降,同等受灾比(0.2以下时)下,川东道受灾风险概率最高;而受灾比高于0.2时,川北道受灾风险最高。(4)东亚季风增强、人口暴露度增加、政治经济动荡造成的社会韧性下降和生态破坏可能是清末四川省水灾强度提高和规模扩大的重要原因。

清至民国安康地区水旱灾害时空特征及对民众影响

探究历史时期水旱灾害发生规律可为灾害防治提供借鉴。以灾害文献为数据源,运用数理统计、空间分析和小波分析等方法,对研究区水旱灾害发生时空特征及对民众影响进行分析。结果表明:(1)清至民国安康地区发生水灾99次,平均3.09年发生1次;旱灾34次,平均9.00年发生1次。水旱灾害呈阶段性波动增加。(2)水旱灾害发生凸显季节性,春、夏和秋季水灾发生频次较高,旱灾集中在春季和夏季。双季节水旱灾害夏秋季较为显著。(3)水旱灾害发生呈空间差异性,水灾集中发生在安康县(市)、洵(旬)阳县、平利县和白河县;旱灾集中发生在汉阴县、平利县和白河县。(4)水旱灾害发生呈现周期性,灾害造成人口大量死亡、农业生产受损和民众的基础设施遭破坏。

湖北省2000—2019年降水时空变化分析

为评估长序列降水时空变化及其对旱涝灾害的影响,采用趋势分析、累积距平分析等方法,选择降水集中指数(PCI)、降水异常指数(PAI)等指标分析了湖北省2000—2019年20 a间降水时空分布特征以及旱涝灾害发生状况。结果表明:近20 a湖北省累计年降水量增加了0.03%,降水多集中在4—8月份,雨热同期;2019年较2000年东部降水量增加;纬度决定了省内降水量的基数,总体呈现南部多于北部,经度影响降雨量变幅,表现为东西方向降水量空间分布的较大变异性;20 a间的PCI呈下降趋势,降水季节性和时段性特征较明显,PAI显示2005—2015年期间具有洪涝转干旱的趋势,2015年SPI值最大为1.425,出现了较严重洪涝;总体来看湖北省旱涝灾害呈现周期性波动特点,时间周期特征显著。研究成果对年际尺度上区域气候变化应对、旱涝灾害预警等方面具有重要意义。

1976—2020年弥河流域旱涝急转特征分析

基于弥河流域13个雨量站1976—2020年的逐日降水数据,使用长周期旱涝急转指数(LDFAL)、短周期旱涝急转指数(SDFAL),通过Mann-Kendall趋势检验、Mann-Kendall突变检验、滑动T检验、重标极差分析法(R/S分析法)、小波分析法、反距离插值法对弥河流域旱涝急转的时空分布特征进行分析。结果表明:在45 a内,弥河流域长周期6—9月共发生18次旱涝急转现象,LDFAL呈现下降趋势,表明未来“旱转涝”现象将占据主导。SDFAL在6—7月和8—9月呈现上升趋势,表明未来“涝转旱”现象将占据主导;7—8月呈现下降趋势,表明未来“旱转涝”现象将占据主导。LDFAL与旱涝急转强度均未发生突变,SDFAL只在2007年6—7月发生突变,短周期旱涝急转强度在2007年的6—7月和2005年的7—8月发生突变。长周期旱涝急转现象变化存在11 a主周期,短周期6—7月、7—8月、8—9月的变化主周期分别为34、64、43 a。

20世纪以来全球气象干旱时空变化研究

【目的】气象干旱是四种干旱类型中最先发生的,探明气象干旱发生的特征及规律对其他几种类型干旱的早期预警和防灾减灾具有重要意义。【方法】基于CRU TS数据集中长系列气象数据,采用标准化降雨蒸散发指数(SPEI)表征气象干旱情势,采用Mann-Kendall趋势检验和最小二乘回归分析法研究1901—2021年全球气象干旱变化,并分析其时空变化特征,引入湿润指数(HI)探究干湿状况变化对干旱历时的影响。【结果】20世纪以来全球气象干旱整体呈现加重趋势,尤其是在2001年以后。全球大部分流域的平均干旱历时在13至16个月之间,大部分流域的干旱持续时间没有显著变化。【结论】流域尺度下的干旱历时与区域干湿状况密切相关,累计湿度越大,干旱持续时间越长。