1960-2013 年中国东南沿海地区旱涝时空变化特征及其趋势分析

采用气候倾向率、标准化降水蒸散指数(SPEI)和Mann-Kendall趋势分析等气候诊断方法,分析了1960-2013年我国东南沿海地区旱涝灾害的时空变化特征。结果表明:1近54年东南沿海地区气候暖化趋势明显,增温速率从南向北逐渐增加,浙江增温明显高于广东,降水稳定波动,并未表现出明显的线性增长;2近54年东南沿海地区旱涝变化具有明显的阶段性,20世纪60年代以旱灾为主,70年代涝灾频率呈上升趋势,80年代旱涝频次大致相当,90年代旱灾减少,极端涝灾增多,2000-2013年正常年份逐渐减少,旱灾大幅增加;3在空间分布上,东南沿海旱涝频次具有明显的地域分异,旱灾呈现为“南少北多”的格局,广东西南沿海、福建北部以及浙江南部旱灾频次相对较高;涝灾表现出“南重北轻”的格局,雷州半岛,福建建瓯、德化、龙岩等地和浙江东部地区更易发生涝灾;4在空间变化趋势上,历史上旱灾频次较低、涝灾频次较高的华南地区趋于干旱,旱灾频次较高、涝灾频次较低的北部地区趋于湿润;不同地区旱涝变化的季节响应存在差异,粤北以春冬旱为主,闽南以春秋旱为主,浙江北部全年均呈现湿润趋势;5在区域尺度上,东南沿海地区旱涝灾害与气候暖化并不同步,广东气温增幅相对较小,降水变化平稳,区域旱灾频次明显上升;浙江增温幅度最为明显,但是并未呈现干旱化趋势,相反涝灾呈现增加趋势。     

近48年青海干旱的时空特征分析

本文在计算青海34个气象代表站点的1961～2008年年尺度的标准化降水指数(SPI)的基础上,采用经验正交函数展开、滑动t-检验法、Yamamoto法、功率谱方法等诊断方法,研究了青海干旱的时空分布特征及变化规律。结果表明,所得到的干旱典型配置场能较好地反映青海干旱的时空分布特征;第一模态的时间系数序列的极值年份与实际发生的旱涝年份有很好的对应关系;一致性异常是青海年尺度干旱的最主要空间分布模态;青海东部与中、西部及南部与北部干旱呈反相变化也是青海年尺度的干旱特征的两个重要模态;青海的干旱呈减少趋势,并于2002～2003年发生了一次减少的突变现象;近48a来青海干旱存在准3,5,10a的周期振荡。     

1960年至2012年黄河流域极端降水时空变化

利用黄河流域1960-2012年76个气象台站53a的逐日降水资料,应用趋势分析法、小波分析法、Mann-Kendall 突变分析法、反距离加权法,研究极端降水时空变化。结果表明：①时间上,极端降水量、降水频数、降水强度倾向率分别为-0.64mm/10a、-0.0079d/10a和-0.078mm·d^-1/10a,仅有极端降水比率表现为增长趋势,倾向率为0.49%/10a。极端降水量、降水频数、降水比率的突变时间不明显,而极端降水强度在1967年存在明显突变。极端降水指数均存在有28a和17a两个主振荡周期。上、中和下游极端降水量趋势变化发生转折的时间分别为1982年、2000年和1974年,UF与UB曲线均存在有多个交点,但都不是突变时间点;②空间上,黄河流域极端降水量由西北至东南呈阶梯式增多趋势,极端降水频数由流域北部向南部逐渐增大,极端降水强度和降水比率呈由西向东逐渐递增的规律。53a来,黄河流域极端降水量在流域西部、北部和西安周边地区呈不断增加趋势,极端降水频数在流域西部和北部地区具有增加态势,极端降水强度增加的区域主要分布在西宁和兰州周边以及银川—西安一带,极端降水比率整体呈增加趋势。     

1960年至2005年河西干旱区的日照时数变化时空特征分析

运用复值Morlet小波分析及非参数统计检验Mann-kendall法,并借助地统计软件ArcGIS(9.X)时黑河中上游1960年～2005年日照时数变化的时空特征进行了分析.结果表明:①近50年来年均日照时数呈现增加趋势,β值为18.57;眷、夏、秋、冬四季日照时数均为上升趋势,β值分别为7.13、7.72、3.18和6.96;②年、季节的日照时数变化在空间上存在差异,对于年均日照时数而言,酒泉、金塔、鼎新一线为日照时数升降的分界线,以北为主要的上升趋势区,升幅大于8.0h/年;以南则主要表现为下降趋势,降幅在(1.9～31.5)h/年;③日照时数年变化具有12年左右的主振荡周期和5年左右的次振荡周期,年代际特征明显.日照时数在1975年开始由显著增加趋势变为不明显的减少趋势;④年、夏冬两季日照时数的变化主要是大气中云量变化引起的,而春秋两季日照时数变化的原因还需进一步探讨.     

近50年来甘肃省河东地区春玉米干旱时空特征分析

根据甘肃省河东地区15个气象站点50年的气象资料,利用FAOPenman-Monteith模型和所提供的作物系数计算出各站点春玉米不同生育阶段的作物需水量,在此基础上计算出作物水分亏缺指数(CWDI),并划分河东地区的干旱等级,分析春玉米干旱发生的时空特征。结果表明:在春玉米生长季内,CWDI呈现先增大后减小的趋势,其中最大值出现在6月中下旬,且每旬的CWDI值均大于10%,即在作物整个生长季,降水都无法满足春玉米需水的要求。不同等级干旱发生的频率:轻旱8%～20%;中旱7%～23%;重旱0～17%;特旱0～47%。生长季内,河东地区春玉米干旱发生程度基本由南向北递增,不同生育阶段干旱的严重程度:抽雄-开花期>拔节期>乳熟前期>出苗-七叶期>乳熟后期-成熟期。近50年来,出苗-七叶期和拔节期的干旱有逐渐缓解的趋势;抽雄-开花期和乳熟前期干旱变化的趋势大致相同:20世纪60年代中后期及70年代初为干旱的严重时期,70年代中后期有所缓解,至今又有加重的趋势;乳熟后期-成熟期,近50年来干旱有加重的趋势。     

甘肃黄土高原春季气温变化对物候的影响

利用甘肃黄土高原1971年~2000年43站的春季平均气温资料、西峰站1981年~2000年冬小麦及1984年~2000年苹果树春季生育期资料,对甘肃黄土高原春季气温的空间分布、时间变化及影响变化的500hpa高度场、500hpa温度场和500hpaORL场环流特征进行了分析;并比较了温度变化对冬小麦和苹果春季发育期造成的影响。结论得知:甘肃黄土高原春季气温具有明显的区域分布,形成了分别以兰州、天水、灵台为中心的高温度中心和以华家岭为中心的低温度中心,究其原因主要是因为甘肃黄土高原地区的垂直层差异性大,受地势和地形影响,形成了随地形分割的不规则的春季气温分布区;春季气温的年际变化较大,且其变化趋势在逐年升高,平均每年升温0.12℃,在周期变化上形成了明显的14年长周期,其次是9年周期的气温变化;春季气温的变化主要受500hpa高空场的影响,温度高年处在高度场正距平、温度场正距平及OLR场正距平的控制之下;温度低年处在高度场负距平、温度场负距平以及OLR场负距平控制下;春季气温变化对物候影响较大,春季冬小麦及苹果生育期与春季平均温度呈显著负相关,且冬小麦生育期越后期其与春季温度的相关性越好。     

贵州省极端气温时空变化特征分析

随着全球变暖趋势加剧,西南地区极端天气事件频发,对国民经济发展和生态环境保护构成了严重威胁。利用1960—2016年33个气象站点的逐日气温数据集,采用线性趋势、滑动平均、空间插值、M-K突变检验等方法,对贵州极端气温时空变化特征及影响因素进行分析。结果表明：贵州极端气温暖系列指数呈上升趋势,夏日日数、暖日日数、热持续指数、热持续发生次数的年际变化倾向率分别为：0.6d/10a、2.7d/10a、0.02d/10a、0.2次/10a;冷系列指数呈下降趋势,霜冻日数、冷夜日数、冷持续指数、冷持续发生次数的年际变化倾向率分别为-1.6d/10a、-8.0d/10a、-0.5d/10a、-1.0次/10a,进入21世纪后升温速度加快。极端气温表现出非对称性现象,冷系列极端气温指数变化幅度大于暖系列指数,其中暖日日数升幅最大,冷夜日数降幅最大,且与海拔关系密切。多数极端气温指数突变发生在19世纪末到21世纪初。厄尔尼诺对暖系列指数影响较大;拉尼娜对冷系列指数影响较大,在次年其影响程度达到最高水平。     

近30年锡林郭勒盟地区雷暴时空变化特征分析

利用锡林郭勒盟15个气象站1981年—2010年雷暴日数据及降水日观测数据采用数理统计方法,对锡林郭勒盟地区雷暴日数、年际变化、月变化及雷暴与降水之间的关系进行分析。结果表明：锡林郭勒盟地区各站点30年平均雷暴日数为27.2 d;雷暴日数年际变化呈下降趋势,年平均雷暴日数下降趋势为2.17 d/10a,年平均雷暴日数最多36 d,出现在1992年,最少21 d,出现在2007年;锡林郭勒盟地区雷暴日数呈显著的季节性特征,雷暴多集中在夏季,6月—8月年平均雷暴日数分别为6.8 d、8.21 d与6.44 d,共占平均年雷暴日的78.8%;雷暴日数和降水日数、降水量变化趋势一致,有较好的对应关系;雨中有雷率呈缓慢波动下降趋势。     

基于CI指数的河北省近50 年干旱时空分布特征

基于河北省1961年-2010年64个气象站逐日气温和降水资料,采用综合气象干旱指数（CI）计算近50年逐日CI值,分析了河北省气象干旱发生的时空分布特征。结果表明：河北省近50年降水量以16.5mm/10年的速度递减,近10年中有7年降水量不足历年均值;各级干旱年均出现日数均为南多北少,其中冀南平原地区最多,张家口北部最少;四季中春旱最重,夏旱最轻,除夏旱为东北低、西南高外,其他时段均为北低南高的特点;近20年中有16年出现重、特旱覆盖率为100%,夏季出现大范围重、特旱的年份最多、冬季最少;秋季大范围干旱增长趋势较其他季节明显。     

河西地区1960年至2008年潜在蒸发量的时空变化分析

利用FAO Penman-Monteith模型计算出潜在蒸发量,运用数理统计理论和GIS空间分析技术,对河西地区潜在蒸发的时空特征进行了分析,结合Morlet小波分析和Hurst指数预测潜在蒸发变化趋势。结果表明:①河西地区潜在蒸发总体呈波动下降趋势,20世纪60年代～90年代,潜在蒸发为稳定下降期,约2.76mm/年,其中70年代减少率最大,约11.3mm/年;夏季潜在蒸发变化速率最大,约-2.07mm/年,其次为春季和秋季,冬季最小;②河西地区潜在蒸发自西北向东南呈递减趋势,靠近祁连山地区最小;潜在蒸发主要集中在春季和夏季,分别占年潜在蒸发30%和40%,秋季次之,冬季最小;③影响河西地区潜在蒸发的主要因素为风速,而影响春季潜在蒸发的主要因素是气温;④河西地区潜在蒸发存在12年左右的主振荡周期,年潜在蒸发表现出比较强的持续性,即未来趋势与近12年变化趋势的一致,潜在蒸发呈上升趋势。     

基于标准化降水指数的云南省近55年旱涝演变特征

21世纪以来极端气候事件频发,其中旱涝灾害对人类影响最为明显。本文以云南省为例,选用标准化降水指数SPI(Standard Precipitation Index)为干旱指标,计算了1958-2012年近55a的29个气象站点5种不同时间尺度上的SPI值,在此基础上分析不同年及季节的旱涝站次比和旱涝强度的变化特征。结果表明:干旱强度在各时间尺度上均呈不同程度增加趋势,春季、秋季、冬季干旱强度及影响范围均呈现增加趋势,夏季干旱的强度和影响范围总体上呈略微下降趋势。雨涝强度在时间尺度上呈下降趋势;夏季雨涝强度和雨涝影响范围呈现略微上升趋势,其他季节均呈现出下降趋势。在当前气候变化背景下,云南省干旱整体上反映对农业生产不利影响加重的态势。研究表明标准化降水指数能够在较长时间系列尺度上很好地反映研究区年际及季节性旱涝变化特征。     

黄淮海平原及其附近地区干旱时空动态格局分析——基于标准化降雨指数

本文根据中国气候区划图将黄淮海及其附近地区划分为4个气候子区域,利用该区域气象站点1961年-2008年的降水数据计算出子区内各站点的不同时间尺度的标准化降雨指数(Standardized Precipitation Index,简称SPI);通过各子区站点的SPI差异分析了研究区内发生干旱的时空差异及其动态格局。结果表明:在3个月尺度上,A区、B区发生严重、极端干旱的频率较高,然而整个研究区发生总体干旱的频率没有明显区别;在6个月尺度上,A区、B区发生干旱的频率较高,C区、D区发生极端干旱的频率较低,其中安徽北部和河南东部地区发生严重等级干旱的频率较高;在12个月尺度上,A区、B区发生总体干旱的频率较高,C区、D区发生严重干旱和极端干旱的频率较高;就季节性干旱而言,在3个月尺度上,4个子区域发生各等级干旱的频率也存在较大差别。此外,从12个月尺度SPI值时间序列变化趋势来看,1962年-2008年全区干旱有轻微加重的趋势,且整个研究区及其各子区域干旱变化趋势处于波动中,全区20世纪60年代和90年代有明显加重趋势,70、80年代以及2000年以来有减缓的趋势。     

浙江省雨涝时空分布特征研究

根据浙江省63个站点逐日降水量,采用"降水集中期"的雨涝指标对浙江省1971-2006年的降水资料统计分析.进行雨涝等级评估.分析了浙江省近36 a雨涝灾害的时空分布.结果表明:雨涝等级在时间尺度上,有逐步加强的趋势;在空间分布上,中北部地区弱而东南、西南及南部强.且"降水集中期"相对于其他的雨涝指标.在实际应用中更为客观有效.     

1961-2013年山西省极端气候事件时空演变特征

利用中国气象局整编的山西18个台站1961-2013年的逐日气温、降水数据,采用极端事件定义方法和Mann-kendall突变检验等方法,计算与植被生长的水热条件与寒旱灾害直接相关的极端气候事件指数,分析1961-2013年山西省极端温度和降水气候事件的时空演变特征。结果表明,研究区极端温度事件的发生频率与持续时间在前30年呈平稳态势,20世纪90年代后变化迅速。表征极端低温事件的霜日日数(FD0)、冷昼日数(TX10P)、冷夜日数(TN10P)、冷持续指数(CSDI) 等指数均呈现下降趋势,而表征极端高温事件的夏日指数(SU25)、作物生长期(GSL)、暖昼日数(TX90P)、暖夜日数(TN90P)、热持续指数(WSDI)则均呈上升趋势。极端降水指数除普通日降水强度(SDII)和持续干燥指数(CDD)外均呈下降趋势,表明该地降水总量略有减少,但降水强度和持续干燥指数却有所增加。与极端高温事件发生频率的加剧出现在90年代初不同,表征强降水事件发生频率和强度的极端降水指标的显著变化发生在70年代。在空间尺度上,与温度相关的极端气温指数呈现出由南向北递减的分布规律,冷、暖系列指数表明晋南地区最高,晋北地区最低。与降水量相关的极端降水指数也呈南高北低的规律,最近一个时段的强降水事件有所增加。     

利用累积湿润指数分析江淮地区农业旱涝时空变化

提出了一个农业旱涝气象指标一一累积湿润指数。该指标以相对湿润度指数为基础,通过确定不同区域综合农田作物系数对参考作物蒸散量进行订正,并考虑前期旱涝程度对当前旱涝状况的累积影响,从而具有农业意义。用土壤墒情指标对该指标进行分区域旬旱涝等级的确定和检验,其定量符合率为60％-70％,定性符合率为80％．90％。利用该指标分析近30年江淮地区农业旱涝时空变化的结果表明,从多年平均意义上江淮地区农田水分状况能满足作物需求,湿润程度湿润区高于半湿润区。农业旱涝年际变化大,变异率北部大于南部。北部旱涝并存,春旱、夏秋和秋冬连旱频率高,夏季洪涝严重;南部总体湿润,以涝居多,但夏秋干旱频发。在气候变化导致江淮地区降水格局发生变化的条件下,近年来北部夏季洪涝,南部夏秋旱问题突出,值得关注。     

黄土高原低山丘陵区农村居民点分布与地形因子关系研究——以兰州市七里河区为例

选取黄土高原低山丘陵区的兰州市七里河区农村居民点为研究对象,以ArcGIS9.3软件为技术平台,基于研究区DEM提取研究区高程、坡度、坡向、地形起伏度、地表粗糙度、坡度变率、坡向变率、地表切割深度和地形高程变异系数9个地形因子,在对9个地形因子进行分级分析后,应用分布指数以及信息熵计算分析了地形因子与农村居民点分布格局的关系.结果表明,研究区农村居民点在各地形位上分布的优势地形位分别为:高程1 500～1 750m和1 750～2 000m的地区,坡度0～5°、5～10°和10～15°的地区,坡向W、S、SW的地区,地形起伏度0～50m和50～100m的地区,地表粗糙度1～1.1的地区,坡度变率0～5°的地区,坡向变率10～15°和15～20°的地区,地表切割深度0～10m的地区,地形高程变异系数0～0.003的地区.同时,在各优势地形位上农村居民点的分布呈现出相对较高的有序性,这体现了农村居民点分布格局与地形因子关系的高度关联性.     

中国耕地压力指数时空规律分析

耕地压力指数是指最小人均耕地面积与实际人均耕地面积之比。文章通过对改革开放以来我国耕地压力指数的测算，发现耕地压力指数在1981年～1996年间呈下降趋势，主要原因是由于期间最小人均耕地面积减少速度大于实际人均耕地面积的减少速度；1996年后耕地压力指数整体处于上升趋势，这主要是由于期间实际人均耕地面积急剧减少所致。通过对2004年各省份压力指数的测算，发现有21个省份的耕地压力指数大于1，其中上海的耕地压力指数达到了2.84；即便是在无明显压力的5个省份中，其压力指数也均在0.78以上，区域耕地压力非常明显。导致各省份耕地压力指数过大的主要原因有3个：一是由于耕地大量被占用，实际人均耕地面积偏小而导致的压力指数过大；二是因单产水平过低而导致最小人均耕地面积偏大，从而使压力指数偏大；三是粮食主产区由于要承担国家商品粮任务，使区域粮食自给率过高，导致最小人均耕地面积过大，从而使耕地压力指数偏大。通过控制耕地面积减少速度、提高农业科技水平可以有效缓解耕地压力状况。     

基于MODIS数据的甘南草原区域蒸散发量时空格局分析

针对甘南草原生态系统水资源压力日益增大及草原退化的形势,本研究采用理论基础坚实、区域应用限制小、反演陆面蒸散发量较为合理准确的SEBS(Surface Energy Balance System)模型。在此基础上,将新一代对地观测数据MODIS应用于反演甘南草原区域地表蒸散发(Evapotranspiration,ET),并对甘南草原区域7月份的日均ET进行了反演,分析了2000年和2009年间该区域ET的时空分布格局和发展变化。同时,采用图像剖面线分形的方法描述研究区遥感ET的局部以及微观的结构特征,了解遥感ET分布的空间差异和变化趋势。研究表明:该区域日均ET总体上是减少的,其中一些区域变化幅度较大,减少了50%左右;其中,在地表水含量丰富的吉木都塘草原风景区和桑科草原风景区以及西库乎鹿场附近的黄河支流、尕海自然保护区、科才苦河、白龙江、拱坝河及洮河的水体周围,ET量才有7.00mm左右,主要与该区域水资源的减少有关。