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基于不同蒸散方法的SPEI在天山南北坡气象干旱的差异性分析

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南水北调与水利科技 2019年第3期17卷 48-55页

作者：任贤月穆振侠周育琳新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052

为更好的研究与指导天山南北坡干旱灾害的预警与应对,采用Penman-Monteith、器测法和Thornthwaite方法确定潜在蒸散量(PET),并分别计算相应的标准化降水蒸散指数(SPEI),分别记为SPEI-PM、SPEI-SJ和SPEITH,探讨1960-2016年气象干旱时空... 详细信息

为更好的研究与指导天山南北坡干旱灾害的预警与应对,采用Penman-Monteith、器测法和Thornthwaite方法确定潜在蒸散量(PET),并分别计算相应的标准化降水蒸散指数(SPEI),分别记为SPEI-PM、SPEI-SJ和SPEITH,探讨1960-2016年气象干旱时空变化特征与分析不同蒸散方法下干旱指数的差异性,并评估与历史干旱事件的相符性。结果表明:(1)从趋势变化分析可知,天山南北坡在SPEI-SJ和SPEI-PM指数下呈现湿润化和干旱面积率下降的特征,SPEI-TH指数则相反;(2)空间频率分析显示SPEI-SJ和SPEI-PM指数下研究区年和季节尺度上干旱发生频率一致,即春、夏干旱频发、秋季次之、冬季最少,而SPEI-TH指数下干旱发生频率在各时间变化特征相差不大,SPEI-SJ和SPEI-PM指数下干旱发生频率在空间上保持一致,局部区域存一定的偏差,总体与干旱强度变化趋势一致;(3)基于历次干旱事件可知,SPEI-PM指数对于1986年前的旱灾有较为准确的描述,而SPEI-SJ指数仅针对1990年后对干旱有较准确的描述,SPEI-TH指数对干旱的监测能力较差。综合分析表明SPEI-PM指数对历史干旱事件监测适用性较好,20世纪90年代后,SPEI-SJ指数对干旱的监测有重要的参考价值。

关键词：气象干旱天山南北坡 SPEI 不同蒸散方法干旱事件

横断山地区1979—2015年干旱时空分布特征

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灌溉排水学报 2017年第S2期 97-103页

作者：牛文娟苟思刘超李丹利庄文化刘铁刚四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室水利水电学院

近年来横断山地区干旱频发,分析干旱时空分布特征,对该区抗旱工作和生态保护具有重要意义。利用空间分辨率为0.1°的降水网格数据,采用标准化降水指数(SPI)为干旱指标,计算了横断山地区1979—2015年各月干旱指数的时空分布。在此基础上... 详细信息

近年来横断山地区干旱频发,分析干旱时空分布特征,对该区抗旱工作和生态保护具有重要意义。利用空间分辨率为0.1°的降水网格数据,采用标准化降水指数(SPI)为干旱指标,计算了横断山地区1979—2015年各月干旱指数的时空分布。在此基础上,进行了三维干旱事件识别,并计算得到了干旱的5个特征变量:干旱历时、面积、强度、烈度和干旱中心。结果表明,横断山地区的干旱状况在20世纪80年代最严重,20世纪90年代有所减轻,到21世纪有加重的趋势。其中最严重的干旱事件发生在2009—2010年,影响面积达到了研究区总面积的97%;此次干旱事件是一次夏秋冬春连旱,始于夏旱,以秋旱冬旱最为严重,干旱影响最严重的区域主要发生在北纬30°附近的横断山中部。

关键词：标准化降水指数干旱事件横断山

山西东南部气候变暖与某些灾害天气的演变特征分析

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中国农学通报 2011年第23期27卷 269-275页

作者：王正旺刘小卫赵秀敏山西省长治市气象局山西长治046000

为了深入研究山西东南部地区气候变暖背景下某些灾害天气的变化规律,应用1971—2010年山西东南部11个气象观测站年平均温度资料,对年际变化特征分析得出气候变暖的存在事实,年平均气温的上升速率为0.3℃/10年。利用年、季及年代平均气... 详细信息

为了深入研究山西东南部地区气候变暖背景下某些灾害天气的变化规律,应用1971—2010年山西东南部11个气象观测站年平均温度资料,对年际变化特征分析得出气候变暖的存在事实,年平均气温的上升速率为0.3℃/10年。利用年、季及年代平均气温与干旱事件、寒潮、高温日数的趋势演变对比分析,得出结论:气候变暖是灾害天气发生异变的主要原因。随着年代平均气温的升高,干旱事件次数增加;随年际温度趋势的上升,寒潮次数减少,其减少速率为4.8次/10年;秋季气温的升高使得寒潮开始期推后,秋季气温的上升速率为0.23℃/10年,寒潮的推迟速率为15天/10年;春季气温的升高使得寒潮结束期提前,春季气温的上升速率为0.3℃/10年,寒潮的提前速率为10天/10年;高温日数与夏季年代气温的变化趋势一致,从20世纪80年代起,随着年代气温的升高,高温日数明显增多。

关键词：气候变暖干旱事件寒潮高温特征分析

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气象 2022年第1期48卷 128-128页

《中国重大干旱事件分析(1961—2020年)》邹旭凯等编著该书利用新构建的气象干旱指数(DI)和区域性干旱过程的统计方法,使用1961—2020年中国国家级气象观测站逐日平均气温和降水量资料,计算了历年中国区域性干旱事件的气象干旱指数及其... 详细信息

《中国重大干旱事件分析(1961—2020年)》邹旭凯等编著该书利用新构建的气象干旱指数(DI)和区域性干旱过程的统计方法,使用1961—2020年中国国家级气象观测站逐日平均气温和降水量资料,计算了历年中国区域性干旱事件的气象干旱指数及其强度,并对区域性重大干旱事件的发展演变特征和影响进行了较为详细的分析。主要内容包括:1961—2020年中国区域性干旱事件的频率、强度的时空分布和变化特征分析,1961—2020年最强前20名的全国区域性重大干旱事件和2001—2020年逐年的全国区域性干旱事件的气象条件、干旱强度和范围的发展演变情况及干旱影响评估,还给出了1961—2020年中国31个各省(自治区、直辖市)的区域性干旱过程的历年变化。该书可以为气象、农业、水利和环境等领域的科研与业务人员提供基础资料信息,也可为干旱灾害防御有关部门提供决策参考。

关键词：干旱事件气象观测站业务人员气象干旱指数新书架演变情况气象条件干旱灾害

基于综合气象干旱指数的干旱状况分析——以锡林河流域为例

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水土保持研究 2019年第2期26卷 326-329,336页

作者：王慧敏郝祥云朱仲元内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018

降水量与气温是引起干旱的主要气象因子,利用1981—2016年的降水量与气温的逐月数据,绘制最值曲线并对其相关性进行了分析,利用数据计算得到综合气象干旱指数(CI)且用其对锡林河流域干旱状况进行了分析。结果表明:研究区内在1981—2016... 详细信息

降水量与气温是引起干旱的主要气象因子,利用1981—2016年的降水量与气温的逐月数据,绘制最值曲线并对其相关性进行了分析,利用数据计算得到综合气象干旱指数(CI)且用其对锡林河流域干旱状况进行了分析。结果表明:研究区内在1981—2016年中,逐月平均气温最值曲线的变化趋势比较微弱,最高温度与最低温度分别为24.94,-23.53℃。最大降水量的变化趋势呈现出减小的状态,而最小降水量基本无变化,降水量的最大值与最小值分别为178.1,0 mm。36年中,CI指数只有在春季、夏季和秋季3个季节中不为0,在月尺度上只发生轻旱事件共121次,其中春季发生的干旱事件最为频繁;秋季次之;夏季发生干旱事件的频次最少。干旱发生频次呈现出微弱的降低趋势。

关键词：气象因子锡林河流域 CI 干旱事件

樟子松树轮宽度年表及其干湿指示意义研究——以大兴安岭新林地区为例

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樟子松树轮宽度年表及其干湿指示意义研究——以大兴安岭新林地区...

作者：陆小明南京师范大学

学位级别：硕士

全球变暖引发中纬度地区干旱化加剧，致使我国北方干旱化成为制约区域可持续发展最为严重的生态环境问题之一。中国东北地区西部的大兴安岭由于受地理位置和大气环流的影响，春季升温快、水分收支变率大，是我国春旱高发区。该区作为我... 详细信息

全球变暖引发中纬度地区干旱化加剧，致使我国北方干旱化成为制约区域可持续发展最为严重的生态环境问题之一。中国东北地区西部的大兴安岭由于受地理位置和大气环流的影响，春季升温快、水分收支变率大，是我国春旱高发区。该区作为我国东部半湿润与西部半干旱生态环境过渡带，是研究全球变化的区域响应、生态交错带、东亚季风边缘活动带、东北干旱化问题的合适区域。本文选用大兴安岭新林地区樟子松树轮宽度序列所开展的高分辨率的干湿演变研究，不仅丰富了我国的树轮网络，还为东亚季风的进退及其水汽输送量的演变规律研究，森林防火等提供参考。本文按国际树轮数据库标准，于2004年8月在黑龙江省大兴安岭新林地区碧州樟子松林阳坡中上缘共钻取了不同龄级的26棵现生樟子松的57枚样芯。样品在实验室风干、固定、打磨后，利用骨架图法交叉定年;用SingsunZoom645体视显微镜和Velmex年轮宽度仪(精度0.001mm)测量树轮宽度，并以COFECHA程序进行了定年和轮宽测量质量控制;同时，排除高强度火干扰对年轮的影响。利用ARSTAN程序创建了STD、RES、ARS年表，并选择含有较多高频信息的RES年表重建了该区近230年来高分辨率的季节湿润指数HI。依据樟子松轮宽年表重建的湿润指数具有显著的21年主周期，这与东亚季风系统22年的周期相一致;同时还发现存在2.6年、7.6年的干旱准周期，准周期受制于厄尔尼诺。从统计关系看来，厄尔尼诺年新林地区低温冷夏，季风到来较早且水汽输送量较大，对区域干旱具有一定的缓解作用。樟子松为阳性树种，常演替为干旱贫瘠生境中的顶级群落，由于其立地条件较为干旱，因此轮宽变化与干旱信号的对应关系更为稳定和可靠。为此，本文从重建湿润指数中单独提取了干旱信号，并进行了五级等距划分：利用累积距平法分析近230年来的干旱态势结果显示：以1834年和1952年为界，该区旱情可分为三个阶段：1775～1834年为相对干旱期，1835～1952年为相对湿润期，1953～1995年为相对干旱期。干旱信号和太阳黑子相对数趋势分析发现，干旱在代际尺度上受太阳活动影响，太阳活动增强—地表升温—蒸发加大可能是引发区域干旱的主要途径。樟子松轮宽序列高频信号表征干湿状况，低频变动指示温度变化：利用高低频信号耦合分析发现，19世纪90年代以前的百余年间，高温期与干旱期相对应，干湿变化受温度主导，区域受“暖干”和“冷湿”气候交替控制;20世纪中期，气候呈“暖湿”和“冷干”波动;近20年以来，区域又趋于“暖干”。根据干旱信号平滑序列7年、21年、70年显著主周期分量拟合预测曲线分析，未来的10余年新林地区将保持当前干旱态势，随着气温升高，2009年之前干旱将进一步趋于严重，气候趋于“暖干”，特大森林火灾高发，林火防范形势严峻。

关键词：树轮宽度樟子松干旱事件火干扰诊断大兴安岭新林区

祁连山区中—西部近500年来气候变化的树轮记录

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祁连山区中—西部近500年来气候变化的树轮记录

作者：田沁花兰州大学

学位级别：硕士

祁连山位于我国西北干旱区、东部湿润区和青藏高原区的过渡地带,受大陆性气候和高原气候的综合影响,属温带半干旱区。作为重要的地理气候分界线,在我国自然地理上占有非常重要的地位。深居内陆,远离海洋,气候较为干旱,尤其是低海拔地区... 详细信息

祁连山位于我国西北干旱区、东部湿润区和青藏高原区的过渡地带,受大陆性气候和高原气候的综合影响,属温带半干旱区。作为重要的地理气候分界线,在我国自然地理上占有非常重要的地位。深居内陆,远离海洋,气候较为干旱,尤其是低海拔地区,多为荒漠、草原和戈壁景观,祁连山的森林也被干旱荒漠、半荒漠、草地、沙漠和盐碱地所包围,树木生长对气候变化非常敏感。随着区域气候变化及人类活动加剧,该区生态环境也日趋恶化。表现为森林、灌丛退化;冰川退缩、雪线上升、水资源危机:生物多样性下降;也严重影响到了当地的经济活动。故祁连山区气候变化的规律及环境恶化的原因和机制,已不仅是具有重要意义的科学问题,同时是制定该区可持续性发展战略的重要决策依据。而要解决这一问题,我们首先要从分析该区历史时期气候变化的过程及规律入手。树木年轮气候学以其精度高、连续性强、分布广泛及样本易得等优势,在该区研究中正被广泛采用。20世纪70年代和90年代,在祁连山发现近千年的树木年轮,展现了在该区进行树木年轮研究的潜力。本文利用祁连山西部一个点和中部五个点共200余根树轮样芯,经过严格预处理和准确交叉定年后,在研究区建立了6组树轮宽度年表(包括STD、RES和ARS),并做了气候重建及变化分析。相关和响应分析表明,祁连山中、西部六个研究点记录的历史时期气候信号较强,可以提取出有意义的古气候变化信息,但各点对具体气候因子的响应又因地而异。总的来说,中部年表与降水相关较高,尤其是与前年8月到当年7月总降水量的响应极为显著;而西部年表与采样点附近气象站的温度呈显著负相关。在此相关分析的基础上,我们选择最佳年表重建了中部1460年以来从前年8月到当年7月的降水总量及中西部1780年以来的树轮生长季平均温度。对不同样点重建的中部降水进行比较可知,重建出的不同海拔的降水曲线在公共时段内低频和高频变化趋势均较吻合,基本反映了相同的区域降水变化特征;对其周期的研究结果为,重建的高、低海拔降水曲线均存在2～3年的气象

关键词：祁连山树轮年代学气候变化干旱事件气候重建

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鄂尔多斯高原明代以来旱灾和风灾研究

鄂尔多斯高原明代以来旱灾和风灾研究

作者：李黎黎陕西师范大学

学位级别：硕士

鄂尔多斯高原气候干旱,旱灾、风灾等气象灾害频发。研究该区的旱灾和风灾等不仅对揭示灾害的发生规律与特点有重要的科学意义,而且对防灾减灾有实际意义。本文通过收集鄂尔多斯高原明代以来的文献资料,利用数理统计等方法研究了该区旱... 详细信息

鄂尔多斯高原气候干旱,旱灾、风灾等气象灾害频发。研究该区的旱灾和风灾等不仅对揭示灾害的发生规律与特点有重要的科学意义,而且对防灾减灾有实际意义。本文通过收集鄂尔多斯高原明代以来的文献资料,利用数理统计等方法研究了该区旱灾和风灾发生的特点与规律。通过对鄂尔多斯高原旱灾和风灾的等级、频次、年际变化、季节变化和周期变化等方面的研究,得出以下结论：（1）鄂尔多斯高原明代发生旱灾142次,清代170次,民国时期36次,1949年以来26次。鄂尔多斯高原明代以来发生干旱事件5次,分别为公元1580～1588年、公元1631～1640年、公元1711～1722年、公元1929～1931年和20世纪60年代。（2）鄂尔多斯高原明代以来的旱灾以中度旱灾为主,其次为大旱灾、特大旱灾,轻度旱灾比较少见。鄂尔多斯高原的旱灾以春旱和夏旱为主,经常会出现春夏连旱的现象。鄂尔多斯高原东南部明代以来发生旱灾217次,西南部发生旱灾250次,北部发生旱灾114次。鄂尔多斯高原西南部是明代以来最易发生旱灾的区域。（3）鄂尔多斯高原明代旱灾有较为明显的0-6a、4-12a、8-20a、32-52a振荡周期,尺度中心在3a、8a、14a、42a左右,其中42a左右为第一主周期。清代旱灾有较为明显的3-5a、5-9a、20-30a、40-60a振荡周期,尺度中心在4a、7a、25a、50a左右,其中25a左右为第一主周期。民国旱灾有较为明显的4-8a、10-16a的振荡周期,尺度中心在6a、13a左右,其中13a左右为第一主周期。（4）鄂尔多斯高原明代发生风灾24次,清代50次,民国时期25次。清代和民国时期是风灾的高发期。鄂尔多斯高原明代以来风灾事件5次,分别为公元1708～1710年、1851～1853年、1878～1881年、1908～1910年和20世纪60年代。鄂尔多斯高原风灾在气候寒冷期或是气候多变时期发生频率较高。（5）鄂尔多斯高原明代～1949年的风灾以中度风灾为主,其次为轻度风灾和大风灾。风灾以春季为最多,其次是冬季,夏季和秋季经常无风灾记载。1949年以来东南部大风日数为22年,发生大风37d。西南部大风日数为32年,发生大风84d。北部出现大风日数为30年,发生大风105d。北部地区最易发生风灾。（6）鄂尔多斯高原明代风灾有较为明显的3-9a、12-18a、22-40a振荡周期,尺度中心在6a、15a、31a左右,其中31a左右为第一主周期。清代风灾有较为明显的4-8a、16-30a的振荡周期,尺度中心在6a、23a左右,其中23年左右为第-主周期。民国时期风灾有较为明显的4-6a、10-18a的振荡周期,尺度中心在5a、14a左右,其中14a左右为第一主周期。

关键词：旱灾风灾发生规律干旱事件鄂尔多斯高原

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黄河流域干旱评估与预测

黄河流域干旱评估与预测

作者：周凯西安理工大学

学位级别：硕士

本文以黄河流域为研究对象,从流域气象干旱出发,在气象干旱的概念、量化指标、驱动因素、评估、预测等方面开展一系列研究工作。基于流域站点降水、气温等气象要素,分析各分区干旱驱动因素的时空分布特征及代际演变规律;基于流域历史干... 详细信息

本文以黄河流域为研究对象,从流域气象干旱出发,在气象干旱的概念、量化指标、驱动因素、评估、预测等方面开展一系列研究工作。基于流域站点降水、气温等气象要素,分析各分区干旱驱动因素的时空分布特征及代际演变规律;基于流域历史干湿状态的评估,分析了黄河流域各分区干湿演变的趋势、突变及周期性特征,揭示了不同气候影响下各分区干湿变化特征的差异性;在识别流域各分区短期、中长期干旱事件的基础上,提出干旱事件多角度特征量评估框架,针对各分区干旱事件的时间特征、强度特征、演变特征进行年代际的变化进行分析,基于干旱时域、空间域和频率域紧密联系、共同演变的特点,从流域整体气象干旱场的角度,揭示黄河流域的干旱时空分布结构的演变规律。最后,采用SSA-ARMA耦合预测模型对流域干旱的未来变化进行了预测,本研究所取得的主要成果如下:（1）黄河流域年均降雨量在空间上呈现东南向西北依次递减的分布特征,流域西北部地区是黄河流域年降水变率最大的地区。各分区中仅A区西北部年降水量出现显著增加,其他区域年降水均呈现不显著的减少趋势。黄河流域年均气温在空间上呈现东至西依次递减的分布格局,各分区代际年均气温在1980s发生转折后各分区气温均在增加,年均气温均呈现显著增加趋势。（2）针对流域干湿演变的趋势、突变和周期特征进行研究,从中发现:年内及年际尺度上,黄河流域仍具有干旱化的趋势;流域各分区在不同层次的突变类型上呈现出显著的差异性;在多种不同气候系统影响下各分区的干湿变化的周期性存在时间空间尺度的差异性。（3）基于游程理论的相关规则分离了各时间尺度下干旱事件,并针对黄河流域各分区进行短期、中长期干旱事件的演变及时空关联分析。厘清干旱事件的开始、发展、高峰、衰退、结束的全过程,分析了干旱事件特征量的时空演变规律;之后以历史特大干旱事件为例进行时空演变分析,发现不同时间尺度干旱事件的时空密切关联很有可能造成社会经济干旱,进而导致严重的社会经济影响。（4）分别采用EOF和CEOF两种统计分析方法,从流域整体干旱场的角度,探究黄河流域干旱时空演变的深层次规律,研究发现:从时间域与空间域的综合演化角度,发现流域年际干旱场主要有3种类型,即全流域一致型,南—北反相型和东—西反相型,分别代表的空间分布类型基本保持稳定。从时间域、空间域和频率域三方面演化角度分析,发现流域年际干旱场主要存在全流域型、东南-西北反相型和东-西反相型,且三种模态的旱涝变化具有明显的空间传播特征。（5）建立一种基于序列内在信息,利用干旱指数的周期性变化规律进行干旱预测的干旱合成预测模型,即SSA-ARMA预测模型,并应用于黄河流域的干旱分区预测和时空分布预测中。应用预测模型发现,多数分区处于干湿平衡状态;未来各年份均具有各自的典型干湿分布形式

关键词：干湿演变干旱事件时空分布干旱预测