基于SPEI的鄱阳湖流域旱涝特征分析
《2024年鄱阳湖水环境特征及演化趋势研究》范文
《鄱阳湖水环境特征及演化趋势研究》篇一一、引言鄱阳湖，作为中国最大的淡水湖之一，位于江西省北部，是长江中下游重要的生态屏障和水源地。
其独特的水环境特征及演化趋势不仅对当地生态环境产生深远影响，还对区域乃至全国的水资源管理和保护具有重要价值。
本文旨在全面分析鄱阳湖的水环境特征及演化趋势，为保护和合理利用鄱阳湖水资源提供科学依据。
二、鄱阳湖水环境特征（一）地理位置与气候条件鄱阳湖位于亚热带季风气候区，受季风影响显著，雨量充沛。
其独特的气候条件为湖泊生态系统提供了丰富的物质和能量来源。
（二）水文特征鄱阳湖的水文特征主要表现为水位变化大、水质清澈。
湖泊的水位受季节性气候变化影响显著，呈现出明显的季节性变化。
此外，湖泊的流域面积广阔，河流众多，水系发达。
（三）生物多样性鄱阳湖拥有丰富的生物多样性，包括多种鱼类、鸟类和其他水生生物。
其中，以候鸟越冬和繁殖为主要特点的湿地生态系统在全球享有盛名。
三、鄱阳湖的演化趋势（一）水位变化趋势近年来，受全球气候变化和人类活动的影响，鄱阳湖的水位呈现出显著的变化趋势。
一方面，全球气候变化导致降雨量发生变化，进而影响湖泊的水位；另一方面，人类活动如水资源开发利用、流域污染等也导致湖泊水位发生波动。
（二）水体污染趋势随着经济社会的快速发展和城市化进程的加速推进，鄱阳湖面临着严峻的水体污染问题。
主要污染源包括工业排放、农业面源污染、城市生活污水等。
这些污染源导致湖泊水质恶化，严重威胁着湖泊生态系统的健康和可持续发展。
（三）生态保护与修复趋势针对鄱阳湖的生态环境问题，当地政府和社会各界积极采取措施进行生态保护与修复。
主要包括加强湖泊水体监测与治理、推广绿色生产生活方式、加大湿地保护力度等措施。
这些措施有助于改善湖泊生态环境，促进湖泊生态系统的健康和可持续发展。
四、结论与建议通过对鄱阳湖水环境特征及演化趋势的研究，我们可以得出以下结论：鄱阳湖作为重要的生态屏障和水源地，其水环境特征及演化趋势受到气候变化和人类活动的影响；湖泊面临着水位变化、水体污染等生态环境问题；为保护和合理利用鄱阳湖水资源，需要采取综合措施加强湖泊水体监测与治理、推广绿色生产生活方式、加大湿地保护力度等。
基于SPI SPEI指数的汉江流域 1961~2014年干旱变化特征分析
关键词
干旱变化，标准化降水指数，标准化降水蒸发指数，汉江流域
1. 引言
近几十年来，随着全球气候的持续变暖，极端天气气候事件的发生频率和强度都有增加的趋势，其中干旱 事件的发生频率也呈现明显上升的趋势。干旱是一种发生频率高、持续时间长、影响范围广的自然灾害[1]，长 期困扰着工农业生产，造成水资源短缺、生态与环境恶化等不利影响。随着经济发展和人口膨胀，水资源短缺 现象日趋严重，这也直接导致了干旱地区的扩大与干旱化程度的加重[2]。据统计，20 世纪后 50 年中国受旱面 积和受旱成灾面积呈上升趋势，各年代旱灾成灾率也呈上升趋势[3]。美国气象学会将干旱的定义划分为四种： 气象干旱、水文干旱、农业干旱和社会经济干旱，其中气象干旱表现为降水减少或无降水，其他三种干旱成因 的形成都与气象干旱有一定关系[1] [4]。 干旱指数是研究干旱气候的基础，也是衡量干旱程度的标准和关键环节[5]。根据建立途径的不同可把干旱 指数分为两类：一类是通过研究干旱机理，力图细致地反映干旱涉及的各个物理过程，以提高对干旱强度和持 续时间的反应精度；第二类：通过气象学方法，研究降水量的统计分布规律，以反映干旱的强度和持续时间。 第二类指标计算简单，所需资料容易获取，而且由于指标不涉及具体的干旱机理，时空适应性较强，代表性指 标是 Mckee [6]等提出的标准化降水指数 SPI (Standard Precipitation Index)。 袁文平和周广胜[7]利用分布在中国不 同气候区的 7 个气象站 1951~1995 年的月降水资料， 比较分析了 SPI 和在中国已成熟应用的 Z 指数。 结果表明， SPI 计算结果与 Z 指数有极好的一致性。同时，由于 SPI 是通过概率密度函数求解累积概率，再将累积概率标 准化而得，具有稳定的计算特性，消除了降水的时空分布差异，在各个区域和各个时段均能有效地反映旱涝状 况，优于在我国广泛应用的 Z 指数。 Vicente-Serrano [8]等于 2010 年提出了标准化降水蒸散指数 SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)，该指数基于降水和蒸散两种变量，考虑了水分平衡对干旱的影响，具有对温度敏感的特点，又具备 SPI 计算简单、适合多尺度、多空间比较的优点[9]，是分析干旱演变趋势的理想指标。李伟光[10]等应用 SPEI
鄱阳湖流域干旱气候特征研究
鄱阳湖流域干旱气候特征研究闵屾;严蜜;刘健【摘要】Based on daily rainfall and temperature datasets of 127 stations in Lake Poyang catchment during the period of 1960 -2007, the climatic drought which was classified into slight drought, heavy drought and extreme drought by using Z index was studied in this paper. The results show that the frequency of drought in the south part of Lake Poyang area is less than that in the north part and the strength of drought in the south part is stronger than that in the north part. The slight drought mainly occurred from July to December, while the heavy drought and extreme drought mainly occurred from January to June. The range and strength of the drought have been increased since 2000 year, especially in 2003, 2004 and 2007. The slight drought appeared in most months of 2003 with extensive area and heavy strength. The heavy and extreme drought with small area appeared in most months of 2003, except in March - April and June - July. The area and strength of slight drought were small in most months of 2004, but the heavy and extreme drought with extensive area and heavy strength appeared in March and June. The slight drought in July, October and November of 2007 occurred in extensive area, but heavy and extreme drought in May occurred in more than 80% area of Lake Poyang catchment.%本文利用鄱阳湖流域127个站点1960-2007年逐日降水和温度资料,选用Z指数对鄱阳湖流域的气象干旱进行分析,并将干旱分为偏旱、大旱和特旱三个等级.研究结果表明鄱阳湖流域干旱基本呈现出南少北多、南强北弱的空间分布形式.鄱阳湖流域7-12月发生的干旱以偏旱为主,大旱和特旱主要出现在1-6月.线性趋势变化分析表明,2000年以来干旱范围和干旱强度均呈现出增加的趋势,其中,2003、2004和2007年的干旱较为严重.2003年大部分月份偏旱范围广、强度大,全年大旱和特旱出现的范同均较小,但3-4月和6-7月的大旱和特旱强度较大；2004年大部分月份偏旱范围和强度均相对较小,但在3月和6月出现范围较大且强度较强的大旱和特旱；2007年干旱分布更为极端,仅在7、10和11月出现范围较广或强度较大的偏旱,而在5月集中出现面积超过80％的大旱和特旱.【期刊名称】《湖泊科学》【年(卷),期】2013(025)001【总页数】8页(P65-72)【关键词】鄱阳湖流域;气象干旱;Z指数;季节变化【作者】闵屾;严蜜;刘健【作者单位】中国科学院南京地理与湖泊研究所,湖泊与环境国家重点实验室,南京210008;中国科学院南京地理与湖泊研究所,湖泊与环境国家重点实验室,南京210008;中国科学院南京地理与湖泊研究所,湖泊与环境国家重点实验室,南京210008【正文语种】中文鄱阳湖流域位于亚热带湿润季风气候区内，受东亚季风影响，降水的季节变化和年际变化均较大，不仅洪涝灾害频繁出现，干旱灾害也较严重.近50年统计资料表明，在鄱阳湖区，虽然水灾的经济损失大于旱灾，但无论是受灾农田面积还是受灾人口，都是旱灾多于水灾，说明旱灾对社会经济的影响并不亚于水灾［1］.闵骞等［2］分析江西省1995-2006年雨、水情特征，发现在1995-2006年间江西省经历了降水总量由多到少、空间分布由大范围到局部多点、时间分配由长历时到短时段的转变;同时他还指出大范围洪涝灾害减少、旱灾增多、旱情加重，防旱抗旱任务更为繁重.由于降水量的变化是影响极值流量最重要的因素［3］，蒸发量的变化也会对径流造成一定程度的影响［4］，因此，近年来不少专家学者根据降水量和蒸发量的变化来分析鄱阳湖流域的干旱［5-9］.樊任华等［10］基于标准化降水指数，分析了江西夏季干旱时空分布特征，结果表明夏季干旱较为频繁，但干旱的发生以轻旱为主，干旱的频率从10%到30%不等，赣南部分地区发生的频率相对较低.闵骞等［11］根据7-10月蒸发总量与7-10月降水总量定义干旱指数，并结合历史记载资料，分析了鄱阳湖区近1000年来干旱的气候演变特征，表明从大周期上看，本世纪鄱阳湖湖区的气候严重干旱属正常偏少状态;但从小周期看，20世纪前20年湖区气候严重干旱为偏多状态，未来十几年的抗旱形势依然十分严峻.因此，分析鄱阳湖流域的干旱气候特征对人民的生产生活以及社会经济的发展依然有着至关重要的意义.以往分析鄱阳湖流域干旱时，主要针对7-10月的干旱，即伏旱和秋旱，因为鄱阳湖流域夏、秋季节降水相对较少，多发干旱，且夏、秋季节的干旱容易对农业生产造成严重影响.虽然春季是鄱阳湖流域的多雨季节，但据鄱阳湖水文局数据资料统计，自1992年起，都昌水文站3月上旬至5月中旬平均水位正在以每年0.13 m左右的速度下降，说明鄱阳湖的春旱正在加剧.春天是万物复苏、生机勃发的季节，严重的春旱会给渔业乃至生态环境造成深远的影响.另外，以前的研究工作中，多选用降水量或蒸发量作为衡量干旱的标准，而不同时间尺度、不同地区的降水量、蒸发量变化差异较大，直接用降水量和蒸发量在时空尺度上相互比较缺乏合理性，需要选择更加合理的干旱指数来研究鄱阳湖流域的干旱变化.Z指数不仅考虑了降水服从偏态分布的实际，而且也进行了正态标准化处理［12］，使之适合不同时间尺度的旱涝监测和评价，从而得到了广泛的应用［13-21］.因此，本文同样选用Z指数作为划分鄱阳湖流域干旱的标准，且不再局限于7-10月，而是分析全年12个月的干旱时空分布特征，并选取典型干旱年份研究其季节分布差异.图1 鄱阳湖流域气象站点分布Fig.1 Distribution of meteorological stations in Lake Poyang catchment1 资料与方法本文运用国家气象信息中心提供的1960-2007年地面高密度台站逐日降水、温度数据，全国各省共2466个观测站，其中基本基准站756个，一般站1668个，行业站42个，鄱阳湖流域范围内共有162个站点.在使用资料时，进行了质量控制，首先剔除在研究时间段内迁过站的台站.在缺测值方面，如果某个站点中连续缺测的天数超过5 d，那么也将该站点剔除.没剔除的站点中，当出现缺测值时，采用线性插值的方法进行处理，由于剩余站点中缺测值较少，一般为1～2 d，因此对于整体研究影响较小.基于上述条件，本文在鄱阳湖流域(24°～30°N，113°30'～118°30'E)范围内选取了127个站点(图1).本文中选用单站Z指数来划分旱涝等级.具体做法为假定某时段降水量服从PersonⅢ型分布，则可将其概率密度函数转换得到:式中，Cs为偏态系数，φi为标准化变量，n为样本个数.这里将降水量表示为D，即有:经过Z指数变换过程，将降水量转换成为标准的正态变量，以此来减小由于降水分布不均而导致的统计误差，由此，根据标准界值将旱涝分为7级(表1)，将旱涝等级＞4的统称为干旱，旱涝等级=5、6、7的分别称为偏旱、大旱和特旱.2 鄱阳湖流域干旱的时间变化鄱阳湖流域年降水总量在1960s以偏少为主，1970s和1980s年际变化比较明显，从1990年至2007年呈现出由明显偏多转为偏少的变化趋势(图2a).分析鄱阳湖流域年平均温度的年际-年代际变化(图2b)可知，其在1990s中期以前以偏低为主，1997年以来呈现显著的上升趋势.由于温度升高可能导致蒸散异常变化，因此，采用日本高桥浩一郎提出的计算公式［22］来计算鄱阳湖流域各站实际蒸散量.在2000年以前，鄱阳湖流域年蒸散总量与年降水总量呈现出很好的正相关关系，年降水总量偏多(少)时年蒸散总量偏多(少);2000年以来，鄱阳湖流域年降水总量呈现下降的趋势，但是年蒸散总量依然偏多(图2c)，这可能是增温显著造成的.表1 旱涝等级标准Tab.1 Classification of drought and flood等级类型 Z值所占理论频率1 特涝 Z＞1.645 5%2 大涝 1.037＜Z≤1.645 10%3 偏涝 0.524＜Z≤1.037 15%4 正常－0.524≤Z≤0.524 40%5 偏旱－1.037≤Z＜－0.52415%6 大旱－1.645≤Z＜－1.037 10%7 特旱 Z ＜－1.645 5%图2 鄱阳湖流域年平均降水总量(a)、温度(b)、蒸散总量(c)和有效降水量(d)标准化距平以及11年滑动平均曲线Fig.2 Time series of the normalized annual precipitation amount(a)，temperature(b)，evaporation(c)，effective precipitation amount(d)and their 11-year running average in Lake Poyang catchment许多研究表明，在全球增暖的背景下，极端天气与气候事件急剧增加，对国民经济和生态环境造成了严重灾害.因此，我们在定义气象干旱指数时，不仅需要考虑降水异常的作用，也需要考虑由于增暖导致蒸散加剧的影响.本文以降水量减蒸散量(下面称为有效降水量)作为表征干旱强弱的物理量.鄱阳湖流域有效降水量的年际变化基本与年降水总量一致，由于受到增温蒸散加剧的影响，近十年来有效降水量的下降趋势比年降水总量更加明显，其中，2003、2004和2007年有效降水量显著偏少(图2d).因此，下面用有效降水量替代降水量来计算Z指数.首先，为了定量描述鄱阳湖流域干旱出现站点的多少，以绝对值大于0的年份定义为偏多或偏少年，绝对值大于1的年份定义为异常偏多或偏少年.分析发现鄱阳湖流域在1960s中期出现干旱(旱涝等级＞4)的站点偏多，1970s和1980s也有异常偏多的年份存在，如1971、1978及1986年;1990s出现干旱的站点偏少，从2000年以来又呈现出偏多的趋势，说明2000年以来鄱阳湖流域干旱呈现出增加的趋势，尤其是2003、2004和2007年干旱站点异常偏多，这与由有效降水量得到的结果一致，它们之间呈现显著负相关关系(r=－0.94，P＜0.001)，即有效降水量偏少(多)时，干旱等级偏大(小)，这也表明Z指数在表征鄱阳湖流域干旱方面是有效的.1970s以来秋、冬季(11、12月)偏旱出现的站点数较多，另外，冬季1、2月在1980s中期也有较多站点出现偏旱;除1990s以外，夏季(6-8月)出现偏旱的站点数也较多;春季偏旱相对较少(图3a).鄱阳湖流域大旱主要发生在上半年(1-6月)，1960s初1-3月尤其显著;春季(3-5月)发生大旱的站点相对较多(图3b).鄱阳湖流域特旱也存在比较明显的季节和年代际变化，1960s 1-6月出现特旱情况的站点数相对较多，1970s特旱站点数较多的季节出现在2-4月，而1980s以来特旱主要出现在3-6月(图3c).图3 鄱阳湖流域各级干旱站点数的季节-年际变化:(a)偏旱;(b)大旱;(c)特旱Fig.3 Seasonal and interannual variations of the station numbers with different grades of drought occurred in Lake Poyang catchment:(a)slight drought;(b)heavy drought;(c)extreme drought为了更方便地看出鄱阳湖流域各月发生干旱的情况，给出各月各等级干旱发生的频率(图4)，结果表明偏旱的极大值出现在夏季的7月，发生频率达24.0%，其次为秋季的11月，约为21.1%;偏旱的极小值出现在秋季的10月，发生频率为10.4%;而春季3个月份偏旱发生频率均相对较少.大旱发生频率的季节分布特征与偏旱不同，其极大值出现在冬季的2月，发生频率达13.0%，冬季的1、2月份大旱平均发生频率为10.6%(冬季的12月大旱发生频率为0);大旱发生频率的次大值出现在春季的4月，约为12.9%，整个春季平均大旱发生频率为11.3%;秋季大旱发生的频率最小.特旱发生频率的季节变化特征与大旱类似，1-6月特旱发生频率较大，7-12月几乎不发生;且特旱发生频率最大的3个月均出现在春季.进一步分析干旱发生频率发现，全年有3个月份的干旱发生频率大于30.0%，按大小顺序依次为春季的4月、夏季的6月以及冬季的2月.春季干旱平均发生频率为30.8%，其中14.8%为大旱、特旱;夏季的7、8月干旱平均发生频率为25.0%，其中偏旱占22.6%，而6月干旱发生频率为31.6%，其中13.7%为大旱、特旱;秋季干旱平均发生频率为16.9%，其中16.5%为偏旱;冬季的1、2月干旱平均发生频率为29.3%，其中11.8%为大旱、特旱，而12月只有偏旱发生.上述统计结果说明鄱阳湖流域7-12月发生的干旱以偏旱为主，而大旱、特旱主要发生在1-6月. 图4 鄱阳湖流域各级干旱发生频率的季节变化Fig.4 Seasonal frequencies of drought with different grades occurred in Lake Poyang catchment3 鄱阳湖流域干旱的空间分布为了避免由于站点分布不均而导致的空间插值以及统计误差，把24°～30°N，113°30'～118°30'E范围内的127个站点分成1°×1°的小方格，即共有5×6=30个小方格，计算每个小方格中的站点数N.某一年每个小方格中旱涝等级＞4(或旱涝等级=5、6、7)的站点数n与该方格中站点数N的比值表示为该格这一年的干旱(偏旱、大旱、特旱)强度，比值大于0说明该格这一年出现干旱(偏旱、大旱、特旱)，比值为1说明该方格内所有站点均出现干旱(偏旱、大旱、特旱)，即强度达到最大.所有出现干旱的格点总数表示该年发生干旱的范围;某一格在1960-2007年间干旱强度不为0的年份数表示该格发生干旱的频数.本文利用年Z指数对鄱阳湖流域干旱的总体分布特征进行分析.从鄱阳湖流域干旱出现频数的分布表明(图5a)，极大值出现在江西北部鄱阳湖湖区附近，达27年以上，极小值出现在江西东南部，约为20年;鄱阳湖流域多年平均干旱强度(图5b)呈现出与干旱频数相反的分布形式，干旱强度的极小值小于0.60，出现在鄱阳湖湖区附近，而极大值大于0.70，出现在江西东南部.鄱阳湖流域干旱出现频数与多年平均干旱强度的空间相关系数达到－0.78，超过了0.001的显著性水平.图5 鄱阳湖流域干旱出现频数(a)和平均干旱强度(b)Fig.5 Spatial distribution of frequency(a)and averaged strength(b)of drought in Lake Poyang catchment鄱阳湖流域偏旱出现频数的分布形式与干旱频数的分布型基本类似(图略)，二者的空间相关系数达0.94，显著相关，其中偏旱极大值为24年左右，极小值小于14年.鄱阳湖流域偏旱强度分布形式也与干旱强度基本类似，两者空间相关系数约为0.84(图略)，偏旱强度的极大值出现在江西东南部，大于0.50，极小值出现在鄱阳湖湖区附近，小于0.40.鄱阳湖流域大旱、特旱出现频数的分布形式同样与干旱频数基本类似，极大值出现在鄱阳湖湖区，有15年出现大旱，6年出现特旱;极小值出现在鄱阳湖流域东南部，出现大旱的年份小于10年，而出现特旱的年份小于4年.鄱阳湖流域大旱、特旱强度也与干旱强度的分布基本类似(图略)，鄱阳湖湖区附近大旱、特旱强度约为0.35和0.30，而江西南部分别达0.50和0.75以上.以上结果说明鄱阳湖流域的各级干旱基本呈现出南少北多，南强北弱的分布形式.分析干旱范围和干旱强度的变化可知(图略)，2000年以来干旱范围和干旱强度均呈现增加的趋势，尤其是2003、2004和2007年.这三年分别有26、29和21个小方格发生干旱，其中发生大旱和特旱的小方格数分别为 22、24 和 19;这三年干旱强度分别为0.84、0.85 和0.92，而大旱和特旱强度为0.72、0.73 和0.84.这说明这三年干旱发生的范围广、强度大，与上面得到的结论一致.因此，下面具体分析这三年干旱的季节分布特征.4 鄱阳湖流域典型年份的干旱特征利用逐月Z指数分析2003、2004和2007年各级干旱的季节变化特征.2003年除了1、5和11月以外，其他月份的干旱范围均过半，极大值出现在7月，整个鄱阳湖流域均出现干旱;偏旱出现的范围与干旱基本一致，只在3-7月范围略小;各个季节出现大旱的范围均不大，相对较大的月份为2、3、6和7月，约占全流域面积的30%～40%，其他月份均在3个小方格以内;另外，仅在4月有1个小方格出现特旱，其它月份均无特旱出现(图6a).2004年干旱季节变化显著，仅在2、3、4、6和10月干旱面积过半，极大值出现在6月;偏旱范围与干旱范围较一致，仅在3月和6月比干旱范围小;出现大范围大旱、特旱的月份主要集中在3月和6月，其中6月有22个小方格出现大旱以及7个小方格出现特旱，分别约占整个鄱阳湖流域面积的73.3%和23.3%(图6b).2007年干旱的季节变化也非常明显，5月整个鄱阳湖流域均出现干旱，7月也有约93.3%的范围出现干旱，1、8和12月出现干旱的范围小于20.0%;偏旱出现范围最大的月份为7、10和11月也有60.0%以上的范围出现偏旱;大旱、特旱的变化较为极端，主要集中在5月出现，大旱范围达86.7%，而特旱范围也达80.0%(图6c).图6 典型干旱年份各级干旱范围的季节变化:(a)2003年;(b)2004年;(c)2007年Fig.6 Seasonal variations of drought range with different grades occurredin 2003(a)，2004(b)and 2007(c)2003年2、3、7和12月的干旱强度在0.70以上，偏旱强度的变化形式与干旱强度类似，极大值出现在12月，约为0.75，全年平均偏旱强度较大，约为0.51;大旱强度在3、6和7月较大，达0.40以上;特旱虽然只出现在4月，但强度达0.75(图7a).2004年干旱强度极大值出现在6月，仅4个月份干旱强度大于0.50;偏旱强度在1-10月变化幅度较小，约在0.30～0.50之间，全年平均偏旱强度约为0.38;大旱强度极大值出现在6月，为0.55，特旱强度在3月和6月较大，分别为0.54和0.49(图7b).2007年5、7和11月干旱强度大于0.70，极大值出现在5月，达0.95;偏旱强度的极大值出现在11月，为0.75，除7、10和11月以外，其它月份的偏旱强度均小于0.50，全年平均偏旱强度约为0.39;大旱强度极大值出现在4月，为0.51，而5月大旱、特旱强度均较大，分别为0.44和0.55(图7c). 图7 典型干旱年份各级干旱强度的季节变化:(a)2003年;(b)2004年;(c)2007年Fig.7 Seasonal variations of drought strength with different grades occurred in 2003(a)，2004(b)and 2007(c)5 结论本文利用鄱阳湖流域127个站点1960-2007年的逐日降水以及温度资料，选用Z 指数分析了鄱阳湖流域干旱的气候特征.主要结论归纳如下:1)鄱阳湖流域出现干旱的站点总数在整个研究时段内呈现出先减少再增加的趋势，2000年以来鄱阳湖流域干旱站点数明显增加，尤其是2003、2004和2007年.这与鄱阳湖流域区域平均年有效降水总量的年际变化和趋势变化特征一致，说明了Z 指数表征鄱阳湖流域干旱特征的有效性.2)鄱阳湖流域7-12月偏旱发生频率相对较高，且这几个月的干旱主要以偏旱为主，基本不发生大旱、特旱;大旱、特旱主要集中发生在1-6月，其中以春季的发生频率最高.可见上半年尤其是春季鄱阳湖流域的防旱形势更为严峻，应针对这一形势做好防旱工作.3)鄱阳湖流域干旱基本呈现出南部发生次数较少但强度相对较大，而北部发生次数较多但强度相对较小的空间分布形式.应针对这种区域分布特征，分别进行防旱工程的建设.4)200 3、2004和2007年的干旱均呈现出范围广强度大的特征，但它们存在不同的季节变化.2003年除1、5和11月以外，其它月份均有大面积偏旱发生，且全年平均偏旱强度达0.51，全年大旱、特旱出现的范围均相对较小，但3、4、6和7月的大旱、特旱强度较大;2004年仅在2、3、4、5和10月出现较大面积偏旱，且在3月和6月出现范围大且强度强的大旱、特旱;2007年干旱季节分布较为极端，7月偏旱面积达总面积的90%，11月偏旱强度达0.75，但全年平均偏旱强度仅为0.39，大旱、特旱主要集中在5月出现，面积均达到总面积的80%以上，且强度也较大.虽然3年中干旱的出现存在较大的季节差异，但大旱、特旱均出现在上半年，而下半年主要以偏旱为主.可见不同年份由于环流形势的不同，干旱发生的时间及区域均有所不同，应加强环流形势与干旱发生之间关系的研究，做好预测工作，为防旱抗旱提供理论依据.6 参考文献【相关文献】［1]闵骞.平原湖区也须重视防旱——以鄱阳湖区为例.中国减灾，2003，3:39-41.［2]闵骞，芦应根，郭玉银.近12年江西省雨水情特征与防汛抗旱形势分析.中国防汛抗旱，2008，(1):40-46.［3]孙鹏，张强，陈晓宏.鄱阳湖流域枯水径流演变特征、成因与影响.地理研究，2011，30(9):1702-1712.［4]郭华，苏布达，王艳君等.鄱阳湖流域1955-2002年径流系数变化趋势及其与气候因子的关系.湖泊科学，2007，19(2):163-169.［5]刘福茂，刘玉山.江西干旱指数分析.江西水利科技，2004，30(1):13-14.［6]闵骞.鄱阳湖区干旱与变化.江西水利科技，2006，32(3):125-128.［7]李玉林，杨梅，黄少平等.江西省夏季干旱特征分析.应用气象学报，2003，14(增刊):161-169. ［8]闵骞.鄱阳湖干旱的定量判别与抗旱分析.水资源研究，2007，28(1):5-7.［9]闵骞.本世纪初江西省旱情与抗旱分析.水资源研究，2007，28(3):33-35.［10]樊任华，刘成林.基于SPI的江西夏季干旱时空特征分析.江西水利科技，2008，34(4):240-243.［11]闵骞，闵聃.鄱阳湖区干旱演变特征与水文防旱对策.水文，2010，30(1):84-88.［12]幺枕生，丁裕国.气候统计.北京:气象出版社，1990.［13]鞠笑生，杨贤为，陈丽娟等.我国单站旱涝指标确定和区域旱涝级别划分的研究.应用气象学报，1997，8(1):26-33.［14]高波，陈乾金，任殿东.江南南部-华南北部前汛期严重旱涝诊断分析.应用气象学报，1999，10(2):219-226.［15]魏凤英，张婷.东北地区干旱强度频率分布特征及其环流背景.自然灾害学报，2009，18(3):1-7.［16]郭锐，智协飞.中国南方旱涝时空分布特征分析.气象科学，2009，29(5):598-605.［17]李景刚，李纪人，黄诗峰等.基于TRMM数据和区域综合Z指数的洞庭湖流域近10年旱涝特征分析.资源科学，2010，32(6):1103-1110.［18]袁文平，周广胜.标准化降水指标与Z指数在我国应用的对比分析.植物生态学报，2004，28(4):523-529.［19]周后福，方茸，张建军等.基于SVD和修正Z指数的汛期旱涝预测及其应用.气候与环境研究，2010，15(1):64-72.［20]杨晓华，杨小利.基于Z指数的陇东黄土高原干旱特征分析.干旱地区农业研究，2010，28(3):248-253.［21]王宏，余锦华，李宗涛等.基于Z指数的河北省旱涝多尺度变化特征.气象与环境学报，2012，28(1):43-47.［22]高桥浩一郎.月平均气温、月降水量以及蒸发散量的推定方式.天气(日本)，1979，26(12):759-763.。
鄱阳湖流域洪水风险动因响应辨识与定性分析
鄱阳湖流域洪水风险动因响应辨识与定性分析
魏博文;姜振翔;徐镇凯
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2014()3
【摘要】利用情景分析技术对鄱阳湖流域洪水风险系统中动因与响应进行分析研究,在辨识其洪灾风险多尺度动因、响应的基础上,构建了适应鄱阳湖流域洪灾系统PSIR(Press-State-Impact-Response)模型,并从洪水风险评估的角度,对其流域内孕灾环境的变化、主要致灾因子及承灾体脆弱性进行了定性分析,提出了激励机制下洪灾系统中动因、响应与其风险评估的相互关系。
据此,采用定性分析法对未来可能影响鄱阳湖流域洪灾风险的动因、响应项进行了重要性与不确定性排序,并对其响应项进行了可持续分析,为进一步定量分析流域特定情景下的洪水风险及其风险管理决策提供了有力依据。
【总页数】6页(P31-35)
【关键词】鄱阳湖流域;洪水风险;动因;响应;可持续
【作者】魏博文;姜振翔;徐镇凯
【作者单位】南昌大学建筑工程学院;河海大学水利水电学院
【正文语种】中文
【中图分类】TV122
【相关文献】
1.流域年平均流量和枯水径流对森林恢复的响应——以鄱阳湖九剧水流域为例 [J],
2.流域洪水—社会交互建模及流域洪水风险动态分析 [J], 易善桢
3.基于情景分析技术的太湖流域洪水风险动因与响应分析研究初探 [J], 王义成;丁志雄;李蓉
4.流域未来洪水风险动因响应关系定性分析方法的研究 [J], 韩松;程晓陶;梅青;向
立云
5.太湖流域洪水风险动因和响应的定性分析 [J], 吴浩云;梅青;王义成
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鄱阳湖流域水文变化特征成因及旱涝规律
鄱阳湖流域水文变化特征成因及旱涝规律鄱阳湖流域水文变化特征成因及旱涝规律作者：郭华;HU Qi;张奇;王艳君作者机构：中国科学院南京地理与湖泊研究所,湖泊与环境国家重点实验室,南京210008;School of Natural Resources, and Department of Earth and Atmospheric Sciences, University of Nebraska-Lincoln,Lincoln, NE 68583-0987;中国科学院南京地理与湖泊研究所,湖泊与环境国家重点实验室,南京210008;南京信息工程大学遥感学院,南京210044来源：地理学报ISSN：0375-5444年：2012卷：067期：005页码：699-709页数：11正文语种：chi关键词：旱涝规律;气候;水文;长江;鄱阳湖;江湖作用摘要：本研究分析了1960-2008年鄱阳湖流域的气候和水文变化特征,用水量和能量平衡关系解释和印证了这些特征,并由此揭示了鄱阳湖流域水文变化特征的成因及干旱和洪涝发生的规律.得到以下主要结论:1)正常或偏湿年份鄱阳湖流域6月份容纳水量能力已达到饱和,若6-7月降水量超出正常年份,则流域超饱和,洪涝发生.长江中上游降水量7月份的异常偏多会对鄱阳湖流域的洪涝起触发和强化作用.2)鄱阳湖流域7-10月蒸发量大于降水量,特别是7-8月蒸发量大于降水量的一倍以上,所以若4-6月流域降水量少于平均年同期量的20％以上,则累积效应使秋旱发生.当初冬(11月)降水偏少时,秋旱可持续到来年的初春,形成严重的春旱.长江中上游降水量对鄱阳湖流域的春旱没有直接影响,但7-8月降水量偏少时则对秋旱起重要的强化作用.3)长江对鄱阳湖流域的水文过程和旱涝的发生、发展的影响主要在7-8月的“长江与鄱阳湖耦合作用”时期和9-10月的“弱长江作用”期.。
基于马尔科夫链模型的鄱阳湖流域水文气象干旱研究
基于马尔科夫链模型的鄱阳湖流域水文气象干旱研究孙鹏;张强;涂新军;江涛【摘要】基于气象和水文干旱的二维变量干旱状态基础上,通过一阶马尔科夫链模型对二维变量干旱状态进行频率、重现期和历时分析,建立水文气象干旱指数,从干旱灾害形成、演变和持续3方面对干旱灾害进行研究,同时预测未来6个月非水文干旱到水文干旱的概率.结果表明:(1)修河流域在干旱形成中危害大,抚河流域和惨河流域在干旱演变中危害大,赣江流域和饶河流域在干旱持续中危害大;(2)鄱阳湖流域状态4(气象、水文干旱)发生的频率最高,为0.30,连续湿润或者干旱的概率最大,湿润状态(状态2)与水文干旱(状态4、状态5(气象湿润、水文干旱))的相互转移概率最低;(3)在长期干旱预测中,鄱阳湖流域从状态2转到状态4和状态5的平均概率为0.11,属最低,而状态1(气象、水文无旱)和状态3(气象干旱、水文湿润)到达状态4的概率为0.23,发生概率最大修河流域在非水文干旱状态下未来发生气象、水文干旱状态的平均概率为0.28,是“五河”中最高的,而赣江流域在正常或者湿润状态下未来发生气象、水文干旱的概率最低,为0.18,该研究对于鄱阳湖流域水文气象干旱的抗旱减灾具有重要理论与现实意义.【期刊名称】《湖泊科学》【年(卷),期】2015(027)006【总页数】10页(P1177-1186)【关键词】水文气象干旱指数;干旱状态转移;干旱预测;马尔科夫链模型;鄱阳湖流域【作者】孙鹏;张强;涂新军;江涛【作者单位】安徽师范大学国土资源与旅游学院,芜湖241003;中山大学水资源与环境系,广州510275;中山大学水资源与环境系,广州510275;中山大学华南地区水循环与水安全广东省普通高校重点实验室,广州510275;江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室,南昌330022;中山大学水资源与环境系,广州510275;中山大学华南地区水循环与水安全广东省普通高校重点实验室,广州510275;江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室,南昌330022;中山大学水资源与环境系,广州510275;中山大学华南地区水循环与水安全广东省普通高校重点实验室,广州510275;江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室,南昌330022【正文语种】中文鄱阳湖是我国目前最大的淡水湖泊、同时也是长江干流重要的调蓄性湖泊，在长江流域发挥着巨大的调蓄洪水和保护生物多样性等特殊生态与防洪功能. 鄱阳湖是我国十大生态功能保护区之一，也是世界自然基金会划定的全球重要生态区之一[1-2]. 自1990s以来，鄱阳湖流域洪水和干旱事件发生的频率不断增加，特别是极端干旱和洪水事件发生频率增加[3-5]，21世纪以来，流域的干旱程度不断加剧，2003、2006和2007年的持续枯水事件和2011年的旱涝急转事件，导致鄱阳湖几近枯竭，严重威胁着湖区上千万居民的用水安全，并引起人们的高度关注.国内外学者对鄱阳湖流域的水文特征[6-7]和洪、枯水特征[1，8-9]进行大量研究，同时对于鄱阳湖流域干旱的气候特征进行研究，揭示气候变化对流域内干旱变化的影响[10-12]. 尽管对于鄱阳湖流域的干旱研究较多，但是大部分研究区域集中于鄱阳湖区或者仅从气象干旱角度研究鄱阳湖流域的干旱特征. 干旱主要分为气象干旱、水文干旱、农业干旱和社会经济干旱四类[13]，对于鄱阳湖流域水文干旱研究甚少，且运用多个干旱指标，特别是将水文干旱和气象干旱相结合的干旱研究尚未深入开展. 基于此，本文建立基于气象干旱与水文干旱指标相结合的二维干旱状态变量，运用马尔科夫链模型，从干旱灾害形成、演变和持续方面对鄱阳湖流域干旱灾害进行研究，同时预测未来6个月非水文干旱到水文干旱的概率，该项研究对鄱阳湖流域的抗旱具有重要的科学与现实意义.本文所用数据为鄱阳湖流域主要水文控制站(外洲、李家渡、梅港、渡峰坑和万家埠)1956-2005年长序列月径流量资料，资料来源于江西省水文局；水文控制站上游相近的主要气象站1956-2005年长序列月降雨量，资料来源于国家气象中心(图1). 本数据具有一定的代表性，径流量缺失的数据，取缺失数据的前后3 d的平均值，缺失的降雨量通过建立线性回归方程进行计算.2.1 SPI-SRI干旱指数标准化径流指数(standardized runoff index， SRI)是以McKee提出的标准化降雨指数(standardized precipitation index，SPI)为理论依据的[14]. 本文中径流量是用月径流量中值计算，与月平均径流量相比较，月径流量的中值不受枯水季节的某时段连续降水的影响，能很好地代表枯水季节的径流量. SPI的原理就是McKee 等提出[15]用伽马(Г)分布概率密度函数计算某一时间尺度的降水量累积概率. 为消除样本的自相关性，将时间序列中不同月份的SPI值先分别计算，再合起来得到整个时间序列的SPI值. 假定计算时间尺度为m个月的标准降水指标(通常m取3、6、12、24等)，依次对连续m个月的月降水资料求和，得到m个月累积降水序列. 在累积降水序列中，选取所有年份中某个月份的值，形成另一个序列(例如选取1956-2005年7月份的值)，采用Gamma分布对其配线，配线完成后，计算累积降水的累积概率，再通过标准正态分布反函数转换为标准正态分布，所得结果即是该月份的标准降水指标值，具体计算公式及步骤参考文献[15-16]. 短时间尺度(1、3、6月等)的SRI和SPI值可以反映农作物在生长期的水分供给情况[16]. 由于鄱阳湖流域以季节性干旱为主，鄱阳湖流域短时期的干旱对于农业生产威胁最大[11]，因此本文计算SPI的尺度采用3个月.本文建立一个新的二维变量的干旱状态——SPI-SRI对鄱阳湖流域干旱进行研究. SPI和SRI都服从均值和方差相同的正态分布，SPI和SRI的相关系数是双正态分布散点图(图2)，根据Eyton对二维变量的相关系数分级方法[17]，利用双正太分布特性和等概率椭圆划分无旱状态. 根据Guttman定义SPI的无旱值是[-0.5，0.5]，本文定义SRI无旱值的范围也是[-0.5， 0.5]，因此无旱等级点必须满足SPI 和SRI介于-0.5和0.5之间，同时无旱等级点也必须满足距原点(0， 0)的马氏距离小于0.5. 马氏距离表示数据的协方差距离，它是一种有效的计算2个未知样本集相似度的方法. 与欧氏距离不同的是，它考虑到各种特性之间的联系，还可以排除变量之间相关性的干扰. 这些小于0.5马氏距离的SPI-SRI二维变量点形成一个等概率的椭圆，椭圆内的点划分为正常状态，椭圆外的SPI-SRI二维变量点划分等级依据SPI和SRI值与0之间的关系，本文将SPI-SRI二维变量划分为5个等级，具体见表1.2.2 马尔科夫链设马尔科夫链有S个状态，记转移状态为1，2，…，m，某一转移时刻的状态为S个状态之一，转移概率pij[18]为：一阶马尔科夫模型并不一定能很好地分析时间序列过程，本文运用AIC模型[20]对一阶马尔科夫模型和二阶马尔科夫模型进行评估，AIC值越低，表明模型越适合鄱阳湖流域.其中，L1和L2分别为：在计算马尔科夫链模型之前必须检验随机过程是否满足马氏性，本文运用χ2检验法检验马尔科夫链的马氏性[20]. 当样本容量足够大时，统计量：3.1 综合干旱指标分析鄱阳湖流域赣江、抚河、信江、饶河和修水的SPI-SRI综合干旱指数相关系数见图2，根据表2的分级标准，将SPI-SRI综合干旱指数划分为5个状态，椭圆内的点代表状态1，根据干旱形成过程，状态3代表干旱的初始阶段——气象干旱，由于连续无降水引起地表水资源量的减少，形成了水文干旱(状态4)；然后降水事件发生，气象干旱得以恢复到正常或者湿润状态，但是不足以立刻恢复水文干旱到正常或者湿润状态，因此状态5代表气象不干旱、水文干旱的状态. 如果降水足以恢复水文干旱到正常或者湿润状态的时候，这时就有状态5转向状态1或者状态2. 根据公式(3)～(5)，鄱阳湖流域各站点数据均满足马氏性. 通过AIC模型对一阶、二阶马尔科夫链模型进行评估，发现赣江、抚河、信江、饶河和修河的一阶马尔科夫链模型AIC值(1062、1310、1260、1262和1399)远低于二阶马尔科夫链模型AIC值(2134、2591、2454、2467和2757)，因此本文选择一阶马尔科夫链模型作为预测SPI-SRI综合干旱指数的模型. 图3显示鄱阳湖流域SPI-SRI变化趋势基本一致，在1950s-1960s和1980s，鄱阳湖流域以干旱为主；进入1990s以后，鄱阳湖流域以洪涝为主，但是2000年之后流域有干旱趋势，其他时间段旱涝交替发生.从整体上来说，赣江流域状态1的发生频率最大(0.563)，其次是状态4和状态2；其他“四河”状态2和状态4发生的频率高，平均发生频率达0.283和0.297. 赣江流域的状态3和状态5发生频率低于其他“四河”，但是鄱阳湖流域“五河”的状态3和状态5发生的概率远低于其他状态，这表明鄱阳湖流域单独的气象干旱或者水文干旱发生频率低，而气象干旱和水文干旱同旱或者同涝的频率高. 从年内分布来开，鄱阳湖流域的不同月份干旱状态1、状态2和状态4占的频率最大，赣江流域各月状态1发生频率最高，1-4月和7月状态4发生频率大于状态2，表明该时段的干旱发生频率大；抚河流域、信江流域、饶河流域和修河流域各月主要以状态2和状态4为主，其中抚河流域1-3、5-6和11月状态4发生频率高，信江流域在1-2、5-9月和12月状态4发生频率高，饶河流域状态4发生高的月份集中在1-2、5-8和10-12月. 而修河流域在4-10月状态4发生概率高，其易发生干旱的月份大于其他流域，赣江和抚河月平均发生状态4的概率低于信江、饶河和修河(图4).3.2 综合干旱指标的状态转移概率鄱阳湖流域“五河”的各等级之间的转移概率(表2)可以看出，鄱阳湖流域状态2之间的一步转移概率(连续湿润)和状态4之间的一步转移概率(连续干旱)是各个流域中概率最高的，分别达到0.67和0.65，表明鄱阳湖流域连续湿润或者干旱的概率最大. 赣江流域的状态1连续发生的概率(0.66)高于其他流域，而状态2、状态3和状态5发生的概率低于其他流域. 饶河流域状态4之间一步转移概率(0.72)高于其他流域. 抚河流域状态4转到状态5的概率(0.17)大于其他流域，鄱阳湖流域状态5转到状态2或者状态4的概率基本一致，这反映了状态5后趋向干旱或者湿润的概率相同. 鄱阳湖流域中状态2和状态4、状态2和状态5、状态3和状态5之间的相互转移概率均小于0.1(赣江流域概率是0)，远远低于其他状态之间的转移概率，这反映了湿润状态(状态2)与水文干旱(状态4、状态5)的相互转移概率低，湿润状态必须经历气象干旱才能发生水文干旱，水文干旱必须经历气象不干旱才能达到湿润状态. 赣江流域其他状态一步转移到状态3和状态5的概率远小于其他地区，特别是状态2和状态4的一步转移概率远低于其他流域，状态3一步转移到状态4的概率高于其他流域.3.3 综合干旱指标的重现期和历时由有限序列计算所得的转移概率是一个与初始阶段各状态分布有密切联系的条件概率. 但是马尔科夫链概型的理论研究已经证明，随着过程的发展，初始阶段的影响逐渐消失，因而当n趋向于无穷大时，体系在时间n处于状态j的概率不依赖于在时刻0的初始状态，绝对概率分布收敛于一个独立于初始转移矩阵的极限分布.不同流域各等级的重现期可知，鄱阳湖流域和状态4的重现期最小(3.5个月)，其发生的频率最高，其次是状态2的重现期(3.9个月)(图5a). 状态5的重现期最大(26.7个月)，发生频率最低，其次是状态3，且状态3和状态5重现期远大于其他状态，这进一步表明鄱阳湖流域单独气象干旱或者水文干旱发生的频率低. 从流域来看，赣江流域各状态重现期差别最大，赣江流域状态3和状态5的重现期最大，而信江流域各状态重现期差别最大，其次是饶河流域，信江流域状态3和状态5重现期长达17.4和18.0个月，状态2和状态4的重现期则分别是3.1和3.0个月，抚河流域和修河流域的重现期变化与信江流域基本一致.鄱阳湖流域各状态的期望停留时间，即各状态的历时见图5b. 鄱阳湖流域状态1的历时最小(2.0个月)，状态2和状态4的历时最大(2.9个月)，饶河流域状态5的历时最大(3.8个月). 饶河流域各状态平均历时最大(3.0个月)，抚河流域的平均历时最小(2.4个月). 饶河和信江状态2的历时最大(3.0个月)，状态4和状态5的饶河流域的历时也高于其他流域，这说明饶河流域和信江流域湿润状态或者干旱状态持续时间长. 赣江流域的状态4和状态5的历时是流域中最小的，状态1的历时远大于其他流域，这表明赣江流域干旱持续时间短，状态1历时最长.3.4 干旱灾害特征分析利用计算各等级的平均首达时间演绎干旱灾害形成、演化和持续性(图6A)，干旱灾害历时是指从一个状态到另一个状态经历的时间(以月为单位). 干旱灾害分为干旱灾害形成、干旱灾害演变和干旱灾害持续3个阶段，干旱灾害形成历时主要从湿润状态或正常状态到气象干旱、水文干旱经历的时间；干旱灾害演变历时主要包括气象干旱、水文不干旱状态到水文干旱状态的历时(状态3到状态4)和气象、水文干旱到气象不干旱、水文干旱状态的历时(状态4到状态5)；干旱灾害持续历时主要包括水文干旱状态到正常状态、湿润状态的历时(状态4或状态5到状态1或状态2). 图6A中点越趋向于圆心处，平均首达时间越大，表明干旱形成缓慢，但是到达湿润状态的周期短，点离圆心越远，平均首达时间越小，表明干旱形成较快，但是到达湿润状态的周期长，干旱灾害的危害性越大. 然而干旱持续时间首达时间越大，到达湿润状态的周期越长，干旱灾害越严重，为了保持与干旱灾害形成、干旱灾害演变的危险方向的一致性，将干旱灾害持续以反向显示. 图6A箭头指示方向，表示干旱灾害的危险性由小到大的趋势.图6B是鄱阳湖流域干旱灾害演变雷达图，修河流域是鄱阳湖流域各河流状态1、状态2到状态3、状态4的平均首达时间是最小的，这表明修河流域在干旱灾害形成中危害最大，抚河流域在干旱演变的过程中(状态4到状态5)的平均首达时间最小(11.7个月)，其干旱危害最大. 赣江流域在干旱灾害形成和干旱灾害演变(状态4到状态5)的过程中干旱危害最小，但是在干旱灾害持续(状态5到状态1)的平均首达时间最小(2.7个月)，干旱危险最大. 饶河流域与赣江类似，在干旱灾害形成中危害小，但是在干旱灾害持续中(状态4到状态1)干旱危险最大.3.5 干旱灾害预测图7是预测了初始状态是非水文干旱状态(状态1、状态2、状态3)到水文干旱状态(状态4、状态5)的未来6个月的发生概率. 随着预测时间的增加，非水文干旱转移到水文干旱的概率增加，但是赣江流域部分状态转移随着时间的增加而降低. 从非水文干旱转移到状态4的概率(0.25)远大于非水文干旱转移到状态5的概率(0.06)，这表明鄱阳湖流域在非水文干旱状态下易发生水文气象干旱. 修河流域大部分从非水文干旱转移到水文干旱的概率远高于其他流域，其中状态1转移到状态4的概率低于信江流域和饶河流域(图7B～F). 信江流域在非水文干旱状态转移到状态5的概率是全流域最低的，然而信江流域非水文干旱状态转移到水文气象干旱状态的概率较高，表明信江流域非水文干旱状态很难发生状态5，但是易发生水文气象干旱. 赣江流域从非水文干旱转移到水文干旱的概率是最低的(图7A～C、7F)，这表明赣江流域在正常或者湿润状态下很难发生水文干旱，赣江流域在状态3的情况下前3个月极易发生水文气象干旱，但是随后发生水文气象干旱概率降到全流域最低(图7E).运用基于降水和水资源短缺的SPI和SRI干旱指数，建立了包含气象干旱指标和水文干旱指标的二维变量的干旱状态，通过一阶马尔科夫链模型对二维变量干旱指数的等级进行概率、重现期和历时分析，同时预测未来6个月非水文干旱到水文干旱的概率，得到以下结论：1) 建立的水文气象干旱指数，从干旱灾害形成、演变和持续3方面对干旱灾害进行研究，修河流域在干旱形成中危害大，抚河流域在干旱演变中危害大，赣江流域和饶河流域在干旱持续中危害大，赣江流域在干旱灾害形成和干旱灾害演变的过程中干旱危害最小. 鄱阳湖流域以水文气象干旱为主，单独的气象干旱或者水文干旱发生频率低. 赣江流域在鄱阳湖“五河”流域中面积最大，流域森林覆盖率高和水库及其库容量也最大[7]，赣江流域抵御干旱的能力就远大于其他流域，因此赣江流域干旱灾害在发展和演变过程中的危害远低于其他流域，流域面积大的赣江在干旱持续过程中回到正常或者湿润状态历时大于其他流域，其干旱灾害过程中危害最大.2) 赣江流域在状态1和状态3历时最长，抚河流域和修河流域在状态2和状态4历时最长，信江流域和饶河流域在状态4和状态5历时最长. 鄱阳湖流域连续湿润或者干旱的概率最大，湿润状态(状态2)与水文干旱(状态4、状态5)的相互转移概率低，赣江流域状态2、状态3和状态5发生的概率低于其他流域. 赣江流域面积大，干旱发生频率低[11]，鄱阳湖流域西北部的信江和饶河干旱发生频率最高且强度较大[11]，流域面积和干旱频率、强度的时空分布不均引起了状态转移频率分布的差异性.3) 在长期干旱预测中，鄱阳湖流域从状态2到状态4或者状态5的概率最低，状态1或者状态3到达状态4的概率最大. 修河流域从非水文干旱易发生水文干旱，赣江流域在正常或者湿润状态下很难发生水文气象干旱，但是赣江流域在状态3的情况下前3个月极易发生水文气象干旱，随后发生水文气象干旱的概率降到全流域最低.。
气候变化背景下鄱阳湖流域气象干旱时空演变及预估研究
analyzing the SPI and SPEI indices, the short, medium and long-term droughts in the Poyang
and standardized precipitation index (SPI) in Poyang Lake Basin, based on meteorological
data, climate model data, atmospheric circulation data and land use. The data were analyzed
浓度的增大，鄱阳湖流域 2019~2100 年干旱烈度和干旱强度也随着增大。
（4）从地理环境看，鄱阳湖流域地处中纬度地区的长江中下游，降水量时空分
布不均，降水量具有显著的季节性、地域性，年际变化大，从而导致鄱阳湖流域干旱
现象频繁发生。从大气环流因子看，北极涛动（AO）、东亚夏季风指数（EASM）对
SPEI 指数相关性更高，对鄱阳湖流域干旱的影响较大。SPEI 与 NAO、PDO 指数之
化特征；分析年际和四季干旱指数、干旱频率、干旱站次比和干旱强度时空变化特征，
分析了干旱与鄱阳湖流域农业生产的相关关系，并分析了鄱阳湖流域的干旱成因；预
估 RCP2.6、RCP4.5 和 RCP8.5 排放情景下 2019~2100 年的干旱变化，得到的主要结
论如下：
（1）鄱阳湖流域年平均气温以 0.22℃/10a 的速率呈现显著上升趋势，1980s 到
ArcGIS在鄱阳湖水体淹没分析中的应用
２ 数据来 源及处理过程
为了能够顺利完成本次试验 ， 本人收集到的数据分 别如下 ：
（ １ ） 鄱阳湖行政区划矢量 图： 从 国家基础地理信息
中心 网站上下载 ， 网站 地址 为： ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｎ ｆ ｇ ｉ ｓ ． ｎ ｓ ｄ ｉ ． ｇ ｏ ｖ ．
害及洪水灾害的防治研究有着非常重要的意义 。 我国Ｇ Ｉ Ｓ 应用在洪水灾害研究方面起步 比较晚， 再 到破坏 。因此应该充分合理地利用和管理鄱阳湖区域 ， 这不仅对鄱 阳湖地区乃至整个江西省社会 经济 的可持
］ 。 加上洪水灾害本身的时空复杂性和用于灾 害损失评估 续发展具有非常重要的作用 研究所需要的资料不是很完备 ， 所以目前还没有出现哪 种研究方法普遍应用 ， 但我国的一些学术研究者抱着对 洪水灾害研究的热心 ， 也做出了一些突出成果 。例如刘 树坤根据洪水的淹没水深 、 淹没历时等将滩地 、 分蓄洪 区或受洪水影响范围划分为重灾区、 轻灾 区、 安全区等 区域 ， 并绘制了洪水风险图， 大大的降低了洪水灾 害所 造成 的损 失 。
图1鄱阳湖区土地利用分类图图2水位站插值图952第43卷第4期龙美林arcgis在鄱阳湖水体淹没分析中的应用万方数据表1鄱阳湖区各水位站实测洪水水位表水位站名称经度纬度水位黄海高程m星子1160229272055湖口1162229572068屏峰1160929322130老爷庙1160429232079都昌1161129152067棠荫1162329062071瑞洪1162528442196康山1162528532056三阳1161628372073滁槎1160528462068楼前1160428482090蒋埠1160228502233东江闸1160829032088昌邑1160229002066吴城1160029112066外洲1155428592079根据鄱阳湖区各水位站的经纬度坐标值和1998年7月3日下午14时鄱阳湖区各水位站实测洪水水位值表1进行spline插值为了进行精度检查可在插值之前预留部分采样点插值所得结果如图23鄱阳湖水体淹没灾害分析淹没分析是指因暴雨溃堤等因素造成的洪水灾害对该区域内的人们生产生活带来影响的分析过程5
《2024年鄱阳湖水环境特征及演化趋势研究》范文
《鄱阳湖水环境特征及演化趋势研究》篇一一、引言鄱阳湖，位于中国江西省的北部，是中国最大的淡水湖之一，也是全球重要的湿地生态系统之一。
其独特的水环境特征不仅对当地生态环境有着重要影响，也直接关系到流域内人民的日常生活与经济生产。
本文将重点对鄱阳湖的水环境特征进行阐述，并探讨其演化趋势。
二、鄱阳湖水环境特征（一）水体质量鄱阳湖的水质主要以II至III类水质为主，属于中等污染程度。
近年来，随着人类活动的增加，水体富营养化现象逐渐显现，导致藻类大量繁殖，水体透明度下降。
（二）水动力条件鄱阳湖的水动力条件受季节性影响显著。
在枯水期，湖面缩小，水流缓慢；在丰水期，湖面扩大，水流加快。
这种季节性的变化对湖内生物群落、水体自净能力等有着重要影响。
（三）湖泊生态鄱阳湖是众多珍稀濒危物种的栖息地，如白鹤、东方白鹳等。
湖泊的生态多样性丰富，水生植物、鱼类、浮游生物等构成了复杂的生态系统。
三、鄱阳湖的演化趋势（一）水体质量变化趋势随着工业化、城市化的快速发展，鄱阳湖面临着严重的污染问题。
尤其是工业废水、生活污水的排放，以及农业化肥、农药的使用，使得水体富营养化趋势日益加剧。
此外，湖泊的水位变化也对水体质量产生影响，需关注极端气候条件下湖泊水体的变化趋势。
（二）生态演化趋势随着湖泊污染问题的加剧，湖泊生态系统正面临着严峻的挑战。
一些珍稀濒危物种的生存环境受到威胁，生物多样性逐渐减少。
同时，湖泊的生态平衡也在逐渐被打破，一些外来物种的入侵也对本地物种构成威胁。
四、应对策略与建议（一）加强水污染治理针对鄱阳湖的水污染问题，应采取切实有效的治理措施。
例如加强工业废水、生活污水的处理和排放管理，严格控制农业化肥、农药的使用量等。
同时，加大对水环境的监测力度，及时掌握水体的污染情况。
（二）恢复生态平衡为保护鄱阳湖的生态环境，应采取多种措施恢复生态平衡。
如建立自然保护区、生态修复工程等，以保护湖泊的生物多样性。
同时，加强对湖泊水位变化的监测和预测，为应对极端气候条件下的湖泊变化做好准备。
基于SPEI指数的长江中下游流域干旱时空特征分析
第３８卷第１７期２０１８年９月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．３８，Ｎｏ．１７Ｓｅｐ．，２０１８基金项目：国家自然科学基金项目（４１５６１０２４）；高校博士学科点专项科研基金项目（２０１３６２０３１１０００２）收稿日期：２０１７⁃０７⁃０１；㊀㊀网络出版日期：２０１８⁃０５⁃３０∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｂｏ＠ｎｗｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎＤＯＩ：１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０１７０７０１１１８５曹博，张勃，马彬，唐敏，王国强，吴乾慧，贾艳青．基于ＳＰＥＩ指数的长江中下游流域干旱时空特征分析．生态学报，２０１８，３８（１７）：６２５８⁃６２６７．ＣａｏＢ，ＺｈａｎｇＢ，ＭａＢ，ＴａｎｇＭ，ＷａｎｇＧＱ，ＷｕＱＨ，ＪｉａＹＱ．ＳｐａｔｉａｌａｎｄｔｅｍｐｏｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｒｏｕｇｈｔｂａｓｅｄｏｎＳＰＥＩｉｎｔｈｅＭｉｄｄｌｅａｎｄＬｏｗｅｒＹａｎｇｔｚｅＢａｓｉｎ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１８，３８（１７）：６２５８⁃６２６７．基于ＳＰＥＩ指数的长江中下游流域干旱时空特征分析曹㊀博，张㊀勃∗，马㊀彬，唐㊀敏，王国强，吴乾慧，贾艳青西北师范大学地理与环境科学学院，兰州㊀７３００７０摘要：基于长江中下游流域１９６１ ２０１５年１２９个气象站点的逐日气温和降水数据，利用标准化降水蒸散指数（ＳＰＥＩ），对长江中下游流域近５５年年尺度及各季节干旱变化趋势㊁站次比㊁强度和频率进行了分析，并探讨了干旱和区域气温㊁降水变化及ＥＮＳＯ的关系㊂结果表明：（１）在区域尺度，近５５年长江中下游流域年尺度㊁春季和秋季呈干旱化趋势，春季干旱化趋势显著；夏季和冬季呈湿润化趋势㊂空间变化上，对于年尺度，汉江流域㊁中游干流区及洞庭湖流域以干旱化趋势为主，鄱阳湖流域㊁下游干流区和太湖流域以湿润化趋势为主；春季和秋季分别有９６．９０％和９２．２５％的站点呈干旱化趋势；夏季和冬季分别有８２．９５％和７２．８７％的站点呈湿润化趋势㊂（２）年尺度㊁春季和秋季干旱站次比及强度均呈增加趋势，春旱站次比与强度增加趋势显著；夏季和冬季干旱站次比和强度均呈下降趋势㊂（３）年尺度和春季干旱频率在２１世纪初均达到最高，年尺度㊁春季和夏季干旱频率从２０世纪９０年代到２１世纪初均呈增加趋势㊂（４）春㊁秋季干旱化趋势与降水量的减少及气温的上升相关，夏㊁冬季降水量的增加使得夏㊁冬季呈湿润化趋势㊂冬季ＳＯＩ和次年春季干旱相关性极显著，冬季发生拉尼娜事件时，次年春季更易发生干旱㊂关键词：标准化降水蒸散指数；干旱趋势；干旱频率；长江中下游流域ＳｐａｔｉａｌａｎｄｔｅｍｐｏｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｒｏｕｇｈｔｂａｓｅｄｏｎＳＰＥＩｉｎｔｈｅＭｉｄｄｌｅａｎｄＬｏｗｅｒＹａｎｇｔｚｅＢａｓｉｎＣＡＯＢｏ，ＺＨＡＮＧＢｏ∗，ＭＡＢｉｎ，ＴＡＮＧＭｉｎ，ＷＡＮＧＧｕｏｑｉａｎｇ，ＷＵＱｉａｎｈｕｉ，ＪＩＡＹａｎｑｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：ＤｒｏｕｇｈｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｊｏｒｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｓａｓｔｅｒｓｉｎＣｈｉｎａ．Ｉｎｔｈｅｃｏｎｔｅｘｔｏｆｇｌｏｂａｌｗａｒｍｉｎｇ，ｔｈｅｌｏｓｓｅｓｃａｕｓｅｄｂｙｄｒｏｕｇｈｔｈａｖｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．Ａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｇｒａｉｎ，ｅｄｉｂｌｅｏｉｌ，ａｎｄｃｏｔｔｏｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｒｅａ，ｔｈｅＭｉｄｄｌｅａｎｄＬｏｗｅｒＹａｎｇｔｚｅＢａｓｉｎｉｓｄｅｎｓｅｌｙｐｏｐｕｌａｔｅｄａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ａｌｔｈｏｕｇｈｔｈｅａｒｅａｉｓｒｉｃｈｉｎｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｔｈｅｔｅｍｐｏｒａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｓｕｎｅｖｅｎａｎｄｉｎｔｅｒａｎｎｕａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｉｓｌａｒｇｅ，ｗｈｉｃｈｏｆｔｅｎｉｎｄｕｃｅｓｔｅｒｒｉｂｌｅｓｅａｓｏｎａｌｄｒｏｕｇｈｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｄａｉｌｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｄａｔａｏｆ１２９ｓｔａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅＭｉｄｄｌｅａｎｄＬｏｗｅｒＹａｎｇｔｚｅＢａｓｉｎ，ｔｈｅＳｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎＥｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ（ＳＰＥＩ）ｗａｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｔｒｅｎｄｓ，ｓｔａｔｉｏｎｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓ，ｓｅｖｅｒｉｔｙ，ａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆａｎｎｕａｌａｎｄｓｅａｓｏｎａｌｄｒｏｕｇｈｔｓ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｄｒｏｕｇｈｔａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ａｎｄＥＮＳＯ（ＥｌＮｉñｏ⁃ＳｏｕｔｈｅｒｎＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）ｗｅｒｅａｌｓｏｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．ＴｈｅｒｅｇｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆＳＰＥＩｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔａｎｎｕａｌ，ｓｐｒｉｎｇａｎｄａｕｔｕｍｎｄｒｏｕｇｈｔｓｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｍｏｒｅｓｅｒｉｏｕｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｓｐｒｉｎｇ；ｓｕｍｍｅｒａｎｄｗｉｎｔｅｒｓｈｏｗｅｄａｗｅｔｔｅｒｔｒｅｎｄ．Ｆｏｒａｎｎｕａｌｄｒｏｕｇｈｔ，ｔｈｅＨａｎＲｉｖｅｒＢａｓｉｎ，ＭｉｄｓｔｒｅａｍＲｉｖｅｒａｒｅａ，ａｎｄＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅＢａｓｉｎｗｅｒｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｄｒｙ，ｗｈｅｒｅａｓｔｈｅＰｏｙａｎｇＬａｋｅＢａｓｉｎ，ＤｏｗｎｓｔｒｅａｍＲｉｖｅｒａｒｅａ，ａｎｄＴａｉｈｕＬａｋｅＢａｓｉｎｍａｉｎｌｙｓｈｏｗｅｄａｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅｎｄ．Ｆｏｒｔｈｅｓｔａｔｉｏｎｓ，９６．９０％ａｎｄ９２．２５％ｓｈｏｗｅｄａｄｒｏｕｇｈｔｔｒｅｎｄｉｎｔｈｅｓｐｒｉｎｇａｎｄａｕｔｕｍｎ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；８２．９５％ａｎｄ７２．８７％ｏｆｓｔａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｅｄａｗｅｔｔｉｎｇｔｒｅｎｄｉｎｓｕｍｍｅｒａｎｄｗｉｎｔｅｒ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｓｔａｔｉｏｎᶄｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓａｎｄｓｅｖｅｒｉｔｙｏｆａｎｎｕａｌ，ｓｐｒｉｎｇ，ａｎｄａｕｔｕｍｎｄｒｏｕｇｈｔｓａｌｌｓｈｏｗｅｄａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅｎｄ．Ｉｎｓｐｒｉｎｇ，ｔｈｅｓｅｔｒｅｎｄｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｎｄｓｅｖｅｒｉｔｙｏｆｓｕｍｍｅｒａｎｄｗｉｎｔｅｒｄｒｏｕｇｈｔｓａｌｌｓｈｏｗｅｄａｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅｎｄ．Ａｎｎｕａｌａｎｄｓｐｒｉｎｇｄｒｏｕｇｈｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐｅａｋｅｄａｔｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏｆｔｈｅ２１ｓｔｃｅｎｔｕｒｙ．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆａｎｎｕａｌ，ｓｐｒｉｎｇ，ａｎｄｓｕｍｍｅｒｄｒｏｕｇｈｔｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍｔｈｅ１９９０ｓｔｏｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏｆｔｈｅ２１ｓｔｃｅｎｔｕｒｙ．Ｔｈｅｄｒｏｕｇｈｔｔｒｅｎｄｓｏｆｓｐｒｉｎｇａｎｄａｕｔｕｍｎａｒｅｒｅｌａｔｅｄｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｓｉｎｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｓｉｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｎｇｔｏｔｈｅｗｅｔｔｒｅｎｄｓｉｎｓｕｍｍｅｒａｎｄｗｉｎｔｅｒ．ＴｈｅｒｅｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｐｒｉｎｇｄｒｏｕｇｈｔａｎｄＳＯＩ（ＳｏｕｔｈｅｒｎＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ）ｏｆｌａｓｔｗｉｎｔｅｒ．ＩｆａＬａＮｉｎａｅｖｅｎｔｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎｗｉｎｔｅｒ，ｔｈｅｎｅｘｔｓｐｒｉｎｇｗｏｕｌｄｂｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｐｒｏｎｅｔｏｄｒｏｕｇｈｔ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＳｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎＥｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ（ＳＰＥＩ）；ｄｒｏｕｇｈｔｔｒｅｎｄ；ｄｒｏｕｇｈｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｔｈｅＭｉｄｄｌｅａｎｄＬｏｗｅｒＹａｎｇｔｚｅＢａｓｉｎ干旱是中国主要的气象灾害之一，近年来，在全球变暖的背景下［１］，全国遭受干旱的地区在扩大，干旱造成的损失大幅增加［２⁃３］，且未来几十年旱情可能呈加重趋势［４⁃５］㊂长江中下游流域人口密集㊁经济发达，是我国重要的粮㊁油㊁棉生产基地，该区虽水资源丰富，但年内降水时间分布不均且年际变化较大，区域内季节性干旱时有发生，造成的影响不容忽视［６⁃８］，如２０１１年春旱给该区农业㊁人畜饮水㊁江河及湖泊水位㊁渔业生产㊁水运等带来了严重影响［９］㊂而且相关研究表明， 骤发性干旱 在我国南方地区发生频率更高［４］，南方干旱会对生态系统［８，１０⁃１１］产生严重的影响㊂干旱指数是研究干旱的重要手段，黄晚华等利用标准化降水指数（ＳＰＩ）［１２］和降水距平百分率［１３］对中国南方季节性干旱进行了分析，王文等［６］用Ｐａｌｍｅｒ指数（ＰＤＳＩ）对长江中下游地区干旱特征进行了研究㊂ＳＰＥＩ综合考虑了气温和降水对干旱的影响，弥补了降水距平百分率和ＳＰＩ未考虑气温对干旱影响的缺点，同时与ＰＤＳＩ相比，具有计算简单㊁多时间尺度㊁多空间比较等优点［１４⁃１６］，在我国湿润地区有很好的适用性［１７⁃１８］㊂马彬等［１９］基于ＳＰＥＩ对中国东部季风区的研究表明，气候出现暖干化，局部地区干旱出现极端化㊂李亮［２０］基于综合气象干旱指数和ＳＰＥＩ对长江中下游地区季节性干旱特征进行了分析，但仅仅是基于代表站点㊂张余庆等［１５］基于ＳＰＥＩ分析了赣江流域旱涝演变的周期性特征㊂赵林等［２１］用ＳＰＥＩ分析了湖北省年尺度干旱站次比㊁强度和频率㊂以上研究多在大区域或省域尺度开展，流域尺度干旱变化特征的研究对于流域水资源管理和生态平衡具有重要意义［２２］，但是基于ＳＰＥＩ对长江中下游流域不同时间尺度干旱站次比㊁强度㊁频率的综合分析相对较少㊂考虑到干旱对长江中下游流域自然生态环境及社会经济影响的严重性，本文利用ＳＰＥＩ指数，结合干旱站次比㊁强度及频率，分析长江中下游流域１９６１ ２０１５年年尺度和各季节干旱时空变化特征，并对干旱和流域气温㊁降水变化及ＥＮＳＯ的关系进行了研究，可以进一步丰富人们对该区域干旱发生规律的认识，以期为流域水资源规划和防灾减灾提供科学依据㊂１㊀资料来源与研究方法１．１㊀研究区概况长江是中国最长的河流，上游和中游的分界点为湖北宜昌，中游和下游的分界点为江西湖口㊂长江中下游流域由中游干流区（主要分布于湖北省）㊁汉江流域（主要分布于陕西省㊁河南省及湖北省）㊁洞庭湖流域（主要分布于贵州省㊁湖南省和湖北省）㊁鄱阳湖流域（主要分布于江西省）㊁长江下游干流区（主要分布于安徽省和江苏省）及太湖流域（主要分布于江苏省㊁上海市及浙江省）组成［２３］（图１）㊂长江中下游流域多为海拔较低的丘陵和平原，以亚热带季风气候为主，东亚季风活动明显［７］㊂１．２㊀数据来源气象数据来源于中国气象科学数据共享服务网（ｈｔｔｐ：／／ｃｄｃ．ｃｍａ．ｇｏｖ．ｃｎ），选用长江中下游流域１９６１２０１５年资料序列较长的１２９个气象站点的逐日降水和气温数据，经过进一步计算得到月降水量和月平均气温㊂该数据经过了严格的质量控制，其中有６个站点存在数据缺测，缺测时间主要为１９６７和１９６８年的部分９５２６１７期㊀㊀㊀曹博㊀等：基于ＳＰＥＩ指数的长江中下游流域干旱时空特征分析㊀０６２６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３８卷㊀图１㊀长江中下游流域气象站点分布图Ｆｉｇ．１㊀ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｓｔａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅＭｉｄｄｌｅａｎｄＬｏｗｅｒＹａｎｇｔｚｅＢａｓｉｎ月份，用相邻站点线性回归方法对缺测数据进行插补，插补后的数据经过极值检验和时间一致性检验㊂湖北省的五峰站迁站海拔差异较大，故未使用该站数据，气象站点分布情况如图１所示㊂多变量ＥＮＳＯ指数（ＭＥＩ）数据来源于ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｓｒｌ．ｎｏａａ．ｇｏｖ／㊂Ｎｉñｏ３．４区海洋表面温度距平（ＳＳＴＡ）和南方涛动指数（ＳＯＩ）数据来源于ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｄｃ．ｎｏａａ．ｇｏｖ／㊂１．３㊀研究方法１．３．１㊀标准化降水蒸散指数标准化降水蒸散指数（ＳＰＥＩ）是Ｖｉｃｅｎｔｅ⁃Ｓｅｒｒａｎｏ等在标准化降水指数（ＳＰＩ）的基础上，考虑水分亏缺和累积效应两个因素，用降水量和潜在蒸散量的差值偏离平均状态的程度来表征干旱，其中潜在蒸散量的算法主要为Ｔｈｏｒｎｔｈｗａｉｔｅ法和Ｐｅｎｍａｎ⁃Ｍｏｎｔｅｉｔｈ法，因为基于两种算法的ＳＰＥＩ值在长江中下游流域差异较小［２４］，且Ｔｈｏｒｎｔｈｗａｉｔｅ法具有计算简便的优点，本文采用该方法计算潜在蒸散量，ＳＰＥＩ具体计算方法参照文献［２５］㊂参考相关研究［２６］，根据累积概率分布函数将ＳＰＥＩ值分为９个旱涝等级：极涝（ＳＰＥＩȡ２．０）㊁重涝（１．５ɤＳＰＥＩ＜２．０）㊁中涝（１．０ɤＳＰＥＩ＜１．５）㊁轻涝（０．５ɤＳＰＥＩ＜１．０）㊁正常（－０．５＜ＳＰＥＩ＜０．５）㊁轻旱（－１＜ＳＰＥＩɤ－０．５）㊁中旱（－１．５＜ＳＰＥＩɤ－１．０）㊁重旱（－２．０＜ＳＰＥＩɤ－１．５）㊁极旱（ＳＰＥＩɤ－２．０）㊂３个月时间尺度ＳＰＥＩ能反映季节尺度的旱涝情况，与农业旱涝关系密切；１２个月时间尺度ＳＰＥＩ能较清晰的反映长期旱涝变化特征，并对河流径流量㊁下层土壤含水量以及水库储水量有较好的反映［１５］㊂本文选用３㊁１２个月时间尺度的ＳＰＥＩ分析研究区季节和年尺度干旱时空演变特征㊂春㊁夏㊁秋㊁冬季干旱分别由３个月时间尺度５月㊁８月㊁１１月和次年２月的ＳＰＥＩ值表示，年尺度干旱由１２个月时间尺度１２月份的ＳＰＥＩ值表示㊂１．３．２㊀干旱站次比（ｄｒｏｕｇｈｔｓｔａｔｉｏｎｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ，Ｐｊ）用某一区域内干旱发生站数占全部站数的比例来评价干旱影响范围的大小［１２］㊂Ｐｊ＝ｍ／Ｍˑ１００％式中，Ｍ是研究区总气象站数；ｍ为发生干旱的站数；下标ｊ为不同年份的代号㊂１．３．３㊀干旱强度（ｄｒｏｕｇｈｔｓｅｖｅｒｉｔｙ，Ｓｉｊ）用于评价某时段区域干旱严重程度㊂Ｓｉｊ＝ðｍｉ＝１ＳＰＥＩｉ式中，ｊ表示年份，ｉ表示不同站号，ｍ为发生干旱的站数，｜ＳＰＥＩｉ｜表示ｊ年ｉ站发生干旱时ＳＰＥＩ的绝对值㊂１．３．４㊀干旱频率（ｄｒｏｕｇｈｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，Ｆｉ）用于评价某站在某时段干旱发生的频繁程度［１２］㊂Ｆｉ＝（ｎ／Ｎ）ˑ１００％式中，下标ｉ为不同站号，Ｎ为某站有气象资料的总年数；ｎ为该站发生干旱的年数㊂由于长江中下游流域水资源较为丰富，轻旱造成的影响相对较小，本文中的干旱站次比㊁强度和频率均按中旱（含中旱及以上）等级统计㊂采用线性倾向估计法分析ＳＰＥＩ及干旱站次比与强度的年际变化趋势［２７］，显著性检验为Ｆ检验㊂采用反距离加权插值法对ＳＰＥＩ变化趋势和干旱频率进行空间化处理㊂用偏相关分析法研究ＳＰＥＩ和气温㊁降水的关系［２８］，用相关分析对干旱和ＥＮＳＯ各表征因子的关系进行研究［２８］㊂２㊀结果分析２．１㊀干旱时间变化特征２．１．１㊀ＳＰＥＩ变化趋势由表１可知，１９６１ ２０１５年长江中下游流域年尺度ＳＰＥＩ呈下降趋势，倾向率为－０．０２０／１０ａ㊂春季和秋季ＳＰＥＩ也均呈下降趋势，即干旱化趋势，倾向率分别为－０．１２１／１０ａ和－０．０９３／１０ａ，春季干旱化趋势显著（Ｐ＜０．０５）㊂夏季和冬季ＳＰＥＩ呈上升趋势，即湿润化趋势，倾向率分别为０．０７７／１０ａ和０．０４９／１０ａ㊂表１㊀１９６１—２０１５年长江中下游流域ＳＰＥＩ年际变化趋势Ｔａｂｌｅ１㊀ＩｎｔｅｒａｎｎｕａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆＳＰＥＩｉｎｔｈｅＭｉｄｄｌｅａｎｄＬｏｗｅｒＹａｎｇｔｚｅＢａｓｉｎｆｒｏｍ１９６１ｔｏ２０１５变化趋势Ｔｒｅｎｄ年尺度Ａｎｎｕａｌ春季Ｓｐｒｉｎｇ夏季Ｓｕｍｍｅｒ秋季Ａｕｔｕｍｎ冬季Ｗｉｎｔｅｒ倾向率Ｔｅｎｄｅｎｃｙｒａｔｅ－０．０２０／１０ａ－０．１２１／１０ａ∗０．０７７／１０ａ－０．０９３／１０ａ０．０４９／１０ａＲ２０．００３０．１０２０．０６２０．０６２０．０１２㊀㊀∗表示通过０．０５水平的置信度检验２．１．２㊀干旱站次比和干旱强度为了进一步说明干旱变化趋势，本文对１９６１ ２０１５年长江中下游流域干旱站次比和强度进行了分析㊂年尺度干旱站次比和强度均呈增加趋势，倾向率分别为１．０６５％／１０ａ和２．１５／１０ａ，表明年尺度干旱呈加重趋势㊂年干旱站次比在５０％以上的年份有１９６６㊁１９７８和２０１１，１９７８年最高，达６８．２２％㊂年干旱强度最大的年份为１９７８年，达１５０．６４，其次为２０１１（１１８．７７）和１９６６（１００．７４）（图２）㊂春旱站次比为极显著（Ｐ＜０．０１）的增加趋势，倾向率为３．９６９％／１０ａ，春旱强度为显著（Ｐ＜０．０５）的增加趋势，倾向率为８．７８５／１０ａ㊂春旱站次比在５０％以上的年份有２０００㊁２００１㊁２００７和２０１１年，２０１１年最高，达８７．６０％㊂春旱强度最大的年份为２０１１年，达２３５．６１，其次为２００７（１２５．０４）和２００１（１０５．２９）（图２）㊂夏旱站次比和强度均呈现减小趋势，倾向率分别为－２．１４５％／１０ａ和－４．４７９／１０ａ，表明夏旱呈减弱趋势㊂夏旱站次比在５０％以上的年份为１９７８年，达６１．２４％㊂夏旱强度最大的年份为１９７８年，达１３７．１２，其次为１９７２（１０４．２１）和２０１３（９０．５７）（图２）㊂秋旱站次比和强度均呈增加趋势，倾向率分别为２．９３４％／１０ａ和６．００４／１０，表明秋旱呈加重趋势㊂秋旱站次比在５０％以上的年份有１９７９㊁１９９８和２００７，１９９８和２００７年均达到６３．５７％㊂秋旱强度最大的年份为１９９８年，达１４９．６４，其次为２００７（１２１．７６）和１９７９（１０４．３７）（图２）㊂冬旱站次比和强度均呈下降趋势，倾向率分别为－１．３６５％／１０ａ和－１．９３９／１０ａ，表明冬旱呈减轻趋势㊂冬旱站次比在５０％以上的年份有１９６２㊁１９６７和１９９８，１９９８年最大，达９１．４７％㊂冬旱强度最大的年份为１９９８年，达２３０．５４，其次为１９６２（１５８．７１）和１９６７（１１１．４７）㊂年和各季节干旱站次比和强度的变化趋势与干湿变化１６２６㊀１７期㊀㊀㊀曹博㊀等：基于ＳＰＥＩ指数的长江中下游流域干旱时空特征分析㊀２６２６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３８卷㊀图２㊀１９６１—２０１５年长江中下游流域干旱站次比及干旱强度Ｆｉｇ．２㊀Ｓｔａｔｉｏｎｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｎｄｓｅｖｅｒｉｔｙｏｆｄｒｏｕｇｈｔｆｒｏｍ１９６１ｔｏ２０１５ｉｎｔｈｅＭｉｄｄｌｅａｎｄＬｏｗｅｒＹａｎｇｔｚｅＢａｓｉｎ趋势相对应，由干旱站次比与强度确定的重旱年与相关文献的记录相吻合［３，７，２０］（图２）㊂２．２㊀干旱空间变化特征２．２．１㊀ＳＰＥＩ变化趋势图３是１９６１ ２０１５年长江中下游流域年尺度及各季节ＳＰＥＩ变化趋势的空间分布图㊂１９６１ ２０１５年，长江中下游流域年尺度ＳＰＥＩ呈上升㊁不变和下降趋势的站点分别占总站点数的４４．９６％㊁１．５５％和５３．４９％㊂区域西部的洞庭湖流域㊁中游干流区及汉江流域ＳＰＥＩ主要为下降趋势，倾向率集中在－０．１／１０ａ ０之间；东部的鄱阳湖流域㊁下游干流区及太湖流域ＳＰＥＩ主要为上升趋势，倾向率集中在０ ０．１／１０ａ之间㊂９６．９０％的站点春季ＳＰＥＩ呈下降趋势，表明春季长江中下游流域整体以干旱化趋势为主，ＳＰＥＩ下降幅度图３㊀１９６１ ２０１５年长江中下游流域ＳＰＥＩ变化趋势空间分布Ｆｉｇ．３㊀ＳｐａｔｉａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆＳＰＥＩｆｒｏｍ１９６１ ２０１５ｉｎｔｈｅＭｉｄｄｌｅａｎｄＬｏｗｅｒＹａｎｇｔｚｅＢａｓｉｎ空间差异明显，在鄱阳湖流域东南部较小，向外围逐渐增加㊂２６．３６％的站点春季ＳＰＥＩ呈显著（Ｐ＜０．０５）下降趋势，主要位于太湖流域㊁下游干流区东部㊁洞庭湖流域中西部及汉江流域，ＳＰＥＩ变化倾向率多小于－０．１５／１０ａ㊂８２．９５％的站点夏季ＳＰＥＩ呈上升趋势，表明夏季以湿润化趋势为主㊂ＳＰＥＩ上升幅度空间差异明显，上升幅度最高的区域在太湖流域，在０．１５／１０ａ以上，其次为下游干流区㊁鄱阳湖流域东部及汉江流域中部，在０．１／１０ａ ０．１５／１０ａ之间㊂１０．０８％的站点夏季ＳＰＥＩ显著（Ｐ＜０．０５）上升，在太湖流域分布集中㊂９２．２５％的站点秋季ＳＰＥＩ呈下降趋势，表明秋季以干旱化趋势为主㊂ＳＰＥＩ下降幅度在鄱阳湖流域中部和北部及洞庭湖流域北部较低，向南北两侧逐渐升高，在汉江流域东部㊁下游干流区东部及太湖流域下降幅度较大，低于－０．１５／１０ａ㊂１３．９５％的站点秋季ＳＰＥＩ呈显著（Ｐ＜０．０５）下降趋势，主要分布于太湖流域㊁下游干流区东部及汉江流域东部㊂分别有７２．８７％和２７．１３％的站点冬季ＳＰＥＩ呈上升和下降趋势，表明以湿润化趋势为主㊂呈下降趋势的站点集中分布于洞庭湖流域中西部及汉江流域，其他区域以上升趋势为主㊂１１．６３％的站点ＳＰＥＩ上升趋势显著，主要分布于太湖流域和下游干流区，上升幅度多大于０．１５／１０ａ㊂值得注意的是，太湖流域大部分站点在春季和秋季呈显著（Ｐ＜０．０５）的干旱化趋势，而在夏季和冬季呈显著（Ｐ＜０．０５）的湿润化趋势㊂洞庭湖流域中西部和汉江流域在春㊁秋㊁冬和年尺度均以干旱化趋势为主㊂３６２６１７期㊀㊀㊀曹博㊀等：基于ＳＰＥＩ指数的长江中下游流域干旱时空特征分析㊀４６２６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３８卷㊀２．２．２㊀干旱频率变化特征１９６１ ２０１５年和各时间段干旱频率如图４所示［２，２１］㊂图４㊀１９６１—２０１５年长江中下游流域干旱频率空间变化Ｆｉｇ．４㊀Ｓｐａｔｉａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｄｒｏｕｇｈｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆｒｏｍ１９６１ｔｏ２０１５ｉｎｔｈｅＭｉｄｄｌｅａｎｄＬｏｗｅｒＹａｎｇｔｚｅＢａｓｉｎ１９６１ ２０１５年，长江中下游流域年尺度㊁春㊁夏㊁秋㊁冬干旱频率分别为１７．５６％㊁１６．２７％㊁１７．２４％㊁１７．５６％和１６．５３％，年尺度干旱和秋旱频率较高，其次为夏旱㊂年尺度干旱频率在１８％以上的区域主要在汉江流域㊁洞庭湖流域西部和东部㊁鄱阳湖流域西部和东部㊁中游干流区中部㊂春旱频率在１８％以上的区域主要为汉江流域中部和洞庭湖流域西部㊂夏旱频率在１８％以上的区域主要分布在汉江流域㊁中游干流区㊁洞庭湖流域南部和鄱阳湖流域南部㊂秋旱频率在１８％以上的区域主要为洞庭湖流域西北和东部㊁鄱阳湖流域中北部和下游干流区㊂冬旱发生频率在１８％以上的区域主要为汉江流域东部㊁中游干流区东部㊁鄱阳湖流域西北部㊁下游干流区及太湖流域南部㊂不同年代干旱频率差异显著㊂年尺度干旱频率年代际变化为减⁃减⁃增⁃增，在２１世纪初达到最高，区域平均干旱频率为２４．４０％㊂春旱频率年代际变化为减⁃增⁃增⁃增，在２１世纪初达到最高，区域平均干旱频率为２７．０５％㊂夏旱频率在１９６０ｓ最高，年代际变化为减⁃减⁃减⁃增，在１９９０ｓ达到最低，２１世纪初有所增加㊂秋旱频率年代际变化为增⁃减⁃增⁃减，在１９９０ｓ达到最高，为２７．１１％，在２１世纪初下降为２４．２２％㊂冬旱频率在１９６０ｓ最高，年代际变化为减⁃增⁃增⁃减㊂年尺度㊁春季和夏季干旱频率从１９９０ｓ到２１世纪初均表现为增加趋势，秋旱频率虽未增加，但仍高于１９６０ｓ㊁１９７０ｓ和１９８０ｓ㊂２．３㊀干旱变化影响因素分析２．３．１㊀ＳＰＥＩ和气温㊁降水的关系由于各季节ＳＰＥＩ变化趋势具有较好的空间一致性，从区域角度对各季节ＳＰＥＩ变化和气温㊁降水的关系进行分析㊂由表２可知，１９６１ ２０１５年长江中下游流域各季节气温均呈增加趋势，除了夏季，均通过了０．０１的置信度检验，春季气温上升最快，为０．２７ħ／１０ａ㊂夏季和冬季降水量均呈增加趋势，倾向率分别为１６．２６ｍｍ／１０ａ和５．４０ｍｍ／１０ａ，夏季降水增加显著（Ｐ＜０．０５）；春季和秋季降水量呈减少趋势，倾向率分别为－７．６２ｍｍ／１０ａ㊁－５．０８ｍｍ／１０ａ㊂整体上ＳＰＥＩ和气温呈极显著（Ｐ＜０．０１）的负相关，和降水呈极显著（Ｐ＜０．０１）的正相关㊂春季和秋季降水量的减少和气温的上升共同导致春㊁秋季呈干旱化趋势；夏季气温变化不明显㊁但降水量显著增加，使夏季呈湿润化趋势；冬季气温和降水均呈增加趋势，但冬季气温对ＳＰＥＩ的影响较小，相关性仅为－０．６０，所以冬季呈湿润化趋势㊂表２㊀１９６１ ２０１５年长江中下游流域气温㊁降水变化及其与ＳＰＥＩ的偏相关性Ｔａｂｌｅ２㊀ＶａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｒＰａｒｔｉａｌｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈＳＰＥＩ季节Ｓｅａｓｏｎ气温变化倾向率Ｌｉｎｅａｒｔｒｅｎｄｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／（ħ／１０ａ）气温与ＳＰＥＩ关系ＰａｒｔｉａｌｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄＳＰＥＩ降水变化倾向率Ｌｉｎｅａｒｔｒｅｎｄｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ／（ｍｍ／１０ａ）降水与ＳＰＥＩ关系ＰａｒｔｉａｌｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｎｄＳＰＥＩ春季Ｓｐｒｉｎｇ０．２７∗∗－０．７７∗∗－７．６２０．９８∗∗夏季Ｓｕｍｍｅｒ０．０４－０．７４∗∗１６．２６∗０．９７∗∗秋季Ａｕｔｕｍｎ０．２０∗∗－０．８９∗∗－５．０８０．９９∗∗冬季Ｗｉｎｔｅｒ０．２５∗∗－０．６０∗∗５．４００．９７∗∗㊀㊀∗，∗∗分别表示通过０．０５和０．０１水平的置信度检验２．３．２㊀干旱和ＥＮＳＯ的关系厄尔尼诺／南方涛动（ＥＮＳＯ）与中国各地的干旱有密切的联系［２９］，其特征值常用赤道太平洋中东部海洋表面温度距平值（ＳＳＴＡ）㊁南方涛动指数（ＳＯＩ）和多变量ＥＮＳＯ指数（ＭＥＩ）表示㊂当发生厄尔尼诺事件（ＥＮＳＯ暖事件）时，ＳＳＴＡ和ＭＥＩ为正值，ＳＯＩ为负值；发生拉尼娜事件（ＥＮＳＯ冷事件）时，ＳＳＴＡ和ＭＥＩ为负值，ＳＯＩ为正值［３０］㊂对干旱和ＥＮＳＯ各特征值的相关性进行统计（表３），表明冬季ＥＮＳＯ对次年春旱影响显著，相对于ＭＥＩ和ＳＳＴＡ，冬季ＳＯＩ和次年春季ＳＰＥＩ㊁干旱站次比及强度相关性更高，相关性极显著（Ｐ＜０．０１）㊂冬季ＳＯＩ和次年春季ＳＰＥＩ呈负相关，与干旱站次比和强度呈正相关，表明冬季ＳＯＩ值越大，越易发生干旱，即拉尼娜事件在冬季发生时，次年春季更易发生干旱㊂１９６１ ２０１５年，共有１４年冬季发生拉尼娜事件［３１］，次年春季平均干旱频率㊁强度和站次比分别为２４．３５％㊁５１．５４和２４．３６％；而冬季未发生拉尼娜事件时，次年春季平均干旱频率㊁强度和站次比分别为１３．３７％㊁２４．５０和１３．５０％，由此进一步说明拉尼娜事件在冬季发生时对次年春旱的影响㊂春季ＭＥＩ及ＳＳＴＡ与同年夏季ＳＰＥＩ相关性显著（Ｐ＜０．０５），但是和干旱站次比及强度并不存在显著的关系㊂３㊀结论与讨论３．１㊀主要结论（１）区域尺度上，１９６１ ２０１５年，长江中下游流域年尺度㊁春季和秋季均呈干旱化趋势，春季干旱化趋势显著；夏季和冬季均呈湿润化趋势㊂年尺度㊁春季和秋季干旱站次比及强度均呈增加趋势，春旱站次比与强度增加趋势显著；夏季和冬季干旱站次比和强度均呈下降趋势㊂（２）空间变化上，对于年尺度，汉江流域㊁中游干流区及洞庭湖流域以干旱化趋势为主；鄱阳湖流域㊁下游干流区和太湖流域以湿润化趋势为主㊂对于季节尺度，春季和秋季分别有９６．９０％和９２．２５％的站点呈干旱化趋势；夏季和冬季分别有８２．９５％和７２．８７％的站点呈湿润化趋势㊂５６２６㊀１７期㊀㊀㊀曹博㊀等：基于ＳＰＥＩ指数的长江中下游流域干旱时空特征分析㊀表３㊀干旱和ＥＮＳＯ的关系Ｔａｂｌｅ３㊀ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｄｒｏｕｇｈｔａｎｄＥＮＳＯＳＰＥＩ和干旱特征ＳＰＥＩａｎｄｄｒｏｕｇｈｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ时间尺度ＴｉｍｅｓｃａｌｅＭＥＩ前期ＭＥＩＭＥＩｏｆｌａｓｔｙｅａｒ／ｓｅａｓｏｎＳＯＩ前期ＳＯＩＳＯＩｏｆｌａｓｔｙｅａｒ／ｓｅａｓｏｎＳＳＴＡ前期ＳＳＴＡＳＳＴＡｏｆｌａｓｔｙｅａｒ／ｓｅａｓｏｎＳＰＥＩ年尺度０．２００．１３－０．１６－０．０５０．１４０．１０春季０．２５０．３６∗∗－０．２２－０．３９∗∗０．１８０．３５∗∗夏季０．１８０．２７∗－０．１０－０．１７０．０８０．２８∗秋季０．１８０．１５－０．０７－０．２２０．１５０．０９冬季０．２６０．２３－０．２５－０．１７０．２５０．２７∗干旱站次比年尺度－０．１８－０．０６０．１４０－０．１１０Ｄｒｏｕｇｈｔｓｔａｔｉｏｎｓ春季－０．２５－０．３∗０．２４０．３７∗∗－０．１７－０．２５ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ夏季－０．１４－０．２１０．０９０．０９－０．０５－０．２３秋季－０．１４－０．０８０．０６０．２２－０．１１－０．０３冬季－０．１２－０．１３０．０９０．０８－０．１２－０．１７干旱强度年尺度－０．１７－０．０５０．１３－０．０１－０．１０．０１Ｄｒｏｕｇｈｔｓｅｖｅｒｉｔｙ春季－０．２６－０．３２∗０．２８∗０．４∗∗－０．１７－０．２６夏季－０．１１－０．１９０．０８０．０７－０．０２－０．２秋季－０．１５－０．０６０．０８０．２３－０．１２－０．０３冬季－０．１５－０．１６０．１２０．１２－０．１６－０．１９㊀㊀∗，∗∗分别表示通过０．０５和０．０１水平的置信度检验㊂对于年尺度，前期指上一年；对于季节尺度，前期指上一个季节㊂ＳＰＥＩ：标准化降水蒸散指数，ＳｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎＥｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ；ＭＥＩ：多变量ＥＮＳＯ指数，ＭｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅＥＮＳＯＩｎｄｅｘ；ＳＯＩ：南方涛动指数，ＳｏｕｔｈｅｒｎＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ；ＳＳＴＡ：海洋表面温度距平，ＳｅａＳｕｒｆａｃｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＡｎｏｍａｌｙ（３）干旱频率时空分布差异显著，年尺度和春季干旱频率在２１世纪初均达到最高；年尺度㊁春季和夏季干旱频率从２０世纪９０年代到２１世纪初均呈增加趋势㊂（４）春㊁秋季干旱化趋势与降水量的减少及气温的上升相关，夏㊁冬季降水量的增加使得夏㊁冬季呈湿润化趋势㊂相对于ＭＥＩ和ＳＳＴＡ，冬季ＳＯＩ和次年春旱相关性更强，相关性极显著，冬季发生拉尼娜事件时，次年春季更易发生干旱㊂３．２㊀讨论本文综合分析ＳＰＥＩ㊁干旱站次比和强度的变化特征，表明长江中下游流域年尺度㊁春季和秋季干旱加重；夏季和冬季干旱减弱㊂黄晚华等［１２］基于ＳＰＩ对中国南方干旱的研究以及王文举等［３２］基于ＳＰＥＩ对湖北省的研究同样发现，春旱和秋旱加重，夏旱和冬旱减轻㊂不同学者分别对中国［２］和中国东部季风区［１９］的研究发现，近２０年干旱事件增加；有学者［２１，３２］对湖北省的研究表明，２０００年以后干旱加重；本研究发现，相对于之前的年代，长江中下游流域年尺度和春季干旱频率在２１世纪初均达到最高，在干旱频率较高和干旱化趋势显著的区域应注重旱灾的防御㊂本文分析的气象干旱是其他类型干旱研究及干旱风险评估和区划的基础，干旱变化趋势对于农业㊁生态㊁社会经济等的影响仍值得探讨［８，３３⁃３５］㊂气温在干旱变化中起着重要的作用［２，１６］，Ｃｈｅｎ等［５］发现，近２０年中国干旱事件持续而显著的增加主要和气温大幅升高㊁降水却没有较大变化有关㊂本研究表明，长江中下游流域春㊁秋季干旱化趋势受气温上升和降水减少共同影响㊂当冬季发生拉尼娜事件时，次年春季更易发生干旱，这是由于拉尼娜事件会使西太平洋副热带高压势力减弱，暖湿气流无法深入长江中下游流域，从而造成干旱［９，３６］㊂本文仅从气温㊁降水及ＥＮＳＯ的角度对干旱变化的影响因素进行了分析，机理方面有待进一步研究㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］㊀ＩＰＣＣ．ＣｌｉｍａｔｅＣｈａｎｇｅ２０１３：ＴｈｅＰｈｙｓｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅＢａｓｉｓ．ＣｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＷｏｒｋｉｎｇＧｒｏｕｐＩｔｏｔｈｅＦｉｆｔｈＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔＲｅｐｏｒｔｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌＰａｎｅｌｏｎＣｌｉｍａｔｅＣｈａｎｇｅ．ＮｅｗＹｏｒｋ：ＣａｍｂｒｉｄｇｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ，２０１３．６６２６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３８卷㊀［２］㊀ＹｕＭＸ，ＬｉＱＦ，ＨａｙｅｓＭＪ，ＳｖｏｂｏｄａＭ，ＨｅｉｍＲＲ．ＡｒｅｄｒｏｕｇｈｔｓｂｅｃｏｍｉｎｇｍｏｒｅｆｒｅｑｕｅｎｔｏｒｓｅｖｅｒｅｉｎＣｈｉｎａｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ：１９５１ ２０１０？ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｌｉｍａｔｏｌｏｇｙ，２０１４，３４（３）：５４５⁃５５８．［３］㊀温克刚，丁一汇．中国气象灾害大典（综合卷）．北京：气象出版社，２００８．［４］㊀ＷａｎｇＬＹ，ＹｕａｎＸ，ＸｉｅＺＨ，ＷｕＰＬ，ＬｉＹＨ．ＩｎｃｒｅａｓｉｎｇｆｌａｓｈｄｒｏｕｇｈｔｓｏｖｅｒＣｈｉｎａｄｕｒｉｎｇｔｈｅｒｅｃｅｎｔｇｌｏｂａｌｗａｒｍｉｎｇｈｉａｔｕｓ．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｐｏｒｔｓ，２０１６，６：３０５７１．［５］㊀ＣｈｅｎＨＰ，ＳｕｎＪＱ．ＡｎｔｈｒｏｐｏｇｅｎｉｃｗａｒｍｉｎｇｈａｓｃａｕｓｅｄｈｏｔｄｒｏｕｇｈｔｓｍｏｒｅｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｉｎＣｈｉｎａ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｌｏｇｙ，２０１７，５４４：３０６⁃３１８．［６］㊀王文，许志丽，蔡晓军，高晶．基于ＰＤＳＩ的长江中下游地区干旱分布特征．高原气象，２０１６，３５（３）：６９３⁃７０７．［７］㊀秦鹏程，刘敏．气象干旱诊断评估方法及其在长江中下游地区的应用．长江流域资源与环境，２０１５，２４（１１）：１９６９⁃１９７６．［８］㊀於琍．干旱对生态系统脆弱性的影响研究 以长江中下游地区为例．长江流域资源与环境，２０１４，２３（７）：１０６３⁃１０７０．［９］㊀王素萍，段海霞，冯建英．２０１１年春季全国干旱状况及其影响与成因．干旱气象，２０１１，２９（２）：２６１⁃２６８．［１０］㊀ＹｕａｎＷＰ，ＣａｉＷＷ，ＣｈｅｎＹ，ＬｉｕＳＧ，ＤｏｎｇＷＪ，ＺｈａｎｇＨＣ，ＹｕＧＲ，ＣｈｅｎＺＱ，ＨｅＨＬ，ＧｕｏＷＤ，ＬｉｕＤ，ＬｉｕＳＭ，ＸｉａｎｇＷＨ，ＸｉｅＺＨ，ＺｈａｏＺＨ，ＺｈｏｕＧＭ．ＳｅｖｅｒｅｓｕｍｍｅｒｈｅａｔｗａｖｅａｎｄｄｒｏｕｇｈｔｓｔｒｏｎｇｌｙｒｅｄｕｃｅｄｃａｒｂｏｎｕｐｔａｋｅｉｎＳｏｕｔｈｅｒｎＣｈｉｎａ．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｐｏｒｔｓ，２０１６，６：１８８１３．［１１］㊀张鹏霞，叶清，欧阳芳，彭龙慧，刘兴平，郭跃华，曾菊平．气候变暖㊁干旱加重江西省森林病虫灾害．生态学报，２０１７，３７（２）：６３９⁃６４９．［１２］㊀黄晚华，杨晓光，李茂松，张晓煜，王明田，代姝玮，马洁华．基于标准化降水指数的中国南方季节性干旱近５８ａ演变特征．农业工程学报，２０１０，２６（７）：５０⁃５９．［１３］㊀黄晚华，隋月，杨晓光，代姝玮，李茂松．气候变化背景下中国南方地区季节性干旱特征与适应．Ⅲ．基于降水量距平百分率的南方地区季节性干旱时空特征．应用生态学报，２０１３，２４（２）：３９７⁃４０６．［１４］㊀庄少伟，左洪超，任鹏程，熊光洁，李邦东，董文成，王利盈．标准化降水蒸发指数在中国区域的应用．气候与环境研究，２０１３，１８（５）：６１７⁃６２５．［１５］㊀张余庆，项瑛，陈昌春，危润初．赣江流域旱涝时空变化特征研究．气象科学，２０１５，３５（３）：３４６⁃３５２．［１６］㊀ＬｉｕＺＰ，ＷａｎｇＹＱ，ＳｈａｏＭＡ，ＪｉａＸＸ，ＬｉＸＬ．ＳｐａｔｉｏｔｅｍｐｏｒａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｕｌｔｉｓｃａｌａｒｄｒｏｕｇｈｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｃｒｏｓｓｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕｏｆＣｈｉｎａ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｌｏｇｙ，２０１６，５３４：２８１⁃２９９．［１７］㊀王林，陈文．标准化降水蒸散指数在中国干旱监测的适用性分析．高原气象，２０１４，３３（２）：４２３⁃４３１．［１８］㊀杨庆，李明星，郑子彦，马柱国．７种气象干旱指数的中国区域适应性．中国科学：地球科学，２０１７，４７（３）：３３７⁃３５３．［１９］㊀马彬，张勃，周丹，张耀宗，王国强，唐敏．基于标准化降水蒸散指数的中国东部季风区干旱特征分析．自然资源学报，２０１６，３１（７）：１１８５⁃１１９７．［２０］㊀李亮．ＣＩ指数及ＳＰＥＩ指数在长江中下游地区的适用性分析［Ｄ］．南京：南京信息工程大学，２０１５．［２１］㊀赵林，于家烁，薄岩，杨娇，李汉青．基于ＳＰＥＩ的湖北省近５２年干旱时空格局变化．长江流域资源与环境，２０１５，２４（７）：１２３０⁃１２３７．［２２］㊀ＬｉＢ，ＳｕＨＢ，ＣｈｅｎＦ，ＷｕＪＪ，ＱｉＪＷ．Ｔｈｅｃｈａｎｇｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｒｏｕｇｈｔｉｎｃｈｉｎａｆｒｏｍ１９８２ｔｏ２００５．ＮａｔｕｒａｌＨａｚａｒｄｓ，２０１３，６８（２）：７２３⁃７４３．［２３］㊀王琼，张明军，王圣杰，骆书飞，汪宝龙，朱小凡．１９６２ ２０１１年长江流域极端气温事件分析．地理学报，２０１３，６８（５）：６１１⁃６２５．［２４］㊀刘珂，姜大膀．基于两种潜在蒸散发算法的ＳＰＥＩ对中国干湿变化的分析．大气科学，２０１５，３９（１）：２３⁃３６．［２５］㊀Ｖｉｃｅｎｔｅ⁃ＳｅｒｒａｎｏＳＭ，ＢｅｇｕｅｒíａＳ，Ｌóｐｅｚ⁃ＭｏｒｅｎｏＪＩ．Ａｍｕｌｔｉｓｃａｌａｒｄｒｏｕｇｈｔｉｎｄｅｘｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｇｌｏｂａｌｗａｒｍｉｎｇ：ｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｌｉｍａｔｅ，２０１０，２３（７）：１６９６⁃１７１８．［２６］㊀周丹，张勃，任培贵，张春玲，杨尚武，季定民．基于标准化降水蒸散指数的陕西省近５０ａ干旱特征分析．自然资源学报，２０１４，２９（４）：６７７⁃６８８．［２７］㊀魏凤英．现代气候统计诊断与预测技术（第二版）．北京：气象出版社，２００７：３７⁃３８．［２８］㊀徐建华．计量地理学．北京：高等教育出版社，２００６：４７⁃５７．［２９］㊀卢爱刚，葛剑平，庞德谦，何元庆，庞洪喜．４０ａ来中国旱灾对ＥＮＳＯ事件的区域差异响应研究．冰川冻土，２００６，２８（４）：５３５⁃５４２．［３０］㊀许武成，王文，马劲松，徐邓耀．１９５１ ２００７年的ＥＮＳＯ事件及其特征值．自然灾害学报，２００９，１８（４）：１８⁃２４．［３１］㊀中国气象局．ＱＸ／Ｔ３７０ ２０１７厄尔尼诺／拉尼娜事件判别方法．北京：气象出版社，２０１７．［３２］㊀王文举，崔鹏，刘敏，沈蕾，李鑫，秦鹏程．近５０年湖北省多时间尺度干旱演变特征．中国农学通报，２０１２，２８（２９）：２７９⁃２８４．［３３］㊀李翔翔，居辉，刘勤，李迎春，秦晓晨．基于ＳＰＥＩ⁃ＰＭ指数的黄淮海平原干旱特征分析．生态学报，２０１７，３７（６）：２０５４⁃２０６６．［３４］㊀沈国强，郑海峰，雷振锋．基于ＳＰＥＩ指数的１９６１ 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基于气象指标SPI的洞庭湖流域洪旱灾害分析
水瓷源开发与管理2020年第7期DOI：10.16616/ki.10-1326/TV.2020.07.14开放科学（资源服务）标识码（OSID）:基于气象指标SP#的洞庭湖流域洪旱灾害分析宋佳佳(太原理工大学建筑设计研究院，山西太原030024)$摘要】本文基于洞庭湖流域19个气象站1967—2017年的逐月降水数据，选用气象指标SPI(标准化降水指数)对洞庭湖流域洪旱灾害发生频率进行研究分析。
结果显示：洞庭湖流域发生中度洪涝和中度干旱频率较高，高于重度洪涝、重度干旱。
SPI-3和SPI-6监测洞庭湖流域洪旱灾害发生频率结果基本一致。
重度洪涝主要集中于洞庭湖流域北部地区，重度干旱发生于南部地区，中度洪涝发生于洞庭湖流域西部地区，中度干旱发生于洞庭湖流域东部地区。
研究SPI能够识别出洞庭湖流域近50年发生的特大洪水灾害和主要旱灾，对流域特大洪水事件监测和预报具有潜在的应用价值，同时可为其他流域旱涝监测与评估提供借鉴。
$关键词】降水量;标准化降水指数SPI；洪旱灾害发生频率；洞庭湖流域中图分类号：P426.616文献标志码：B文章编号：2096-0131(2020)07-066-06Flood and droughr disaster analysis in Dongting Lake basinbatedonmereorologncalnndex SPnSONG Jiajiv(Institute oO Architectural Design,Taiyuan University O Technology,Taiyuan030024,China%Abstracc:Based on the monthly precipitation date of19meteorolovical stations in Dongting Lake basin from1967to2017, the frequency of flood and drought disasters in Dongting Lake basin is studied and analyzed by using meteorological index SPI(standardized precipitation index%.The resultr show that the frequency of moderate flood and drought in Dongting Lake bason oshogh>ethan thatols>e>e loood and deought.SPC-3and SPC-6hae>basoaa o yth>sam>esuotson monotoeongth> lequ>nayolloood and deoughtdosasteson DongtongLak>bason.S>e>e looodongoaau e>d maonoyon th>noeth>en aeaol DongtongLak>bason,s>e>e deoughtoaau e d on th>south>en aea,mod>eat looodongoaau e>d on th>w>sten aeaol DongtongLak>bason,and mod>eatdeoughtoaau e d on th>>asten ae>aolDongtongLak>bason.Th>SPCstudyaan od>ntoly th>aatasteophoalooodsand majoedeoughtson DongtongLak>bason on th>past50y>aes,whoah haspotntoaoappooaatoon eaou>loemonotoeongand loeaastongaatasteophoalooodson th>bason,and aan peoeod>ele>na>loemonotoeongand>eaouatong deoughtsand looodson oth>ebasons.Key words:pocipitation；standardized pocipitation index SPI；frequency of flood and drought disasters；Dongting Lakebason收稿日期：2020-01-03作者简介：宋佳佳（1987―），女,工程师，硕士，主要从事水文水资源工作。
基于SPI的旱涝气候演变及对洪湖水位的影响分析
基于SPI的旱涝气候演变及对洪湖水位的影响分析作者：邓艳君周守华杨超来源：《湖北农业科学》2020年第10期摘要：利用洪湖市气象站逐月降水数据和洪湖水位站水位资料，计算不同时间尺度标准化降水指数（SPI）及其干旱等级，分析洪湖市旱涝气候演变及不同时间尺度旱涝气候事件演变特征，探讨降水量、不同时间尺度SPI与洪湖水位的相关性。
结果表明，洪湖市近62年来干旱年和洪涝年频次和等级均相差较小，不同季节旱涝变化及等级频次分布存在一定差异，洪湖市呈湿润化演变趋势，SPI以0.086/10年的速率弱增长，春、秋季SPI呈下降趋势，干旱略加剧，夏、冬季SPI呈增长趋势，洪涝加剧;洪湖水位与降水变化趋势一致，但时间上有所滞后，洪湖水位与SPI具有较好的相关性，相关程度因SPI的时间尺度存在一定差异，其中SPI3与水位相关性最好，利用3个月时间尺度的SPI3来监测洪湖水位变化，两者具有很好的一致性，可以采用SPI3指数监测洪湖水位。
关键词：旱涝; SPI; 洪湖; 水位中图分类号：P467;P426.616 文献标识码：A文章编号：0439-8114（2020）10-0032-06DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2020.10.007 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Abstract： Based on the monthly precipitation data from Honghu meteorological station and water level data from Honghu lake， variables time-scale standard precipitation index（SPI） was calculated. Using SPI， the changes of drought-flood and the temporal characteristics of drought-flood events were analyzed in Honghu lake. The correlation among precipitation， various time-scale SPI and water lever were investigated. The results showed that the frequency and grade of the drought and flood events in Honghu lake in the past 62 years were approximate on the annual scale， little difference on seasonal scale. There was a wetting trend in Honghu， and annual SPI decreased with an average rate of 0.086/10a. SPI declined in spring and autumn， and slightly intensified in drought; SPI increased in summer and winter， and increased in flood and waterlogging. The variability between the water level and the precipitation data was consistent， but the water level later than the precipitation data three months. Variables time-scale SPIand water level were significant correlation. The 3 month scale SPI3 was most closely correlated with water level of Honghu lake. The 3 month scale SPI3 agrees well with the variability of the water level. SPI3 can be used to monitor the water level of Honghu lake.Key words： drought and flood; standard precipitation index（SPI）; Honghu lake; water level在近百年以全球变暖为主要特征的气候变化影响下，洪湖湿地气候与生态出现了显著的变化[1]，极端旱涝气候事件对湖泊湿地造成严重威胁、破坏[2]，2010―2011年旱涝急转、2016年全流域洪涝，使洪湖湿地及其生态系统遭受极大危害，已经引起当地政府及有关学者的关注。
基于SPI的旱涝时空演变特征识别及其对人尺度气候因子的响应研究
摘 要: 旱涝等极端水文事件的发生常导致国计民生遭受重大损失ꎬ 降水是影响其发生发展的直接因素ꎮ 基于广东省 ２５ 个气象站点 ３２ 年实测降水数据ꎬ 首先计算所有站点 １２ 月尺度的 ＳＰＩ 指数ꎬ 进而采用 ＥＯＦ 分析法对其进行时空分解ꎬ 确 定研究区域主要旱涝时空演变特征ꎬ 最后采用交叉小波变换分析大尺度气候因子对主要时空特征的潜在影响ꎮ 结果表 明: 广东地区主要存在两种时空特征ꎬ 且涝事件居多ꎬ ＥＮＳＯ 为该区域主要大气影响因子ꎮ 关键词: 标准降水指数ꎻ 经验正交函数ꎻ 小波变换 中图分类号: Ｐ４２６������ ６１６ 文献标识码: Ａ 文章编号: １００８ － ０１１２(２０１８)１１ － ００５２ － ０７
表 １ 广东省气象站基本信息
惠阳 五华 汕头 惠来 信宜 罗定 台山 深圳 汕尾
５９２９８ ５９３０３ ５９３１６ ５９３１７ ５９４５６ ５９４６２ ５９４７８ ５９４９３ ５９５０１
１１４������ ２２°Ｅ ２３������ ０４°Ｎ １１５������ ４５°Ｅ ２３������ ５５°Ｎ １１６������ ４１°Ｅ ２３������ ２４°Ｎ １１６������ １８°Ｅ ２３������ ０２°Ｎ １１０������ ５６°Ｅ ２２������ ２１°Ｎ １１１������ ３６°Ｅ ２２������ ４２°Ｎ １１２������ ４７°Ｅ ２２������ １５°Ｎ １１４������ ００°Ｅ ２２������ ３２°Ｎ １１５������ ２２°Ｅ ２２������ ４８°Ｎ
在全球气候变化影响下ꎬ 我国极端水文事件愈加 频发ꎬ 并进一步导致生态系统、 人类社会、 经济发展 遭受重大损失[１] ꎮ 降水能直接影响土壤湿度和水文循 环过程ꎬ 是引起旱涝事件发生的最重要的因子ꎮ 国内 外许多学者针对不同地区的降水特点也进行了大量的研 究ꎬ 并提出对降水时空演变特征的研究有利于对未来气 候变化和水资源配置等方面的研究提供一定的参考[２] ꎮ
鄱阳湖流域千年旱涝变化特点及RS分析
第２ ４卷第７期 ２ ０ １ ５年７月
长江流域资源与环境 Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｙ ａ ｎ ｔ ｚ ｅ Ｂ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ４Ｎ ｏ ． ７ Ｊ ｕ ｌ ．２ ０ １ ５
／ 鄱阳湖流域千年旱涝变化特点及 Ｒ Ｓ 分析
王怀清 ， 殷剑敏 ， 孔 萍， 占明锦
（ ） 江西省气候中心 ， 江西 南昌 ３ ３ ０ ０ ４ ６ 摘 要 ：为揭示鄱阳湖流域旱涝变化规律 ， 预测未来变化 ， 搜集 整 理 了 鄱 阳 湖 流 域 地 方 志 、 奏折等古文献记载的旱 根据灾害现象 、 灾害后果 、 救灾情况等综合研判旱涝等 级 。 对 １ 涝记录 ， １ ６ ０～１ ９ ５ ０ ｓ旱 涝 频 次 序 列 进 行 了 变 化 周 期 ／ 分析 。 采用了 Ｒ 结 合 变 化 周 期 分 析 结 果， 对１ Ｓ 方法分析了年代际旱涝频次的 Ｈ ｕ ｒ ｓ ｔ指 数 ， ９ ５ ０ ｓ以 后 鄱 阳 湖 流 域 的旱涝频次变化趋势进行预测 ， 采用基于 １ ９ ５ １～２ ０ １ ０ 年器测降水量 的 Ｓ Ｐ Ｉ指 数 进 行 验 证 。 研 究 结 果 表 明 ： １ １ ６ ０～ 洪涝频次呈波动变化 ， 周期性变 化 明 显， 干 旱、 洪 涝 的 ３～６ 个 年 代 周 期 段 在 １ ９ ４ ０ ｓ鄱阳湖流域及各子流域的干旱 、 通过了 ９ 鄱阳湖 流 域 及 各 子 流 域 的 年 代 际 干 旱 频 次 的 Ｈ 整个时段内均非常显著 ， ５％ 的信度检验 ； ｕ ｒ ｓ ｔ指 数 普 遍 在 洪涝在 ０ ０ ． ７～０ ． ８ 之间 ， ． ８～０ ． ９ 之间 。 预测 １ ９ ５ ０ ｓ后鄱阳湖流域年代际旱涝频次整体 变 化 将 呈 阶 段 性 上 升 趋 势 ， 经验证预测结果与实况较为吻合 。 ／ 关键词 ：文献 ； 代用资料 ； 旱涝 ； Ｒ Ｓ 分析 ； Ｈ ｕ ｒ ｓ ｔ指数 （ ） 中图分类号 ： Ｐ ４ ６ ７ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ４ ８ ２ ２ ７ ２ ０ １ ５ ０ ７ １ ２ １ ４ ０ ７ － － － ： ／ Ｄ Ｏ Ｉ １ ０． １ １ ８ ７ ０ ｃ ｌ ｚ ｈ ２ ０ １ ５ ０ ７ ０ １ ９ ｊ ｙ ｙ ｙ ｊ
基于DPSIR模型的鄱阳湖湿地生态系统健康评价研究
基于DPSIR模型的鄱阳湖湿地生态系统健康评价研究张力薇;张思金;黎佛林;石先罗【期刊名称】《江西水利科技》【年(卷),期】2024(50)3【摘要】本研究运用DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应)模型构建指标体系,并通过对比分析2010年至2021年的数据,对鄱阳湖湿地生态系统的健康状况进行评估。
结果表明:鄱阳湖湿地生态系统的综合健康值波动于4.720至6.556之间,其中2012年和2016年湿地处于健康状态,而其他年份则表现为亚健康状态。
2018年综合健康值最低,主要由于驱动力和状态要素的健康值较低。
驱动力要素中,2012年健康值最高,2018年最低;压力要素健康值总体下降,主要由于污水排放量和最低生态水位的增加;状态要素在2016年健康值最高,2018年最低;影响要素在2020年和2021年健康值最高,2010年最低;响应要素健康值趋势变好,特别是2021年达到最高值。
总体而言,鄱阳湖湿地生态系统的健康状况总体呈现稳定状态,但在驱动力、压力、状态、影响和响应各要素层面仍存在一些问题和挑战,今后的湿地管理策略应着重于提高湿地生态系统的恢复力和适应性,平衡人类活动与湿地保护之间的关系,加强污水治理和生态水位管理。
【总页数】7页(P176-182)【作者】张力薇;张思金;黎佛林;石先罗【作者单位】江西省鄱阳湖水利枢纽建设办公室;江西水利职业学院【正文语种】中文【中图分类】TQ450.7【相关文献】1.基于PSR模型的鄱阳湖湿地生态系统健康评价指标系统研究2.基于PSR模型的长春北湖湿地生态系统健康评价研究3.基于PSR模型的湖北湿地生态系统健康评价研究4.基于PSR模型的新疆艾比湖湿地生态系统健康评价指标体系研究5.基于PSR模型的凌河口湿地生态系统健康评价与预警研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
鄱阳湖干旱多尺度特征及其与月均水位的相关性
鄱阳湖干旱多尺度特征及其与月均水位的相关性张启旺;张吉;周涛【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2016(047)008【摘要】以鄱阳湖13个气象站1957~2013年的逐月降水量、平均气温、各站点纬度和同期水位站逐月平均水位为实验数据，分别计算1、3、6、12、24、48个月尺度下标准降水指数( SPI)和标准降水蒸散指数( SPEI)时间序列，并利用Morlet 小波分析理论，分析了该序列多时间尺度变化特征。
基于Mann-Kendall检验，分析了鄱阳湖气象干旱趋势特征；利用Spearman秩相关系数，研究了不同时间尺度SPI和SPEI序列与月平均水位的相关关系。
研究表明，鄱阳湖流域SPI和SPEI序列存在约68个月变化的主周期，两个主要特征时间尺度变化的强分布；气象干旱与湖水位的相关关系随时间尺度的增大而减弱。
【总页数】6页(P23-27,33)【作者】张启旺;张吉;周涛【作者单位】甘肃省水利水电学校，甘肃兰州730000;武汉大学水利水电学院，湖北武汉430072;甘肃省住房和城乡建设厅，甘肃兰州730030【正文语种】中文【中图分类】P33【相关文献】1.不同时间尺度的鄱阳湖生态水位研究 [J], 陈江;段明;吴培军;孙继万2.小波分析在鄱阳湖水位序列多时间尺度分析中的应用 [J], 游海林;徐力刚;刘桂林;吴永明;王晓龙;姜加虎3.基于SPI的鄱阳湖流域干旱时空演变特征及其与湖水位相关分析 [J], 洪兴骏;郭生练;马鸿旭;刘德地4.鄱阳湖典型洪泛区水位-水面积、水位-水文连通性的非线性特征 [J], 刘星根;段夕跃;虞慧5.鄱阳湖都昌水位站50年水位特征变化分析 [J], 史常乐;唐立模;肖洋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
鄱阳湖干旱分析
鄱阳湖干旱分析
甘小艳;刘成林;黄小敏
【期刊名称】《安徽农业科学》
【年(卷),期】2011(039)024
【摘要】[目的]分析鄱阳湖干旱状况及其成因.[方法]针对鄱阳湖干旱现象,对鄱阳湖10年前及近10年的干旱状况进行了论述,并探讨了鄱阳湖干旱产生的原因.[结果]鄱阳湖区干旱出现的频率高,连续发生严重干旱的次数也较多,21世纪以来鄱阳湖低水位日益加剧.鄱阳湖干旱主要受降水减少、长江及“五河”水位低、水利工程、工农业用水增加、其他方面等因素的影响.[结论]该研究为相关部门制定鄱阳湖抗旱措施提供理论依据..
【总页数】3页(P14676-14678)
【作者】甘小艳;刘成林;黄小敏
【作者单位】南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031;南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031;南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031
【正文语种】中文
【中图分类】S42
【相关文献】
1.2013年鄱阳湖流域秋、冬季干旱分析 [J], 郭铮;
2.基于SPI的鄱阳湖流域干旱时空演变特征及其与湖水位相关分析 [J], 洪兴骏;郭生练;马鸿旭;刘德地
3.鄱阳湖植棉区近50多年来伏秋干旱发生特征的诊断与比较分析 [J], 杨柳;吴昊;
4.鄱阳湖植棉区近50多年来伏秋干旱发生特征的诊断与比较分析 [J], 杨柳;吴昊
5.基于综合干旱指数的鄱阳湖流域干旱时空分异特征研究 [J], 郑金丽;严子奇;周祖昊;王钦钊;刘佳嘉
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鄱阳湖区水旱灾害灾情分析
鄱阳湖区水旱灾害灾情分析
毛端谦
【期刊名称】《江西师范大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1992(016)003
【摘要】本文根据鄱阳湖区的历史水旱灾害灾情等资料,分析了本区水旱灾害灾情的时空变化特征及其湖区降水量、江湖洪水的相互作用和人为原因三大因素的影响,指出三峡工程建设将会减轻本区水灾的危害。
【总页数】7页(P234-240)
【作者】毛端谦
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】S42
【相关文献】
1.水旱灾害灾情评估方法的研究 [J], 谢龙大;王宁;卢可源;边国光
2.“农进渔退”:清末以来鄱阳湖区水旱灾情的历史考察 [J], 姜红仁;吴赘
3.农业水旱灾害风险评估及生态减灾研究 --以衡阳市水旱灾情为例 [J], 刘兰芳
4.水旱灾害灾情评估方法的研究 [J], 谢龙大;王宁;等
5.西北干旱山区水旱灾害特征分析及对策——以甘肃省白银市近5年水旱灾害为例 [J], 刘世华; 魏智; 杨彪; 李晓荣
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Keywords
Poyanghu Basin, Drought and Waterlogging, SPEI
基于SPEI的鄱阳湖流域旱涝特征分析
李
1
斌1*，李
洁2
江西省景德镇市水文局，江西 景德镇
作者简介：李斌，男，景德镇市水文局助工，研究方向为水文干旱。 * 通讯作者。
文章引用: 李斌, 李洁. 基于 SPEI 的鄱阳湖流域旱涝特征分析[J]. 水资源研究, 2016, 5(5): 488-494. /10.12677/jwrr.2016.55056
Open Access
பைடு நூலகம்
Abstract
In this study, the meteorological data of 12 meteorological stations from 1955 to 2014 in the Poyanghu basin were used to calculate the standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI) at different scales and analyze the application of SPEI in the basin. At the same time, drought and waterlogging distribution of time and space in Poyanghu basin was analyzed by SPEI index. Research results show that SPEI is confirmed to be applicable in Poyanghu basin. Precipitation increases in the 1990s which results in increasing flooding. SPEI decreases significantly and increases drought in the 2000s. In the 2010s, SPEI has a larger fluctuation, severe drought and heavy flooding disasters alternately. Drought in the Poyanghu basin shows an increasing trend in spring and autumn, while precipitation increases in summer. The droughts reduced after 1990s and unchanged in winter.
2. 研究资料和方法
2.1. 研究资料
本文研究资料主要为鄱阳湖流域范围内修水、吉安、赣州、鄱阳、景德镇、广昌、南城、贵溪、遂川、宜 春、南昌、玉山 12 个气象站点 1955~2014 年的月降雨量资料以及月平均气温资料。资料来源于中国气象科学数 据共享服务网，数据取自国家基本、基准地面气象观测站及自动站。鄱阳湖流域站点分布信息如图 1。
th rd th
Received: Oct. 7 , 2016; accepted: Oct. 23 , 2016; published: Oct. 26 , 2016 Copyright © 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/
−2
(4)
式中： α 、 β 和 γ 分别是尺度参数、形状参数和位置参数，计算公式如下：
α=
( w0 − 2w1 ) β
1 1 Γ 1 + Γ 1 − β β
,β =
( 6w1 − w0 − 6w2 )
2 w1 − w0
1 1 , γ = w0 − αΓ 1 + Γ 1 − β β
基于 SPEI 的鄱阳湖流域旱涝特征分析
2
西安理工大学西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地，陕西 西安
收稿日期：2016年10月7日；录用日期：2016年10月23日；发布日期：2016年10月26日
摘
要
本次研究采用鄱阳湖流域12个气象站点1955~2014年的气象数据，计算该流域多重时间尺度的SPEI值，分析 SPEI在该流域的应用情况，同时基于SPEI分析鄱阳湖流域旱涝特征。研究结果表明：SPEI指数在鄱阳湖流域适 用性较好。流域在90年代降水增多，SPEI值上升，洪涝灾害增加；00年代SPEI下降趋势明显，旱灾增加；10 年代后SPEI波动较大，重旱和重涝灾害频繁交替。流域春季和秋季干旱呈现增加的趋势；夏季在90年代以后降 水偏多，洪涝灾害增多，干旱减少；冬季无变化。
Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2016, 5(5), 488-494 Published Online October 2016 in Hans. /journal/jwrr /10.12677/jwrr.2016.55056
2.2. SPEI 计算方法
增暖背景下单一地分析降水量的变化已不足以解释干旱化及干旱的范围和强度的变化，增暖已成为干旱加
489
基于 SPEI 的鄱阳湖流域旱涝特征分析
Figure 1. The distribution of the stations in Poyanghu River basin 图 1. 鄱阳湖流域站点分布图
Analysis on Drought and Waterlogging Characteristics in the Poyanghu Basin Based on SPEI
Bin Li1*, Jie Li2
1 2
Jingdezhen Hydrology Bureau, Jingdezhen Jiangxi State Key Laboratory Base of Eco-Hydraulic Engineering in Arid Area, Xi’an University of Technology, Xi’an Shaanxi
关键词
鄱阳湖，旱涝灾害，SPEI
1. 引言
鄱阳湖是目前中国最大的淡水湖泊，位于长江中下游南岸，流域面积为 16.2 万平方公里。鄱阳湖纳赣江、 抚河、信江、饶河和修水五水系以及博阳河、东河和西河诸河来水，经鄱阳湖调蓄后由湖口汇入长江，是一个 过水性浅水湖泊。鄱阳湖流域水资源丰富，多年平均降水量为 1589 mm，然而流域内降水时空分布不均，具有 明显的季节性和区域性[1]。 由于全球气候变化和人类活动的影响，导致旱灾和洪涝灾害造成的影响越来越大，每年造成的经济损失不 计其数[2]。近年来，鄱阳湖流域出现了旱涝急转、枯水期水位连创新低、低水位持续时间延长、水质恶化与湿 地生态系统遭受破坏等现象，引起了社会的广泛关注，不少学者也积极开展了鄱阳湖的研究[3]。极端气候及其 变化对地区经济、社会有广泛而深刻的影响，尤其是在极端干旱气候情景下，将会影响鄱阳湖流域内水利工程 的正常运行，导致蓄水和发电矛盾愈发突出，对下游的生产、生活、环境、生态方面均有影响[4]。 干旱指标是用来描述干旱特征的指标，不同干旱指标适用的地区与时间尺度也有所不同。干旱指标是研究 干旱气候的基础，也是衡量干旱程度的关键环节[5]。目前应用较多的干旱指标有标准化降水指数(SPI) [6]、帕尔 默干旱指数(PDSI) [7]、Z 指数[8]、综合气象干旱指数(CI) [9]、标准化降水蒸散发指数(SPEI) [10]等。本文拟分 析 SPEI 在鄱阳湖流域的适用性，并基于该指数对鄱阳湖进行旱涝特征分析，探究该地区的气候变化规律，并为 采取应对措施减轻旱涝灾害及其不利影响提供参考依据。
(5)
490
基于 SPEI 的鄱阳湖流域旱涝特征分析
式中： Γ ( β ) 是 Gamma 函数，w0、w1 和 w2 为概率权重距。w0、w1 和 w2 计算公式如下：
= ws
1 n l − 0.35 Xi ∑ 1 − n n i =1
s
(6)
式中：ws 为概率权重距，n 为月份个数，s 分别为 0、1、2。 第四，对 log-logistic 概率分布函数 F(x)进行标准化处理。
10T PE = 16 K I
其中：
12 T I = ∑ 1 5 1.51
m
(1)
， m = 6.75 × 10−73 I − 7.71 × 10−5 + 1.79 × 10−2 I + 0.492
(2)
式中：PE 为月潜在蒸发量，K 为修正系数，T 为月平均气温，I 为年热量指数，m 为常数。Thornthwaite 法仅需 要气温就可计算，被广泛应用于干旱和半干旱地区。 第二，计算月水分亏缺量 Di：
3. 结果与分析
3.1. 鄱阳湖流域 SPEI 适用性及年际变化趋势性分析
分别计算鄱阳湖流域 1 月、3 月、12 月尺度的平均 SPEI 序列如图 2 所示，分析可知，小尺度如 1 月、3 月 的 SPEI 序列受 1 次降水影响较大，波动很大；而大尺度 12 月的 SPEI 序列波动则较小，主要受持续降水影响。 SPEI 年际变化趋势如图 3 所示，该序列为 12 月尺度每年的 12 月份 SPEI 值。绘制其趋势线及 10 年滑动平 均线。 由图 3 可知， 鄱阳湖 SPEI 年际变化曲线波动较大， 易出现重涝以及重旱的情况。 鄱阳湖流域 2012 年 SPEI 值为 1.54，达到 60 年间最大值，查询江西省历年灾害情况可知 2012 年江西省降水量创历年新高。SPEI 年际序 列与历史情况相符，因此 SPEI 在鄱阳湖流域具有适用性。 根据趋势线分析鄱阳湖流域 1955 年~2014 年 60 年来整体无明显趋势，但通过 10 年滑动平均线可知，90 年 代以后流域 SPEI 序列有一个轻微的上升趋势，降水整体偏多，几乎无干旱情况；在 2000 年以后 SPEI 有一个明 显的下降的趋势，旱灾增加，在 2003 年、2007 年、2009 年均有中旱到重旱的情况；2010 年后 SPEI 波动很大， 重旱和重涝灾害频繁交替。 图 4 为图 3 序列的 M-K 突变检验曲线，由图可知 1955~2014 年期间鄱阳湖流域并未发生明显突变，分析 图中 UF 曲线可知，鄱阳湖流域 SPEI 在 90 年代以后有一个上升的趋势到 2000 以后又逐渐下降这与图 3 分析