海河流域旱涝时空变化特征研究

摘要

旱涝是海河流域影响最大、造成损失最多的气象灾害。海河流域旱涝时空变化特征以及旱涝对作物产量影响的分析研究将为旱涝预测决策、水资源管理和粮食安全保障提供有价值的依据。本文通过几种常用气象旱涝指数的对比分析和SPI在海河流域旱涝监测适宜性分析，选择标准化降水指数(SPI)作为旱涝监测指标。利用1961-2007年海河流域104站的逐月降水量、气温资料和河北省冬小麦、夏玉米产量资料，采用多种气象和农业气象统计方法，分析了海河流域早涝时空变化特征，早涝与冷暖的关系及早涝对作物产量的影响。主要研究结果如下：
　　 (1)海河流域的旱涝在时间上呈阶段性变化特征，总体表现为显著干旱化趋势。其中，1961-1964年、1973-1979年、1990-1996年为多雨阶段；1965-1972年、1980年代、1997-2007年以干旱为主；目前海河流域仍处于干旱期内。
　　 (2)旱涝频率和持续时间与选择的时间尺度密切相关，随着时间尺度延长，早涝频率降低，持续时间增长。海河流域最长持续时间的年际干旱发生在1980年以后，最长持续时间的年际雨涝发生在1970年代末。
　　 (3)海河流域干早范围表现为增加趋势，雨涝范围表现为减少趋势。
　　 (4)季节上，海河流域夏秋季干旱随时间呈显著增加趋势，冬春季早涝变化趋势不显著，夏秋旱已成为海河流域的一个突出问题。
　　 (5)海河流域的年际旱涝在1980年出现突变，由湿润阶段转为干旱阶段。
　　 (6)根据小波分析结果，海河旱涝存在15-16a的长周期和3a左右短周期，4-10 a的周期也在不同时期有所显现。
　　 (7)空间上，海河流域的旱涝既有一致性，又存在差异，旱涝的南北差异和东西差异都是比较显著的。利用REOF将海河流域划分为9个区域，区域划分结果与地形特征一致。9个区域在年际和季节旱涝变化规律、旱涝周期等方面均存在很大的差异。东北部沿海区域年际干旱化趋势最显著，东部沿海区域的夏秋季干旱化趋势最显著，西南部区域无显著季节变化趋势。
　　 海河流域近47年来呈显著变暖的趋势，气候变暖后干旱频率增加，雨涝频率降低。气温与降水量呈负相关关系，二者关系在雨季好于旱季。冬小麦和夏玉米由于生长时期和灌溉条件不同，对旱涝表现出不同的响应特征。旱涝对夏玉米产量的影响表现为4次多项式的关系，而小麦产量与旱涝表现为线性关系。

目录

文摘

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声明

第一章 引 言

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究进展

1.2.1旱涝指标国内外研究进展

1.2.2旱涝时空特征研究进展

1.2.3旱涝成因研究进展

1.2.4标准化降水指数研究进展

1.2.5旱涝灾害对作物产量影响的研究进展

1.3本文主要研究内容及方法

第二章研究区概况及资料方法

2.1海河平原基本概况

2.1.1地理概况

2.1.2地形地貌

2.1.3水资源概况

2.1.4气候概况

2.2资料处理方法

2.2.1研究资料

2.2.2资料处理

2.3使用方法

2.3.1概率分布检验

2.3.2经验正交分解函数(EOF)和旋转经验正交分解函数(REOF)

2.3.3小波分析

2.3.4趋势分析方法

2.3.5突变分析

2.3.6气象产量分离方法

第三章海河流域早涝指数的确定

3.1常用气象旱涝指标

3.1.1降水量距平百分率(Pa)

3.1.2 Z指数

3.1.3标准化降水指数

3.1.4帕默尔旱度指数

3.2不同旱涝指数间对比

3.3 SPI指数在海河流域旱涝监测中的适宜性分析

3.3.1降水量变化及分布特征

3.3.2不同时间尺度的SPI正态性检验

3.3.3历史实例检验

第四章海河流域早涝时空分布特征

4.1海河流域全区早涝时空特征

4.1.1旱涝年代际变化特征

4.1.2不同年代旱涝频率变化

4.1.3旱涝持续时间特征

4.1.4旱涝突变特征

4.1.5旱涝范围

4.1.6旱涝季节变化特征

4.1.7季节连旱连涝

4.1.8旱涝周期变化特征

4.2海河流域分区旱涝时空特征

4.2.1旱涝空间分布特征

4.2.2旱涝时间变化趋势

4.2.3各区域间旱涝相关性

4.2.4区域年际旱涝和季节早涝变化趋势

4.2.5海河流域旱涝的南北差异和东西差异

4.2.6不同区域旱涝变率特征

4.2.7不同区域旱涝周期

第五章 旱涝与冷暖的关系

5.1气温变化特征

5.2降水与冷暖的关系

5.3气候变暖对早涝灾害频率的影响

第六章旱涝对农业生产的影响

6.1水热场变化对农业旱涝的影响

6.2旱涝对海河流域主要作物产量影响

6.2.1旱涝与夏玉米产量的关系

6.2.2旱涝与冬小麦产量的关系

第七章结论与讨论

7.1全文小结

7.2特色之处

7.3讨论

参考文献

致 谢