正版 极端降水和水分亏缺的驱动机制 李毅[等]著 科学出版社 9787

第一篇 降水产品适用性及在干旱监测中的应用

第1章 绪论 3

1.1 研究背景及意义 3

1.1.1 降水产品性能评估及其在干旱研究中的重要性 3

1.1.2 旱灾和特别事件对社会经济系统的影响 5

1.1.3 旱涝和特别事件的驱动机制尚不明确 7

1.2 国内外研究进展 9

1.2.1 基于多源遥感和再分析产品的降水和干旱评估 9

1.2.2 气候变化和人类活动对旱涝的影响 20

1.2.3 气候变化和人类活动对特别水文气象事件的影响 25

1.3 目前的研究中存在的问题 31

参考文献 32

第2章 IMERG V06降水产品的评估校正 49

2.1 材料与方法 49

2.1.1 研究区域概况 49

2.1.2 研究数据 49

2.1.3 卫星数据的重采样 52

2.1.4 TMPA 3B42 V7和IMERG V06产品性能评价 52

2.1.5 卫星降水产品的率定与验证 53

2.1.6 卫星降水的校正与预测 54

2.2 结果与分析 55

2.2.1 日尺度下IMERG和TMPA降水产品精度评估 55

2.2.2 月尺度下IMERG和TMPA降水产品精度评估 61

2.2.3 年尺度下IMERG和TMPA降水产品精度评估 69

2.2.4 不同时间尺度下IMERG和TMPA降水产品精度的综合比较 74

2.2.5 IMERG月降水数据的校正与预测 75

2.3 讨论 76

2.4 小结 77

参考文献 78

第3章 不同类型降水产品的适用性分析 81

3.1 研究区域概况及研究方法 81

3.1.1 研究区域概况 81

3.1.2 研究数据 82

3.1.3 格网降水数据的重采样 84

3.1.4 评估指标 84

3.1.5 Q-Q图 85

3.1.6 泰勒图 85

3.2 结果与分析 86

3.2.19 套降水产品的时空分布 86

3.2.29 套降水产品的精度检验 89

3.2.39 套降水产品不同月份精度差异分析 98

3.3 讨论 105

3.4 小结 106

参考文献 107

第4章 基于不同降水产品的气象干旱监测 109

4.1 研究区、数据收集及研究方法 109

4.1.1 研究区和数据集 109

4.1.2 干旱指数的计算 110

4.1.3 干旱面积的估算 114

4.1.4 评估指标 114

4.1.5 基于小波分析的干旱时频变化 115

4.1.6 基于游程理论的旱情诊断 115

4.2 结果与分析 116

4.2.1 基于不同类型降水产品的干旱指数精度评估 116

4.2.2 基于不同类型降水产品干旱监测的时间分析 123

4.2.3 基于不同类型降水产品干旱监测的空间分析 139

4.3 讨论 145

4.4 小结 146

参考文献 146

第二篇 气候变化和人类活动对中国不同分区干湿程度的影响

第5章 水分亏缺/盈余的关键环流驱动因子筛选 151

5.1 研究区概况与研究方法 151

5.1.1 研究区概况 151

5.1.2 数据来源 151

5.1.3 水分亏缺/盈余量的计算方法 155

5.1.4 趋势分析和突变检验 155

5.1.5 多重共线性分析 156

5.1.6 皮尔逊相关分析及其显著性检验 156

5.2 结果与分析 157

5.2.1 不同分区水分亏缺/盈余量（D）的时间变化 157

5.2.2 D值的空间变化特征 161

5.2.3 D值的变化趋势 162

5.2.4 筛选的关键环流指数 164

5.3 讨论 170

5.3.1 干旱指数的选择 170

5.3.2 环流指数的选择 170

5.4 小结 171

参考文献 172

第6章 基于关键环流指数的水分亏缺/盈余预测 173

6.1 数据来源与分析方法 173

6.1.1 数据来源和D值的计算 173

6.1.2 多元线性回归函数建模 173

6.2 结果与分析 174

6.2.1 计算与模拟的D值之间的关系 174

6.2.2 模型性能的评价 175

6.2.3 D值与环流指数的定量关系 176

6.2.4 D值的预测 178

6.2.5 D值预测结果的评价 178

6.3 讨论 179

6.3.1 不同预测方法在干旱预测中的不确定性 179

6.3.2 中国不同分区干旱的变化趋势 180

6.4 小结 181

参考文献 182

第7章 社会经济状况对特别干湿事件的影响 183

7.1 材料与方法 183

7.1.1 研究区域概况和数据来源 183

7.1.2 SPEI的计算 185

7.1.3 线性斜率估计和相关分析 185

7.2 结果与分析 186

7.2.1 不同社会经济发展水平下人口和GDP的空间变化 186

7.2.2 SPEI_MAX和SPEI_MIN的时间变化 187

7.2.3 SPEILS、SPEI_MAXLS和SPEI_MINLS的空间分布 191

7.2.4 社会经济指标和干旱指数线性斜率之间的关系 192

7.2.5 不同社会经济发展水平下干旱指数线性斜率的变化 196

7.2.6 特别湿润和特别干旱事件的发生 196

7.3 讨论 199

7.4 小结 200

参考文献 201

第8章 气候变化和人类活动对干旱的贡献度 203

8.1 材料与方法 203

8.1.1 数据来源 203

8.1.2 不确定性分析 203

8.2 结果与分析 204

8.2.1 温室气体浓度的时空变化特征 204

8.2.2 气候变化和人类活动对干旱的贡献度分析 206

8.3 讨论 207

8.4 小结 208

参考文献 208

第三篇 气候变化和人类活动对特别降水事件的影响

第9章 影响特别降水指数的关键环流指数 213

9.1 材料与方法 213

9.1.1 研究区概况及降水和大气环流指数 213

9.1.2 特别降水指数的选取 213

9.1.3 影响特别降水指数的关键环流指数筛选 214

9.2 结果与分析 215

9.2.1 特别降水指数时空变化特征 215

9.2.2 共线性分析初步筛选的环流指数 218

9.2.3 环流指数与特别降水指数相关关系的周期性 218

9.2.4 滞后 0～12个月环流指数的筛选 220

9.2.5 影响不同分区特别降水指数的关键环流指数 227

9.3 讨论 227

9.4 小结 229

参考文献 229

第10章 基于环流指数的特别降水指数预测 231

10.1 特别降水指数建模与预测方法 231

10.2 结果与分析 232

10.2.1 率定期和验证期的模拟效果 232

10.2.2 不同分区模型模拟特别降水指数评价 233

10.2.3 特别降水指数的多元线性回归方程 236

10.2.4 特别降水事件的预测结果 237

10.2.5 模型预测特别降水事件的结果评价 238

10.3 讨论 240

10.4 小结 241

参考文献 242

第11章 社会经济发展水平对特别降水事件的影响 244

11.1 材料与方法 244

11.1.1 数据来源 244

11.1.2 社会经济发展水平的划分 244

11.1.3 特别降水指数挑选 245

11.1.4 线性斜率估计 245

11.2 结果与分析 245

11.2.1 人口和GDP的空间分布及趋势变化 245

11.2.2 特别降水指数的空间分布及趋势变化 247

11.2.3 特别降水指数的时间变化 249

11.2.4 人口线性斜率与特别降水指数线性斜率之间的相关性 251

11.2.5 GDP线性斜率与特别降水指数线性斜率之间的相关性 253

11.2.6 社会经济发展水平对EPILS的影响 254

11.3 讨论 255

11.3.1 不同社会经济发展水平下城市扩张对特别降水的影响 255

11.3.2 气溶胶影响的不确定性 256

11.3.3 城市化对特别高温的影响 256

11.3.4 人口（或GDP）增加如何影响特别降水事件 257

11.3.5 城市化带来的特别降水的挑战 257

11.4 小结 258

参考文献 258

第12章 气候变化与人类活动对特别降水事件的贡献度 261

12.1 数据与方法 261

12.1.1 数据来源 261

12.1.2 方差分析方法 262

12.2 结果与分析 262

12.2.1 温室气体排放浓度的时空演变特征 262

12.2.2 气候变化与人类活动对特别降水事件的贡献度 263

12.2.3 不同社会经济发展水平下气候变化和人类活动对特别降水事件的贡献度 266

12.2.4 不同分区气候变化与人类活动对特别降水事件的贡献度 267

12.3 讨论 268

12.4 小结 269

参考文献 269

第13章 结论及建议 271

13.1 主要结论 271

13.2 建议 275

本书在综合评述国内外研究现状的基础上，评价分析了多种卫星遥感降水产品及其性能表现，并对其在干旱中的应用效果进行了对比。针对我国7个不同地区水分亏缺/盈余量、特别降水指数的月变化规律和大气环流指数之间的相关关系及滞后特征，揭示了不同分区干湿事件的大气环流驱动机制，建立了水分亏缺/盈余量、特别降水指数等与关键环流指数之间的定量关系，并对未来12个月的特别降水指数、水分亏缺/盈余状况进行了预测。本书在研究不同站点社会经济发展程度和规模的基础上，量化了气候变化和人类活动对不同类型水热事件的贡献度，这对我国不同分区或站点尺度下特别水热事件的预报预测有重要参考价值。本书可供水利工程、农业工程、农业水文、农业气象等领域的研究人员和高校师生参考使用。