●第一篇 降水產品適用性及在干旱監測中的應用
第1章 緒論 3
1.1 研究背景及意義 3
1.1.1 降水產品性能評估及其在干旱研究中的重要性 3
1.1.2 旱災和特別事件對社會經濟繫統的影響 5
1.1.3 旱澇和特別事件的驅動機制尚不明確 7
1.2 國內外研究進展 9
1.2.1 基於多源遙感和再分析產品的降水和干旱評估 9
1.2.2 氣候變化和人類活動對旱澇的影響 20
1.2.3 氣候變化和人類活動對特別水文氣像事件的影響 25
1.3 目前的研究中存在的問題 31
參考文獻 32
第2章 IMERG V06降水產品的評估校正 49
2.1 材料與方法 49
2.1.1 研究區域概況 49
2.1.2 研究數據 49
2.1.3 衛星數據的重采樣 52
2.1.4 TMPA 3B42 V7和IMERG V06產品性能評價 52
2.1.5 衛星降水產品的率定與驗證 53
2.1.6 衛星降水的校正與預測 54
2.2 結果與分析 55
2.2.1 日尺度下IMERG和TMPA降水產品精度評估 55
2.2.2 月尺度下IMERG和TMPA降水產品精度評估 61
2.2.3 年尺度下IMERG和TMPA降水產品精度評估 69
2.2.4 不同時間尺度下IMERG和TMPA降水產品精度的綜合比較 74
2.2.5 IMERG月降水數據的校正與預測 75
2.3 討論 76
2.4 小結 77
參考文獻 78
第3章 不同類型降水產品的適用性分析 81
3.1 研究區域概況及研究方法 81
3.1.1 研究區域概況 81
3.1.2 研究數據 82
3.1.3 格網降水數據的重采樣 84
3.1.4 評估指標 84
3.1.5 Q-Q圖 85
3.1.6 泰勒圖 85
3.2 結果與分析 86
3.2.19 套降水產品的時空分布 86
3.2.29 套降水產品的精度檢驗 89
3.2.39 套降水產品不同月份精度差異分析 98
3.3 討論 105
3.4 小結 106
參考文獻 107
第4章 基於不同降水產品的氣像干旱監測 109
4.1 研究區、數據收集及研究方法 109
4.1.1 研究區和數據集 109
4.1.2 干旱指數的計算 110
4.1.3 干旱面積的估算 114
4.1.4 評估指標 114
4.1.5 基於小波分析的干旱時頻變化 115
4.1.6 基於遊程理論的旱情診斷 115
4.2 結果與分析 116
4.2.1 基於不同類型降水產品的干旱指數精度評估 116
4.2.2 基於不同類型降水產品干旱監測的時間分析 123
4.2.3 基於不同類型降水產品干旱監測的空間分析 139
4.3 討論 145
4.4 小結 146
參考文獻 146
第二篇 氣候變化和人類活動對中國不同分區干濕程度的影響
第5章 水分虧缺/盈餘的關鍵環流驅動因子篩選 151
5.1 研究區概況與研究方法 151
5.1.1 研究區概況 151
5.1.2 數據來源 151
5.1.3 水分虧缺/盈餘量的計算方法 155
5.1.4 趨勢分析和突變檢驗 155
5.1.5 多重共線性分析 156
5.1.6 皮爾遜相關分析及其顯著性檢驗 156
5.2 結果與分析 157
5.2.1 不同分區水分虧缺/盈餘量（D）的時間變化 157
5.2.2 D值的空間變化特征 161
5.2.3 D值的變化趨勢 162
5.2.4 篩選的關鍵環流指數 164
5.3 討論 170
5.3.1 干旱指數的選擇 170
5.3.2 環流指數的選擇 170
5.4 小結 171
參考文獻 172
第6章 基於關鍵環流指數的水分虧缺/盈餘預測 173
6.1 數據來源與分析方法 173
6.1.1 數據來源和D值的計算 173
6.1.線性回歸函數建模 173
6.2 結果與分析 174
6.2.1 計算與模擬的D值之間的關繫 174
6.2.2 模型性能的評價 175
6.2.3 D值與環流指數的定量關繫 176
6.2.4 D值的預測 178
6.2.5 D值預測結果的評價 178
6.3 討論 179
6.3.1 不同預測方法在干旱預測中的不確定性 179
6.3.2 中國不同分區干旱的變化趨勢 180
6.4 小結 181
參考文獻 182
第7章 社會經濟狀況對特別干濕事件的影響 183
7.1 材料與方法 183
7.1.1 研究區域概況和數據來源 183
7.1.2 SPEI的計算 185
7.1.3 線性斜率估計和相關分析 185
7.2 結果與分析 186
7.2.1 不同社會經濟發展水平下人口和GDP的空間變化 186
7.2.2 SPEI_MAX和SPEI_MIN的時間變化 187
7.2.3 SPEILS、SPEI_MAXLS和SPEI_MINLS的空間分布 191
7.2.4 社會經濟指標和干旱指數線性斜率之間的關繫 192
7.2.5 不同社會經濟發展水平下干旱指數線性斜率的變化 196
7.2.6 特別濕潤和特別干旱事件的發生 196
7.3 討論 199
7.4 小結 200
參考文獻 201
第8章 氣候變化和人類活動對干旱的貢獻度 203
8.1 材料與方法 203
8.1.1 數據來源 203
8.1.2 不確定性分析 203
8.2 結果與分析 204
8.2.1 溫室氣體濃度的時空變化特征 204
8.2.2 氣候變化和人類活動對干旱的貢獻度分析 206
8.3 討論 207
8.4 小結 208
參考文獻 208
第三篇 氣候變化和人類活動對特別降水事件的影響
第9章 影響特別降水指數的關鍵環流指數 213
9.1 材料與方法 213
9.1.1 研究區概況及降水和大氣環流指數 213
9.1.2 特別降水指數的選取 213
9.1.3 影響特別降水指數的關鍵環流指數篩選 214
9.2 結果與分析 215
9.2.1 特別降水指數時空變化特征 215
9.2.2 共線性分析初步篩選的環流指數 218
9.2.3 環流指數與特別降水指數相關關繫的周期性 218
9.2.4 滯後 0～12個月環流指數的篩選 220
9.2.5 影響不同分區特別降水指數的關鍵環流指數 227
9.3 討論 227
9.4 小結 229
參考文獻 229
第10章 基於環流指數的特別降水指數預測 231
10.1 特別降水指數建模與預測方法 231
10.2 結果與分析 232
10.2.1 率定期和驗證期的模擬效果 232
10.2.2 不同分區模型模擬特別降水指數評價 233
10.2.3 特別降水指線性回歸方程 236
10.2.4 特別降水事件的預測結果 237
10.2.5 模型預測特別降水事件的結果評價 238
10.3 討論 240
10.4 小結 241
參考文獻 242
第11章 社會經濟發展水平對特別降水事件的影響 244
11.1 材料與方法 244
11.1.1 數據來源 244
11.1.2 社會經濟發展水平的劃分 244
11.1.3 特別降水指數挑選 245
11.1.4 線性斜率估計 245
11.2 結果與分析 245
11.2.1 人口和GDP的空間分布及趨勢變化 245
11.2.2 特別降水指數的空間分布及趨勢變化 247
11.2.3 特別降水指數的時間變化 249
11.2.4 人口線性斜率與特別降水指數線性斜率之間的相關性 251
11.2.5 GDP線性斜率與特別降水指數線性斜率之間的相關性 253
11.2.6 社會經濟發展水平對EPILS的影響 254
11.3 討論 255
11.3.1 不同社會經濟發展水平下城市擴張對特別降水的影響 255
11.3.2 氣溶膠影響的不確定性 256
11.3.3 城市化對特別高溫的影響 256
11.3.4 人口（或GDP）增加如何影響特別降水事件 257
11.3.5 城市化帶來的特別降水的挑戰 257
11.4 小結 258
參考文獻 258
第12章 氣候變化與人類活動對特別降水事件的貢獻度 261
12.1 數據與方法 261
12.1.1 數據來源 261
12.1.2 方差分析方法 262
12.2 結果與分析 262
12.2.1 溫室氣體排放濃度的時空演變特征 262
12.2.2 氣候變化與人類活動對特別降水事件的貢獻度 263
12.2.3 不同社會經濟發展水平下氣候變化和人類活動對特別降水事件的貢獻度 266
12.2.4 不同分區氣候變化與人類活動對特別降水事件的貢獻度 267
12.3 討論 268
12.4 小結 269
參考文獻 269
第13章 結論及建議 271
13.1 主要結論 271
13.2 建議 275

本書在綜合評述國內外研究現狀的基礎上，評價分析了多種衛星遙感降水產品及其性能表現，並對其在干旱中的應用效果進行了對比。針對我國7個不同地區水分虧缺/盈餘量、特別降水指數的月變化規律和大氣環流指數之間的相關關繫及滯後特征，揭示了不同分區干濕事件的大氣環流驅動機制，建立了水分虧缺/盈餘量、特別降水指數等與關鍵環流指數之間的定量關繫，並對未來12個月的特別降水指數、水分虧缺/盈餘狀況進行了預測。本書在研究不同站點社會經濟發展程度和規模的基礎上，量化了氣候變化和人類活動對不同類型水熱事件的貢獻度，這對我國不同分區或站點尺度下特別水熱事件的預報預測有重要參考價值。本書可供水利工程、農業工程、農業水文、農業氣像等領域的研究人員和高校師生參考使用。