干旱指數(shù)應(yīng)用研究綜述

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1、干旱指數(shù)應(yīng)用研究綜述摘要：干旱指數(shù)作為干旱程度的量化指標(biāo)，在干旱監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和水資源管理中起著重要作用，同時(shí)也是水文水資源研究領(lǐng)域的有效工具。近十幾年來，對(duì)干旱指數(shù)的開發(fā)和改進(jìn)取得了重耍進(jìn)展，包括將影響干旱的耗水指標(biāo)一蒸散引入了指數(shù)計(jì)算、提高了模型模擬參數(shù)的精度、與水文過程模型算法相結(jié)合等方面。在干旱指數(shù)應(yīng)用方面的研究，主要包括區(qū)域干旱反演與預(yù)測(cè)、作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)、森林火險(xiǎn)檢測(cè)、古氣候重建等。干旱指數(shù)的開發(fā)及應(yīng)用為區(qū)域干旱監(jiān)測(cè)和水資源管理提供了有效手段，但還需要把定量化和綜合評(píng)估作為主耍發(fā)展方向，提高模型監(jiān)測(cè)的精確度和可靠性，從而為快速監(jiān)測(cè)干旱提供新的選擇和技術(shù)

2、途徑。關(guān)鍵詞：干旱指數(shù)；干旱監(jiān)測(cè)；產(chǎn)量預(yù)測(cè)；火險(xiǎn)檢測(cè)；古氣候重建；研究進(jìn)展中圖分類號(hào)：S166；P237文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)：1672-1683(2013)04-0128-06干旱是世界上主要的自然災(zāi)害之一，發(fā)生頻率高，發(fā)生過程緩慢。干旱災(zāi)害不僅較其他自然災(zāi)害影響范圍廣[1],而且危害巨大，造成水資源短缺、作物減產(chǎn)或絕收、饑荒與流行病擴(kuò)散，甚至導(dǎo)致人口遷移。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口持續(xù)增長、全球變化引起的氣候變暖等問題的影響，水資源短缺等問題日趨嚴(yán)重，這也直接導(dǎo)致了干旱地區(qū)不斷擴(kuò)大和干旱化程度加重。干旱災(zāi)害對(duì)北美、歐洲、亞洲、澳大利亞、非洲等均造成了極其嚴(yán)

3、重的危害，已成為全球關(guān)注的問題[2-3]o干旱及其影響的分析和評(píng)估需要一定的量化標(biāo)準(zhǔn)。干旱指數(shù)作為一種最常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合影響干旱的氣象、水文等參數(shù)，可以對(duì)干旱強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、頻率、危害等進(jìn)行客觀地時(shí)空比較，一方面是旱情監(jiān)測(cè)和發(fā)布等干旱管理的重耍工具，另一方面在區(qū)域干旱評(píng)價(jià)和資源環(huán)境研究領(lǐng)域也有較多的應(yīng)用。近年來，干旱指數(shù)開發(fā)以及應(yīng)用取得了較大的發(fā)展，對(duì)干旱指數(shù)及其應(yīng)用加以綜述和評(píng)價(jià)，可以為干旱的監(jiān)測(cè)和評(píng)估、特別是干旱指數(shù)在區(qū)域資源環(huán)境、跨學(xué)科多領(lǐng)域的應(yīng)用提供方法和依據(jù)。1干旱的定義和指數(shù)分類1?1干旱的定義鑒于對(duì)干旱研究的角度和側(cè)重點(diǎn)不同，目前世界上沒

4、有一個(gè)統(tǒng)一的干旱定義可以充分表述干旱的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、危害以及對(duì)不同用戶的潛在影響⑷。Palmer[5]提出干旱為“持續(xù)異常的水分虧缺”；Heddinghaus[6]定義干旱為“一個(gè)地區(qū)持續(xù)一段吋間的水分虧缺”；國際氣象界定義干旱:“長時(shí)期缺乏降水或降水明顯短缺”[4]；中國國家氣象局定義干旱為“因水分的收與支或供與求不平衡而形成的持續(xù)的水分短缺現(xiàn)象”。美國氣象學(xué)會(huì)[7]在總結(jié)各種干旱定義的基礎(chǔ)上把干旱大致概括為四類：氣象干旱（一個(gè)地區(qū)一段時(shí)間內(nèi)的降水虧缺）、農(nóng)業(yè)干旱（在無地表水資源供給情況下，一段時(shí)期土壤水分減少而造成的作物減產(chǎn)或失收現(xiàn)象）、水文干旱（一

5、段時(shí)間降水減少導(dǎo)致的地表和地下水資源虧缺現(xiàn)象）、社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱（水資源供需的時(shí)空不平衡影響相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的現(xiàn)象）。1?2干旱指數(shù)分類1.2.1基于地面氣候數(shù)據(jù)的干旱指數(shù)傳統(tǒng)的干旱監(jiān)測(cè)方法是基于地面臺(tái)站觀測(cè)或?qū)嶒?yàn)觀測(cè)，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來對(duì)干旱情況進(jìn)行量化分析。但由于干旱特征及其影響的復(fù)雜性，很難找到一種普遍適用于各種用途的干旱指數(shù)，因此應(yīng)用于不同需求的干旱指數(shù)得到發(fā)展，見表lo經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，出現(xiàn)的干旱指數(shù)不下幾十種。各種干旱指數(shù)在特定地域及時(shí)間范圍內(nèi)都有其相對(duì)的合理性，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。1.2.2基于遙感監(jiān)測(cè)的干旱指數(shù)遙感具有覆蓋范圍廣、

6、空間分辨率高、時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可直接或間接反演大范圍干旱所需的地表參數(shù)，使大區(qū)域、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的干旱監(jiān)測(cè)成為可能?；谶b感監(jiān)測(cè)的干旱分析通常應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，其本質(zhì)是反演土壤水分及由此引起的植物生長生理及形態(tài)指標(biāo)的變化。微波遙感法和熱慣量法被認(rèn)為是較具潛力的土壤濕度遙感反演方法，而基于遙感參數(shù)的作物形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)衍生出了遙感干旱監(jiān)測(cè)綜合指標(biāo)[19-21]o以遙感手段來獲取地球表面的氣象和生物物理特征，在干旱反演和監(jiān)測(cè)方面潛力巨大，因此基于遙感監(jiān)測(cè)的干旱指數(shù)的開發(fā)和應(yīng)用得到了廣泛關(guān)注，見表2。2干旱指數(shù)的開發(fā)傳統(tǒng)的干旱定量方法主要依靠氣候統(tǒng)計(jì)，部分指數(shù)忽略了氣

7、溫、土壤等因素對(duì)干旱的影響，在評(píng)估不同水文系統(tǒng)的干旱和區(qū)別不同類型的干旱時(shí)，缺乏針對(duì)性?？萍脊ぷ髡邆冎铝τ诮鉀Q這些問題，針對(duì)影響干旱的因素及不同的應(yīng)用領(lǐng)域，不斷研發(fā)與應(yīng)用相關(guān)的干旱指數(shù)。2.1基于蒸散角度的T旱指數(shù)開發(fā)蒸散(Evapotranspire,ET)作為一個(gè)有效反演地表干旱的參數(shù)，被廣泛用來監(jiān)測(cè)陸地表層干旱。近些年，學(xué)者們致力于提高干旱反演的精度，把影響干旱的耗水指標(biāo)一一蒸散干旱指數(shù)分析變量優(yōu)缺點(diǎn)降水距平百分率Pa降水量直觀反映降水異常引起的干旱；降水單因素不夠全面標(biāo)準(zhǔn)降水指數(shù)SPIES］降水量表征時(shí)段降水量出現(xiàn)的概率。資料容易獲取，具有多時(shí)間尺

8、度特征，計(jì)算性能穩(wěn)定；但沒有考慮前期徑流蒸散，容易受極端降水事件的