干旱指数应用研究综述

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1、干旱指数应用研究综述摘要：干旱指数作为干旱程度的量化指标，在干旱监测、预测和水资源管理中起着重要作用，同时也是水文水资源研究领域的有效工具。近十几年来，对干旱指数的开发和改进取得了重耍进展，包括将影响干旱的耗水指标一蒸散引入了指数计算、提高了模型模拟参数的精度、与水文过程模型算法相结合等方面。在干旱指数应用方面的研究，主要包括区域干旱反演与预测、作物产量预测、森林火险检测、古气候重建等。干旱指数的开发及应用为区域干旱监测和水资源管理提供了有效手段，但还需要把定量化和综合评估作为主耍发展方向，提高模型监测的精确度和可靠性，从而为快速监测干旱提供新的选择和技术

2、途径。关键词：干旱指数；干旱监测；产量预测；火险检测；古气候重建；研究进展中图分类号：S166；P237文献标识码:A文章编号：1672-1683(2013)04-0128-06干旱是世界上主要的自然灾害之一，发生频率高，发生过程缓慢。干旱灾害不仅较其他自然灾害影响范围广[1],而且危害巨大，造成水资源短缺、作物减产或绝收、饥荒与流行病扩散，甚至导致人口迁移。随着社会经济发展、人口持续增长、全球变化引起的气候变暖等问题的影响，水资源短缺等问题日趋严重，这也直接导致了干旱地区不断扩大和干旱化程度加重。干旱灾害对北美、欧洲、亚洲、澳大利亚、非洲等均造成了极其严

3、重的危害，已成为全球关注的问题[2-3]o干旱及其影响的分析和评估需要一定的量化标准。干旱指数作为一种最常用的评价指标，结合影响干旱的气象、水文等参数，可以对干旱强度、持续时间、频率、危害等进行客观地时空比较，一方面是旱情监测和发布等干旱管理的重耍工具，另一方面在区域干旱评价和资源环境研究领域也有较多的应用。近年来，干旱指数开发以及应用取得了较大的发展，对干旱指数及其应用加以综述和评价，可以为干旱的监测和评估、特别是干旱指数在区域资源环境、跨学科多领域的应用提供方法和依据。1干旱的定义和指数分类1・1干旱的定义鉴于对干旱研究的角度和侧重点不同，目前世界上没

4、有一个统一的干旱定义可以充分表述干旱的强度、持续时间、危害以及对不同用户的潜在影响⑷。Palmer[5]提出干旱为“持续异常的水分亏缺”；Heddinghaus[6]定义干旱为“一个地区持续一段吋间的水分亏缺”；国际气象界定义干旱:“长时期缺乏降水或降水明显短缺”[4]；中国国家气象局定义干旱为“因水分的收与支或供与求不平衡而形成的持续的水分短缺现象”。美国气象学会[7]在总结各种干旱定义的基础上把干旱大致概括为四类：气象干旱（一个地区一段时间内的降水亏缺）、农业干旱（在无地表水资源供给情况下，一段时期土壤水分减少而造成的作物减产或失收现象）、水文干旱（一

5、段时间降水减少导致的地表和地下水资源亏缺现象）、社会经济干旱（水资源供需的时空不平衡影响相关社会经济活动的现象）。1・2干旱指数分类1.2.1基于地面气候数据的干旱指数传统的干旱监测方法是基于地面台站观测或实验观测，对观测数据进行统计分析来对干旱情况进行量化分析。但由于干旱特征及其影响的复杂性，很难找到一种普遍适用于各种用途的干旱指数，因此应用于不同需求的干旱指数得到发展，见表lo经过近几十年的发展，出现的干旱指数不下几十种。各种干旱指数在特定地域及时间范围内都有其相对的合理性，具有重要的理论和应用价值。1.2.2基于遥感监测的干旱指数遥感具有覆盖范围广、

6、空间分辨率高、时效性强等优点，可直接或间接反演大范围干旱所需的地表参数，使大区域、实时动态的干旱监测成为可能。基于遥感监测的干旱分析通常应用于农业领域，其本质是反演土壤水分及由此引起的植物生长生理及形态指标的变化。微波遥感法和热惯量法被认为是较具潜力的土壤湿度遥感反演方法，而基于遥感参数的作物形态指标和生理指标衍生出了遥感干旱监测综合指标[19-21]o以遥感手段来获取地球表面的气象和生物物理特征，在干旱反演和监测方面潜力巨大，因此基于遥感监测的干旱指数的开发和应用得到了广泛关注，见表2。2干旱指数的开发传统的干旱定量方法主要依靠气候统计，部分指数忽略了气

7、温、土壤等因素对干旱的影响，在评估不同水文系统的干旱和区别不同类型的干旱时，缺乏针对性。科技工作者们致力于解决这些问题，针对影响干旱的因素及不同的应用领域，不断研发与应用相关的干旱指数。2.1基于蒸散角度的T旱指数开发蒸散(Evapotranspire,ET)作为一个有效反演地表干旱的参数，被广泛用来监测陆地表层干旱。近些年，学者们致力于提高干旱反演的精度，把影响干旱的耗水指标一一蒸散干旱指数分析变量优缺点降水距平百分率Pa降水量直观反映降水异常引起的干旱；降水单因素不够全面标准降水指数SPIES］降水量表征时段降水量出现的概率。资料容易获取，具有多时间尺

8、度特征，计算性能稳定；但没有考虑前期径流蒸散，容易受极端降水事件的