三种干旱指数在渭北旱塬应用的对比分析

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1、第32卷第7期人民黄河Vo1．32，No．72010年7月YEI工0WRIVERJu1．，2010【水资源】三种干旱指数在渭北旱塬应用的对比分析刘招，吴新，乔长录(长安大学水与发展研究院，陕西西安710064)摘要：在分析标准化降水指数、Z指数和Palmer干旱指数计算原理的基础上，利用渭北旱塬某测站1953年1月一20o8年3月的月降水观测数据资料，分别应用3种指标对渭北旱塬干旱情况进行计算和分析。结果表明：按标准化降水指数和z指数划分的干旱等级具有明显的一致性；Palmer干旱指数具有较明确的物理意义，其

2、干旱评价结果与实际情况更为接近，在干旱发展过程描述上更为合理；与标准化降水指数和z指数相比，Palmer干旱指数更适合渭北旱塬。关键词：干旱评价；干旱指数；标准化降水指数；Z指数；Palmer干旱指数；渭北旱塬中图分类号：P426．616文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1000·1379．2010．07．032干旱是世界范围内造成经济损失最大的自然灾害，鉴于干e卅)(1)旱的严重后果和影响，对其进行定量化研究，评估其严重程度式中：a>0，>0，分别为形状参数和尺度参数；F()=显得尤为重要

3、。目前，国内外对干旱评估指标已开展了大量的研究，但由于干旱的发生涵盖很多复杂过程和影响因素，不仅fa-Ie-xdx，为Gamma函数。与降水量及其分配有关，而且还与蒸发、土壤含水量、径流量等多种因子相关，因此许多干旱指标都是针对具体的研究目的最佳的估计值,／3可用极大似然法估计：而设定，这就使干旱指标具有明显的地域性和不同的时间应用f．1l——一尺度。笔者通过将国内外应用最广的标准化降水指数、指数和Palmer干旱指数分别应用于渭北旱塬地区，计算多年干旱系{JB=~／a(2)列，并对各指数计算结果进行比较，分

4、析其各自的特点及在渭【A=ln(习北旱塬地区的适用性。式中：为降水量序列均值；n为降水量序列的长度。1干旱评价指数给定时间尺度的累计概率计算方法为一般将干旱分为4类：气象干旱、水文干旱、农业干旱和社G㈩e-ldt(3)会经济干旱。除非社会用水需求持续超过自然供给，在没有其式中：t=。由于C(x)中不包含=0的情况，而实际上在给他类型干旱时不会出现社会经济类干旱。气象干旱、水文干定时间尺度内降水量可以为0，因此累计概率应表示为旱、农业干旱之间并没有严格的界限，相互问还存在相依关系。H()=P+(1一P)G()(

5、4)因此，即使就某一类型干旱，也没有一个标准的技术指标对干式中：P为降水量为0的概率，P=m／n；m为序列中降水量为0旱进行定量评价。目前常用的气象干旱指数有Palmer干旱指的数量。数、干旱面积指数、降水异常指数、标准化降水指数、Z指数等，将累计概率H()转换为标准正态分布函数，即可得到标水文干旱指数有总缺水量指数、Palmer水文干旱指数、地表水准化降水指数：供给指数等，农业干旱指数有作物水分指数、Palmer水分距平指数、土壤水分距平指数等。，sp=s‰㈤()1．1标准化降水指数式中：co=2．5155

6、17；cl：0．802853；c2=0．010328；=标准化降水指数是McKee等在评估美国科罗拉多州干旱1．432788；d2=0．189269；d3=0．001308；当日()>0．5时，状况时提出的。由于r分布能较好地描述降水量的变化，因此将某一时间尺度的降水量时间序列看做服从r分布，对降水量5=1；当()≤()_5时，s=一1；=√ln。系列的r分布概率密度函数求累计概率，再将累计概率正态标准化即可求得标准化降水指数。收稿日期：2009一l1一l7基金项目：高等学校学科创新引智计划项目(108039

7、)。设某一时问尺度下的降水量为，则其r分布的概率密度作者简介：刘招(15一)，男，陕西威阳人，讲师，博士，研究方向为水文及水资源。函数为E-mail：1z975@163．c0m-7l·人民黄河2010年第7期应用标准化降水指数将旱涝程度划分为7个等级，见表1。表2按PMmer干旱指数划分的干旱等级表1按标准化降水指数和Z指数划分的旱涝等级1．2Z指数考虑到降水量服从PⅢ型分布，z指数法通过对降水量尺2三种干旱指数在渭北旱塬的应用进行正态化处理，将其概率密度函数进行转换运算得到以z为变量的标准正态分布：渭北旱塬

8、泛指关中平原以北、渭河北岸地区，海拔600—1300m，属暖温带半干旱、半湿润大陆性季风气候区，年降水Zl=i孚+一芑+(6)量为550～730mm，雨热同季，干旱威胁大。胃北旱塬是陕西式中：C为偏态系数；。为降水标准化变量，可由降水系列资省农业生产的主要基地，全省一半以上的粮、油、果、畜生产基料求得。地都分布在这一区域内。但该区地表水资源贫乏、地下水埋藏由式(6)即可求得Z值，根据z指数的正态分布