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气候变化与人类活动加剧背景下,干旱等极端气候事件更加频发。干旱与人们生活息息相关,其对生态环境、社会经济和农业生产等危害极大,是人类目前面临的一个重大环境问题。农业是受干旱影响的敏感行业之一,每年因干旱造成的农业经济损失严重,因此掌握农业干旱的时空分布特征和发生规律,并实现科学预警和评估工作具有重大意义。因此,本研究以淮河流域蚌埠闸以上地区为研究区,首先采用降水有效系数法计算有效降水量,Penman-Monteith(P-M)公式结合作物系数计算需水量,分析出夏玉米生育阶段水分供需时空特征;其次基于降水概率分位数法和最优概率分布模型设定出夏玉米水分关键期干旱致灾降水阈值;然后采用作物水分亏缺指数(Crop Water Deficit Index,CWDI)分析夏玉米干旱时空分布特征,并探讨夏玉米不同生育阶段不同程度干旱发生概率;最后,初步设计出淮河上游地区夏玉米干旱预警评估系统。主要的研究内容包括:(1)淮河流域蚌埠闸以上地区夏玉米水分供需变化特征分析:利用地理信息系统(Geographic Information System,GIS)空间分析技术和趋势分析方法分析有效降水、需水量、缺水量的时空分布特征。结果表明:研究区内夏玉米各生育阶段均大致表现为水分亏缺且北部地区水分亏缺程度高,综合有效降水和需水量的空间分布特征,有效降水的低值区域对应需水量的高值区。夏玉米生育期需水量呈显著减少趋势,但有效降水和缺水量均无明显变化。(2)淮河流域蚌埠闸以上地区夏玉米水分关键期干旱致灾降水阈值:结合降水概率分位数法和最优概率分布模型确定夏玉米水分关键期内干旱致灾降水阈值。结果表明:研究区内各站点夏玉米生长水分关键期内降水序列的最优概率分布模型差异明显,设定的夏玉米干旱致灾降水阈值地区差异较大,但各级降水阈值空间分布特征基本相同,均呈现北部至南部逐渐增大的现象,基于得到的站点降水阈值,利用泰森多边形法确定整个研究区夏玉米生长水分关键期内干旱致灾降水阈值,分别是:轻旱:73≤R<91mm,中旱:54≤R<73mm,重旱:37≤R<54mm,特旱:R<37mm。(3)淮河流域蚌埠闸以上地区夏玉米干旱时空特征分析:以CWDI为夏玉米干旱评估指标,利用GIS技术和趋势分析方法探讨夏玉米的时空演变规律,并估算夏玉米各生育阶段不同程度干旱发生概率。结果表明:夏玉米生长前期水分亏缺最严重,生长中期干旱化程度较低,随着生育期的推进,干旱化程度又趋于严重,且近55年夏玉米生育期CWDI趋势变化不明显。区内夏玉米播种-出苗期和抽雄-乳熟期干旱发生概率较高,且存在西北部夏玉米发生概率高于东南部的特征,除播种-出苗期特旱发生概率在30%~50%之间,其余各生育阶段不同等级干旱概率大致均在20%以内。(4)淮河上游地区夏玉米干旱预警评估系统:基于Microsoft Visual Studio.NET集成开发环境,利用C#语言和ArcEngine二次开发技术,结合SQL Server 2008数据库,初步开发出夏玉米干旱预警评估系统,主要包括四个功能模块:(1)信息查询管理;(2)干旱阈值预警;(3)干旱应急处理;(4)旱情分析评估。