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摘 要:近些年来,全球气候变暖问题日益严峻,我国极端干旱问题也频繁发生,且整体强度与范围都在不断扩大,不仅给农业生产形成了巨大损失,还导致水资源短缺、自然灾害频发等不利影响。基于此,提升干旱监测、预测以及评估技术水平,针对各项气象干旱指标在我国各地区的适应性做出系统性总结,具有非常重要的现实意义。本文主要分析了气象干旱指数在中国的适应性。
关键词:中国;气象干旱指数;适应性;干旱监测
干旱历来是影响人类社会发展的重要问题,也是我国最为常见的一种自然灾害,其发生频率较高,而且持续时间较长,实际影响范围较广,给人们的日常生活及生产活动带来了严重的威胁。常用的气象干旱指数主要包括Pa、SPI指数、Z指数、SAPI指数、GEVI指数、SPEI指数、MI指数、PDSI指数、CI指数、K指数、温润指数以及干燥度指数等。
1、中国南方湿润地区
SPEI指数与修正的CI指数在我国长江中下游地区具有较好的适应性,不过在不同时段及区域会呈现出一定差异。在江苏及安徽地区,改进的CI指数要比SPEI指数更好,而在湖北、江西以及湖南地区,改进的CI指数在冷季(即10月份到次年4月份)评估效果较好,SPEI指数则在暖季(即5月到9月份)更为适用,对两个指数分时间段进行交替使用可以有效提高监测效果。在江淮流域,通过对Z、Pa、MI、PI以及SPI各种指数适应性的对比分析,发现从月尺度来说,Z指数的实际效果更好。相比之下,月尺度下的SPI指数在冬季所呈现的吻合率较低,其它月份和Z指数相当,而MI指数的效果最差。在淮河流域,CI指数比Pa、Z指数、SPI指数以及MI指数适用性更好,可以清晰的刻画出干旱发生与发展机制,而且跟土壤墒情及历史干旱灾情之间具有良好的相关性,特别是在安徽冬小麦的生育期(即10月到次年5月份)适应性较好,这是因为CI指数不但考虑到最近降水情况,同时涉及到水分收支情况,可以实现对干旱发生及发展机制、特征较好的表征。在西南和华南地区,修正的CI指数与K指数实际监测效果更好。比较而言,SPI指数和GEVI指数对于干旱累积情况的考虑不足,出现监测偏轻、解除过快等情况;PDSI指数对于干旱的波动发展反应能力相对较差。修正的CI指数及K指数在各个季节干旱监测当中的表现都比较好,夏季和秋季K指数要好于修正的CI指数,其它两季则恰好相反,K指数对于干旱的演变过程具有更强的刻画能力。因为我国西南地区在夏季的降水量丰富,而冬季则降水量较少,存在十分明显的干湿季节差异,可能会造成干旱指数在不同季节对干旱描述不准确。所以,对水分平衡加以考虑的SPEI指数要比SPI指数更为适合这个区域。在广东地区,对Z、Pa、MI、SPEI以及SPI指数加以对比,可以发现各项指标发生干旱等级不一致率较高的时间主要为10月份至次年1月份,考虑到蒸发的指数(包括MI和SPEI)要比其它指数对干旱等级的评价更为合理。除此之外,由于气温变化导致蒸发,继而对干旱等级变化形成的影响,SPEI指数要优于MI指数。综合分析历史干旱情况,可以发现SPEI指数对于干旱的评估会更为接近于实际情况,效果更好。
2、中国华北与西北地区
在我国黄河流域,针对K、Pa、CI、PDSI以及SPI指数的适应性进行分析,K指数与CI指数对于干旱监测结果和真实情况吻合度更高,其次分别是SPI、Pa以及PDSI。综合分析发现,K指数在这一地区的适用性更强,不过在以下情况之下除外:①河南地区夏季和秋季、内蒙古地区冬季,可以主要利用CI指数的监测结果;②内蒙古地区夏季,K指数与CI指数监测效果都较为适宜,因此可以相互结合使用;③山东地区冬季,K指数与Pa监测结果可相互结合使用;④山东地区夏季,可以使用Pa监测结果;⑤青海地区各季节都可以利用SPI指数进行监测。
在黄土高原地区,对SPI指数与SPEI指数进行对比,SPEI指数对区域干旱的监测较为适用,这是由于它不仅具备多时间尺度的特征,并且形式相对简单,对于数据要求较低,同时会考虑到温度对干旱造成的影响。在西北干旱及半干旱地区实际监测中,GEVI指数在甘肃及新疆地区要比SPI指数监测效果更好,而在西北地区东部SPEI指数适用性要优于SPI指数。对西北地区各省份来说,青海地区春季和夏季,MI指数要比SPI、Z指数对于干旱情况的反应更为精准,并且能够有效反映不同地区干旱情况发生频率之间的差异。对于宁夏地区,K指数与CI指数的评估效果优于Pa与SPI指数。K与CI指数在绝大多数年份都更为接近于实际等级。在大多数地区,K指数所表现出的绝对一致率及相对一致率都要优于Pa与SPI指数。此外,其空、漏评估率也更低。并且,SPEI在这个地区的干旱监测效果要好于SPI指数,主要是因为SPEI同时考虑到蒸发与降水情况。在陕西地区,针对PDSI、SPI以及SPEI指数进行比较,PDSI指数对于干旱程度的实际监测效果和十二个月尺度的SPI与SPEI指数相似,则说明PDSI指数相应的固定时间尺度大概是十二个月。
整体来说,SPEI指数和PDSI、SPI指数比较优势较为明显,不但考虑到气温变化对于干旱的影响,而且具备多尺度特征。在河西走廊的干旱区针对Pa、MI、SPI以及SPEI指数加以评价,在年际或是在季节尺度之上,SPEI指数判断结果都更加接近于实际情况,其报错率较低。就干旱等级来说,MI指数对于降水更少的干旱地区适應性与可靠性较差。虽然就SPEI指数自身来说,其在干旱地区实际适应性要比其它地区更低,但是与其它几项指数相比效果较好。
结束语:
总而言之,各种气象干旱指数对我国各地区具有不同的适应性,在实际应用过程中,要充分考虑相关地区的实际情况,以实现对干旱情况的高效监测和预测,为人们日常生产及生活活动形成良好的指导,为国家经济建设注入源源不断的活力。
参考文献:
[1]杨庆,李明星,郑子彦,马柱国. 7种气象干旱指数的中国区域适应性[J]. 中国科学:地球科学, 2017(3):337-353.
[2]王春学,张顺谦,陈文秀,孙蕊.气象干旱综合指数MCI在四川省的适用性分析及修订[J].中国农学通报,2019,35(09):115-121.
[3]李忆平,李耀辉.气象干旱指数在中国的适应性研究进展[J].干旱气象,2017,35(05):709-723.
[4]何俊琦,余锦华,高歌,王静.西南地区农业旱情的气象干旱指数适应性研究[J].气象科学,2015,35(04):454-461.
关键词:中国;气象干旱指数;适应性;干旱监测
干旱历来是影响人类社会发展的重要问题,也是我国最为常见的一种自然灾害,其发生频率较高,而且持续时间较长,实际影响范围较广,给人们的日常生活及生产活动带来了严重的威胁。常用的气象干旱指数主要包括Pa、SPI指数、Z指数、SAPI指数、GEVI指数、SPEI指数、MI指数、PDSI指数、CI指数、K指数、温润指数以及干燥度指数等。
1、中国南方湿润地区
SPEI指数与修正的CI指数在我国长江中下游地区具有较好的适应性,不过在不同时段及区域会呈现出一定差异。在江苏及安徽地区,改进的CI指数要比SPEI指数更好,而在湖北、江西以及湖南地区,改进的CI指数在冷季(即10月份到次年4月份)评估效果较好,SPEI指数则在暖季(即5月到9月份)更为适用,对两个指数分时间段进行交替使用可以有效提高监测效果。在江淮流域,通过对Z、Pa、MI、PI以及SPI各种指数适应性的对比分析,发现从月尺度来说,Z指数的实际效果更好。相比之下,月尺度下的SPI指数在冬季所呈现的吻合率较低,其它月份和Z指数相当,而MI指数的效果最差。在淮河流域,CI指数比Pa、Z指数、SPI指数以及MI指数适用性更好,可以清晰的刻画出干旱发生与发展机制,而且跟土壤墒情及历史干旱灾情之间具有良好的相关性,特别是在安徽冬小麦的生育期(即10月到次年5月份)适应性较好,这是因为CI指数不但考虑到最近降水情况,同时涉及到水分收支情况,可以实现对干旱发生及发展机制、特征较好的表征。在西南和华南地区,修正的CI指数与K指数实际监测效果更好。比较而言,SPI指数和GEVI指数对于干旱累积情况的考虑不足,出现监测偏轻、解除过快等情况;PDSI指数对于干旱的波动发展反应能力相对较差。修正的CI指数及K指数在各个季节干旱监测当中的表现都比较好,夏季和秋季K指数要好于修正的CI指数,其它两季则恰好相反,K指数对于干旱的演变过程具有更强的刻画能力。因为我国西南地区在夏季的降水量丰富,而冬季则降水量较少,存在十分明显的干湿季节差异,可能会造成干旱指数在不同季节对干旱描述不准确。所以,对水分平衡加以考虑的SPEI指数要比SPI指数更为适合这个区域。在广东地区,对Z、Pa、MI、SPEI以及SPI指数加以对比,可以发现各项指标发生干旱等级不一致率较高的时间主要为10月份至次年1月份,考虑到蒸发的指数(包括MI和SPEI)要比其它指数对干旱等级的评价更为合理。除此之外,由于气温变化导致蒸发,继而对干旱等级变化形成的影响,SPEI指数要优于MI指数。综合分析历史干旱情况,可以发现SPEI指数对于干旱的评估会更为接近于实际情况,效果更好。
2、中国华北与西北地区
在我国黄河流域,针对K、Pa、CI、PDSI以及SPI指数的适应性进行分析,K指数与CI指数对于干旱监测结果和真实情况吻合度更高,其次分别是SPI、Pa以及PDSI。综合分析发现,K指数在这一地区的适用性更强,不过在以下情况之下除外:①河南地区夏季和秋季、内蒙古地区冬季,可以主要利用CI指数的监测结果;②内蒙古地区夏季,K指数与CI指数监测效果都较为适宜,因此可以相互结合使用;③山东地区冬季,K指数与Pa监测结果可相互结合使用;④山东地区夏季,可以使用Pa监测结果;⑤青海地区各季节都可以利用SPI指数进行监测。
在黄土高原地区,对SPI指数与SPEI指数进行对比,SPEI指数对区域干旱的监测较为适用,这是由于它不仅具备多时间尺度的特征,并且形式相对简单,对于数据要求较低,同时会考虑到温度对干旱造成的影响。在西北干旱及半干旱地区实际监测中,GEVI指数在甘肃及新疆地区要比SPI指数监测效果更好,而在西北地区东部SPEI指数适用性要优于SPI指数。对西北地区各省份来说,青海地区春季和夏季,MI指数要比SPI、Z指数对于干旱情况的反应更为精准,并且能够有效反映不同地区干旱情况发生频率之间的差异。对于宁夏地区,K指数与CI指数的评估效果优于Pa与SPI指数。K与CI指数在绝大多数年份都更为接近于实际等级。在大多数地区,K指数所表现出的绝对一致率及相对一致率都要优于Pa与SPI指数。此外,其空、漏评估率也更低。并且,SPEI在这个地区的干旱监测效果要好于SPI指数,主要是因为SPEI同时考虑到蒸发与降水情况。在陕西地区,针对PDSI、SPI以及SPEI指数进行比较,PDSI指数对于干旱程度的实际监测效果和十二个月尺度的SPI与SPEI指数相似,则说明PDSI指数相应的固定时间尺度大概是十二个月。
整体来说,SPEI指数和PDSI、SPI指数比较优势较为明显,不但考虑到气温变化对于干旱的影响,而且具备多尺度特征。在河西走廊的干旱区针对Pa、MI、SPI以及SPEI指数加以评价,在年际或是在季节尺度之上,SPEI指数判断结果都更加接近于实际情况,其报错率较低。就干旱等级来说,MI指数对于降水更少的干旱地区适應性与可靠性较差。虽然就SPEI指数自身来说,其在干旱地区实际适应性要比其它地区更低,但是与其它几项指数相比效果较好。
结束语:
总而言之,各种气象干旱指数对我国各地区具有不同的适应性,在实际应用过程中,要充分考虑相关地区的实际情况,以实现对干旱情况的高效监测和预测,为人们日常生产及生活活动形成良好的指导,为国家经济建设注入源源不断的活力。
参考文献:
[1]杨庆,李明星,郑子彦,马柱国. 7种气象干旱指数的中国区域适应性[J]. 中国科学:地球科学, 2017(3):337-353.
[2]王春学,张顺谦,陈文秀,孙蕊.气象干旱综合指数MCI在四川省的适用性分析及修订[J].中国农学通报,2019,35(09):115-121.
[3]李忆平,李耀辉.气象干旱指数在中国的适应性研究进展[J].干旱气象,2017,35(05):709-723.
[4]何俊琦,余锦华,高歌,王静.西南地区农业旱情的气象干旱指数适应性研究[J].气象科学,2015,35(04):454-461.