目前,常用的气象干旱指数或干旱指标可以分为 3 大类别:

(1)降水指数,如 Pa(Percentage of precipitation Anomalies, 降水距平百分 率)、SPI(Standardized Precipitation Index,标准降雨指数)等。这类指数的构成 只考虑了区域内部降水对干旱的影响,结构单一,计算简单,但是对于干旱的响 应慢,无法满足反映内在机理的需要。

(2)多要素型气象干旱指数,如 IS(Homogenization of precipitation and temperature,降水温度均一化指数)等。这类指数将研究区在时段内的降水量及

气温、蒸发量等因素纳入考虑范畴,但是这类指数普适性差,都有特定的使用范 围。

(3)复杂型气象干旱指数,如 PDSI(Palmer Drought Severity Index, 帕默 尔干旱指数)、CI(meteorological drought Composite Index,综合气象干旱指数) 等。这类指数一般涉及两个或两个以上的气象要素,综合考虑干旱形成过程中参 与进来的气象因素,但对数据资料的要求较高,计算过程也较为复杂[3]。

干旱指数首先要考虑降水作为干旱最重要的决定因素,但是仅仅用降水的减 少来表征干旱具有一定的局限性[4],其原因在于:全球范围内的增暖对于干旱和 干旱化都有重要的贡献,升温引起的潜在蒸散变化对地表径流量、地面湿润度以 及植被蓄水力等都产生了重要的影响,地表干湿变化无法仅仅通过异常降水来进 行检测。因此使用复杂型气象干旱指数进行干旱监测可弥补使用单一指标带来的 缺陷。CI 指数同时考虑了降水和蒸散对研究区干旱的累计影响,且监测所需的 气象资料易于获得。国家气候中心和各省气候中心等单位在进行旱灾监测、旱情 评估及旱灾预警中均采用了 CI 指数,且都取得了较好的效果。

基于地面气象站点数据进行干旱的研究有以下几个特点:第一,地面站点的 数据在空间上密度有限,呈离散分布的状态,有些地方甚至没有观测站点;第二, 在时间上观测数据是连续不间断的;第三,站点进行检测可以依据需要选择不同 的仪器,数据类型丰富且精度较高;第四,气象站点的建设成本较高,在一些恶 劣的地理环境中建设站点更为困难。基于以上特点,仅靠地面观测点的资料无法 满足对干旱进行面状连续、周期重复、成本较低的监测[13]。而近年来卫星遥感技 术的迅速发展,在空间上为干旱监测提供了良好的条件,遥感能利用电磁波进行 地面信息传递,获取大范围面状连续的地面信息,且成本低廉,传统的地面站点 在干旱监测中的不足得以克服。

1.3 国内外研究现状

推广以来,关于 CI 的理论与应用研究在国内外发展迅速。张金凤等[5]为应 对贵州频发干旱利用 CI 指数分析了贵州省 50 年来的干旱发生频率、范围和强度, 该研究表明 CI 指数与土壤墒情具有良好的相关度,可以采用 CI 指数分析干旱时 空的变化规律。李红英[6]等基于 CI 指数从干旱发生日数、范围、频率和强度等 方面对宁夏致灾因子特征指标进行分析并作致灾因子危险性评估与区划,为宁夏 各地防灾提供数据支持。王巍[7]等基于 CI 指数对衡阳县 2013 年做日、月变化分 析及历年对比,研究表明随着 CI 指数干旱等级的提高,其对降水的反映也更敏 感,干旱等级变化越快,反之 CI 指数对降水反映相对迟缓。Jun He[8]等基于 CI 分析中国海河流域气象干旱的时空变化情况,研究表明 CI 可以有效的追踪干旱 的发展轨迹,并确定干旱的持续时间和干旱事件的等级。曲学斌[9]基于 CI 指数文献综述

分析了呼伦贝尔市 40a 生长季的干旱强度,该研究表明 CI 指数在应用过程中仍 出现了对重大干旱反映偏轻、近期降水反映敏感、干旱跳跃式发展和针对性不强 等诸多问题。赵海燕[10]等指出一般情况下,干旱的实际发展过程是渐变的,是各 气象因素累积造成的,在利用 CI 进行逐日干旱监测过程中,干旱程度往往会出 现不连续加重现象,因此利用概率统计方法在 CI 中加入非等权重,修正后的 CI 与土壤湿润度的相关性有所提高,对干旱的实际发展过程反映更为准确。袁雷[11] 等基于 SPI 分析了西藏旱季和雨季的干旱(中旱)频率分布特点,研究表明西藏 沿江一线和东部地区变化相对稳定,南部边缘变化相对较剧烈。文章还指出,SPI 的计算没有综合考虑温度、蒸散、风速等对干旱的影响,而西藏高原地区辐射强 烈、蒸散量大、对流运动频繁,因此对干旱的研究需要将这些因子综合考虑进来。 L Sadeghi 等[12]基于 SPI 对新西兰霍克湾地区进行了干旱分析,并表明研究区域 内干旱等级与历史记录中的干旱情况有很强的一致性。杨帅等[13]利用降水距平百 分率分析了全国范围内的各个季节旱情发生的频率空间分布图,但气象干旱不仅 受降水量的影响还与大气温度、蒸散量等因素有关,要全面的分析全国范围的干 旱情况还需要加以其他因素进行考虑研究。

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