K干旱指數在干旱監測中的應用

單璐璐 董海濤 譚麗靜

摘要 利用丹東地區氣象觀測站1954—2016年逐月降水量、蒸發量等資料，采用K干旱指數劃分干旱等級、監測干旱狀況，并檢驗在實際監測中的應用效果。結果表明，與實際的旱情比較，K干旱指數在丹東地區干旱監測中有較好的監測效果。

關鍵詞 K干旱指標；降水量；蒸發量；干旱監測

中圖分類號 S16 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）25-0193-03

Abstract Based on the data of monthly precipitation and evaporation in Dandong area from 1954 to 2016 ， the K drought index was used to divide the drought grade， monitor the drought condition， and the effect of the application in the actual monitoring was tested. The results showed that K drought index had better monitoring effect in drought monitoring in Dandong area compared with the actual drought.

Key words K drought index；Precipitation；Evaporation；Drought monitoring

干旱是一種重要的氣象災害，其影響范圍和程度常被視為各種氣象災害之首。干旱是一種正常的氣候現象，是一種長時間的累積過程，我國在全球氣候變暖的大環境下干旱的主要特點是分布面積大、發生率高、持續時間長、時空分布不均勻等[1]，對農業生產的影響尤其嚴重[2]，未來50年受全球變化影響最大的地區可能是農村[3]。干旱是制約丹東地區農業發展的一個因素，對干旱的有效監測，盡可能地減少干旱災害所帶來的損失，對丹東地區具有十分現實的意義。

遼寧省丹東地區地處中朝邊境、鴨綠江西岸，位于遼寧省東南部，北依長白山，南臨黃海，東隔鴨綠江與朝鮮民主主義共和國相望。地勢由東北向西南逐漸降低，可劃分為北部中低山區、南部丘陵區、南緣沿海平原區3類規模較大的地貌單元。丹東地區氣候溫寒適度，冬少嚴寒，夏無酷暑，四季分明，但由于依山傍海的地理位置，南北氣候差異較大，南部屬半大陸、半海洋性氣候，北部屬大陸性氣候，丹東地區復雜的地理特征使之發生干旱的可能性增大。目前，在世界范圍內使用的干旱指標較多，并且各具特點、互有優勢[4-8]。筆者根據丹東特有的地理特征，利用K干旱指數劃分干旱等級、監測干旱狀況，并檢驗在實際監測中的應用效果，為更好地開展干旱監測預測業務和農業生產提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源

所用資料為丹東地區2個氣象觀測站（丹東站、寬甸站）1954—2016年逐月的降水量、蒸發量、平均氣溫氣候要素資料，以及丹東市水利局干旱災情資料。

2 結果與分析

2.1 干旱變化

2.1.1 干旱程度。

從圖1可以看出，K干旱頻率的分布形態，丹東由大到小的排列為重旱、中旱、輕旱、濕潤、適宜，寬甸由大到小的排列為重旱、中旱、輕旱、適宜、濕潤。756個月份中，丹東K干旱指數表明有超過66.77%的月份都出現不同程度的干旱，約50.00%是重旱，其中重旱發生的頻率為37.04%，輕旱以上干旱頻率為80.56%；寬甸K干旱指數表明有超過66.77%的月份都出現不同程度的干旱，重旱、中旱所占比例較重，其中重旱發生的頻率為30.69%，輕旱以上干旱頻率為79.23%。

從圖2可以看出，利用丹東、寬甸1954—2016年共756個月K干旱指數分析了輕旱以上干旱在1年中各個月份的發生頻率，結果發現，K干旱指數計算的各月變化幅度較小，最大分別出現在4—7和10—12月，各月的干旱頻率變化幅度較大。從圖3可以看出，丹東在秋、冬季發生干旱頻率較大，為26%；寬甸在秋季發生干旱頻率較大，為26%。

2.1.2 四季干旱指數。

從圖4可以看出，近63年丹東地區春季、夏季K干旱指數呈上升趨勢；秋季、冬季K干旱指數呈下降趨勢。

2.2 監測結果與實況對比分析

為分析K干旱指數在丹東地區典型干旱年份的表現情況，將計算得到的K干旱指數按劃分標準轉化成干旱等級，列出K干旱指數計算的干旱等級，并與丹東市水利局干旱災情資料（實況）進行比較（表2）。從監測結果和實況的比較來看，效果比較理想。現選取2008、2015年分別進行對比分析。

K干旱指數對丹東地區2008年春季（3—5月）干旱監測結果（圖5a）顯示，丹東為輕旱，寬甸為中旱。實況是：入春后，丹東市連續50多天沒有形成有效降雨。3—5月上旬丹東市大部分地區出現不同程度的旱情。春旱造成丹東市旱地缺墑面積達166.67萬hm2，共涉及2個縣、市（區）的6個鄉鎮，主要分布在丹東市元寶區的金山鎮；因旱飲水困難人數達1.42萬人，因旱飲水困難大牲畜達0.717萬頭，共涉及5個縣、市（區）的24個鄉鎮。因地下水位下降，飲水井、電井出水不足或干涸數量達192眼。3月以來，丹東地區降水量偏少1～3成，平均氣溫偏高0.7～1.2 ℃（圖5b），4月份旱象露頭，其后未出現有效降水，旱情不斷發展。

K干旱指數對丹東地區2015年7—9月干旱監測結果（圖6a）顯示，丹東為中旱，寬甸為重旱。實況是：輕旱6 726.67 hm2，中旱4 906.67 hm2，干枯1 820.00 hm2，全市8個縣（市、區）、31個鄉鎮、70個村、0.47萬人、0.201萬頭大牲畜飲水困難，丹東市糧食因旱直接經濟損失0.71億元。7—9月丹東地區降水量偏少4～5成，平均氣溫偏高0.1～0.5 ℃（圖6b）。

3 結論與討論

基于K干旱指數的定義和計算方法劃分了干旱等級，實現了K干旱指數在實際干旱監測中的應用。通過近63年來K干旱指數在丹東干旱監測中的應用，經與實況對比分析，K干旱指數在丹東市的干旱監測中有較好的效果。所以，可以初步認為K干旱指數在業務中有一定的應用前景。

與PDSI、Z指數、干燥度等[10]其他常用的干旱指數比較，K干旱指數有一定的優勢。例如PDSI綜合考慮了前期降水、水分供給和需求、實際蒸散量、潛在蒸散量等要素，計算復雜，并且還需要計算土壤水分平衡各分量及土壤上下兩層間水分的交換，由于與土壤水分有關的數據目前還存在比較大的誤差，因此不利于在實際業務中的使用；Z指數是對降水量進行標準正態化處理，用降水累積頻率分布來劃分干旱等級，但僅考慮了降水量對干旱程度的影響，因此有一定的局限性；干燥度對于了解區域的氣候類型很有幫助，但對于降水量差異大的地方則會有一定的局限性。終上所述，K干旱指數在干旱監測中有較好的效果，主要有以下2個原因：①K干旱指數同時考慮了降水和蒸發的影響，這2個因素也是造成干旱的主要因素；并且K干旱指數計算過程中由于所含的變量少，由變量所帶來的計算誤差也就相應減小。②K干旱指數是降水相對變率與蒸發相對變率的比值，這樣相當于對干旱指數進行了標準化，消除了量綱不同的影響，使得干旱標準便于統一。

目前這些干旱指標的研究多側重于干旱災情的特征研究，不能反映干旱帶來的全部影響，缺乏從系統的角度綜合研究干旱對生態環境、社會經濟效應等區域災害系統的影響。在未來的干旱研究中，應在分析干旱系統整體特征的基礎上，加強對干旱情景分析以及干旱風險管理和管理方法的相關研究。

參考文獻

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