氣象干旱指數(shù)在中國的適應(yīng)性分析

張榮太

摘 要：近些年來，全球氣候變暖問題日益嚴(yán)峻，我國極端干旱問題也頻繁發(fā)生，且整體強(qiáng)度與范圍都在不斷擴(kuò)大，不僅給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形成了巨大損失，還導(dǎo)致水資源短缺、自然災(zāi)害頻發(fā)等不利影響。基于此，提升干旱監(jiān)測、預(yù)測以及評(píng)估技術(shù)水平，針對(duì)各項(xiàng)氣象干旱指標(biāo)在我國各地區(qū)的適應(yīng)性做出系統(tǒng)性總結(jié)，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要分析了氣象干旱指數(shù)在中國的適應(yīng)性。

關(guān)鍵詞：中國;氣象干旱指數(shù);適應(yīng)性;干旱監(jiān)測

干旱歷來是影響人類社會(huì)發(fā)展的重要問題，也是我國最為常見的一種自然災(zāi)害，其發(fā)生頻率較高，而且持續(xù)時(shí)間較長，實(shí)際影響范圍較廣，給人們的日常生活及生產(chǎn)活動(dòng)帶來了嚴(yán)重的威脅。常用的氣象干旱指數(shù)主要包括Pa、SPI指數(shù)、Z指數(shù)、SAPI指數(shù)、GEVI指數(shù)、SPEI指數(shù)、MI指數(shù)、PDSI指數(shù)、CI指數(shù)、K指數(shù)、溫潤指數(shù)以及干燥度指數(shù)等。

1、中國南方濕潤地區(qū)

SPEI指數(shù)與修正的CI指數(shù)在我國長江中下游地區(qū)具有較好的適應(yīng)性，不過在不同時(shí)段及區(qū)域會(huì)呈現(xiàn)出一定差異。在江蘇及安徽地區(qū)，改進(jìn)的CI指數(shù)要比SPEI指數(shù)更好，而在湖北、江西以及湖南地區(qū)，改進(jìn)的CI指數(shù)在冷季（即10月份到次年4月份）評(píng)估效果較好，SPEI指數(shù)則在暖季（即5月到9月份）更為適用，對(duì)兩個(gè)指數(shù)分時(shí)間段進(jìn)行交替使用可以有效提高監(jiān)測效果。在江淮流域，通過對(duì)Z、Pa、MI、PI以及SPI各種指數(shù)適應(yīng)性的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)從月尺度來說，Z指數(shù)的實(shí)際效果更好。相比之下，月尺度下的SPI指數(shù)在冬季所呈現(xiàn)的吻合率較低，其它月份和Z指數(shù)相當(dāng)，而MI指數(shù)的效果最差。在淮河流域，CI指數(shù)比Pa、Z指數(shù)、SPI指數(shù)以及MI指數(shù)適用性更好，可以清晰的刻畫出干旱發(fā)生與發(fā)展機(jī)制，而且跟土壤墑情及歷史干旱災(zāi)情之間具有良好的相關(guān)性，特別是在安徽冬小麥的生育期（即10月到次年5月份）適應(yīng)性較好，這是因?yàn)镃I指數(shù)不但考慮到最近降水情況，同時(shí)涉及到水分收支情況，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)干旱發(fā)生及發(fā)展機(jī)制、特征較好的表征。在西南和華南地區(qū)，修正的CI指數(shù)與K指數(shù)實(shí)際監(jiān)測效果更好。比較而言，SPI指數(shù)和GEVI指數(shù)對(duì)于干旱累積情況的考慮不足，出現(xiàn)監(jiān)測偏輕、解除過快等情況;PDSI指數(shù)對(duì)于干旱的波動(dòng)發(fā)展反應(yīng)能力相對(duì)較差。修正的CI指數(shù)及K指數(shù)在各個(gè)季節(jié)干旱監(jiān)測當(dāng)中的表現(xiàn)都比較好，夏季和秋季K指數(shù)要好于修正的CI指數(shù)，其它兩季則恰好相反，K指數(shù)對(duì)于干旱的演變過程具有更強(qiáng)的刻畫能力。因?yàn)槲覈髂系貐^(qū)在夏季的降水量豐富，而冬季則降水量較少，存在十分明顯的干濕季節(jié)差異，可能會(huì)造成干旱指數(shù)在不同季節(jié)對(duì)干旱描述不準(zhǔn)確。所以，對(duì)水分平衡加以考慮的SPEI指數(shù)要比SPI指數(shù)更為適合這個(gè)區(qū)域。在廣東地區(qū)，對(duì)Z、Pa、MI、SPEI以及SPI指數(shù)加以對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)發(fā)生干旱等級(jí)不一致率較高的時(shí)間主要為10月份至次年1月份，考慮到蒸發(fā)的指數(shù)（包括MI和SPEI）要比其它指數(shù)對(duì)干旱等級(jí)的評(píng)價(jià)更為合理。除此之外，由于氣溫變化導(dǎo)致蒸發(fā)，繼而對(duì)干旱等級(jí)變化形成的影響，SPEI指數(shù)要優(yōu)于MI指數(shù)。綜合分析歷史干旱情況，可以發(fā)現(xiàn)SPEI指數(shù)對(duì)于干旱的評(píng)估會(huì)更為接近于實(shí)際情況，效果更好。

2、中國華北與西北地區(qū)

在我國黃河流域，針對(duì)K、Pa、CI、PDSI以及SPI指數(shù)的適應(yīng)性進(jìn)行分析，K指數(shù)與CI指數(shù)對(duì)于干旱監(jiān)測結(jié)果和真實(shí)情況吻合度更高，其次分別是SPI、Pa以及PDSI。綜合分析發(fā)現(xiàn)，K指數(shù)在這一地區(qū)的適用性更強(qiáng)，不過在以下情況之下除外：①河南地區(qū)夏季和秋季、內(nèi)蒙古地區(qū)冬季，可以主要利用CI指數(shù)的監(jiān)測結(jié)果;②內(nèi)蒙古地區(qū)夏季，K指數(shù)與CI指數(shù)監(jiān)測效果都較為適宜，因此可以相互結(jié)合使用;③山東地區(qū)冬季，K指數(shù)與Pa監(jiān)測結(jié)果可相互結(jié)合使用;④山東地區(qū)夏季，可以使用Pa監(jiān)測結(jié)果;⑤青海地區(qū)各季節(jié)都可以利用SPI指數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。

在黃土高原地區(qū)，對(duì)SPI指數(shù)與SPEI指數(shù)進(jìn)行對(duì)比，SPEI指數(shù)對(duì)區(qū)域干旱的監(jiān)測較為適用，這是由于它不僅具備多時(shí)間尺度的特征，并且形式相對(duì)簡單，對(duì)于數(shù)據(jù)要求較低，同時(shí)會(huì)考慮到溫度對(duì)干旱造成的影響。在西北干旱及半干旱地區(qū)實(shí)際監(jiān)測中，GEVI指數(shù)在甘肅及新疆地區(qū)要比SPI指數(shù)監(jiān)測效果更好，而在西北地區(qū)東部SPEI指數(shù)適用性要優(yōu)于SPI指數(shù)。對(duì)西北地區(qū)各省份來說，青海地區(qū)春季和夏季，MI指數(shù)要比SPI、Z指數(shù)對(duì)于干旱情況的反應(yīng)更為精準(zhǔn)，并且能夠有效反映不同地區(qū)干旱情況發(fā)生頻率之間的差異。對(duì)于寧夏地區(qū)，K指數(shù)與CI指數(shù)的評(píng)估效果優(yōu)于Pa與SPI指數(shù)。K與CI指數(shù)在絕大多數(shù)年份都更為接近于實(shí)際等級(jí)。在大多數(shù)地區(qū)，K指數(shù)所表現(xiàn)出的絕對(duì)一致率及相對(duì)一致率都要優(yōu)于Pa與SPI指數(shù)。此外，其空、漏評(píng)估率也更低。并且，SPEI在這個(gè)地區(qū)的干旱監(jiān)測效果要好于SPI指數(shù)，主要是因?yàn)镾PEI同時(shí)考慮到蒸發(fā)與降水情況。在陜西地區(qū)，針對(duì)PDSI、SPI以及SPEI指數(shù)進(jìn)行比較，PDSI指數(shù)對(duì)于干旱程度的實(shí)際監(jiān)測效果和十二個(gè)月尺度的SPI與SPEI指數(shù)相似，則說明PDSI指數(shù)相應(yīng)的固定時(shí)間尺度大概是十二個(gè)月。

整體來說，SPEI指數(shù)和PDSI、SPI指數(shù)比較優(yōu)勢(shì)較為明顯，不但考慮到氣溫變化對(duì)于干旱的影響，而且具備多尺度特征。在河西走廊的干旱區(qū)針對(duì)Pa、MI、SPI以及SPEI指數(shù)加以評(píng)價(jià)，在年際或是在季節(jié)尺度之上，SPEI指數(shù)判斷結(jié)果都更加接近于實(shí)際情況，其報(bào)錯(cuò)率較低。就干旱等級(jí)來說，MI指數(shù)對(duì)于降水更少的干旱地區(qū)適應(yīng)性與可靠性較差。雖然就SPEI指數(shù)自身來說，其在干旱地區(qū)實(shí)際適應(yīng)性要比其它地區(qū)更低，但是與其它幾項(xiàng)指數(shù)相比效果較好。

結(jié)束語：

總而言之，各種氣象干旱指數(shù)對(duì)我國各地區(qū)具有不同的適應(yīng)性，在實(shí)際應(yīng)用過程中，要充分考慮相關(guān)地區(qū)的實(shí)際情況，以實(shí)現(xiàn)對(duì)干旱情況的高效監(jiān)測和預(yù)測，為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)及生活活動(dòng)形成良好的指導(dǎo)，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)注入源源不斷的活力。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊慶，李明星，鄭子彥，馬柱國. 7種氣象干旱指數(shù)的中國區(qū)域適應(yīng)性[J]. 中國科學(xué)：地球科學(xué)， 2017（3）：337-353.

[2]王春學(xué)，張順謙，陳文秀，孫蕊.氣象干旱綜合指數(shù)MCI在四川省的適用性分析及修訂[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2019，35（09）：115-121.

[3]李憶平，李耀輝.氣象干旱指數(shù)在中國的適應(yīng)性研究進(jìn)展[J].干旱氣象，2017，35（05）：709-723.

[4]何俊琦，余錦華，高歌，王靜.西南地區(qū)農(nóng)業(yè)旱情的氣象干旱指數(shù)適應(yīng)性研究[J].氣象科學(xué)，2015，35（04）：454-461.