干旱是世界上主要的自然災(zāi)害之一，發(fā)生頻率高，發(fā)生過程緩慢。干旱災(zāi)害不僅較其他自然災(zāi)害影響范圍廣[1]，而且危害巨大，造成水資源短缺、作物減產(chǎn)或絕收、饑荒與流行病擴(kuò)散，甚至導(dǎo)致人口遷移。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口持續(xù)增長(zhǎng)、全球變化引起的氣候變暖等問題的影響，水資源短缺等問題日趨嚴(yán)重，這也直接導(dǎo)致了干旱地區(qū)不斷擴(kuò)大和干旱化程度加重。干旱災(zāi)害對(duì)北美、歐洲、亞洲、澳大利亞、非洲等均造成了極其嚴(yán)重的危害，已成為全球關(guān)注的問題[2-3]。

　　摘要：干旱指數(shù)作為干旱程度的量化指標(biāo)，在干旱監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和水資源管理中起著重要作用，同時(shí)也是水文水資源研究領(lǐng)域的有效工具。近十幾年來，對(duì)干旱指數(shù)的開發(fā)和改進(jìn)取得了重要進(jìn)展，包括將影響干旱的耗水指標(biāo)--蒸散引入了指數(shù)計(jì)算、提高了模型模擬參數(shù)的精度、與水文過程模型算法相結(jié)合等方面。在干旱指數(shù)應(yīng)用方面的研究，主要包括區(qū)域干旱反演與預(yù)測(cè)、作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)、森林火險(xiǎn)檢測(cè)、古氣候重建等。干旱指數(shù)的開發(fā)及應(yīng)用為區(qū)域干旱監(jiān)測(cè)和水資源管理提供了有效手段，但還需要把定量化和綜合評(píng)估作為主要發(fā)展方向，提高模型監(jiān)測(cè)的精確度和可靠性，從而為快速監(jiān)測(cè)干旱提供新的選擇和技術(shù)途徑。

　　關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)科技論文發(fā)表,干旱指數(shù),干旱監(jiān)測(cè),產(chǎn)量預(yù)測(cè),火險(xiǎn)檢測(cè),古氣候重建,研究進(jìn)展

　　干旱及其影響的分析和評(píng)估需要一定的量化標(biāo)準(zhǔn)。干旱指數(shù)作為一種最常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合影響干旱的氣象、水文等參數(shù)，可以對(duì)干旱強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、頻率、危害等進(jìn)行客觀地時(shí)空比較，一方面是旱情監(jiān)測(cè)和發(fā)布等干旱管理的重要工具，另一方面在區(qū)域干旱評(píng)價(jià)和資源環(huán)境研究領(lǐng)域也有較多的應(yīng)用。近年來，干旱指數(shù)開發(fā)以及應(yīng)用取得了較大的發(fā)展，對(duì)干旱指數(shù)及其應(yīng)用加以綜述和評(píng)價(jià)，可以為干旱的監(jiān)測(cè)和評(píng)估、特別是干旱指數(shù)在區(qū)域資源環(huán)境、跨學(xué)科多領(lǐng)域的應(yīng)用提供方法和依據(jù)。

　　1干旱的定義和指數(shù)分類

　　1.1干旱的定義

　　鑒于對(duì)干旱研究的角度和側(cè)重點(diǎn)不同，目前世界上沒有一個(gè)統(tǒng)一的干旱定義可以充分表述干旱的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、危害以及對(duì)不同用戶的潛在影響[4]。Palmer[5]提出干旱為“持續(xù)異常的水分虧缺”；Heddinghaus[6]定義干旱為“一個(gè)地區(qū)持續(xù)一段時(shí)間的水分虧缺”；國際氣象界定義干旱：“長(zhǎng)時(shí)期缺乏降水或降水明顯短缺”[4]；中國國家氣象局定義干旱為“因水分的收與支或供與求不平衡而形成的持續(xù)的水分短缺現(xiàn)象”。美國氣象學(xué)會(huì)[7]在總結(jié)各種干旱定義的基礎(chǔ)上把干旱大致概括為四類：氣象干旱（一個(gè)地區(qū)一段時(shí)間內(nèi)的降水虧缺）、農(nóng)業(yè)干旱（在無地表水資源供給情況下，一段時(shí)期土壤水分減少而造成的作物減產(chǎn)或失收現(xiàn)象）、水文干旱（一段時(shí)間降水減少導(dǎo)致的地表和地下水資源虧缺現(xiàn)象）、社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱（水資源供需的時(shí)空不平衡影響相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的現(xiàn)象）。

　　1.2干旱指數(shù)分類

　　1.2.1基于地面氣候數(shù)據(jù)的干旱指數(shù)

　　傳統(tǒng)的干旱監(jiān)測(cè)方法是基于地面臺(tái)站觀測(cè)或?qū)嶒?yàn)觀測(cè)，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來對(duì)干旱情況進(jìn)行量化分析。但由于干旱特征及其影響的復(fù)雜性，很難找到一種普遍適用于各種用途的干旱指數(shù)，因此應(yīng)用于不同需求的干旱指數(shù)得到發(fā)展，見表1。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，出現(xiàn)的干旱指數(shù)不下幾十種。各種干旱指數(shù)在特定地域及時(shí)間范圍內(nèi)都有其相對(duì)的合理性，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。

　　1.2.2基于遙感監(jiān)測(cè)的干旱指數(shù)

　　遙感具有覆蓋范圍廣、空間分辨率高、時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可直接或間接反演大范圍干旱所需的地表參數(shù)，使大區(qū)域、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的干旱監(jiān)測(cè)成為可能�；�于遙感監(jiān)測(cè)的干旱分析通常應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，其本質(zhì)是反演土壤水分及由此引起的植物生長(zhǎng)生理及形態(tài)指標(biāo)的變化。微波遙感法和熱慣量法被認(rèn)為是較具潛力的土壤濕度遙感反演方法，而基于遙感參數(shù)的作物形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)衍生出了遙感干旱監(jiān)測(cè)綜合指標(biāo)[19-21]。以遙感手段來獲取地球表面的氣象和生物物理特征，在干旱反演和監(jiān)測(cè)方面潛力巨大，因此基于遙感監(jiān)測(cè)的干旱指數(shù)的開發(fā)和應(yīng)用得到了廣泛關(guān)注，見表2。

　　2干旱指數(shù)的開發(fā)

　　傳統(tǒng)的干旱定量方法主要依靠氣候統(tǒng)計(jì)，部分指數(shù)忽略了氣溫、土壤等因素對(duì)干旱的影響，在評(píng)估不同水文系統(tǒng)的干旱和區(qū)別不同類型的干旱時(shí)，缺乏針對(duì)性�？萍脊ぷ髡邆冎铝τ诮鉀Q這些問題，針對(duì)影響干旱的因素及不同的應(yīng)用領(lǐng)域，不斷研發(fā)與應(yīng)用相關(guān)的干旱指數(shù)。

　　2.1基于蒸散角度的干旱指數(shù)開發(fā)

　　蒸散（Evapotranspire，ET）作為一個(gè)有效反演地表干旱的參數(shù)，被廣泛用來監(jiān)測(cè)陸地表層干旱。近些年，學(xué)者們致力于提高干旱反演的精度，把影響干旱的耗水指標(biāo)——蒸散干旱指數(shù)分析變量?jī)?yōu)缺點(diǎn)降水距平百分率Pa降水量直觀反映降水異常引起的干旱；降水單因素不夠全面標(biāo)準(zhǔn)降水指數(shù)SPI[8]降水量表征時(shí)段降水量出現(xiàn)的概率。資料容易獲取，具有多時(shí)間尺度特征，計(jì)算性能穩(wěn)定；但沒有考慮前期徑流蒸散，容易受極端降水事件的影響，無法識(shí)別旱澇頻發(fā)的地區(qū)[9]。Palmer指數(shù)[5]土壤水分平衡各分量（降水、蒸散量）把所有降水處理成雨水不精確[10]；參數(shù)根據(jù)美國臺(tái)站設(shè)計(jì)，實(shí)際應(yīng)用中需要調(diào)整，不能很好區(qū)分干旱起止點(diǎn)[11]；難以反映交替干旱現(xiàn)象；潛在蒸發(fā)計(jì)算誤差大，缺乏人為因素的影響[12-13]綜合氣象干旱指數(shù)CI[14]降水、潛在蒸散計(jì)算簡(jiǎn)便，適合實(shí)時(shí)氣象干旱監(jiān)測(cè)和歷史同期氣象干旱評(píng)估[15]；未考慮人類活動(dòng)影響，不能完全反映農(nóng)業(yè)干旱[16]土壤相對(duì)濕度干旱指數(shù)R土壤含水量、田間持水量適于某時(shí)刻土壤水分盈虧監(jiān)測(cè)，由于土壤有效水分受土壤特性的影響，使用時(shí)需根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥佬再|(zhì)的具體情況對(duì)等級(jí)劃分范圍做適當(dāng)調(diào)整作物水分指數(shù)CMI[17]溫度、降水增加了潛在蒸散的因素，能快速反映農(nóng)作物的土壤水分狀況；適宜作物生長(zhǎng)季短期干旱的監(jiān)測(cè)[4]地表供水指數(shù)SWSI[18]積雪、水庫蓄水、流量、降水可以很好的指示降雪的情況和地表水的供應(yīng)，但不同的流域不能相比，只能計(jì)算季節(jié)的指數(shù)[4]引入了指數(shù)計(jì)算。Tsakiris等[33]結(jié)合蒸散變量開發(fā)了偵測(cè)干旱指數(shù)RDI，RDI基于降水和潛在蒸散的累積值，可以計(jì)算多種時(shí)間尺度，但相比SPI增加了蒸散因素，可以有效地評(píng)估氣象干旱。Yao等[34]開發(fā)了蒸發(fā)干旱指數(shù)EDI，取值的范圍為0～1，值越大指數(shù)水分缺乏越嚴(yán)重，可作為土壤表層水分的干旱指示器。EDI計(jì)算簡(jiǎn)單、所需參數(shù)少，但計(jì)算ET是指數(shù)的最關(guān)鍵部分。2011年，Yao等[35]對(duì)影響ET的空氣溫度、凈輻射等進(jìn)行了線性組合，簡(jiǎn)化了蒸發(fā)部分，利用EDI對(duì)全球地表的干旱模擬，很好地反演長(zhǎng)期大尺度的地表水分干旱情況。2.2基于徑流角度的干旱指數(shù)開發(fā)

　　徑流量受降水等因素的影響，是反映水文干旱的一個(gè)主要指標(biāo)，在水資源干旱管理及流域水循環(huán)模擬過程中有著重要作用。Shukla[36]基于標(biāo)準(zhǔn)降水指數(shù)SPI的原理，開發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)徑流指數(shù)（SRI）來反演水文干旱。SRI基于月、季尺度，盡管參數(shù)簡(jiǎn)單，但基于長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)可以很好的反演氣象干旱對(duì)水文過程的影響和進(jìn)行水資源管。Wang等[37]基于河西走廊內(nèi)陸河月徑流量定義了徑流量干旱指數(shù)Zrd。作者考慮徑流量并不是正態(tài)分布而是泊松分布，因此將徑流分布轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，并且對(duì)干旱指數(shù)分為5級(jí)來指示水文旱澇，同時(shí)對(duì)徑流干旱指數(shù)和作物產(chǎn)量的相關(guān)性做了有意義的探索。

　　2.3基于土壤水分平衡原理的干旱指數(shù)開發(fā)

　　將土壤水分平衡和植物需水特征結(jié)合起來，可以有效反映土壤水分虧缺情況和進(jìn)行水分管理�；�于此，Narasimhan[38]等利用周尺度土壤水分和蒸散計(jì)算了土壤水分虧缺表2典型遙感干旱監(jiān)測(cè)指數(shù)及其適用性

　　Table2Typicalremotesensingindicesfordroughtmonitoringandtheirapplications

　　指數(shù)名稱指數(shù)算法優(yōu)缺點(diǎn)歸一化植被指數(shù)NDVI=RNIR-RRedRNIR+RRedNDVI反映植被覆蓋度和作物長(zhǎng)勢(shì)增強(qiáng)型植被指數(shù)EVI=2.5（RNIR-RRed）（RNIR+6RRed-7.5Rblue+1）較真實(shí)反映區(qū)域內(nèi)植被空間變異[22]；對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量要求高，需要地面參數(shù)驗(yàn)證[23]植被狀態(tài)指數(shù)[24]VCI=NDVI-NDVIminNDVImax-NDVImin比NDVI更能反映水分脅迫狀況[25]；指示植被生長(zhǎng)狀況及時(shí)空變化，季節(jié)性明顯[26]溫度植被干旱指數(shù)[27]TVDI=LST-LSTmina+b×NDVI-LSTmin反演土壤濕度，容易受土壤背景的影響條件植被溫度干旱指數(shù)[28]VTCI=LST-LSTminLSTmax-LSTmin

　　LSTmax=a+b×NDVI

　　LSTmin=a′+b′×NDVI監(jiān)測(cè)特定年內(nèi)特定時(shí)期區(qū)域級(jí)的相對(duì)干旱程度的空間變化，具有地方專一性和時(shí)域?qū)Ｒ恍缘奶攸c(diǎn)溫度條件指數(shù)[29]TCI=（LSTmax-LST）（LSTmax-LSTmin）不受作物生長(zhǎng)季的限制，但因作物的冠層溫度隨時(shí)間的變化而導(dǎo)致旱情的標(biāo)準(zhǔn)難以確定歸一化水分指數(shù)[30]NDWI=R860-R1240R860+R1240客觀體現(xiàn)地表植被水分信息，指示水分異常；對(duì)作物生長(zhǎng)前期或植被覆蓋度較低情況下的旱情監(jiān)測(cè)效果欠佳植被供水VSWI=NDVILST指數(shù)反映土壤水分不如TVDI效果好[31]，監(jiān)測(cè)生長(zhǎng)季干旱動(dòng)態(tài)時(shí)要求植被覆蓋度良好，下墊面差異較小[32]注：RRed、RNIR、Rblue分別代表紅、近紅、藍(lán)波段的反射率；NDVImin、NDVImax分別代表NDVI同期多年的最小值和最大值；LST代表地表溫度，單位為K；a、b分別為植被溫度特征空間中干邊的截距和斜率，a′、b′分別為濕邊的截距和斜率；R860、R1240分別代表860nm和1240nm波長(zhǎng)的地表反射率。指數(shù)SMDI和蒸散虧缺指數(shù)ETDI來指示農(nóng)業(yè)干旱。SMDI基于作物不同生長(zhǎng)階段對(duì)各層土壤水利用率來進(jìn)行分層計(jì)算，SMDI值的范圍從-4～4，分別代表干旱和濕潤(rùn)情況，很好地指示了短期干旱情況及土壤水分的變化情況。Vijendra[39]等在分析作物生育期各生育階段水需求的基礎(chǔ)上開發(fā)了土壤水分指數(shù)SMI，SMI為實(shí)際蒸散與作物需水的比值。SMI基于日尺度計(jì)算，從0～1指示來反演作物受水脅迫的程度，本質(zhì)上仍以降水為主要變量。Hunt等[40]基于實(shí)際土壤含水量、田間持水量及萎蔫點(diǎn)開發(fā)了土壤水分指數(shù)（SMI）。SMI可以有效的分析作物生長(zhǎng)季干旱，描述干旱的起止時(shí)間和土壤水分盈虧。Champagne[41]等利用被動(dòng)微波遙感開發(fā)了表層土壤水分異常指數(shù)SMA，對(duì)空間尺度土壤水分遙感反演進(jìn)行了嘗試。

　　2.4基于模型算法角度的干旱指數(shù)開發(fā)

　　模型可以綜合考慮影響干旱的影響因子，為干旱評(píng)估和預(yù)測(cè)提供豐富的基本參數(shù)，同時(shí)，為理解各種干旱的相互關(guān)系奠定了基本條件。Mendicino等[42]基于分布式水文模型參數(shù)提出了能夠多方面反映區(qū)域干旱狀況的地下水資源指數(shù)GRI。GRI整合了氣象、農(nóng)業(yè)、水文等各方面影響，基于模型模擬參數(shù)來計(jì)算和預(yù)測(cè)干旱的情況。指數(shù)計(jì)算對(duì)參數(shù)的精確度和時(shí)間序列要求較高，可以在不同的時(shí)間尺度上來區(qū)別干旱現(xiàn)象的發(fā)生。Rhee等[43]結(jié)合地表溫度（LST）、NDVI和降水?dāng)?shù)據(jù)，開發(fā)了尺度干旱條件指數(shù)SDCI，模擬干旱的結(jié)果在干旱和濕潤(rùn)地區(qū)均優(yōu)于VHI和NDVI。Caccamo等[44]基于MODIS數(shù)據(jù)開發(fā)了NDIIb6指數(shù)來監(jiān)測(cè)干旱并且與利用SPI進(jìn)行印證對(duì)比，結(jié)果顯示，NDIIb6指數(shù)與SPI高度相關(guān)，可以很好的指示區(qū)域干旱。多種尺度的遙感加上降水觀測(cè)數(shù)據(jù)，可以為區(qū)域干旱檢測(cè)提供很好的借鑒，但模型參數(shù)的準(zhǔn)確性還有待檢驗(yàn)。

　　3干旱指數(shù)的應(yīng)用

　　干旱指數(shù)是衡量、比較和綜合分析區(qū)域旱情的一種簡(jiǎn)便易行的方法，應(yīng)用廣泛。國內(nèi)外學(xué)者利用不同干旱指數(shù)開展了干旱的反演和預(yù)測(cè)、作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)、森林火險(xiǎn)預(yù)警、古氣候重建等方面研究。

　　3.1區(qū)域干旱反演

　　干旱指數(shù)被用來量化和分析地區(qū)的干旱事件是干旱研究的一個(gè)重要方面，有利于研究區(qū)域的氣候、水文等狀況。干旱指數(shù)本身的時(shí)空局限性，使得指數(shù)的適用性局限于不同的研究區(qū)域，區(qū)別在于分析方法和指數(shù)選擇的不同。Szép等[45]利用PDSI的季節(jié)變化和時(shí)空變化分析來反應(yīng)區(qū)域土壤水分干旱，分析了匈牙利西部地區(qū)的干旱情況。Logan等[46]利用多時(shí)間尺度的SPI，量化了美國中部區(qū)域尺度上的干旱時(shí)空特征。近些年，不同數(shù)學(xué)分析方法的引入，豐富了SPI在干旱評(píng)估中的作用[47-48]。此外，Elagib等[49]利用基于溫度和降水?dāng)?shù)據(jù)的Pedj干旱指數(shù)反演了蘇丹長(zhǎng)時(shí)間尺度干旱的起點(diǎn)和重要的干旱期。國內(nèi)學(xué)者們也利用不同的干旱指數(shù)對(duì)區(qū)域干旱進(jìn)行了分析研究[12，50-52]。3.2干旱預(yù)測(cè)

　　干旱發(fā)展過程緩慢，在造成嚴(yán)重問題之前，對(duì)干旱的估測(cè)試比較困難。如果能在干旱發(fā)生的早期階段對(duì)干旱發(fā)展有所評(píng)估，就會(huì)有充裕的時(shí)間來準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)干旱造成的影響。干旱的預(yù)測(cè)是干旱風(fēng)險(xiǎn)管理的重要部分，國內(nèi)外科技工作者對(duì)干旱預(yù)測(cè)方面進(jìn)行了探索。

　　Paulo[53]等利用馬爾科夫鏈及對(duì)數(shù)線性模型對(duì)葡萄牙南部SPI等級(jí)轉(zhuǎn)換進(jìn)行模擬，并且對(duì)干旱發(fā)生概率、預(yù)期發(fā)生時(shí)間、特殊干旱的返回期及干旱等級(jí)轉(zhuǎn)化進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析，證實(shí)隨機(jī)模型可以模擬干旱并提供干旱預(yù)警。Yoo[54]等利用矩形脈沖泊松過程模型（RPPM）結(jié)合SPI數(shù)據(jù)分析了韓國干旱的時(shí)空特征，量化和分析了干旱嚴(yán)重程度、持續(xù)時(shí)間、發(fā)生頻率并對(duì)干旱時(shí)間序列的返回期進(jìn)行了預(yù)測(cè)。Jiang[55]等基于權(quán)重馬爾科夫鏈模型對(duì)干旱及干旱作物的面積進(jìn)行了預(yù)測(cè)模擬。Kim[56]等在SPI的基礎(chǔ)上在利用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)EOF及多變量時(shí)間序列模型可以對(duì)干旱的返回期進(jìn)行預(yù)測(cè)，分析了韓國農(nóng)業(yè)干旱的特點(diǎn)�；旌夏Ｐ图由洗蟪叨鹊母珊抵笖�(shù)可以用來對(duì)干旱進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估管理。

　　3.3作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)

　　利用干旱指數(shù)來反演作物水分虧缺對(duì)產(chǎn)量的影響也成為干旱指數(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面。Quiring等[57]對(duì)比分析了4種干旱指數(shù)（PDSI、Palmer-Z指數(shù)、SPI、NOAA干旱指數(shù)）在加拿大西部草原的適用性，并與模型模擬產(chǎn)量和觀測(cè)產(chǎn)量進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)Palmer-Z指數(shù)可以很好的指示農(nóng)業(yè)干旱和估測(cè)春小麥產(chǎn)量。Bannayan等[58]利用線性相關(guān)的方法分年、季、月尺度分析了伊朗區(qū)域尺度的麥和大麥的產(chǎn)量與干旱指數(shù)AI（降水/潛在蒸散）的關(guān)系，結(jié)果顯示AI可以很好的預(yù)測(cè)地區(qū)的作物產(chǎn)量。Mkhabela等[59]利用歷史氣象數(shù)據(jù)，分水供給、水需求、水平衡和水利用四個(gè)方面的來計(jì)算春小麥各個(gè)生長(zhǎng)階段的干旱指數(shù)，同時(shí)利用小區(qū)試驗(yàn)獲得作物的產(chǎn)量與質(zhì)量性狀，通過相關(guān)分析來指示作物不同生長(zhǎng)階段的干旱程度和產(chǎn)量、性狀的關(guān)系，結(jié)果顯示水需求和水平衡指數(shù)可以很好的估測(cè)加拿大春小麥的產(chǎn)量和性狀。

　　干旱指數(shù)在預(yù)測(cè)區(qū)域作物產(chǎn)量時(shí)具有一定的適用性，但受作物本身性狀以及地區(qū)氣候條件和人為因素的影響，預(yù)測(cè)結(jié)果和適用范圍還需要更為細(xì)致的研究驗(yàn)證。

　　3.4森林火險(xiǎn)檢測(cè)

　　干旱指數(shù)不僅在反演區(qū)域的干旱方面得到認(rèn)可和應(yīng)用，并且在森林火險(xiǎn)檢測(cè)上也取得了良好的效果。傳統(tǒng)的森林火險(xiǎn)指數(shù)KBDI（Keetch-Byram干旱指數(shù)）基于水平衡模型建立，在森林火險(xiǎn)監(jiān)測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。Dolling等[60]利用KBDI分析了夏威夷地區(qū)森林火險(xiǎn)，統(tǒng)計(jì)分析了KBDI與森林總?cè)紵�面積（TAB）的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)KBDI與TAB高度相關(guān)。Ganatsas等[61]通過對(duì)不同森林經(jīng)驗(yàn)干旱指數(shù)（KBDI、NI、MNI、ZI等）在地中海地區(qū)火險(xiǎn)預(yù)測(cè)中的適用性作對(duì)比，結(jié)果證實(shí)KBDI指數(shù)在此地區(qū)具有廣泛的適用性；同時(shí)根據(jù)地中海地區(qū)情況對(duì)KBDI進(jìn)行了修正，新指數(shù)可以更好的指示森林火險(xiǎn)。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，基于不同數(shù)據(jù)形式的火險(xiǎn)監(jiān)測(cè)手段得到了一定發(fā)展。Wang等[62]則計(jì)算比較了基于MODIS數(shù)據(jù)的歸一化多波段干旱指數(shù)NMDI、NDWI、歸一化燃燒比率（NBR）來檢測(cè)火險(xiǎn)。NMDI綜合植被和土壤像元的指數(shù)值，指數(shù)值越低，植被越干旱，可以監(jiān)測(cè)大尺度的火險(xiǎn)災(zāi)害。通過在美國佐治亞洲南部和希臘南部的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，NMDI監(jiān)測(cè)效果很好，并且可在不同地區(qū)適用。

　　3.5干旱指數(shù)在古氣候?qū)W上的應(yīng)用

　　時(shí)間尺度的拓展是研究歷史氣候變化的關(guān)鍵問題。干旱指數(shù)可以反映區(qū)域水分狀況變化，同時(shí)揭示氣候影響下植物的生長(zhǎng)狀態(tài)。鑒于溫度和降水對(duì)樹木生長(zhǎng)特別是年輪記載有著極大的影響，因此，根據(jù)已知?dú)夂蚯闆r下的干旱指數(shù)來反推過去的氣候，受到了學(xué)者們的重視。

　　Li等[63-64]利用PDSI對(duì)樹木年輪生長(zhǎng)寬度進(jìn)行了校正，分別對(duì)中國天山地區(qū)、中北部賀蘭山區(qū)干旱氣候進(jìn)行了重建，大體上指示了地區(qū)氣候變化的動(dòng)態(tài)。Stambaugh等[65]計(jì)算了Palmer水文干旱指數(shù)PHDI，并利用PHDI對(duì)古氣候?qū)W上得樹木年輪（櫟樹亞化石）寬度指數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，再現(xiàn)了美國谷物種植地區(qū)過去近千年干旱持續(xù)時(shí)間、頻率和循環(huán)周期，使年輪氣候?qū)W現(xiàn)有記錄在美國農(nóng)業(yè)地區(qū)向前推進(jìn)了500年�；�于生長(zhǎng)季溫度和降水特征的干旱指數(shù)把樹輪寬度和氣候聯(lián)系起來，是研究氣候歷史的重要思路。

　　4研究展望

　　氣候變化已是不爭(zhēng)的事實(shí)，水資源短缺日益加重使干旱問題的研究成為了全球關(guān)注的焦點(diǎn)�，F(xiàn)有的干旱指數(shù)應(yīng)用提供了很多的有價(jià)值的信息，但由于干旱發(fā)生的隨機(jī)性、隱蔽性等特點(diǎn)，給干旱的監(jiān)測(cè)和評(píng)估帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。未來應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行更深入的研究。

　　（1）干旱指數(shù)的適用性。干旱指數(shù)在區(qū)域干旱反演方面文章較多，但就當(dāng)前的干旱指數(shù)而言，沒有統(tǒng)一的技術(shù)指標(biāo)來進(jìn)行衡量，區(qū)分干旱等級(jí)時(shí)有人主觀因素的作用；同一地區(qū)可能幾類干旱指數(shù)都可用，干旱指數(shù)在不同地區(qū)應(yīng)用的結(jié)果又有可能不同，適用性根據(jù)區(qū)域差異顯著不同。干旱指數(shù)的開發(fā)應(yīng)綜合考慮指數(shù)的普適性、實(shí)用型、易理解性、理論性、時(shí)效性和無量綱性[66]。

　�。�2）干旱綜合評(píng)估的研究。農(nóng)業(yè)干旱不是出現(xiàn)在降水減少時(shí)，而是出現(xiàn)在植物根系不能獲取到所需水分時(shí)，因此指數(shù)的標(biāo)定應(yīng)該更多地關(guān)注干旱的發(fā)生時(shí)間和持續(xù)時(shí)間而不只是干旱強(qiáng)度。另外，在灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)，農(nóng)業(yè)依靠地表水或抽取地下水灌溉彌補(bǔ)了氣象上干旱對(duì)農(nóng)業(yè)的影響，但卻引起了水文干旱。由于干旱隨機(jī)、隱蔽等特點(diǎn)和其對(duì)各部門的廣泛影響，使干旱監(jiān)測(cè)和影響評(píng)估還不能達(dá)到定量化和客觀化，因此，需要把定量化和綜合評(píng)估作為主要發(fā)展方向，注重各種干旱之間的聯(lián)系。

　�。�3）干旱預(yù)測(cè)研究。關(guān)注于分析影響干旱的降水、氣溫、蒸散等因素的變化趨勢(shì)，借助模型、數(shù)學(xué)工具來分析干旱的概率、返回期、影響范圍等，難以反映干旱的機(jī)理。因此，建立氣象預(yù)報(bào)、水文模型、植被需水模型相結(jié)合的聯(lián)合干旱預(yù)測(cè)模型，提高檢測(cè)精度，將是開展干旱預(yù)測(cè)研究很有生命力的發(fā)展方向。（4）遙感技術(shù)在干旱監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。遙感可以提供近乎實(shí)時(shí)的高時(shí)空分辨率的數(shù)據(jù)，遙感干旱監(jiān)測(cè)應(yīng)向精細(xì)化方向發(fā)展，提高模擬參數(shù)精度。同時(shí)，遙感監(jiān)測(cè)和地面觀測(cè)數(shù)據(jù)支持的綜合指數(shù)發(fā)展極為必要。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，期望會(huì)有更多新的手段促進(jìn)對(duì)干旱領(lǐng)域的研究。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[9]袁文平，周廣勝.標(biāo)準(zhǔn)化降水指標(biāo)與Z指數(shù)在我國應(yīng)用的對(duì)比分析[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，（4）：523-529.

　　[12]衛(wèi)捷，馬柱國.Palmer干旱指數(shù)、地表濕潤(rùn)指數(shù)與降水距平的比較[J].地理學(xué)報(bào)，2003，（S1）：117-124.

　　[13]劉庚山，郭安紅，安順清，等.帕默爾干旱指標(biāo)及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2004，（4）：21-27.

　　[14]張強(qiáng)，高歌.我國近50年旱澇災(zāi)害時(shí)空變化及監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)[J].科技導(dǎo)報(bào)，2004，（7）：21-24.

　　[15]鄒旭愷，任國玉，張強(qiáng).基于綜合氣象干旱指數(shù)的中國干旱變化趨勢(shì)研究[J].氣候與環(huán)境研究，2010，（4）：371-378.

　　[16]李樹巖，劉榮花，師麗魁，等.基于CI指數(shù)的河南省近40a干旱特征分析[J].干旱氣象，2009，（2）：97-102.

　　[17]PalmerWC.KeepingTrackofCropMoistureConditions，Nationwide：TheNewCropMoistureIndex[M].1968.

　　[18]ShaferB，DezmanL.DevelopmentofaSurfaceWaterSupplyIndex（SWSI）toAssesstheSeverityofDroughtConditionsinSnowpackRunoffAreas[A].ProceedingsoftheWesternSnowConference[C].1982：164-175.

　　[19]閆娜，杜繼穩(wěn)，李登科，等.干旱遙感監(jiān)測(cè)方法研究應(yīng)用進(jìn)展[J].災(zāi)害學(xué)，2008，（4）：117-121.

　　[20]楊紹鍔，閆娜娜，吳炳方.農(nóng)業(yè)干旱遙感監(jiān)測(cè)研究進(jìn)展[J].遙感信息，2010，（1）：103-109.

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