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。隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口持續(xù)增長、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、預(yù)測和水資源管理中起著重要作用,同時也是水文水資源研究領(lǐng)域的有效工具。近十幾年來,對干旱指數(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、作物產(chǎn)量預(yù)測、森林火險檢測、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估作為主要發(fā)展方向,提高模型監(jiān)測的精確度和可靠性,從而為快速監(jiān)測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,產(chǎn)量預(yù)測,火險檢測,古氣候重建,研究進(jìn)展
干旱及其影響的分析和評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價指標(biāo),結(jié)合影響干旱的氣象、水文等參數(shù),可以對干旱強(qiáng)度、持續(xù)時間、頻率、危害等進(jìn)行客觀地時空比較,一方面是旱情監(jiān)測和發(fā)布等干旱管理的重要工具,另一方面在區(qū)域干旱評價和資源環(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,對干旱指數(shù)及其應(yīng)用加以綜述和評價,可以為干旱的監(jiān)測和評估、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
鑒于對干旱研究的角度和側(cè)重點不同,目前世界上沒有一個統(tǒng)一的干旱定義可以充分表述干旱的強(qiáng)度、持續(xù)時間、危害以及對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“一個地區(qū)持續(xù)一段時間的水分虧缺”;國際氣象界定義干旱:“長時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[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(一個地區(qū)一段時間內(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(一段時間降水減少導(dǎo)致的地表和地下水資源虧缺現(xiàn)象)、社會經(jīng)濟(jì)干旱(水資源供需的時空不平衡影響相關(guān)社會經(jīng)濟(jì)活動的現(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)測方法是基于地面臺站觀測或?qū)嶒炗^測,對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析來對干旱情況進(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)在特定地域及時間范圍內(nèi)都有其相對的合理性,具有重要的理論和應(yīng)用價值。
1.2.2基于遙感監(jiān)測的干旱指數(shù)
遙感具有覆蓋范圍廣、空間分辨率高、時效性強(qiáng)等優(yōu)點,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、實時動態(tài)的干旱監(jiān)測成為可能。基于遙感監(jiān)測的干旱分析通常應(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)測方面潛力巨大,因此基于遙感監(jiān)測的干旱指數(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,部分指數(shù)忽略了氣溫、土壤等因素對干旱的影響,在評估不同水文系統(tǒng)的干旱和區(qū)別不同類型的干旱時,缺乏針對性?萍脊ぷ髡邆冎铝τ诮鉀Q這些問題,針對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)作為一個有效反演地表干旱的參數(shù),被廣泛用來監(jiān)測陸地表層干旱。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)分析變量優(yōu)缺點降水距平百分率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]降水量表征時段降水量出現(xiàn)的概率。資料容易獲取,具有多時間尺度特征,計算性能穩(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)美國臺站設(shè)計,實際應(yīng)用中需要調(diào)整,不能很好區(qū)分干旱起止點[11];難以反映交替干旱現(xiàn)象;潛在蒸發(fā)計算誤差大,缺乏人為因素的影響[12-13]綜合氣象干旱指數(shù)CI[14]降水、潛在蒸散計算簡便,適合實時氣象干旱監(jiān)測和歷史同期氣象干旱評估[15];未考慮人類活動影響,不能完全反映農(nóng)業(yè)干旱[16]土壤相對濕度干旱指數(shù)R土壤含水量、田間持水量適于某時刻土壤水分盈虧監(jiān)測,由于土壤有效水分受土壤特性的影響,使用時需根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥佬再|(zhì)的具體情況對等級劃分范圍做適當(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;適宜作物生長季短期干旱的監(jiān)測[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,只能計算季節(jié)的指數(shù)[4]引入了指數(shù)計算。Tsakiris等[33]結(jié)合蒸散變量開發(fā)了偵測干旱指數(shù)RDI,RDI基于降水和潛在蒸散的累積值,可以計算多種時間尺度,但相比SPI增加了蒸散因素,可以有效地評估氣象干旱。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計算簡單、所需參數(shù)少,但計算ET是指數(shù)的最關(guān)鍵部分。2011年,Yao等[35]對影響ET的空氣溫度、凈輻射等進(jìn)行了線性組合,簡化了蒸發(fā)部分,利用EDI對全球地表的干旱模擬,很好地反演長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)簡單,但基于長時間序列數(shù)據(jù)可以很好的反演氣象干旱對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,并且對干旱指數(shù)分為5級來指示水文旱澇,同時對徑流干旱指數(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;诖耍琋arasimhan[38]等利用周尺度土壤水分和蒸散計算了土壤水分虧缺表2典型遙感干旱監(jiān)測指數(shù)及其適用性
Table2Typicalremotesensingindicesfordroughtmonitoringandtheirapplications
指數(shù)名稱指數(shù)算法優(yōu)缺點歸一化植被指數(shù)NDVI=RNIR-RRedRNIR+RRedNDVI反映植被覆蓋度和作物長勢增強(qiáng)型植被指數(shù)EVI=2.5(RNIR-RRed)(RNIR+6RRed-7.5Rblue+1)較真實反映區(qū)域內(nèi)植被空間變異[22];對數(shù)據(jù)質(zhì)量要求高,需要地面參數(shù)驗證[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];指示植被生長狀況及時空變化,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)測特定年內(nèi)特定時期區(qū)域級的相對干旱程度的空間變化,具有地方專一性和時域?qū)R恍缘奶攸c溫度條件指數(shù)[29]TCI=(LSTmax-LST)(LSTmax-LSTmin)不受作物生長季的限制,但因作物的冠層溫度隨時間的變化而導(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;對作物生長前期或植被覆蓋度較低情況下的旱情監(jiān)測效果欠佳植被供水VSWI=NDVILST指數(shù)反映土壤水分不如TVDI效果好[31],監(jiān)測生長季干旱動態(tài)時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基于作物不同生長階段對各層土壤水利用率來進(jìn)行分層計算,SMDI值的范圍從-4~4,分別代表干旱和濕潤情況,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為實際蒸散與作物需水的比值。SMI基于日尺度計算,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]基于實際土壤含水量、田間持水量及萎蔫點開發(fā)了土壤水分指數(shù)(SMI)。SMI可以有效的分析作物生長季干旱,描述干旱的起止時間和土壤水分盈虧。Champagne[41]等利用被動微波遙感開發(fā)了表層土壤水分異常指數(shù)SMA,對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,為干旱評估和預(yù)測提供豐富的基本參數(shù),同時,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)來計算和預(yù)測干旱的情況。指數(shù)計算對參數(shù)的精確度和時間序列要求較高,可以在不同的時間尺度上來區(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)測干旱并且與利用SPI進(jìn)行印證對比,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數(shù)據(jù),可以為區(qū)域干旱檢測提供很好的借鑒,但模型參數(shù)的準(zhǔn)確性還有待檢驗。
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、作物產(chǎn)量預(yù)測、森林火險預(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]利用多時間尺度的SPI,量化了美國中部區(qū)域尺度上的干旱時空特征。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)反演了蘇丹長時間尺度干旱的起點和重要的干旱期。國內(nèi)學(xué)者們也利用不同的干旱指數(shù)對區(qū)域干旱進(jìn)行了分析研究[12,50-52]。3.2干旱預(yù)測
干旱發(fā)展過程緩慢,在造成嚴(yán)重問題之前,對干旱的估測試比較困難。如果能在干旱發(fā)生的早期階段對干旱發(fā)展有所評估,就會有充裕的時間來準(zhǔn)備應(yīng)對干旱造成的影響。干旱的預(yù)測是干旱風(fēng)險管理的重要部分,國內(nèi)外科技工作者對干旱預(yù)測方面進(jìn)行了探索。
Paulo[53]等利用馬爾科夫鏈及對數(shù)線性模型對葡萄牙南部SPI等級轉(zhuǎn)換進(jìn)行模擬,并且對干旱發(fā)生概率、預(yù)期發(fā)生時間、特殊干旱的返回期及干旱等級轉(zhuǎn)化進(jìn)行了預(yù)測分析,證實隨機(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空特征,量化和分析了干旱嚴(yán)重程度、持續(xù)時間、發(fā)生頻率并對干旱時間序列的返回期進(jìn)行了預(yù)測。Jiang[55]等基于權(quán)重馬爾科夫鏈模型對干旱及干旱作物的面積進(jìn)行了預(yù)測模擬。Kim[56]等在SPI的基礎(chǔ)上在利用經(jīng)驗正交函數(shù)EOF及多變量時間序列模型可以對干旱的返回期進(jìn)行預(yù)測,分析了韓國農(nóng)業(yè)干旱的特點;旌夏P图由洗蟪叨鹊母珊抵笖(shù)可以用來對干旱進(jìn)行預(yù)測和評估管理。
3.3作物產(chǎn)量預(yù)測
利用干旱指數(shù)來反演作物水分虧缺對產(chǎn)量的影響也成為干旱指數(shù)應(yīng)用的一個重要方面。Quiring等[57]對比分析了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)量和觀測產(chǎn)量進(jìn)行對比分析,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方面的來計算春小麥各個生長階段的干旱指數(shù),同時利用小區(qū)試驗獲得作物的產(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)可以很好的估測加拿大春小麥的產(chǎn)量和性狀。
干旱指數(shù)在預(yù)測區(qū)域作物產(chǎn)量時具有一定的適用性,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)測結(jié)果和適用范圍還需要更為細(xì)致的研究驗證。
3.4森林火險檢測
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,并且在森林火險檢測上也取得了良好的效果。傳統(tǒng)的森林火險指數(shù)KBDI(Keetch-Byram干旱指數(shù))基于水平衡模型建立,在森林火險監(jiān)測中得到了廣泛的應(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,統(tǒng)計分析了KBDI與森林總?cè)紵娣e(TAB)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)KBDI與TAB高度相關(guān)。Ganatsas等[61]通過對不同森林經(jīng)驗干旱指數(shù)(KBDI、NI、MNI、ZI等)在地中海地區(qū)火險預(yù)測中的適用性作對比,結(jié)果證實KBDI指數(shù)在此地區(qū)具有廣泛的適用性;同時根據(jù)地中海地區(qū)情況對KBDI進(jìn)行了修正,新指數(shù)可以更好的指示森林火險。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展,基于不同數(shù)據(jù)形式的火險監(jiān)測手段得到了一定發(fā)展。Wang等[62]則計算比較了基于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)來檢測火險。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)測大尺度的火險災(zāi)害。通過在美國佐治亞洲南部和希臘南部的實驗結(jié)果證實,NMDI監(jiān)測效果很好,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,同時揭示氣候影響下植物的生長狀態(tài)。鑒于溫度和降水對樹木生長特別是年輪記載有著極大的影響,因此,根據(jù)已知氣候情況下的干旱指數(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對樹木年輪生長寬度進(jìn)行了校正,分別對中國天山地區(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)氣候變化的動態(tài)。Stambaugh等[65]計算了Palmer水文干旱指數(shù)PHDI,并利用PHDI對古氣候?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;谏L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
氣候變化已是不爭的事實,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,F(xiàn)有的干旱指數(shù)應(yīng)用提供了很多的有價值的信息,但由于干旱發(fā)生的隨機(jī)性、隱蔽性等特點,給干旱的監(jiān)測和評估帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。未來應(yīng)該從以下幾個方面進(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)分干旱等級時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、實用型、易理解性、理論性、時效性和無量綱性[66]。
。2)干旱綜合評估的研究。農(nóng)業(yè)干旱不是出現(xiàn)在降水減少時,而是出現(xiàn)在植物根系不能獲取到所需水分時,因此指數(shù)的標(biāo)定應(yīng)該更多地關(guān)注干旱的發(fā)生時間和持續(xù)時間而不只是干旱強(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了氣象上干旱對農(nóng)業(yè)的影響,但卻引起了水文干旱。由于干旱隨機(jī)、隱蔽等特點和其對各部門的廣泛影響,使干旱監(jiān)測和影響評估還不能達(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,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、水文模型、植被需水模型相結(jié)合的聯(lián)合干旱預(yù)測模型,提高檢測精度,將是開展干旱預(yù)測研究很有生命力的發(fā)展方向。(4)遙感技術(shù)在干旱監(jiān)測中的應(yīng)用。遙感可以提供近乎實時的高時空分辨率的數(shù)據(jù),遙感干旱監(jiān)測應(yīng)向精細(xì)化方向發(fā)展,提高模擬參數(shù)精度。同時,遙感監(jiān)測和地面觀測數(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,期望會有更多新的手段促進(jìn)對干旱領(lǐng)域的研究。
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