帕默爾干旱指標(biāo)及其應(yīng)用研究進(jìn)展

摘要：干旱是最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。干旱的復(fù)雜性和廣泛影響，使得建立的大多數(shù)干旱指標(biāo)專業(yè)性和地域性較弱。帕默爾干旱指標(biāo)能反映干旱的成因、程度、時(shí)空分布，本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究資料，了解其應(yīng)用情況，并總結(jié)今后的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：帕默爾干旱指標(biāo)；應(yīng)用；研究

中圖分類號(hào)： S423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.14.035

帕默爾干旱指標(biāo)表示的是一段時(shí)間內(nèi)，某區(qū)域的實(shí)際供水量少于當(dāng)?shù)亓己盟止?yīng)條件下的水分虧缺。1965年帕默爾對(duì)美國(guó)中西部地區(qū)多年氣象資料進(jìn)行了分析研究，建立了帕默爾干旱指標(biāo)。這一指標(biāo)引入中國(guó)是在20世紀(jì)70年代。80年代開(kāi)始廣泛應(yīng)用。

1 帕默爾干旱指標(biāo)

美國(guó)帕默爾建立的干旱指標(biāo)引領(lǐng)了干旱指標(biāo)研究新領(lǐng)域。其考慮了多方面的因素，對(duì)水分虧缺程度和供水持續(xù)時(shí)間進(jìn)行了綜合分析，并結(jié)合了當(dāng)?shù)貧夂驐l件，對(duì)這一區(qū)域表現(xiàn)出的干旱特征進(jìn)行描述，且具有較好的比較性，成為干旱監(jiān)測(cè)評(píng)估的重要指標(biāo)。

1.1 帕默爾干旱指標(biāo)依據(jù)

帕默爾認(rèn)為一個(gè)地區(qū)所需水量與已確定的水量相適應(yīng)，比較其與該地實(shí)際降水量，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)水分供給距平。水分供給距平值在不同地區(qū)所代表的意義不同。利用權(quán)重因子，使水分距平值成為可比較指標(biāo)。根據(jù)上述思路，建立了干旱指標(biāo)。

1.2 帕默爾干旱指標(biāo)建立過(guò)程

簡(jiǎn)單地說(shuō)，建立帕默爾干旱指標(biāo)分為7個(gè)步驟：根據(jù)長(zhǎng)期以來(lái)的有關(guān)氣象資料，計(jì)算出每個(gè)月當(dāng)?shù)厮窟_(dá)到平衡的實(shí)際值、可能值和平均值，統(tǒng)計(jì)出地區(qū)的水分實(shí)際蒸發(fā)量、可能蒸發(fā)量、總徑流量、可能徑流量、實(shí)際補(bǔ)水量、可能補(bǔ)水量、實(shí)際失水量和可能失水量；計(jì)算地區(qū)各種氣候常數(shù)和系數(shù)，包括蒸散系數(shù)、水量補(bǔ)給系數(shù)、徑流系數(shù)、流失水系數(shù)和當(dāng)?shù)乇憩F(xiàn)出的氣候特征值；計(jì)算在水分平衡條件下當(dāng)?shù)氐臍夂蜻m宜值，包括氣候適宜時(shí)的水分蒸散量、補(bǔ)給水量、徑流量、實(shí)際失水量和總降水量；計(jì)算超出水分與缺失水分之間的距平指數(shù)；形成帕默爾干旱指數(shù)的計(jì)算公式；計(jì)算水分距平指數(shù)，需要修正權(quán)重因子；計(jì)算出地區(qū)干濕期的結(jié)束時(shí)間。

2 帕默爾干旱指標(biāo)的應(yīng)用

2.1 在國(guó)外的應(yīng)用

帕默爾干旱指標(biāo)大多用于地區(qū)之間旱情的比較、干旱發(fā)生的時(shí)空分布特征、當(dāng)?shù)氐臍夂蛟u(píng)價(jià)、統(tǒng)計(jì)干旱各項(xiàng)特征等方面。20世紀(jì)60年代中期帕默爾首先建立的干旱指標(biāo)被用于統(tǒng)計(jì)美國(guó)東北部地區(qū)干旱范圍和程度；1970年兩位學(xué)者應(yīng)用帕默爾干旱指標(biāo)得出了美國(guó)東北部地區(qū)各種干旱程度出現(xiàn)的概率；1971年內(nèi)布拉斯加州的干旱時(shí)空特征也應(yīng)用到了帕默爾干旱指標(biāo)；1975年Skaggs以美國(guó)1931年～1940年的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)資料對(duì)帕默爾干旱指數(shù)進(jìn)行了分析；Diaz和Quayle分別于1978年和1980年以美國(guó)各地溫度統(tǒng)計(jì)、降水統(tǒng)計(jì)資料和先前已經(jīng)建立的帕默爾干旱指標(biāo)建立了評(píng)價(jià)周?chē)?8個(gè)臨近地區(qū)干旱發(fā)生情況的指標(biāo)；在1982年Karl和Koscielny應(yīng)用這一指標(biāo)計(jì)算了1898年～1981年間美國(guó)多個(gè)地區(qū)的干旱情況，并根據(jù)干旱不同程度把它們分成相似區(qū)域；Lohani.V.K和Loganathan.G.V在1997年利用非線性函數(shù)關(guān)系分析相關(guān)地區(qū)干旱出現(xiàn)的時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。

除以上應(yīng)用外，帕默爾干旱指標(biāo)也被用于火災(zāi)監(jiān)測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)等方面。Kappel用帕默爾干旱指標(biāo)建立了明尼蘇達(dá)州和威斯康辛州的干旱發(fā)生情況和當(dāng)?shù)鼗馂?zāi)災(zāi)害發(fā)生之間的關(guān)系；Garik Gutman利用中下午衛(wèi)星導(dǎo)出的地面溫度檢測(cè)美國(guó)干旱情況。除美國(guó)外，澳大利亞、加拿大、南非等國(guó)家也曾先后經(jīng)過(guò)科學(xué)研究證明這一指標(biāo)在本國(guó)的實(shí)際應(yīng)用。

2.2 在我國(guó)的應(yīng)用

帕默爾干旱指標(biāo)不僅在氣象部門(mén)，而且在農(nóng)業(yè)、水文等其他部門(mén)也得到了關(guān)注。1985年，我國(guó)學(xué)者安順清等人參考濟(jì)南1919年～1980年和鄭州1951年～1980年兩個(gè)氣象站的氣溫和降水資料，并且選用了12個(gè)氣象站的有關(guān)資料對(duì)之前已經(jīng)建立的帕默爾干旱指標(biāo)進(jìn)行修正，建立了適用于我國(guó)干旱發(fā)生情況的指標(biāo)。黃妙芬在黃土高原西北部地區(qū)利用這一指標(biāo)分析了當(dāng)?shù)馗珊登闆r。1995年趙惠媛等人選取了東北松嫩平原西部地區(qū)11個(gè)站點(diǎn)的降水量、水分蒸發(fā)量和當(dāng)?shù)赝寥篮浚谥暗幕A(chǔ)上再一次對(duì)帕默爾干旱指標(biāo)進(jìn)行修正。由于考慮了氣候的影響，計(jì)算出的干旱出現(xiàn)時(shí)間與實(shí)際情況比較接近。1997年劉雪梅等人應(yīng)用修正的帕默爾指數(shù)及貴州地區(qū)降水量，對(duì)貴州地區(qū)出現(xiàn)的干旱類型、干旱發(fā)生的次數(shù)、每一次干旱發(fā)生所持續(xù)的時(shí)間、干旱分布時(shí)空特征、變化情況做了研究，總結(jié)出貴州干旱發(fā)生的主要特征并進(jìn)行了相似性區(qū)分。馬延慶等針對(duì)渭北地區(qū)的干旱特點(diǎn)，根據(jù)修正的帕默爾干旱指標(biāo)建立了干旱指數(shù)，并應(yīng)用該指標(biāo)對(duì)其他地區(qū)相似地區(qū)干旱的發(fā)生進(jìn)行了分析和預(yù)測(cè)。2001年徐向陽(yáng)等有關(guān)學(xué)者以帕默爾干旱指標(biāo)的基本原理為依據(jù)，查閱江蘇省徐州市歷史上發(fā)生旱災(zāi)的相關(guān)資料，建立了專門(mén)應(yīng)用于分析徐州市干旱發(fā)生情況的指標(biāo)，以此推斷出徐州市干旱發(fā)生的頻率和次數(shù)，以及有可能發(fā)生的年份，并分析了徐州市干旱災(zāi)情發(fā)生的時(shí)空分布特征。該指標(biāo)通過(guò)驗(yàn)證表明基本上適合于我國(guó)100°E以東地區(qū)。

3 帕默爾干旱指標(biāo)的發(fā)展

建立指標(biāo)時(shí)所選取的氣象資料在不同站點(diǎn)表現(xiàn)的不一樣，只選取某一個(gè)站點(diǎn)的資料不能體現(xiàn)指標(biāo)應(yīng)用的普遍性，將具有相似氣候特征的第地區(qū)劃分在一起，然后取各氣象要素的平均值作為指標(biāo)，進(jìn)行計(jì)算；帕默爾干旱指標(biāo)并不是衡量農(nóng)業(yè)干旱的標(biāo)準(zhǔn)，要想準(zhǔn)確的評(píng)估農(nóng)業(yè)干旱需要綜合考慮氣象因子和農(nóng)作物灌溉規(guī)律和人為因子的影響；進(jìn)一步推廣這一指標(biāo)在氣象監(jiān)測(cè)工作中的應(yīng)用，為氣象部門(mén)能夠合理預(yù)測(cè)旱澇災(zāi)情提供依據(jù)；將這一指標(biāo)的應(yīng)用擴(kuò)展到農(nóng)業(yè)干旱整個(gè)領(lǐng)域，為進(jìn)一步評(píng)估農(nóng)業(yè)干旱出現(xiàn)的嚴(yán)重程度提供更科學(xué)的方法。

4 結(jié)語(yǔ)

生產(chǎn)和生活的方方面面都不可避免的受到干旱影響，帕默爾干旱指標(biāo)不僅對(duì)預(yù)測(cè)地域干旱時(shí)空分布特征，還能夠?qū)ο嗨频貐^(qū)的干旱特征進(jìn)行分析，可以預(yù)測(cè)，這一指標(biāo)將在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都是比較受關(guān)注的。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：孫鈺峰，河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，本科生，研究方向：水文水資源。