不同干旱氣象指標在四川省干旱規(guī)律研究中的應用選比

喬 丹

不同干旱氣象指標在四川省干旱規(guī)律研究中的應用選比

喬 丹

（楊凌職業(yè)技術(shù)學院 陜西楊陵 712100）

本文利用四川省多個氣象站點的月降水量資料計算了降水量距平百分率、相對濕潤度指數(shù)和標準化降水指數(shù)等氣象干旱指標，通過分析比較，結(jié)果表明，用標準化降水指數(shù)（SPI）能更好地體現(xiàn)四川省各地的干旱程度。以期為今后其他學者研究四川省季節(jié)性干旱規(guī)律提供決策依據(jù)。

降水量距平百分率；相對濕潤度指數(shù)；標準化降水指數(shù)；干旱等級

四川省是一個農(nóng)業(yè)大省，在全國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。然而該省的坡耕地所占比例較大，可灌溉面積較小，雖然降雨量較為豐沛，但降雨的季節(jié)和農(nóng)作物需水的季節(jié)并不一致，時空分布不均勻，年際變化很大[1]，干旱問題十分地突出。旱災是四川省發(fā)生頻率最高、持續(xù)時間最長、危害范圍最廣、經(jīng)濟損失最為嚴重的農(nóng)業(yè)自然災害[2]。因此，對四川省的干旱規(guī)律進行研究具有重要的現(xiàn)實意義。

干旱問題的研究較為復雜，氣象干旱是其他干旱研究的基礎(chǔ)。我國氣象干旱等級中所規(guī)定的氣象干旱指標主要有降水量距平百分率、相對濕潤度指數(shù)、標準化降水指數(shù)、土壤相對濕度干旱指數(shù)、帕默爾干旱指數(shù)和綜合氣象干旱指數(shù)[3]。本文利用四川省多個氣象站點的降水資料，計算了降水量距平百分率、相對濕潤度指數(shù)和標準化降水指數(shù)等三種氣象干旱指標，旨在通過對這幾種常用氣象干旱指標進行對比分析，為今后其他學者研究四川省干旱規(guī)律提供科學依據(jù)。

1計算原理與方法

1.1降水量距平百分率Pa

用其表征某一個時段的降水量較同期氣候多年平均降水量的偏差，計算公式為：

式中：P——某時段降水量，mm；——計算時段同期氣候多年平均降水量，mm。

1.2相對濕潤度指數(shù)M

用其表征某一個時段的降水量與其蒸發(fā)量之間平衡，計算公式為：

式中：PE——某一時段的可能蒸散量，mm；可能蒸散量按Thornthwaite方法計算：

式中：PEm——月可能蒸散量，mm/月； T-i——月平均氣溫，℃；

H——年熱量指數(shù)； A——常數(shù)。

當月平均氣溫T-i≤0℃時， PEm=0（mm/月）。

1.3標準化降水指數(shù)(SPI)

此指標適于月尺度及其以上尺度的相對當?shù)貧夂驙顩r的干旱監(jiān)測與評估。具體的計算原理及方法如下。

⑴假設(shè)某一個時段的降水量為x，則其Γ分布的概率密度函數(shù)為：

式中：β＞0，γ＞0分別為尺度和形狀參數(shù)；

在確定了概率密度函數(shù)中的參數(shù)之后，可求出x小于某一年的降水量x0事件的概率：

⑵降水量為0這一事件的概率為：

式中：m——降水量為0的樣本數(shù)；n——總樣本數(shù)。

⑶將式（1.7）和（1.8）求得的概率值代入標準化正態(tài)分布函數(shù)中，并對Γ分布概率進行正態(tài)標準化處理，進行近似求解可得：

式中：；當F＞0.5時，S=1，當F≤0.5時，S=-1。

c0=2.515517；c1=0.802853；c2=0.010328；d1=1.432788；d2=0.189269；d3=0.001308。

1.4干旱等級劃分

降水量距平百分率、相對濕潤度指數(shù)和標準化降水指數(shù)的干旱等級劃分見表1。

表1 降水量距平百分率、相對濕潤度指數(shù)和標準化降水指數(shù)的干旱等級

2三種氣象干旱指標的應用比較

本文計算了四川省54個站點1964～1972年的各年逐月降水量距平百分率、相對濕潤度指數(shù)和標準化降水指數(shù)，由于站點較多，計算表格太多，故不在文中一一列出。

由計算結(jié)果分析可得，用月尺度的相對濕潤度指數(shù)和標準化降水指數(shù)所劃分的各年各月的干旱類型基本相同（輕旱為主，中旱次之，重旱較少）；月尺度的降水量距平百分率基本上體現(xiàn)出了各月降水量較常年平均值的偏差，但歷年同期的降水量之間存在較大差異，所以此指標不能夠很理想的體現(xiàn)出四川省各月的干旱輕重程度；并且與其他兩種指標相比，該指標所判斷的干旱結(jié)果偏重一些；另外，當月降水量為0時，就不存在降水量距平百分率，所以該指標也具有一定的局限性。干旱是個累積的過程，而所計算出的各月相對濕潤度指數(shù)只能反映該月的土壤水分收支平衡[4]，不能更好的與同期氣候的常年值進行比較；并且當某一年中某一個月份數(shù)據(jù)記錄缺失時，用Thornthwaite方法便無法計算該年各月的相對濕潤度指數(shù)，所以該方法也存在一定的局限性。標準化降水指數(shù)是先通過概率密度函數(shù)求解累積概率，再將累積概率標準化而得，具有穩(wěn)定的計算特性，消除了降水的時空分布差異，在各個區(qū)域和各個時段均能有效地反映旱澇狀況[5]；使用標準化降水指數(shù)可以分別以月尺度、年尺度來更好的體現(xiàn)出四川省各地的干旱程度。

3結(jié)論

通過對三種氣象干旱指標的應用比較分析，可得到如下結(jié)論：

降水距平百分率雖計算簡單，所需資料獲取方便，但該指標對干旱的響應較慢，不能夠很理想的體現(xiàn)出四川省各月的干旱輕重程度；相對濕潤度指數(shù)不能更好的與同期氣候的常年值進行相比較，該方法存在一定的局限性；標準化降水指標能夠適用于任意時間、空間尺度，計算穩(wěn)定，能更好的體現(xiàn)四川省各地的干旱程度。通過本文的研究分析，以期為今后其他學者研究四川省干旱規(guī)律提供決策依據(jù)。

[1]熊永清，劉永清.四川盆地干旱規(guī)律及趨利避害措施的探討[J].中國防汛抗旱，1991（1）.

[2]劉定輝，龐良玉等.四川盆省季節(jié)性干旱綜合防控技術(shù)研究[J].四川農(nóng)業(yè)科技，2009（8）:48―49.

[3]GB/T20481―2006，氣象干旱等級[S].

[4]馮建設(shè)，王建源等.相對濕潤度指數(shù)在農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測業(yè)務(wù)中的應用[J].應用氣象學報，2011,22（6）:766―772.

[5]袁文平，周廣勝.標準化降水指數(shù)與Z指數(shù)在我國應用的對比分析[J].植物生態(tài)學，2004,28（4）:523―529.

S161.3

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2 文獻標識碼：B

1007-6344（2017）03-0280-01