氣象干旱指數在中國的適應性分析

張榮太

摘 要：近些年來，全球氣候變暖問題日益嚴峻，我國極端干旱問題也頻繁發生，且整體強度與范圍都在不斷擴大，不僅給農業生產形成了巨大損失，還導致水資源短缺、自然災害頻發等不利影響。基于此，提升干旱監測、預測以及評估技術水平，針對各項氣象干旱指標在我國各地區的適應性做出系統性總結，具有非常重要的現實意義。本文主要分析了氣象干旱指數在中國的適應性。

關鍵詞：中國;氣象干旱指數;適應性;干旱監測

干旱歷來是影響人類社會發展的重要問題，也是我國最為常見的一種自然災害，其發生頻率較高，而且持續時間較長，實際影響范圍較廣，給人們的日常生活及生產活動帶來了嚴重的威脅。常用的氣象干旱指數主要包括Pa、SPI指數、Z指數、SAPI指數、GEVI指數、SPEI指數、MI指數、PDSI指數、CI指數、K指數、溫潤指數以及干燥度指數等。

1、中國南方濕潤地區

SPEI指數與修正的CI指數在我國長江中下游地區具有較好的適應性，不過在不同時段及區域會呈現出一定差異。在江蘇及安徽地區，改進的CI指數要比SPEI指數更好，而在湖北、江西以及湖南地區，改進的CI指數在冷季（即10月份到次年4月份）評估效果較好，SPEI指數則在暖季（即5月到9月份）更為適用，對兩個指數分時間段進行交替使用可以有效提高監測效果。在江淮流域，通過對Z、Pa、MI、PI以及SPI各種指數適應性的對比分析，發現從月尺度來說，Z指數的實際效果更好。相比之下，月尺度下的SPI指數在冬季所呈現的吻合率較低，其它月份和Z指數相當，而MI指數的效果最差。在淮河流域，CI指數比Pa、Z指數、SPI指數以及MI指數適用性更好，可以清晰的刻畫出干旱發生與發展機制，而且跟土壤墑情及歷史干旱災情之間具有良好的相關性，特別是在安徽冬小麥的生育期（即10月到次年5月份）適應性較好，這是因為CI指數不但考慮到最近降水情況，同時涉及到水分收支情況，可以實現對干旱發生及發展機制、特征較好的表征。在西南和華南地區，修正的CI指數與K指數實際監測效果更好。比較而言，SPI指數和GEVI指數對于干旱累積情況的考慮不足，出現監測偏輕、解除過快等情況;PDSI指數對于干旱的波動發展反應能力相對較差。修正的CI指數及K指數在各個季節干旱監測當中的表現都比較好，夏季和秋季K指數要好于修正的CI指數，其它兩季則恰好相反，K指數對于干旱的演變過程具有更強的刻畫能力。因為我國西南地區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差異，可能會造成干旱指數在不同季節對干旱描述不準確。所以，對水分平衡加以考慮的SPEI指數要比SPI指數更為適合這個區域。在廣東地區，對Z、Pa、MI、SPEI以及SPI指數加以對比，可以發現各項指標發生干旱等級不一致率較高的時間主要為10月份至次年1月份，考慮到蒸發的指數（包括MI和SPEI）要比其它指數對干旱等級的評價更為合理。除此之外，由于氣溫變化導致蒸發，繼而對干旱等級變化形成的影響，SPEI指數要優于MI指數。綜合分析歷史干旱情況，可以發現SPEI指數對于干旱的評估會更為接近于實際情況，效果更好。

2、中國華北與西北地區

在我國黃河流域，針對K、Pa、CI、PDSI以及SPI指數的適應性進行分析，K指數與CI指數對于干旱監測結果和真實情況吻合度更高，其次分別是SPI、Pa以及PDSI。綜合分析發現，K指數在這一地區的適用性更強，不過在以下情況之下除外：①河南地區夏季和秋季、內蒙古地區冬季，可以主要利用CI指數的監測結果;②內蒙古地區夏季，K指數與CI指數監測效果都較為適宜，因此可以相互結合使用;③山東地區冬季，K指數與Pa監測結果可相互結合使用;④山東地區夏季，可以使用Pa監測結果;⑤青海地區各季節都可以利用SPI指數進行監測。

在黃土高原地區，對SPI指數與SPEI指數進行對比，SPEI指數對區域干旱的監測較為適用，這是由于它不僅具備多時間尺度的特征，并且形式相對簡單，對于數據要求較低，同時會考慮到溫度對干旱造成的影響。在西北干旱及半干旱地區實際監測中，GEVI指數在甘肅及新疆地區要比SPI指數監測效果更好，而在西北地區東部SPEI指數適用性要優于SPI指數。對西北地區各省份來說，青海地區春季和夏季，MI指數要比SPI、Z指數對于干旱情況的反應更為精準，并且能夠有效反映不同地區干旱情況發生頻率之間的差異。對于寧夏地區，K指數與CI指數的評估效果優于Pa與SPI指數。K與CI指數在絕大多數年份都更為接近于實際等級。在大多數地區，K指數所表現出的絕對一致率及相對一致率都要優于Pa與SPI指數。此外，其空、漏評估率也更低。并且，SPEI在這個地區的干旱監測效果要好于SPI指數，主要是因為SPEI同時考慮到蒸發與降水情況。在陜西地區，針對PDSI、SPI以及SPEI指數進行比較，PDSI指數對于干旱程度的實際監測效果和十二個月尺度的SPI與SPEI指數相似，則說明PDSI指數相應的固定時間尺度大概是十二個月。

整體來說，SPEI指數和PDSI、SPI指數比較優勢較為明顯，不但考慮到氣溫變化對于干旱的影響，而且具備多尺度特征。在河西走廊的干旱區針對Pa、MI、SPI以及SPEI指數加以評價，在年際或是在季節尺度之上，SPEI指數判斷結果都更加接近于實際情況，其報錯率較低。就干旱等級來說，MI指數對于降水更少的干旱地區適應性與可靠性較差。雖然就SPEI指數自身來說，其在干旱地區實際適應性要比其它地區更低，但是與其它幾項指數相比效果較好。

結束語：

總而言之，各種氣象干旱指數對我國各地區具有不同的適應性，在實際應用過程中，要充分考慮相關地區的實際情況，以實現對干旱情況的高效監測和預測，為人們日常生產及生活活動形成良好的指導，為國家經濟建設注入源源不斷的活力。

參考文獻：

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

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

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

[4]何俊琦，余錦華，高歌，王靜.西南地區農業旱情的氣象干旱指數適應性研究[J].氣象科學，2015，35（04）：454-461.