喬 丹

不同干旱氣象指標(biāo)在四川省干旱規(guī)律研究中的應(yīng)用選比

喬 丹

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西楊陵 712100）

本文利用四川省多個(gè)氣象站點(diǎn)的月降水量資料計(jì)算了降水量距平百分率、相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)等氣象干旱指標(biāo)，通過分析比較，結(jié)果表明，用標(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)；干旱等級(jí)

四川省是一個(gè)農(nóng)業(yè)大省，在全國(guó)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(shí)空分布不均勻，年際變化很大[1]，干旱問題十分地突出。旱災(zāi)是四川省發(fā)生頻率最高、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、危害范圍最廣、經(jīng)濟(jì)損失最為嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害[2]。因此，對(duì)四川省的干旱規(guī)律進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

干旱問題的研究較為復(fù)雜，氣象干旱是其他干旱研究的基礎(chǔ)。我國(guó)氣象干旱等級(jí)中所規(guī)定的氣象干旱指標(biāo)主要有降水量距平百分率、相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)、土壤相對(duì)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(gè)氣象站點(diǎn)的降水資料，計(jì)算了降水量距平百分率、相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)等三種氣象干旱指標(biāo)，旨在通過對(duì)這幾種常用氣象干旱指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，為今后其他學(xué)者研究四川省干旱規(guī)律提供科學(xué)依據(jù)。

1計(jì)算原理與方法

1.1降水量距平百分率Pa

用其表征某一個(gè)時(shí)段的降水量較同期氣候多年平均降水量的偏差，計(jì)算公式為：

式中：P——某時(shí)段降水量，mm；——計(jì)算時(shí)段同期氣候多年平均降水量，mm。

1.2相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)M

用其表征某一個(gè)時(shí)段的降水量與其蒸發(fā)量之間平衡，計(jì)算公式為：

式中：PE——某一時(shí)段的可能蒸散量，mm；可能蒸散量按Thornthwaite方法計(jì)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(dāng)月平均氣溫T-i≤0℃時(shí)， PEm=0（mm/月）。

1.3標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)

此指標(biāo)適于月尺度及其以上尺度的相對(duì)當(dāng)?shù)貧夂驙顩r的干旱監(jiān)測(cè)與評(píng)估。具體的計(jì)算原理及方法如下。

⑴假設(shè)某一個(gè)時(shí)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(biāo)準(zhǔn)化正態(tài)分布函數(shù)中，并對(duì)Γ分布概率進(jìn)行正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化處理，進(jìn)行近似求解可得：

式中：；當(dāng)F＞0.5時(shí)，S=1，當(dāng)F≤0.5時(shí)，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(jí)劃分

降水量距平百分率、相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)的干旱等級(jí)劃分見表1。

表1 降水量距平百分率、相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)的干旱等級(jí)

2三種氣象干旱指標(biāo)的應(yīng)用比較

本文計(jì)算了四川省54個(gè)站點(diǎn)1964～1972年的各年逐月降水量距平百分率、相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)，由于站點(diǎn)較多，計(jì)算表格太多，故不在文中一一列出。

由計(jì)算結(jié)果分析可得，用月尺度的相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)相比，該指標(biāo)所判斷的干旱結(jié)果偏重一些；另外，當(dāng)月降水量為0時(shí)，就不存在降水量距平百分率，所以該指標(biāo)也具有一定的局限性。干旱是個(gè)累積的過程，而所計(jì)算出的各月相對(duì)濕潤(rùn)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(jìn)行比較；并且當(dāng)某一年中某一個(gè)月份數(shù)據(jù)記錄缺失時(shí)，用Thornthwaite方法便無法計(jì)算該年各月的相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)，所以該方法也存在一定的局限性。標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化而得，具有穩(wěn)定的計(jì)算特性，消除了降水的時(shí)空分布差異，在各個(gè)區(qū)域和各個(gè)時(shí)段均能有效地反映旱澇狀況[5]；使用標(biāo)準(zhǔn)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(duì)三種氣象干旱指標(biāo)的應(yīng)用比較分析，可得到如下結(jié)論：

降水距平百分率雖計(jì)算簡(jiǎn)單，所需資料獲取方便，但該指標(biāo)對(duì)干旱的響應(yīng)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(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)不能更好的與同期氣候的常年值進(jìn)行相比較，該方法存在一定的局限性；標(biāo)準(zhǔn)化降水指標(biāo)能夠適用于任意時(shí)間、空間尺度，計(jì)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(xué)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(guó)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(jí)[S].

[4]馮建設(shè)，王建源等.相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)在農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)中的應(yīng)用[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2011,22（6）:766―772.

[5]袁文平，周廣勝.標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)與Z指數(shù)在我國(guó)應(yīng)用的對(duì)比分析[J].植物生態(tài)學(xué)，2004,28（4）:523―529.

S161.3

A

2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1007-6344（2017）03-0280-01