7 种气象干旱指数的中国区域适应性

Abstract

作为干旱问题的基础, 干旱指数的确定一直是干旱研究的难点之一, 至今尚没有统一的干旱指数能适用于广泛的干旱研究, 因此研究干旱指数的区域适用性具有重要的科学意义. 本文使用Gravity Recovery And Climate Experiment(GRACE)反演的陆地水储量、观测的土壤湿度和径流数据, 评估了Palmer干旱指数(PDSI)、基于中国台站观测数据的修正PDSI(PDSI_CN)、自矫正PDSI(scPDSI)、地表湿润指数(SWI)、标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散发指数(SPEI)和气象观测数据驱动的陆面数值模式模拟的土壤湿度(CLM3.5/ObsFC)共7种干旱指数在中国的区域适用性. 结果表明: scPDSI在中国地区的适用性最优, 但其数值范围明显小于PDSI和PDSI_CN, 需要制定新的旱涝等级分级标准. 由于经验参数的代表性差, PDSI和PDSI_CN在中国干旱区和湿润区的应用会存在一定的问题. SPI和SPEI在湿润地区的适用性较好, 而在干旱半干旱地区的适用性较差. 这是因为在干旱半干旱地区, SPI没有考虑气温异常的影响, 因此结果偏湿; 当采用Thornthwaite方法计算潜在蒸散时, SPEI会高估气温变化的影响, 因此结果偏干. 2000年之前, CLM3.5/ObsFC在中国区域的适用性较好, 但2000年之后在干旱半干旱地区的适用性较差. 在检测年尺度的干湿变化上, SWI与其他干旱指数表现出基本一致的年际与年代际演变特征. 对于中国区域干湿变化的长期趋势, 7种干旱指数的检测结果一致, 均显示出明显的阶段性变化特征. 但在量值上, 不同干旱指数的检测结果存在明显的差异. 这种差异既与指数自身的定义有关, 也有气候变化有关.