農(nóng)業(yè)干旱傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)研究進(jìn)展

郭茜月 劉國(guó)金 李悅萱

[摘 要] 由于農(nóng)業(yè)自身的脆弱性，導(dǎo)致其減產(chǎn)的原因眾多。干旱作為主要的自然災(zāi)害之一，對(duì)于農(nóng)業(yè)的影響正在逐漸加劇，了解其傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法的發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)于防御干旱具有重要意義?；诖耍疚闹饕獙?duì)農(nóng)業(yè)干旱傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的干旱監(jiān)測(cè)工作提供理論參考。

[關(guān)鍵詞] 農(nóng)業(yè);干旱;監(jiān)測(cè)

[中圖分類號(hào)] S423 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-7909（2020）20-93-2

據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界人口的1/3均生活在缺水地區(qū)，有11億人無(wú)法獲得安全的飲用水。在全球范圍內(nèi)，干旱（7.5%）是僅次于洪水（11%）的第二大地理災(zāi)害。從1970年到2000年初，受干旱嚴(yán)重影響的區(qū)域面積百分比增加了1倍。歐洲、亞洲、加拿大、非洲西部和南部以及澳大利亞?wèn)|部均遭受干旱威脅。近年來(lái)，人類飽受干旱侵?jǐn)_，由于干旱高頻率發(fā)生且時(shí)間持久，同時(shí)其具有影響范圍廣、后延影響大的特點(diǎn)，已成為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。

1 干旱發(fā)生與危害概述

大范圍的干旱情況在全球范圍蔓延，其發(fā)生頻率呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢(shì)[1]。干旱導(dǎo)致的災(zāi)害損失占自然災(zāi)害損失的42%以上，每年經(jīng)濟(jì)損失約計(jì)80億美元，波及國(guó)家和地區(qū)約120多個(gè)，受災(zāi)人數(shù)超過(guò)20億，全球由于旱災(zāi)致死的人口數(shù)高達(dá)1 100多萬(wàn)[2]。20世紀(jì)30年代一場(chǎng)持續(xù)10年之久的旱災(zāi)對(duì)美國(guó)的農(nóng)業(yè)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重影響[3]。20世紀(jì)50年代至21世紀(jì)初的50年間，亞歐和非洲大陸的干旱強(qiáng)度比同期增加了16%，其中我國(guó)華北、東北地區(qū)干旱區(qū)域增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯[4]。每年我國(guó)因干旱造成的農(nóng)業(yè)受災(zāi)面積占總受災(zāi)面積的55%，導(dǎo)致糧食減產(chǎn)數(shù)百萬(wàn)噸以上。其中，對(duì)東北三省的影響在不斷加劇，從1990年起，東北三省一直處于降水偏少的狀態(tài)，隨著時(shí)間的推移，干旱日益加重，相關(guān)研究指出，至2030年，由于干旱原因?qū)?dǎo)致東北三省農(nóng)業(yè)產(chǎn)量明顯降低，農(nóng)業(yè)從業(yè)者的經(jīng)濟(jì)收入有可能減少至歷年平均水平的1/2[5]。近年來(lái)，西北地區(qū)由于干旱造成的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失約為生產(chǎn)總值的4%～6%。目前，伴隨全球溫暖化的加劇，干旱情況甚至擴(kuò)展至我國(guó)南方相關(guān)地區(qū)。2007年，湖南省寧鄉(xiāng)縣遭受50年一遇的旱災(zāi);2010年2—3月，云南省大部分地區(qū)均遭受了百年一遇的干旱;2010年，廣西和四川西南山區(qū)均出現(xiàn)50年一遇的干旱。目前，我國(guó)已步入經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展的時(shí)代，為滿足億萬(wàn)國(guó)民生活需求，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全始終是保障我國(guó)發(fā)展的基礎(chǔ)，但由于降雨空間分布不均、生活與工業(yè)用水量增多，部分地區(qū)干旱情況日益加劇，對(duì)干旱的整治及預(yù)防已迫在眉睫。

2 干旱傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)研究進(jìn)展

2.1 干旱類型的劃分

導(dǎo)致干旱的機(jī)理極其復(fù)雜，干旱通?？煞譃?種類型，即農(nóng)業(yè)干旱、水文干旱、氣象干旱和社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱。其中，農(nóng)業(yè)干旱是指在作物生長(zhǎng)過(guò)程中，由于種植環(huán)境水分不足導(dǎo)致農(nóng)作物生長(zhǎng)受限的現(xiàn)象;水文干旱是指受降水不足影響的河川徑流低于平均水平的自然災(zāi)害現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為一定面積和一定時(shí)段內(nèi)流域可利用水量赤字;氣象干旱是指受降水和溫度等綜合因素影響，地表蒸散量大于降水量導(dǎo)致水分減少的自然災(zāi)害;社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱是指人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)水資源的使用需求過(guò)度而導(dǎo)致的水分短缺情況。降水是導(dǎo)致4種干旱的根本原因。氣象干旱作為其余類型災(zāi)害的誘因，可以通過(guò)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)起到干旱預(yù)警和防范的效果。

2.2 干旱監(jiān)測(cè)研究進(jìn)展

傳統(tǒng)干旱監(jiān)測(cè)方法是基于水文、氣象站點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行的。目前，常用的氣象干旱監(jiān)測(cè)方法可分為以下幾種。

2.2.1 帕默爾干旱指數(shù)（PDSI）。帕默爾干旱指數(shù)是美國(guó)測(cè)量氣象干旱中最常使用的方法。其是基于大氣水分供給與水分需求相對(duì)于當(dāng)?shù)卣顟B(tài)的累計(jì)距平值進(jìn)行計(jì)算。PDSI在我國(guó)同樣取得了較好的監(jiān)測(cè)效果。衛(wèi)捷等證明了PDSI能夠準(zhǔn)確描述干旱的發(fā)生及其強(qiáng)度[6];王勁松等基于PDSI監(jiān)測(cè)了河西地區(qū)的干旱情況，結(jié)果與歷史記錄數(shù)據(jù)恰好吻合[7]。

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）。標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)可及時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)和評(píng)估干旱嚴(yán)重程度以及確定降水赤字情況。李劍鋒等利用SPI指數(shù)成功分析了新疆地區(qū)的干旱演變[8];林盛吉等基于SPI指數(shù)對(duì)錢塘江流域的旱情進(jìn)行了時(shí)空分析[9]。

2.2.3 帕默爾水汽異常指數(shù)（Palmermoistureanomaly Index）。帕默爾水汽異常指數(shù)由Karl提出，又簡(jiǎn)稱Z指數(shù)，利用前一月的水汽異常計(jì)算本月Z值，具有方便、靈活、準(zhǔn)確的特征，在我國(guó)得到了較好的應(yīng)用。黃道友等根據(jù)南方區(qū)域的季節(jié)性干旱實(shí)際情驗(yàn)證了Z指數(shù)的干旱預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性[10]。

除上述3種應(yīng)用較為廣泛的氣象干旱指數(shù)預(yù)測(cè)法外，近年來(lái)，一些學(xué)者從降水距平百分率（Pa）、相對(duì)濕度指數(shù)和綜合氣象干旱指數(shù)（CI）方面展開(kāi)了研究，也獲得了與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相吻合的監(jiān)測(cè)效果[11-13]。

2.3 干旱傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法存在的問(wèn)題

上述氣象干旱指數(shù)均是通過(guò)氣象、水文站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析、建模來(lái)監(jiān)測(cè)干旱情況。對(duì)于單一或小范圍地區(qū)來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)處理方法簡(jiǎn)單、計(jì)算量小、易于獲得，但受觀測(cè)站數(shù)量限制，對(duì)于連續(xù)描述空間干旱分布特征的分析難以實(shí)現(xiàn)。因此，采用氣象干旱指數(shù)監(jiān)測(cè)大范圍干旱情況時(shí)存在一定的局限性。

3 結(jié)語(yǔ)

干旱是較為常見(jiàn)的農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害之一，其對(duì)農(nóng)業(yè)的影響間接成為制約我國(guó)發(fā)展的一種潛在因素，因此有關(guān)干旱研究越來(lái)越受到重視。傳統(tǒng)的干旱監(jiān)測(cè)方法基于水文、氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù)建立干旱指數(shù)、降水指數(shù)以及蒸散量等大氣相關(guān)參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其具有數(shù)據(jù)來(lái)源可靠、精確度高等特點(diǎn)，但受觀測(cè)站數(shù)的限制難以用于廣域范圍的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)，難以滿足大范圍用戶的需求。目前，干旱傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)還需結(jié)合一些新的方法才能更有效對(duì)干旱起到監(jiān)測(cè)效果。

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