前言
1、美國(guó)西部70%地區(qū)處于干旱狀態(tài),部分地區(qū)出現(xiàn)“嚴(yán)重干旱”和“極度干旱”；歐洲多國(guó)高溫突破歷史極值,多國(guó)糧食產(chǎn)量減產(chǎn)；中國(guó)多日發(fā)布紅色高溫預(yù)警,大部分地區(qū)存在中度至重度干旱。
2、此次全球極端高溫天氣是拉尼娜現(xiàn)象、北極圈附近和北印度洋海水異常增溫以及青藏高原冰雪異常融化所導(dǎo)致的大氣環(huán)流異常的結(jié)果。我國(guó)的高溫?zé)崂颂鞖庵饕獊碓从诟睙釒Ц邏涸鰪?qiáng)和西風(fēng)帶異常擾動(dòng)兩者的綜合疊加。
3、通過復(fù)盤中美經(jīng)歷的干旱發(fā)現(xiàn),干旱顯著降低了各國(guó)當(dāng)年的糧食產(chǎn)量與單產(chǎn)。
4、干旱通過影響作物形態(tài)結(jié)構(gòu)、光合作用以及蛋白質(zhì)合成過程對(duì)作物生產(chǎn)造成影響,但危害程度還要取決于干旱發(fā)生的季節(jié)、作物所處生長(zhǎng)期以及作物品種、種植分布等因素。
5、現(xiàn)有較為通用的干旱監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括降水距平百分率、降水Z指標(biāo)、Bhalme-Mooley 干旱指標(biāo)和Palmer 干旱指標(biāo)。其中Palmer 干旱指標(biāo)是目前最成功的農(nóng)業(yè)干旱指標(biāo)。
01 異常的夏季：近期旱情概述
近期,北半球經(jīng)歷著史無前例的高溫炙烤,印度、巴基斯坦早在4月便已遭受45-50℃的“高溫炙烤”,伊拉克和敘利亞部分地區(qū)溫度突破50℃,加拿大面臨49.6℃的高溫,7月份加州溫度也已飆升至54.4℃；截至8月23日,我國(guó)已連續(xù)12天發(fā)布紅色高溫預(yù)警。即使是北極圈,其7月份的最高氣溫也達(dá)到32.5℃。
持續(xù)的高溫天氣引起了干旱的發(fā)生。根據(jù)美國(guó)國(guó)家抗旱中心的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),美國(guó)多地如今正遭遇嚴(yán)重干旱,美國(guó)西部約70%的地區(qū)正處于干旱狀態(tài),美國(guó)東北部如紐約州、新澤西州等地區(qū)出現(xiàn)了“嚴(yán)重干旱”的情況,部分地區(qū)甚至遭遇“極度干旱”。截至8月16日,處于干旱的玉米、棉花、大豆、春小麥和冬小麥產(chǎn)區(qū)占比分別為28%、61%、24%、18%和56%,這將導(dǎo)致相關(guān)農(nóng)作物產(chǎn)量受損,農(nóng)作物的生長(zhǎng)優(yōu)良率持續(xù)下調(diào)。
歐洲作為多年經(jīng)歷高溫天氣的“老玩家”,也被今年的高溫壓得喘不過氣。多地氣溫超過40℃。法國(guó)巴黎最高氣溫達(dá)40.5℃；葡萄牙、西班牙部分地區(qū)氣溫一度達(dá)到47℃；英國(guó)多地氣溫突破歷史極值。高溫折磨著近半個(gè)歐洲大陸,帶來重重“烤”驗(yàn),而干旱也給歐洲農(nóng)業(yè)帶來重重考驗(yàn)。目前,歐洲多國(guó)已下調(diào)農(nóng)作物產(chǎn)量。歐盟是全球最大的小麥生產(chǎn)、出口地區(qū),其中法國(guó)和德國(guó)是主要的小麥生產(chǎn)國(guó)。在此次干旱影響下,德國(guó)小麥產(chǎn)量預(yù)計(jì)將下降10%左右；法國(guó)的軟質(zhì)小麥和硬粒小麥的產(chǎn)量將分別下降4%和14%。作為玉米出口大國(guó)的羅馬尼亞預(yù)計(jì)干旱將使玉米減產(chǎn)35%左右。在意大利,干旱已經(jīng)危及水稻種植,預(yù)計(jì)損失30%。除主食以外,歐洲的部分特色農(nóng)產(chǎn)品也正遭受嚴(yán)峻考驗(yàn),全球橄欖油出口大國(guó)西班牙的橄欖收成慘淡,未灌溉地區(qū)的產(chǎn)量預(yù)計(jì)會(huì)低于過去五年平均水平的20%,預(yù)計(jì)橄欖產(chǎn)量將下降三分之一。
我國(guó)于今年7月21日首次發(fā)布高溫預(yù)警,8月23日是我國(guó)發(fā)布高溫預(yù)警以來的第34天,也是高溫紅色預(yù)警連續(xù)鳴響的第12天。伴隨高溫持續(xù)月余,我國(guó)各地旱情持續(xù)發(fā)展。據(jù)8月23日中央氣象局氣象干旱監(jiān)測(cè),江蘇南部、湖北大部、浙江大部、福建大部、江西、湖南、貴州大部、重慶、四川大部、陜西東南部、甘肅東南部和西藏中東部等地存在中度至重度氣象干旱,局部特旱。未來一周雖部分地區(qū)會(huì)有少量降水,對(duì)氣象干旱緩和有利,但其他大部地區(qū)仍維持高溫少雨天氣,氣象干旱將持續(xù)發(fā)展。
02 氣候因子的變異與碰撞：高溫天氣的成因
如此反常的氣候現(xiàn)象很難用簡(jiǎn)單的線性邏輯去思考,其背后是多種氣候因子在一系列生物活動(dòng)的影響下發(fā)生了變異并且以一種非線性的方式碰撞在一起,共同引發(fā)了此次極端高溫天氣。從地理學(xué)的視角,高溫天氣的直接成因就是高壓大氣系統(tǒng)持續(xù)輸入熱空氣。大氣環(huán)流異常、厄爾尼諾現(xiàn)象、拉尼娜現(xiàn)象等都對(duì)近幾年的高溫天氣有著很大的影響。今年全球極端高溫天氣是拉尼娜現(xiàn)象、北極圈附近和北印度洋海水異常增溫以及青藏高原冰雪異常融化所導(dǎo)致的大氣環(huán)流異常的結(jié)果,而我國(guó)的高溫?zé)崂颂鞖庵饕獊碓从诟睙釒Ц邏涸鰪?qiáng)和西風(fēng)帶異常擾動(dòng)兩者的綜合疊加。
首先是兩大副高發(fā)生了變異。北半球的兩大副高原本各自在自己的領(lǐng)地活躍,然而今年夏天,大西洋副高突破了落基山脈的阻擋,不斷東伸,與太平洋副高相連；太平洋副高也不斷向西延伸作為呼應(yīng),至此圍繞北半球的副熱帶高壓帶大體形成,使得這一整圈都熱了起來。
其次是控制溫帶的冷暖和旱澇的西風(fēng)帶發(fā)生了變異。在西風(fēng)帶上,高壓脊和低壓槽相伴而生,槽前脊后,伴隨著大范圍的降雨,而槽后脊前伴隨著大范圍的下沉氣流和晴朗天氣。原本的西風(fēng)帶環(huán)繞在副熱帶高氣壓帶和副極地低氣壓帶之間,有效的隔絕了炎熱和寒冷。但今年5月,北太平洋和北大西洋沿岸的海水急速增溫?cái)U(kuò)大了北極圈附近的溫差,誘發(fā)西風(fēng)帶激流紊亂,出現(xiàn)一個(gè)個(gè)高壓脊,將亞熱帶的酷熱沿經(jīng)線送入溫帶、寒溫帶甚至北極地區(qū)。目前強(qiáng)大的副熱帶高壓籠罩著我國(guó)的南方,同時(shí)由于4、5月份青藏高原冰雪異常融化使得南亞高壓在夏季增強(qiáng),有了南亞高壓的強(qiáng)力支持,副高持續(xù)時(shí)間也更長(zhǎng),更加穩(wěn)定,使得暖濕氣流難以進(jìn)入南方腹地形成降雨。
最后,今年太平洋中東部海水異常變冷而產(chǎn)生的拉尼娜現(xiàn)象也為南方高溫的發(fā)生提供了重要的氣候背景條件。按正常預(yù)期,拉尼娜現(xiàn)象自春天過后應(yīng)逐漸減弱,但五月份東南信風(fēng)迅速發(fā)展,強(qiáng)烈的東南信風(fēng)將暖水堆積在西太平洋,加劇了熱量分布不均,使得太平洋副高加強(qiáng)并且更加偏北,雨帶也隨之北上。同時(shí),亞歐大陸形成了一條低壓槽,隨后幾天低壓槽不斷東移,同副高北移共同作用形成了我國(guó)北方的降雨,有效削弱了我國(guó)北方的高溫天氣,但這也容易形成北澇南旱的局面。全球高溫也是西風(fēng)帶和副熱帶高壓共同作用的結(jié)果,西風(fēng)帶紊亂在歐洲和北美形成了“大槽大脊”的局面,大部分地區(qū)被高壓脊和副熱帶高壓所籠罩,加劇了當(dāng)?shù)馗邷馗珊档臉O端天氣。
極端天氣是眾多氣候因子的變異和碰撞,也許我們無法判定這種變異和碰撞究竟是偶然還是一種未知的趨勢(shì),但如果以地理學(xué)的視角去挖掘這背后的底層邏輯,大致可以得到這樣一個(gè)答案：西風(fēng)帶紊亂和副熱帶高壓加強(qiáng)的根本原因還是全球氣候變暖。地球氣候系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),人類一系列的活動(dòng)引發(fā)了全球變暖,使得原本正常運(yùn)行的天氣系統(tǒng)發(fā)生異常,導(dǎo)致全球各地溫度和降水量呈現(xiàn)較大差異,疊加各類天氣異常因子集結(jié)、共同作用,最后造成各種極端天氣頻發(fā)。
03 歷史的復(fù)盤：中美干旱對(duì)糧食生產(chǎn)的影響
“日光之下并無新事”。歷史上,中美曾遭遇了不同程度的干旱,各自農(nóng)業(yè)及畜牧業(yè)也受到了不同程度的沖擊。通過對(duì)歷史事件的復(fù)盤,我們也許可以站在巨人的肩上對(duì)未來做出更好的判斷。
1.2012年美國(guó)干旱
自當(dāng)年5月以來,干旱伴隨著高溫肆虐了美國(guó)本土一半以上的土地,中西部地區(qū)受災(zāi)最嚴(yán)重。2012年6月,干旱蔓延到了美國(guó)境內(nèi)68.8%的地區(qū),“嚴(yán)重”和“極端”干旱面積達(dá)到24.3%。7月份,美國(guó)大陸80%的面積處于不同程度的干旱狀態(tài),處于“嚴(yán)重”和“極端”干旱的土地面積比例上升至45.6%。8月份由于部分地區(qū)的降水使得干旱土地面積稍有降低,但仍達(dá)到國(guó)土面積的77%左右,其中“特大干旱”土地面積的比例超過了6%。到2013年1月,中西部絕大部分地區(qū)仍然處于特大干旱狀態(tài),直到13年3月,嚴(yán)重干旱的面積才陸續(xù)減少。2012年美國(guó)干旱究其原因,是由于拉尼娜事件讓赤道中東太平洋長(zhǎng)時(shí)間處于冷水控制下,使得大氣產(chǎn)生持續(xù)的下沉運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致熱帶、副熱帶地區(qū)大氣環(huán)流系統(tǒng)發(fā)生異常變化。
美國(guó)此次干旱同樣對(duì)農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)造成了巨大的影響。數(shù)據(jù)顯示,此次干旱使得正分別處于抽絲和開花階段的玉米和大豆的生長(zhǎng)優(yōu)良率直線下降。根據(jù)USDA每周公布的作物生長(zhǎng)報(bào)告,2012年7月15日,美國(guó)玉米生長(zhǎng)優(yōu)良率為31%,大豆優(yōu)良率為34%；而至7月29日,又分別下降至24%和29%,而一年前的同期,玉米和大豆的優(yōu)良率均達(dá)到60%以上。產(chǎn)量方面,2012年美國(guó)玉米產(chǎn)量為107.6億蒲式耳,比2011年下降12.7%,是2007年以來的最低水平；由于2012年玉米種植面積比2011年增加了4.9%,因此2012年平均每英畝單產(chǎn)將比2011年降低16.6%,是1996年以來最低值。2012年美國(guó)大豆產(chǎn)量為82.79百萬噸,比2011年下降14.1%；每公頃單產(chǎn)為2686.7公斤,比2011年降低了4.8%,是2009年以來最低值。
2.中國(guó)旱災(zāi)回顧
我國(guó)是干旱災(zāi)害頻繁發(fā)生的國(guó)家,旱災(zāi)的發(fā)生具有明顯的時(shí)空分布規(guī)律。從全國(guó)范圍看, 春夏季節(jié)旱區(qū)主要在黃淮海地區(qū)和西北地區(qū);夏秋季節(jié)旱區(qū)轉(zhuǎn)移至長(zhǎng)江流域, 直至南嶺以北地區(qū);秋冬季節(jié)則移至華南沿海;冬春季節(jié)再由華南擴(kuò)大到西南地區(qū)。由于季風(fēng)氣候的影響, 我國(guó)旱災(zāi)發(fā)生的頻次與緯度有關(guān)。有學(xué)者研究我國(guó)500年來的氣象資料后發(fā)現(xiàn),低緯度旱災(zāi)發(fā)生頻次較少, 隨著緯度的增加發(fā)生的頻次增加, 北緯30°-40°發(fā)生的頻次最高, 在40°N以北的地區(qū)又有減少的趨勢(shì)。由此可見,在我國(guó)長(zhǎng)江以北至黃河流域是旱災(zāi)發(fā)生的主要地區(qū),全國(guó)各省份平均成災(zāi)面積呈現(xiàn)出“北重南輕、中東部重西部輕”的格局,歷年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也證實(shí)了這一點(diǎn)。
我國(guó)常用受災(zāi)率和災(zāi)害指數(shù)強(qiáng)度來衡量干旱對(duì)糧食生產(chǎn)單位面積的致災(zāi)程度。前者為旱災(zāi)受災(zāi)面積占總糧食播種面積的比率,后者則表示為成災(zāi)面積占受災(zāi)面積的比例。一般而言,糧食單產(chǎn)主要取決于氣象條件的好壞,糧食作物在生長(zhǎng)季的不同階段對(duì)光照、溫度和水分的要求各不相同,通常干旱等災(zāi)害的出現(xiàn),會(huì)導(dǎo)致某個(gè)或多個(gè)要素超過臨界值,從而影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育,進(jìn)而導(dǎo)致糧食單產(chǎn)水平的下降,影響糧食產(chǎn)量。圖12和圖13展示了糧食總產(chǎn)量年變化率、糧食單產(chǎn)年變化率與受災(zāi)率之間顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。糧食產(chǎn)量和單產(chǎn)的變化率峰值均與受災(zāi)率的谷值相對(duì)應(yīng),而其峰值則與糧食產(chǎn)量和單產(chǎn)的變化率的谷值相對(duì)應(yīng),糧食總產(chǎn)量和單產(chǎn)的變化率隨著受災(zāi)率的波動(dòng)而變動(dòng),受災(zāi)率越大,其對(duì)糧食產(chǎn)量的負(fù)向影響越大。此外,在幾種主要的糧食作物中,無論是從總產(chǎn)量還是從單產(chǎn)上來看,干旱對(duì)大豆產(chǎn)量波動(dòng)的影響最大,其次是玉米、小麥、稻谷。其中,當(dāng)2007年干旱受災(zāi)率為27.73%時(shí),糧食單產(chǎn)較2006年降低了4.28%,大豆單產(chǎn)降低了10.32%,玉米單產(chǎn)降低了3%,而小麥也由2006年7.44%的增長(zhǎng)率降為0.32%。
3.干旱影響糧食產(chǎn)量的機(jī)制和關(guān)鍵要素
3.1影響機(jī)制
干旱是以長(zhǎng)期降水虧缺為主要特征的極端氣候事件,進(jìn)而導(dǎo)致土壤水分虧缺、蒸發(fā)量減少,地表溫度升高,進(jìn)一步加劇土壤水分虧缺,形成正反饋過程。干旱條件下,土壤水分含量低于作物生長(zhǎng)所需水量時(shí),會(huì)對(duì)作物的生長(zhǎng)活動(dòng)產(chǎn)生系列影響使得生長(zhǎng)狀況受到限制,并出現(xiàn)作物長(zhǎng)勢(shì)下降,導(dǎo)致作物產(chǎn)量減少或失收。具體表現(xiàn)為以下三個(gè)方面：
(1)干旱影響作物的形態(tài)結(jié)構(gòu)。作物生長(zhǎng)過程中所需水分由根系吸收與葉面蒸騰維持平衡,根系大、密、深是抗旱作物的基本特征。在長(zhǎng)期干旱的情況下,植物葉片會(huì)發(fā)生萎蔫、卷曲,使得葉片面積變小而減少蒸騰,嚴(yán)重的還會(huì)枯黃脫落,使植物地上部分的生長(zhǎng)受到抑制,根冠比增加。
(2)干旱影響作物光合作用正常進(jìn)行。葉片缺水會(huì)影響葉綠素的合成,還會(huì)促進(jìn)已生成的葉綠素加速分解,使得植物葉片中葉綠素含量減少,造成葉片發(fā)黃。另外,干旱時(shí)作物為減少水分蒸騰會(huì)調(diào)節(jié)葉片氣孔開度,氣孔保衛(wèi)細(xì)胞水勢(shì)降低,使氣孔關(guān)閉,阻礙了二氧化碳的擴(kuò)散及其透過性,使得作物綠色葉片的光合能力降低,影響有機(jī)質(zhì)合成,干物質(zhì)積累少,供給器官生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不足,最終對(duì)作物產(chǎn)量產(chǎn)生影響。
(3)干旱會(huì)削弱作物的蛋白質(zhì)合成過程,增強(qiáng)其分解過程,影響脯氨酸的形成及氮素來源。干旱還對(duì)細(xì)胞的分裂和細(xì)胞體積的增長(zhǎng)有明顯的抑制,從而影響作物正常的生長(zhǎng)發(fā)育使產(chǎn)量降低。
3.2影響干旱危害程度的關(guān)鍵要素
干旱輕則影響農(nóng)作物正常生長(zhǎng)發(fā)育,重則導(dǎo)致作物死亡,使農(nóng)作物減產(chǎn)或失收。但是干旱對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響和危害程度與其發(fā)生季節(jié)、時(shí)間長(zhǎng)短、作物所處的生長(zhǎng)期、作物品種以及種植分布等因素有關(guān),這些因素的差異也導(dǎo)致了干旱對(duì)不同地區(qū)的危害程度不同。
(1)發(fā)生季節(jié)。在我國(guó),2-4月是早稻播種、插秧以及旱地作物種植的繁忙季節(jié),此時(shí)農(nóng)業(yè)用水明顯增多,如果水分不足就會(huì)影響春季農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。春旱往往造成早稻缺水耕田,不能適時(shí)播種、插秧,使春種作物缺苗斷壟,影響春收作物后期的正常生長(zhǎng)；夏旱影響夏種作物的出苗和生長(zhǎng),影響早稻和春玉米正常灌漿及晚稻的移栽成活；秋旱會(huì)影響晚稻和其它秋收作物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成；冬旱則影響冬種作物播種、出苗及其生長(zhǎng)發(fā)育。
(2)作物所處的生長(zhǎng)期。植物的生長(zhǎng)發(fā)育過程大致可以分為五個(gè)階段,即萌芽期、幼苗期、營(yíng)養(yǎng)期、生殖期、衰老期。植物對(duì)干旱最敏感的階段是在生殖期,這一時(shí)期是植物開花結(jié)果的重要時(shí)期,在生殖生長(zhǎng)期遭遇干旱會(huì)明顯延遲作物的生長(zhǎng)發(fā)育。例如水稻若在開花期遭遇干旱會(huì)導(dǎo)致其抽穗數(shù)下降明顯,產(chǎn)量明顯降低。
(3)作物品種。溫度影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育和最終產(chǎn)量,作物生長(zhǎng)、繁殖以及整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期都需要在一定的溫度范圍內(nèi)才能進(jìn)行,通常農(nóng)作物發(fā)育要求的溫度通常為20-30℃。作物的各種生理活動(dòng)都要求有三基點(diǎn)溫度,即最低溫度、最適溫度和最高溫度。在最適溫度下,作物生長(zhǎng)發(fā)育迅速而且良好,在最高和最低溫度下,作物停止生長(zhǎng)發(fā)育,但仍然能夠維持生命,低于最低溫度或超過最高溫度時(shí),作物很可能死亡。不同作物對(duì)溫度的適應(yīng)性不同,這也使得面臨干旱時(shí)不同作物的減產(chǎn)情況不同,例如小麥的最高溫度為30-32℃,水稻的是36-38℃,而玉米則是40-44℃。另外,即使是同一類作物,那些本身根系比較繁密的抗旱品種遭受干旱的影響也會(huì)比一般品種要小。
(4)種植分布。實(shí)際上,干旱強(qiáng)度大的地區(qū)其對(duì)應(yīng)的糧食災(zāi)損量并不一定大,這主要是由于各地區(qū)的糧食災(zāi)損量不僅受到該地區(qū)干旱強(qiáng)度的影響,還與該省的種植結(jié)構(gòu)和糧食作物播種面積有關(guān)。例如,美國(guó)玉米和大豆種植范圍較為集中,集中分布在美國(guó)五大湖沿岸,因此在2012年旱災(zāi)來臨之時(shí),糧食產(chǎn)量受到巨大影響；而干旱強(qiáng)度大但糧食種植面積小的地區(qū),其糧食災(zāi)損量也會(huì)相應(yīng)較小。
04 我們能做什么？：干旱監(jiān)測(cè)指標(biāo)
人類自誕生以來,遭遇過許多自然災(zāi)害,并且都無一例外地平穩(wěn)度過。這其中既有人性樂觀不服輸?shù)膬?nèi)在心理因素,也有人類主觀能動(dòng)性的體現(xiàn)的結(jié)果。正如在經(jīng)歷海嘯、地震后分別發(fā)明了海嘯預(yù)警系統(tǒng)和地震預(yù)警系統(tǒng),人類在面對(duì)干旱時(shí)同樣也發(fā)明了許多可以用來預(yù)警干旱發(fā)生的前瞻性指標(biāo)。
由于干旱設(shè)計(jì)的時(shí)空分布多樣,范圍廣泛,使得單一的干旱定義很難滿足各行業(yè)、各部門需求。美國(guó)氣象學(xué)會(huì)在總結(jié)各種干旱定義的基礎(chǔ)上,將干旱分為氣象干旱、農(nóng)業(yè)干旱、干旱、社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱。本文重點(diǎn)介紹氣象干旱監(jiān)測(cè)指標(biāo)。
氣象干旱是指某段時(shí)間內(nèi),由于蒸發(fā)量和降水量的收支不平衡,水分支出大于水分收入而造成的水分短缺現(xiàn)象。目前,國(guó)內(nèi)外常見的氣象干旱指標(biāo)主要有降水距平百分率、降水Z指標(biāo)、Bhalme-Mooley干旱指標(biāo)、Palmer干旱指標(biāo)。
1、降水距平百分率。降水距平百分率指標(biāo)是指某時(shí)段降水量與同期氣候平均降水量之差除以同期氣候平均降水量的百分比。降水距平百分率以歷史平均水平為基礎(chǔ)確定旱澇程度,反映了某時(shí)段降水量相對(duì)于同期平均狀態(tài)的偏離程度,計(jì)算簡(jiǎn)單,應(yīng)用廣泛。但是該指標(biāo)對(duì)平均值的依賴性較大,對(duì)于降水時(shí)空分布極不均勻的西北地區(qū),則不宜使用統(tǒng)一的降水距平百分率作為標(biāo)準(zhǔn)。
2、降水Z指標(biāo)。Z指標(biāo)是我國(guó)使用最為廣泛的氣象干旱指標(biāo)之一,它是在假定降水量服從Person-Ⅲ型分布的基礎(chǔ)上提出的,通過對(duì)降水量進(jìn)行頻率分析來確定干旱的程度。通過對(duì)降水量進(jìn)行正態(tài)化處理,可將概率密度函數(shù)Person-Ⅲ型分布轉(zhuǎn)換為以Z為變量的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。Z指數(shù)沒有考慮到降水量年內(nèi)分配不均等是影響干旱的重要原因這一關(guān)鍵。另外,Z指標(biāo)只能評(píng)估某一特定時(shí)段內(nèi)的旱澇情況,不能判定干旱的起止時(shí)間和發(fā)生過程。
3、Bhalme-Mooley干旱指標(biāo)。Bhalme等在1980年提出了BMDI指標(biāo)。該指標(biāo)采用n個(gè)月的降水量資料,考慮到了降水量的年內(nèi)分配,較年降水量的指標(biāo)更加合理。BMDI指標(biāo)僅考慮了降水量,可視為Palmer指標(biāo)的簡(jiǎn)化形式。
4、Palmer干旱指標(biāo)(PDSI)。1965年P(guān)almer將前期降水、水分供給、水分需求結(jié)合在水文計(jì)算系統(tǒng)中,提出了基于水平衡的干旱指數(shù)PDSI,它是干旱研究史上的里程碑,是目前國(guó)際上應(yīng)用最為廣泛的氣象干旱指標(biāo)。該指標(biāo)不僅引入了水量平衡概念,考慮了降水、蒸散、 徑流、土壤含水量等條件,同時(shí)也涉及到一系列農(nóng)業(yè)干旱問題,具有較好的時(shí)間、空間可比性。PDSI建立了一套完整的確定干旱持續(xù)時(shí)間的規(guī)則,能保證在以月為時(shí)間尺度上確定干旱的起始時(shí)刻和終止時(shí)刻。自建立之初,PDSI就被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域用以評(píng)估和監(jiān)測(cè)較長(zhǎng)時(shí)期的干旱,同時(shí)也是衡量土壤水分和確定干旱始終時(shí)刻最有效的工具。PDSI盡管被看成是氣象干旱指標(biāo),但它考慮到了降水、蒸散發(fā)以及土壤水分等條件,所有這些都是農(nóng)業(yè)于旱和水文干旱的決定因素,因此也可將PDSI作為農(nóng)業(yè)干旱指標(biāo)和水文干旱指標(biāo)。PDSI是目前最成功的農(nóng)業(yè)干旱指標(biāo)。
