Construction of an optimized comprehensive drought index for agricultural watersheds in cold regions and its applicability analysisEI北大核心CSCD

以挠力河流域为寒区农业流域典型区,构建融合多源信息的综合干旱指数用于寒区农业流域干旱特征的评估,并分析其适用性。基于构建的SWAT模型模拟挠力河流域水文气象要素,计算单一的标准化降水蒸散发指数(SPEI)、标准化土壤湿度指数(SSI)和标准化径流指数(SRI),运用主成分分析法和熵权法分别对3种单一干旱指数赋权,通过最小偏差法计算最优组合权重,构建融合气象干旱、农业干旱和水文干旱信息的综合干旱指数(OCDI)。结果表明:OCDI的干旱事件监测结果与历史干旱事件吻合度较高,综合考虑多时间尺度下的OCDI对于挠力河流域干旱状况描述更为准确和全面;3种单一干旱指数监测的干旱程度空间分布差异明显,融合多源信息的OCDI能够从气象干旱、农业干旱和水文干旱多角度揭示挠力河流域综合干旱特征;OCDI与不同类型单一干旱指数均有较高的相关性,在挠力河流域上游对于干旱的综合表征能力更优且年尺度的OCDI综合表征能力优于季尺度和月尺度;OCDI能够较好地识别和区分该流域的综合干旱程度,随着OCDI所识别综合干旱程度的加重,流域实际受旱面积相应增大。     

干旱指数研究进展与展望

干旱是一种频发的自然灾害，对社会经济和生态环境造成极大危害。干旱指数是评估干旱的有力工具，但由于干旱发生的复杂性和干旱影响的广泛性等特点，使得干旱指数种类繁多且各有侧重。合理选择干旱指数是准确监测和评估干旱的基础。本文首先阐明干旱的概念与定义，然后对气象干旱、农业干旱、水文干旱、社会经济干旱、地下水干旱等单变量干旱指数及综合干旱指数的研究进展进行了系统的总结，将综合干旱指数按构造方法分为水量平衡法、权重法及统计概率法三类，分析了这三类方法的应用特点。提出了当前干旱定义中存在以人为中心的描述气象干旱产生的农业水文和社会经济影响，不能描述干旱导致的生态影响、干旱指数没有考虑干旱影响部门的水需求和多源数据融合等问题，提出了今后应在定义地下水干旱和生态干旱等新的干旱类型、发展更有效的干旱指数和基于多源数据融合的综合干旱指数等方面进行深入研究。     

干旱类型转化机理及预警体系框架研究

为了明晰不同干旱类型之间的转化机理以构建科学系统化的干旱预警体系框架,在系统化分析气象干旱、水文干旱、农业干旱和社会经济干旱的产生过程及其相互关系的同时,探讨了干旱监测指标内涵及干旱事件识别,在此基础上,基于大尺度水循环过程分析了水循环过程的干旱产生,进而深入分析了不同类型干旱之间转化的机理,确定了不同类型干旱转化的关键指标和条件因素,最后,以基于多源遥感数据和地面数据库为基础,利用多源数据融合的方法,通过构建综合干旱指数,建立了干旱预警体系框架。研究表明:从系统角度全面研究干旱类型之间的演进过程、干旱指标内涵及干旱事件的识别,建立干旱动态监测与评估综合分析模型或指标,明晰不同类型干旱转化机理,开展定量监测与评估干旱事件的动态演进过程及其影响,构建干旱预警体系框架,是开展干旱监测、预测、预警、评估和进一步开展旱灾研究的基础。     

基于多源信息挖掘的干旱预警分析模式探讨

从信息挖掘角度,探讨利用多源信息准确判断干旱预警等级及信号的方法,构建了基于多源信息挖掘的干旱预警模式,利用旱情监测信息建立干旱预警指标体系。从当前旱情严重程度、干旱发展趋势和潜在旱灾损失三个方面,采用逐层递进组合方法分析干旱预警指标,由此来确定干旱预警等级及信息。根据科学性、全面性和可操作性原则建立的干旱预警模式,综合考虑了旱情情势和变化,以及可能面临的旱灾损失,为干旱预警等级和信号的准确确定提供了有效的工具和手段。     

综合干旱指数在崇左市的适用性分析与改进

针对综合气象干旱指数在干旱监测中存在的“旱情不合理加剧”问题,引入非线性不等权计算方法,提出了改进综合气象干旱指数CI43。利用1961—2015年崇左市12个气象站的历史观测资料,并对比分析了改进后的综合气象干旱指数CI43在崇左干旱监测评估中的适用性。结果表明:①CI与CI43指数对干旱过程的监测结果整体上比较接近,改进后的CI43指数有效解决了CI指数旱情异常急剧加重的问题;②修正后的CI43干旱等级标准克服了轻估或重估干旱等级的问题,其评价结果更加科学合理;③CI43对干旱发生、发展和解除过程的监测结果与实际旱情较为一致。CI43在崇左市的干旱监测评价中具有较好的适用性。     

基于机器学习的综合干旱监测建模及在西南地区应用

干旱是由降水不足引起的,受温度、蒸散发等各种环境因素的影响,导致缺水和作物歉收。传统的干旱监测方法主要侧重于气象、水文等单一因子,而对多因子综合干旱监测的研究相对有限。本文利用2001—2015年的温度状态指数（TCI）、植被状态指数（VCI）、植被供水状况指数（VSWI）、降水状态指数（PCI）、土壤湿度状态指数（SMCI）、高程（DEM）及田间持水量（AWC）等7个干旱因子为自变量,以综合气象干旱指数（CI）为因变量,利用随机森林（RF）、增强回归树（BRT）和人工神经网络（ANN）构建干旱监测模型,并以西南五省为研究区进行了评价和分析。结果表明,基于人工神经网络的干旱监测指标（ANN-CI）预测效果最好,在测试集中预测值和观测值间的可决系数（R²）为0.94,均方根误差（RMSE）为0.23。三种基于机器学习的综合干旱指标均在草地区表现最好,林区精度最差。在2001—2015年间,ANN-CI和植被生长状况具有显著的时空相关性（R²=0.70,p<0.01）。最后选用ANN-CI对西南地区2009/2010年干旱事件的发展过程进行...     

表征生态状况的综合干旱指数构建及干旱风险分析

联合标准化降水指数、标准化土壤湿度指数、标准化地下水指数和标准化生态缺水指数,基于熵权法和相关系数赋权法分别构建了西北地区综合干旱指数CDI＿E和CDI＿C,分析了CDI＿E、CDI＿C与标准化叶绿素荧光指数(SSIF)、自适应帕尔默干旱指数(scPDSI)间的相关性,评估了CDI＿E、CDI＿C对植被状况的表征以及综合干旱的监测能力,并选取典型干旱事件进行验证。利用游程理论分析了1986—2015年西北地区的综合干旱特征及暴露度、脆弱性、恢复力3个风险因子,采用等权法计算综合干旱风险,依据10 a滑动窗口分析干旱风险的变化趋势。结果表明：CDI＿C考虑了干旱与植被的响应关系,且与scPDSI的相关性较强,能较好地反映西北地区的综合干旱情况;CDI＿C可以同时监测到气象、农业、地下水和生态干旱,且反映的干旱与实际情况一致;CDI＿C显示研究时段内西北大部分地区呈变湿趋势;综合干旱在新疆、青海等干旱半干旱区的发生频率较高且干旱风险较大,各区干旱风险呈先增后减的趋势。     

基于Copula函数的新型综合干旱指数构建与应用

干旱指数是研究干旱的重要工具,构建综合干旱指数是目前干旱监测、风险评估的前沿和趋势。本文基于阿基米德Copula函数,联合降雨(气象)、径流(水文)两种要素,构建了一种能够综合表征气象干旱和水文干旱的新型综合干旱指数MSDI_p,并用其表征渭河流域的干旱演变特征,且进一步对其背后的驱动力进行了探究。结果表明:(1)MSDI_p指数既能像标准化降水指数(SPI)一样敏锐地捕捉干旱的发生,也能像标准化径流指数(SRI)一样很好地刻画干旱的持续时间和结束,同时具备气象和水文两种干旱指数表征不同类型干旱的优势,能综合表征干旱演变特征;(2)受气候变化和人类活动影响,渭河流域过去50余年综合干旱呈显著增强趋势;(3)渭河流域综合干旱指数序列存在变异点(1994年),且未来流域干旱情势有加剧趋势;(4)太阳黑子和大气环流异常因子等对渭河流域综合干旱的发生有较大影响,其中太阳黑子活动的影响最强。且除直接影响外,太阳黑子还能通过影响大气环流异常因子进而对综合干旱的发生造成间接影响。     

遥感干旱监测在抗旱减灾应用中的若干思考

推动遥感干旱监测技术的业务化运行,对水利抗旱减灾工作至关重要。从土壤水分监测、植被状况监测和多维光谱特征综合监测3方面简述了国内外遥感干旱监测的主要技术方法。深入分析遥感干旱监测技术在水利抗旱减灾业务化应用中急需解决的问题：研究对象、遥感数据源和研究方法等,并在卫星遥感数据源、遥感干旱监测方法、遥感干旱监测应用策略等方面提出了进一步应用建议,以期推动遥感干旱监测技术在我国水利行业中的应用。     

多变量综合干旱指数在渭河流域的应用

为解决传统单变量干旱指数在实际中不通用、而多变量干旱指数在赋权上存在较大的主观性和偶然性的问题,本文以4种常用的典型单变量干旱指数,通过熵权法、模糊评价法、经验法三重赋权,构建可描述气象干旱与水文干旱的综合干旱指数MHDI.结果表明:综合干旱指数MHDI在渭河流域可有效识别典型干旱事件和极端干旱事件,1960-2010...     

基于多源信息融合技术的旱情评价

介绍了多源信息融合的基本概念以及其在旱情评价中的应用思路。对研究区从气象、水文以及农作物状况3个方面选取信息源,通过3个层次的融合,实现了由旱情评价多源信息的收集到各旱情评价指标的确定过程,并最终得到旱情综合评价指标。利用得到的旱情评价结果与历史旱情规律对比,验证了本方法的可靠性。     

气象干旱研究进展

干旱研究目前是学术界的研究热点。文章通过总结国内外近年来在干旱方面的研究成果,重点分析了学术界对干旱的定义、分类;气象干旱指标研究进展;气象干旱特征研究方法;气象干旱预测技术方面的研究进展,进而分析了气象干旱研究目前存在的问题。     

土壤干旱遥感监测的最新研究进展

近年来土壤干旱的研究已经基于有限站点实测数据扩展到了大尺度多源遥感监测。本文在介绍了陆面过程参数的最新研究进展基础上,概括了土壤水分的多时空动态研究进展,详细介绍了多种土壤干旱指标的计算方法和应用情况,评述了土壤干旱遥感监测方面的国内外进展,对今后土壤干旱的重要研究方向进行了展望。不同土壤干旱监测指标的适用性与地面水文、土壤、大气和植被情况高度关联,土壤干旱指标的选择需严谨且适宜地区情况。今后不同深度、不同区域、不同时间尺度和空间尺度下的土壤干旱遥感监测研究还需更细致的工作。     

European Union policy for improving drought preparedness and mitigation

The European Water Framework Directive 2000/60 (WFD), does not appear fully adequate to address drought risk. A Group on Drought and Water Scarcity has developed some proposals to improve the strategy for coping with drought and water scarcity issues. The main proposal consists in supplementing the River Basin Management indicated by the WFD with a specific Drought Management (sub)Plan aimed at minimizing the negative drought impacts on the economy, society and the environment. Also a list of indicators to identify prolonged droughts which permit a temporary suspension of the requirements of good ecological status in water bodies has been proposed. Some specific recommendations that the EU should issue to national governments, are discussed. Several criteria are suggested to achieve an effective drought management strategy.     

一种湖泊分级分期旱限水位确定与动态控制方法

在抗旱领域,我国至今尚未建立起可用于抗旱应急管理工作的水位(流量)等干旱特征指标,水文报旱、旱情预警、抗旱会商、应急响应、水量调度等抗旱应急管理工作往往缺乏科学依据.在2011年水利部制定的《旱限水位(流量)确定办法》中,首次提出了旱限水位的概念,但没有具体针对湖泊制定旱限水位确定方法,且参照江河和水库旱限水位确定方法...     

Development and Testing of Drought Indicators

Numerous definitions of droughts which are based on different climatological time series have been in use. In this paper, the development of drought indicators by using different time series is described. These drought indicators were developed for use by the Department of Natural Resources in the State of Indiana, U.S.A. The second part of the study deals with an analysis of the consistency of results obtained by using different time series, in order to select two or three of the commonly available series for drought analysis. Past drought data are used to test the performance of the drought indicators. As a result of this study, three month precipitation, monthly river flow and the Palmer Hydrologic Drought Index series are recommended for operational use.     

旱情评估指标研究简介及探讨

干旱灾害是我国发生最为频繁、影响范围较大,并造成严重危害的一种气象灾害。由于干旱自身的复杂性及对社会影响的广泛性,干旱指标的确定和分析对干旱的监测及评估有重要的意义,同时也为全球变化中的气候一植被关系研究提供方法和依据。将干旱指标从气象、水文、农业和社会经济4方面进行综述,介绍了国内外干旱指标研究现状及最新动态,并指出其优势和不足,以此提出今后干旱指标研究重点与展望。     

抗旱减灾研究综述及展望

近十余年以来全球范围干旱及其灾害频繁发生,越来越多的学者意识到抗旱减灾研究的重要性,开展了一系列卓有成效的研究。本文主要从干旱监测评估技术、干旱预报技术、旱灾风险评估技术以及旱灾管理战略等4个方面系统阐述了抗旱减灾研究脉络及进展,进而探讨未来发展趋势和主要技术难点,指出干旱监测评估呈现由单指标向多指标综合发展、由单一站点强度分析向强度-时间-范围多个特征变量综合分析发展等趋势,干旱预报呈现由基于统计学方法的干旱预报向基于气陆耦合的旱情预报技术发展的趋势,旱灾风险评估呈现由基于数学方法的评估模型向基于物理机制的评估模型发展、由静态风险评估向静态和动态风险评估相结合发展等趋势。