综合气象干旱指数改进及其适用性分析
发布时间：2021-09-29 06:14
为准确开展区域干旱监测,该研究对综合气象干旱指数（ComprehensiveMeteorologicalDroughtIndex,CI）进行了改进,使其更适用于干旱的长期监测。研究以湖北省区域为典型研究对象,利用高精度气象格网数据以及历史灾情数据,运用游程理论、相关性分析和M-K趋势检验等方法,对几种常用干旱指数的灾害识别能力、干旱演变趋势等进行了分析和比较。结果表明:改进后的综合干旱指数（The Improved Comprehensive Drought Index,CIn）能够识别湖北省的多数历史重大旱灾;CIn与实际的旱灾受灾面积和旱灾成灾面积的相关系数分别达到0.69和0.67,均优于CI指数和SPEI指数;由CIn得到的干旱历时、干旱烈度的空间分布也与文献资料相符合。在湖北省区域内取得的干旱时空演变趋势分析中发现,CIn和SPEI6的M-K测试结果中干旱趋势发生显著变化的面积比例为40.19%和53.99%（P<0.05）,明显高于CI和SPEI1指数的26.40%和18.93%,表明CIn和SPEI6对长期的气候变化更为敏感,由此说明,在旱灾趋势分析中应选择合适的干...
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(16)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
种干旱指数月均值变化Fig.1Monthlymeanchangeoffourdroughtindexes
甘??CIn指数均能有效识别除1994年夏季和2000年秋季的旱灾外的13起重大旱灾，但CI指数存在冬季指数值偏低的问题，例如1983、1987、1988、1995年冬季并未发生重大干旱，CI指数却存在不合理的低值，这一情况在CIn指数中得到了改善。图14种干旱指数月均值变化Fig.1Monthlymeanchangeoffourdroughtindexes2.2干旱指数间的相关性根据1982—2015年湖北省CI、CIn、SPEI1和SPEI6指数的网格数据对4种指数进行相关性分析，各指数间的密度散点图如图2所示。图2干旱指数之间的密度散点图Fig.2Densityscatterdiagramofdroughtindexes结果显示，4种指数之间均存在显著的相关关系（P<0.01）。其中，CI和CIn之间的相关性最好（图2a），相关系数r为0.93，决定系数R2为0.87，表明两者对于干旱状况的反映具有良好的一致性。虽然SPEI1与SPEI6只是考虑的时间尺度不同，但是两者间的差异较大，相关系数最小（图2b）。观察图2c和图2e可知，CIn和CI与SPEI1的相关性相当，R2分别为0.71和0.76；观察图2d和图2f，CIn和CI与SPEI6的R2分别为0.45和0.19，故相较于CI，CIn与SPEI6的相关性更好。2.3各指数与实际干旱面积的相关性根据各干旱指数计算结果，对湖北省年干旱面积比例（DroughtAreaRatio，DAR）、年严重和极端旱面积比例（SevereandExtremeDroughtAreaRatio，SEDAR）进行了计算。其中，年干旱面积比例、年严重和极端旱面积比例均按表2中干旱等级划分表计算。根据两者严重程度的不同，计算各干旱指数得到?
农业工程学报（http://www.tcsae.org）2020年74干旱烈度进行计算，按值的高低，将湖北省分成面积相等的4个区域，如图4所示。a.CI,DAR-受灾面积a.CI,DAR-affectedareab.CIn,DAR-受灾面积b.CIn,DAR-affectedareac.SPEI1,DAR-受灾面积c.SPEI1,DAR-affectedaread.SPEI6,DAR-受灾面积d.SPEI6,DAR-affectedareae.CI,SEDAR-成灾面积e.CI,SEDAR-disasterareaf.CIn,SEDAR-成灾面积f.CIn,SEDAR-disasterareag.SPEI,SEDAR-成灾面积g.SPEI1,SEDAR-disasterareah.SPEI6,SEDAR-成灾面积h.SPEI6,SEDAR-disasterarea图3基于不同干旱指数的年干旱面积比例（DAR）与旱灾受灾面积的相关关系以及年严重和极端干旱面积比例（SEDAR）与旱灾成灾面积的相关关系Fig.3Thecorrelationbetweenannualdroughtarearatio(DAR)andtheaffectedareabasedondifferentdroughtindexes,andthecorrelationbetweenannualsevereandextremedroughtarearatio(SEDAR)andthedisasterareaⅠ：鄂东北伏旱严重区SeveresummerdroughtareainNortheastHubeiProvinceⅡ：鄂西北干旱频繁区AridfrequentareainNorthwestHubeiProvinceⅢ：鄂东南干旱区AridareainSoutheastHubeiProvinceⅣ：江汉平原次旱区SubaridareainJianghanPlainⅤ：鄂西南轻旱区LightaridareainSouthwestHubeiProvince图41982—2015年湖北省不同干旱指数年均干旱历时（DD）和干旱烈度（DS）分布Fig.4Annualaveragedroughtduration(DD)anddroughtseverity(DS)basedondifferentdroughtindexesinHubeiprovincefrom1982to2015根据文献资料，总体上鄂西北和鄂东北旱情较为严重，汉江平原和鄂东南次之，而鄂西南旱情在全省最轻[10,15]。由图4可以看出，SPEI1和SPEI6得到的干旱
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进后相对湿润度指数的山西省气象干旱时空特征[J]. 李娜,霍治国,钱锦霞,肖晶晶,周晓宇. 生态学杂志. 2019(07)
[2]基于MODIS-EVI和CI的洞庭湖流域植被指数对气象干旱的响应[J]. 雷倩,章新平,王学界,贺新光,尚程鹏. 长江流域资源与环境. 2019(04)
[3]基于干旱指数与主成分分析的干旱评价——以锡林河流域为例[J]. 王慧敏,郝祥云,朱仲元. 干旱区研究. 2019(01)
[4]基于Z指数的四川干旱时空分布特征[J]. 齐冬梅,李跃清,王莺,邓梦雨,任倩. 干旱气象. 2017(05)
[5]基于SPI/SPEI指数的东北地区多时间尺度干旱变化特征对比分析[J]. 徐一丹,任传友,马熙达,赵东妮,陈伟. 干旱区研究. 2017(06)
[6]基于降水蒸发指数的1960-2015年内蒙古干旱时空特征[J]. 张煦庭,潘学标,徐琳,魏培,尹紫薇,邵长秀. 农业工程学报. 2017(15)
[7]基于SPI指数的内蒙古地区干旱演变特征及趋势预测[J]. 韩志慧,刘小刚,郝琨,余宁,刘艳伟,杨启良. 排灌机械工程学报. 2017(05)
[8]CI指数的改进及其在陕西省的适用性分析[J]. 李红梅,王钊,高茂盛. 干旱地区农业研究. 2015(03)
[9]CI指数及SPEI指数在长江中下游地区的适用性分析[J]. 王文,李亮,蔡晓军. 热带气象学报. 2015(03)
[10]Priestley-Taylor模型参数修正及在蒸散发估算中的应用[J]. 李菲菲,饶良懿,吕琨珑,李会杰,宋丹丹. 浙江农林大学学报. 2013(05)
本文编号：3413202
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(16)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
种干旱指数月均值变化Fig.1Monthlymeanchangeoffourdroughtindexes
甘??CIn指数均能有效识别除1994年夏季和2000年秋季的旱灾外的13起重大旱灾，但CI指数存在冬季指数值偏低的问题，例如1983、1987、1988、1995年冬季并未发生重大干旱，CI指数却存在不合理的低值，这一情况在CIn指数中得到了改善。图14种干旱指数月均值变化Fig.1Monthlymeanchangeoffourdroughtindexes2.2干旱指数间的相关性根据1982—2015年湖北省CI、CIn、SPEI1和SPEI6指数的网格数据对4种指数进行相关性分析，各指数间的密度散点图如图2所示。图2干旱指数之间的密度散点图Fig.2Densityscatterdiagramofdroughtindexes结果显示，4种指数之间均存在显著的相关关系（P<0.01）。其中，CI和CIn之间的相关性最好（图2a），相关系数r为0.93，决定系数R2为0.87，表明两者对于干旱状况的反映具有良好的一致性。虽然SPEI1与SPEI6只是考虑的时间尺度不同，但是两者间的差异较大，相关系数最小（图2b）。观察图2c和图2e可知，CIn和CI与SPEI1的相关性相当，R2分别为0.71和0.76；观察图2d和图2f，CIn和CI与SPEI6的R2分别为0.45和0.19，故相较于CI，CIn与SPEI6的相关性更好。2.3各指数与实际干旱面积的相关性根据各干旱指数计算结果，对湖北省年干旱面积比例（DroughtAreaRatio，DAR）、年严重和极端旱面积比例（SevereandExtremeDroughtAreaRatio，SEDAR）进行了计算。其中，年干旱面积比例、年严重和极端旱面积比例均按表2中干旱等级划分表计算。根据两者严重程度的不同，计算各干旱指数得到?
农业工程学报（http://www.tcsae.org）2020年74干旱烈度进行计算，按值的高低，将湖北省分成面积相等的4个区域，如图4所示。a.CI,DAR-受灾面积a.CI,DAR-affectedareab.CIn,DAR-受灾面积b.CIn,DAR-affectedareac.SPEI1,DAR-受灾面积c.SPEI1,DAR-affectedaread.SPEI6,DAR-受灾面积d.SPEI6,DAR-affectedareae.CI,SEDAR-成灾面积e.CI,SEDAR-disasterareaf.CIn,SEDAR-成灾面积f.CIn,SEDAR-disasterareag.SPEI,SEDAR-成灾面积g.SPEI1,SEDAR-disasterareah.SPEI6,SEDAR-成灾面积h.SPEI6,SEDAR-disasterarea图3基于不同干旱指数的年干旱面积比例（DAR）与旱灾受灾面积的相关关系以及年严重和极端干旱面积比例（SEDAR）与旱灾成灾面积的相关关系Fig.3Thecorrelationbetweenannualdroughtarearatio(DAR)andtheaffectedareabasedondifferentdroughtindexes,andthecorrelationbetweenannualsevereandextremedroughtarearatio(SEDAR)andthedisasterareaⅠ：鄂东北伏旱严重区SeveresummerdroughtareainNortheastHubeiProvinceⅡ：鄂西北干旱频繁区AridfrequentareainNorthwestHubeiProvinceⅢ：鄂东南干旱区AridareainSoutheastHubeiProvinceⅣ：江汉平原次旱区SubaridareainJianghanPlainⅤ：鄂西南轻旱区LightaridareainSouthwestHubeiProvince图41982—2015年湖北省不同干旱指数年均干旱历时（DD）和干旱烈度（DS）分布Fig.4Annualaveragedroughtduration(DD)anddroughtseverity(DS)basedondifferentdroughtindexesinHubeiprovincefrom1982to2015根据文献资料，总体上鄂西北和鄂东北旱情较为严重，汉江平原和鄂东南次之，而鄂西南旱情在全省最轻[10,15]。由图4可以看出，SPEI1和SPEI6得到的干旱
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进后相对湿润度指数的山西省气象干旱时空特征[J]. 李娜,霍治国,钱锦霞,肖晶晶,周晓宇. 生态学杂志. 2019(07)
[2]基于MODIS-EVI和CI的洞庭湖流域植被指数对气象干旱的响应[J]. 雷倩,章新平,王学界,贺新光,尚程鹏. 长江流域资源与环境. 2019(04)
[3]基于干旱指数与主成分分析的干旱评价——以锡林河流域为例[J]. 王慧敏,郝祥云,朱仲元. 干旱区研究. 2019(01)
[4]基于Z指数的四川干旱时空分布特征[J]. 齐冬梅,李跃清,王莺,邓梦雨,任倩. 干旱气象. 2017(05)
[5]基于SPI/SPEI指数的东北地区多时间尺度干旱变化特征对比分析[J]. 徐一丹,任传友,马熙达,赵东妮,陈伟. 干旱区研究. 2017(06)
[6]基于降水蒸发指数的1960-2015年内蒙古干旱时空特征[J]. 张煦庭,潘学标,徐琳,魏培,尹紫薇,邵长秀. 农业工程学报. 2017(15)
[7]基于SPI指数的内蒙古地区干旱演变特征及趋势预测[J]. 韩志慧,刘小刚,郝琨,余宁,刘艳伟,杨启良. 排灌机械工程学报. 2017(05)
[8]CI指数的改进及其在陕西省的适用性分析[J]. 李红梅,王钊,高茂盛. 干旱地区农业研究. 2015(03)
[9]CI指数及SPEI指数在长江中下游地区的适用性分析[J]. 王文,李亮,蔡晓军. 热带气象学报. 2015(03)
[10]Priestley-Taylor模型参数修正及在蒸散发估算中的应用[J]. 李菲菲,饶良懿,吕琨珑,李会杰,宋丹丹. 浙江农林大学学报. 2013(05)
本文编号：3413202
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