[发明专利]一种流域尺度骤发干旱精准识别方法

说明书

一种流域尺度骤发干旱精准识别方法，属于干旱预报预警技术领域。首先，基于水文气象观测数据和地理空间资料，构建流域VIC陆面水文模型，通过水文过程验证，得出模型模拟的土壤含水量过程；其次，基于最高气温和土壤含水量，采用强度变化率(迅速程度指标)和短时间尺度方案，科学定义骤发干旱精准识别指标；最后，通过构建单站点骤发干旱量级指数和单位时间骤发干旱严重性与覆盖范围指数，确定流域骤发干旱事件的等级划分标准。目前尚无严格意义上有关骤发干旱事件的定义，且未形成一套骤发干旱精准识别指标体系。而本发明能够实现骤发干旱事件的精准识别，为提高流域骤发干旱事件的监测能力、规避骤发干旱风险、保障粮食安全等提供科学参考依据。

技术领域

本发明属于干旱预报预警技术领域，涉及一种流域尺度骤发干旱精准识别方法。

背景技术

一般而言，传统干旱事件是一种演变较为缓慢的水文气候现象，这是因为传统干旱主要取决于降水和蒸散发的长期(月尺度或更长时间尺度)变化。然而，在短时间尺度(周或候)上大气环流异常(如异常位势高度场和水汽通量场)，可以导致干旱事件的迅速发生。近期，“骤发干旱(flash drought)”一词已被用来形容这些快速发生的干旱事件。例如，2012年5-6月期间美国中南部地区、2017年3月中下旬美国新墨西哥州、2018年5-6月期间美国弗吉尼亚州、以及2018年7月份美国北达科他州均发生了较为严重的骤发干旱事件，这些事件对当地农业和畜牧业造成了严重影响，尤其是2012年的干旱事件成为美国历史上最严重的自然灾害之一。有研究表明，从1979-2010年中国骤发干旱发生次数增加了1倍以上，人为变暖可能会在未来几十年中加重我国的骤发旱情。骤发干旱属于干旱事件的细化分类，近些年备受关注，逐渐成为干旱领域一个新的研究热点和难点。

骤发干旱作为一种新的干旱类型，发生迅速，缺乏预警。特别是在植物生长季或暖季的亚热带农业区域，由于在短期内气温高于正常水平，同时降水较少，较强的蒸散发能力导致土壤含水量迅速降低，进而在该区域容易发生骤发干旱事件。目前，常用的干旱指数较难准确识别骤发干旱事件，例如SPEI(标准化降水蒸散指数)和PDSI(帕默尔干旱指数)主要采用降水和气温观测数据来监测长期(月及以上时间尺度)干旱事件，由于其输入数据一般是月尺度的，因此，不能及时反映天气尺度(10天以内)的状况，进而较难监测骤发干旱事件。鉴于骤发干旱事件对农业生产的严重影响，有必要对骤发干旱事件的识别方法进行深入研究，尤其针对湿润流域生态农业区。

到目前为止，骤发干旱事件没有统一而明确的定义，但根据其词义，应满足两个基本条件，第一是发生迅速(flash)，第二属于干旱事件(drought)。现阶段主要采用以下两种方案识别骤发干旱事件。

第一是以Otkin为主要学者提出的强度变化率方案，如前一时刻和后一时刻(一般采用月均值)土壤含水量或蒸散发的变化率(Otkin et al.,2016；Ford and Labosier,2017)，只要达到指定的变化率阈值，且当前状况属于干旱范畴，则称之为骤发干旱事件。Otkin et al.(2018)认为骤发干旱事件的定义应该着重于强度变化率，而非短时间尺度(如采用候时间尺度)。这种定义方式较难识别短时间尺度的细节特征，进而较难区分骤发干旱和长期干旱，有些长期大干旱是由于骤发干旱引起的，但不能模糊地认为此次长期大干旱就是骤发干旱事件。