[发明专利]一种基于瞬时发展速率识别骤发干旱的方法

说明书

本发明公开了一种基于瞬时发展速率识别骤发干旱的方法，包括下述步骤：(1)基于大气蒸发需求和实际蒸发数据，构建标准化蒸发赤字指数；(2)运用三维聚类方法初步识别时空尺度上相连的干旱事件；(3)基于干旱严重性变化定义干旱发展和恢复阶段；(4)定义和计算空间相连接而时间相邻干旱区块之间的瞬时发展和恢复速率，并基于瞬时发展和恢复速率识别骤发干旱；(5)定义骤发干旱强度、严重性、影响面积、干旱中心等特征。本发明方法对于识别骤发干旱具有重要的指导意义，能够为减少骤发干旱所造成的农业损失提供一定程度的指导。

技术领域

本发明涉及干旱监测领域，具体涉及一种基于瞬时发展速率识别骤发干旱的方法。

背景技术

干旱是严重的自然灾害之一，对区域乃至全球的水资源、农业、和经济社会发展均有不利影响。传统干旱通常认为是在一个区域内数月或数年的降水短缺而引发的缓慢气候灾害。然而，在气候变暖背景下，极端气温常导致蒸散发异常频繁发生，常常引起干旱在短期内迅速形成和发展，称为骤发干旱(以下简称为“骤旱”)。由于难以跟踪和预报骤旱，此类新型干旱通常对农业生产和植被生产力造成巨大不良影响。例如2012年5至6月，骤旱突然袭击美国中部地区，粮食大面积欠受，造成数亿美元经济损失。随着全球气候变化，骤旱将更加频繁发，准确地监测骤旱具有重要的显示意义。

目前来说，传统干旱，包括气象干旱、水文干旱、和农业干旱等，监测方法和指标也相对成熟。如，标准化蒸散指数可用于识别气象干旱，水文干旱可以标准化径流指数识别，农业干旱识别则可使用土壤水和帕默尔干旱指数。而骤旱历时较短，现有用于识别监测气象、水文、和农业干旱的指数都是以月为基础单位，对其难以奏效。此外，现有干旱监测方法适用于缓慢发展的气象、水文、和农业干旱，但骤旱发展迅速，应考虑瞬时发展速率，现有干旱监测方法也难以监测骤旱。骤旱的发生降水缺乏仅仅是初始诱因，但与气温、相对湿度、太阳辐射等气候异常有密切联系，因此选取的监测指标应可全面反映与骤旱发生和形成的密切相关的多种气象因子。骤旱这些复杂的特性给现有干旱识别方法提出了新的难点和挑战，迫切需要开发一种新方法来监测骤旱。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于瞬时发展速率识别骤发干旱的方法。

该方法基于大气蒸发需求和实际蒸发数据，构建标准化蒸发赤字指数(standardized evapotranspiration deficit index，SEDI)，进而基于该指数识别干旱区块及具有三维结构的干旱事件，随后划分干旱发展和恢复阶段，提出基于瞬时发展和恢复速率识别骤旱，并计算骤旱强度、严重性、影响面积、干旱中心等特征。该识别方法可为区域防旱、抗旱提供一定程度的指导。

本发明采用如下技术方案：

一种基于瞬时发展速率识别骤发干旱的方法，包括如下步骤：

S1基于大气蒸发需求和实际蒸发数据，构建标准化蒸发赤字指数；

S2运用三维聚类方法初步识别时空尺度上相连的干旱事件；

S3基于干旱严重性变化定义干旱发展和恢复阶段；

S4定义和计算空间相连接而时间相邻干旱区块之间的瞬时发展和恢复速率，并基于发展和恢复速率识别骤旱；

S5识别骤旱特征，所述骤旱特征包括强度、严重性、影响面积及干旱中心。

进一步，大气蒸发需求用潜在蒸散发表示。

进一步，所述S1基于大气蒸发需求和实际蒸发数据，构建标准化蒸发赤字指数，具体为：

S1.1收集观测日的观测数据，所述观测数据包括观测日尺度降水、最高气温、最低气温及平均气温、相对湿度、风速和日照时数，然后基于彭曼公式计算日尺度潜在蒸散发；

S1.2应用水文模型或陆面过程模式模拟日尺度实际蒸散发；