《湖南极端干旱事件监测方法与判别指标》地方标准解读

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  干旱的发生发展是一个复杂和多变的过程,且旱灾的形成又是多种因素综合影响的结果。相关研究指出,干旱是最复杂而且又是被人们了解得最少的自然灾害,它对人类所造成的影响要远远超过其它的自然灾害。在全球气候变暖的大背景下,干旱影响还在进一步加剧,极端干旱事件出现频率增高。不同学科不同领域对干旱的定义有所不同,如气象干旱、水文干旱、农业干旱、社会经济干旱等。制定干旱指标时侧重点也不同:气象干旱指标侧重于降水量、蒸发等气象要素的变化,水文干旱指标侧重于径流变化,农业干旱指标侧重于作物供水衡量,社会经济干旱指标侧重于经济社会发展对水的需求。由于气象资料序列长度及准确度优于其它信息,而以气象要素作为基础因子研究干旱指标的较多。
  
  湖南水资源虽然丰富,但存在明显的丰枯季节,每年都会出现不同程度的干旱。干旱对农业收成有直接的影响,严重的干旱可造成粮食大幅度减产;干旱可造成城市缺水,严重干旱可造成城市人口饮水危机。湖南是农业大省、人口大省,现正处在快速城市化进程中,因而干旱不仅危及到粮食安全,同样还会影响到城市水安全。为此,湖南省气候中心根据干旱对湖南的影响情况,建立适用于湖南的客观定量且能业务化的干旱监测评估指标,并在此基础上形成湖南极端干旱指标判据,以此规范湖南干旱监测评估标准,同时可为南方湿润区干旱指标的建立提供借鉴思路。
  
  为方便公众了解这一标准,现将标准解读如下:
  
  一、什么是极端事件
  
  统计学中把一组按大小排序的数据分为100等分后,选取某个长期序列的固定百分位值作为阈值(一般高于90%或低于10%),超过这个阈值的值被认为是极端值,该事件被认为是极端事件。
  
  二、有关干旱的术语及定义
  
  气象干旱:某时段内,由于蒸发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现象。
  
  气象干旱指数:利用气象要素,根据一定的计算方法所获得的指标,用于监测或评价某区域某时间段内由于天气气候异常引起的水分亏欠程度。
  
  气象干旱等级:描述干旱程度的级别标准,即气象干旱指数的级别划分。
  
  综合气象干旱指数CI:利用近30天(相当月尺度)和近90天(相当季尺度)降水量标准化降水指数,以及近30天相对湿润指数进行综合而得,该指标既反映短时间尺度(月)和长时间尺度(季)降水量气候异常情况,又反映短时间尺度(影响农作物)水分亏欠情况。CI指数的等级划分见下表:

 

 

  干旱事件:将一次干旱过程定义为一次干旱事件。
  
  干旱过程定义:当综合气象干旱指数CI连续十天为轻旱以上等级,则确定为发生一次干旱过程。
  
  干旱持续时间:干旱过程的开始日为第一天CI指数达轻旱以上等级的日期。在干旱发生期,当综合干旱指数CI连续十天为无旱等级时干旱解除,同时干旱过程结束,结束日期为最后一次CI指数达无旱等级的日期。干旱过程开始到结束期间的时间为干旱持续时间。
  
  一次干旱过程中中旱以上等级干旱最长持续时间:一次干旱过程中,最长中旱以上等级持续日数。
  
  一次干旱过程中重旱以上等级干旱最长持续时间:一次干旱过程中,最长重旱以上等级持续日数。
  
  一次干旱过程中特旱最长持续时间:一次干旱过程中,最长连续特旱日数。
  
  干旱过程强度:干旱过程内所有天的CI指数为轻旱以上的干旱等级之和。
  
  干旱峰值:干旱过程中最小的日CI值。
  
  三、如何判别极端干旱事件
  
  第一步:选择干旱事件的监测指标。即上述术语及定义中的干旱持续时间;一次干旱过程中中旱以上等级干旱最长持续时间;一次干旱过程中重旱以上等级干旱最长持续时间;一次干旱过程中特旱最长持续时间;干旱过程强度;干旱峰值6个指标。
  
  第二步:计算上述6个指标的极端阈值
  
  将国家地面气象观测站气候标准期内(1981-2010年)的历次干旱过程的持续时间、中旱以上等级干旱最长持续时间、重旱以上等级干旱最长持续时间、特旱最长持续时间、过程强度、干旱峰值分别按降序、降序、降序、降序、升序、升序排列,定义第10百分位值作为对应指标的极端判别阈值(干旱持续时间、过程强度精确到十位,中旱、重旱、特旱持续时间精确到个位,峰值精确到十分位),其极端判别阈值以后需根据气候标准期(世界气象组织规定)的变更进行替换。
  
  第三步:极端干旱事件的判别
  
  利用国家地面气象观测站逐日气温、降水观测资料,计算逐日综合气象干旱指数,统计形成第一步的6项监测指标值,然后与第二步得到的各监测指标的极端判别阈值进行比较,当指标值达到或超过对应阈值时,认为该值是极端值,所表征的事件为极端事件。
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