帕默爾干旱指標及其應用研究進展

摘要：干旱是最嚴重的自然災害之一。干旱的復雜性和廣泛影響，使得建立的大多數(shù)干旱指標專業(yè)性和地域性較弱。帕默爾干旱指標能反映干旱的成因、程度、時空分布，本文根據(jù)國內(nèi)外學者研究資料，了解其應用情況，并總結今后的發(fā)展方向。

關鍵詞：帕默爾干旱指標；應用；研究

中圖分類號： S423 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.14.035

帕默爾干旱指標表示的是一段時間內(nèi)，某區(qū)域的實際供水量少于當?shù)亓己盟止獥l件下的水分虧缺。1965年帕默爾對美國中西部地區(qū)多年氣象資料進行了分析研究，建立了帕默爾干旱指標。這一指標引入中國是在20世紀70年代。80年代開始廣泛應用。

1 帕默爾干旱指標

美國帕默爾建立的干旱指標引領了干旱指標研究新領域。其考慮了多方面的因素，對水分虧缺程度和供水持續(xù)時間進行了綜合分析，并結合了當?shù)貧夂驐l件，對這一區(qū)域表現(xiàn)出的干旱特征進行描述，且具有較好的比較性，成為干旱監(jiān)測評估的重要指標。

1.1 帕默爾干旱指標依據(jù)

帕默爾認為一個地區(qū)所需水量與已確定的水量相適應，比較其與該地實際降水量，會產(chǎn)生一個水分供給距平。水分供給距平值在不同地區(qū)所代表的意義不同。利用權重因子，使水分距平值成為可比較指標。根據(jù)上述思路，建立了干旱指標。

1.2 帕默爾干旱指標建立過程

簡單地說，建立帕默爾干旱指標分為7個步驟：根據(jù)長期以來的有關氣象資料，計算出每個月當?shù)厮窟_到平衡的實際值、可能值和平均值，統(tǒng)計出地區(qū)的水分實際蒸發(fā)量、可能蒸發(fā)量、總徑流量、可能徑流量、實際補水量、可能補水量、實際失水量和可能失水量；計算地區(qū)各種氣候常數(shù)和系數(shù)，包括蒸散系數(shù)、水量補給系數(shù)、徑流系數(shù)、流失水系數(shù)和當?shù)乇憩F(xiàn)出的氣候特征值；計算在水分平衡條件下當?shù)氐臍夂蜻m宜值，包括氣候適宜時的水分蒸散量、補給水量、徑流量、實際失水量和總降水量；計算超出水分與缺失水分之間的距平指數(shù)；形成帕默爾干旱指數(shù)的計算公式；計算水分距平指數(shù)，需要修正權重因子；計算出地區(qū)干濕期的結束時間。

2 帕默爾干旱指標的應用

2.1 在國外的應用

帕默爾干旱指標大多用于地區(qū)之間旱情的比較、干旱發(fā)生的時空分布特征、當?shù)氐臍夂蛟u價、統(tǒng)計干旱各項特征等方面。20世紀60年代中期帕默爾首先建立的干旱指標被用于統(tǒng)計美國東北部地區(qū)干旱范圍和程度；1970年兩位學者應用帕默爾干旱指標得出了美國東北部地區(qū)各種干旱程度出現(xiàn)的概率；1971年內(nèi)布拉斯加州的干旱時空特征也應用到了帕默爾干旱指標；1975年Skaggs以美國1931年～1940年的相關數(shù)據(jù)為基礎資料對帕默爾干旱指數(shù)進行了分析；Diaz和Quayle分別于1978年和1980年以美國各地溫度統(tǒng)計、降水統(tǒng)計資料和先前已經(jīng)建立的帕默爾干旱指標建立了評價周圍48個臨近地區(qū)干旱發(fā)生情況的指標；在1982年Karl和Koscielny應用這一指標計算了1898年～1981年間美國多個地區(qū)的干旱情況，并根據(jù)干旱不同程度把它們分成相似區(qū)域；Lohani.V.K和Loganathan.G.V在1997年利用非線性函數(shù)關系分析相關地區(qū)干旱出現(xiàn)的時間和結束時間。

除以上應用外，帕默爾干旱指標也被用于火災監(jiān)測、遙感監(jiān)測等方面。Kappel用帕默爾干旱指標建立了明尼蘇達州和威斯康辛州的干旱發(fā)生情況和當?shù)鼗馂臑暮Πl(fā)生之間的關系；Garik Gutman利用中下午衛(wèi)星導出的地面溫度檢測美國干旱情況。除美國外，澳大利亞、加拿大、南非等國家也曾先后經(jīng)過科學研究證明這一指標在本國的實際應用。

2.2 在我國的應用

帕默爾干旱指標不僅在氣象部門，而且在農(nóng)業(yè)、水文等其他部門也得到了關注。1985年，我國學者安順清等人參考濟南1919年～1980年和鄭州1951年～1980年兩個氣象站的氣溫和降水資料，并且選用了12個氣象站的有關資料對之前已經(jīng)建立的帕默爾干旱指標進行修正，建立了適用于我國干旱發(fā)生情況的指標。黃妙芬在黃土高原西北部地區(qū)利用這一指標分析了當?shù)馗珊登闆r。1995年趙惠媛等人選取了東北松嫩平原西部地區(qū)11個站點的降水量、水分蒸發(fā)量和當?shù)赝寥篮?，在之前的基礎上再一次對帕默爾干旱指標進行修正。由于考慮了氣候的影響，計算出的干旱出現(xiàn)時間與實際情況比較接近。1997年劉雪梅等人應用修正的帕默爾指數(shù)及貴州地區(qū)降水量，對貴州地區(qū)出現(xiàn)的干旱類型、干旱發(fā)生的次數(shù)、每一次干旱發(fā)生所持續(xù)的時間、干旱分布時空特征、變化情況做了研究，總結出貴州干旱發(fā)生的主要特征并進行了相似性區(qū)分。馬延慶等針對渭北地區(qū)的干旱特點，根據(jù)修正的帕默爾干旱指標建立了干旱指數(shù)，并應用該指標對其他地區(qū)相似地區(qū)干旱的發(fā)生進行了分析和預測。2001年徐向陽等有關學者以帕默爾干旱指標的基本原理為依據(jù)，查閱江蘇省徐州市歷史上發(fā)生旱災的相關資料，建立了專門應用于分析徐州市干旱發(fā)生情況的指標，以此推斷出徐州市干旱發(fā)生的頻率和次數(shù)，以及有可能發(fā)生的年份，并分析了徐州市干旱災情發(fā)生的時空分布特征。該指標通過驗證表明基本上適合于我國100°E以東地區(qū)。

3 帕默爾干旱指標的發(fā)展

建立指標時所選取的氣象資料在不同站點表現(xiàn)的不一樣，只選取某一個站點的資料不能體現(xiàn)指標應用的普遍性，將具有相似氣候特征的第地區(qū)劃分在一起，然后取各氣象要素的平均值作為指標，進行計算；帕默爾干旱指標并不是衡量農(nóng)業(yè)干旱的標準，要想準確的評估農(nóng)業(yè)干旱需要綜合考慮氣象因子和農(nóng)作物灌溉規(guī)律和人為因子的影響；進一步推廣這一指標在氣象監(jiān)測工作中的應用，為氣象部門能夠合理預測旱澇災情提供依據(jù)；將這一指標的應用擴展到農(nóng)業(yè)干旱整個領域，為進一步評估農(nóng)業(yè)干旱出現(xiàn)的嚴重程度提供更科學的方法。

4 結語

生產(chǎn)和生活的方方面面都不可避免的受到干旱影響，帕默爾干旱指標不僅對預測地域干旱時空分布特征，還能夠?qū)ο嗨频貐^(qū)的干旱特征進行分析，可以預測，這一指標將在今后很長一段時間內(nèi)都是比較受關注的。

參考文獻

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作者簡介：孫鈺峰，河海大學水文水資源學院，本科生，研究方向：水文水資源。