中国20世纪下半叶以来干旱情势量化研究

对大范围干旱情势的研究，过去多着眼于降水的长期变化规律的分析，缺少对能直接反应农业干旱的土壤含水量的量度与分析，因而，难以全面地揭示干旱形成的物理机制。为此本项目直击农业干旱发生发展的关键环节，从土壤含水量入手，研究大范围干旱时空特征和变化趋势。首先，利用大尺度分布式水文模型以及实测降水和气温，重建1951-2009年中国陆面30km网格的逐日三层土壤含水量数据库，并据此构建土壤含水量距平指数(SMAPI)。其次，运用概率统计与实际旱情验证相结合的方法, 确定SMAPI干旱等级定量划分的标准。最后，通过1951-2009年SMAPI的时空变化分析，定量研究中国大范围干旱时空发生、发展及消逝的规律与变化趋势。从量化土壤含水量的视角, 分析阐述中国20世纪下半叶以来干旱时空变化的基本特征，为评估、监测和预报干旱提供科学基础，进而为预防和减轻干旱灾害的决策提供技术支撑。

干旱灾害是我国最严重的自然灾害之一。准确把握旱情的发生、发展过程和长期变化趋势，是预防和减轻干旱灾害的重要前提。本项目基于大尺度水文模型模拟的土壤含水量构建干旱指数，开展了中国20世纪下半叶以来干旱情势量化研究。研究建立了VIC（Variable Infiltration Capacity）模型水文参数网格化移用公式及模型系统，重建了全国1951－2010年30km网格逐日土壤含水量数据，分析了全国模拟土壤含水量精度及其时空分布特征，提出了SMAPI（Soil Moisture Anomaly Percentage Index）指数干旱等级划分标准及大范围干旱事件识别方法，系统分析了全国和区域历史干旱时空特征及其变化规律。研究成果表明：就全国而言，以土壤含水量相对盈亏为特征变量的干旱发生率呈现出西部较少，东部较多，中北部最多的空间格局，其中华北地区和华东北部地区为干旱高发中心。以春旱为主的干旱易发地区主要在新疆北部和西南地区。以夏旱为主的地区范围最广，相对易发区主要沿长江流域一带分布。以秋旱为主地区比以夏旱为主的地区明显减小，且主要在江淮地区、江南地区，以及甘宁蒙地区。以冬旱为主的地区范围最小，仅出现在华南沿海和中国西北部的部分地区。就区域而言，1951-2010年九大区域共发生300场大小不等的区域干旱。华南、华北是区域干旱高频区，但华南区域以短历时、中轻度干旱为主。其次是内蒙古和东北区域，其干旱较为频繁，干旱历时长，干旱程度较重。而西藏和西北区域是干旱低频区，但干旱历时较长。新疆干旱发生频率最低，历时最短，干旱影响范围最小，干旱严重程度和强度最低。在60年中，出现了干旱频发区向东部转移的现象，我国东北部地区的干旱变得更加持久，而新疆的干旱变化趋势呈减少趋势，华南、西南和华东区域变化不明显，西北和西藏区域呈现出先减后增的变化趋势。研究成果对全面认识干旱，有效预防和减轻干旱灾害具有重要的意义。