气象干旱的流域水文过程响应机理

China suffers from drought disasters frequently, whereas the research on drought is realtively retarded. Insightful knowledge and improved modelling about drought development, and consequently improving drought monitoring and early warning, are of high scientific and practical relevance. Drought is categorized into four types, i.e., meteorological drought, agriculture drought, hydrological drought and social-economic drought, and the later three types are essentially the consequence of meteorological drought. Affected by many factors such as catchment topography, geology, climate, evapotranspiration, soil water movement and human activities (reservoir, water extraction, water diversion, and irrigation, etc.), the transformation from meteorological drought to hydrological drought exhibits complicated spatial-temporal patterns. The proposed project will use ground-based observation, satellite-based observation and hydrological models jointly to investigate the spatial-temporal variation of soil moisture and evapotranspiration under different meteorological and physiological conditions, systematically reveal the water transformation processes among evapotranspiration, soil water, groundwater and streamflow, explore the factors that controll such processes,and find out the factors that drive the catchment hydrological responses to meteorological droughts, so as to provide the scientifc basis for drought monitoring, prediction and management.

我国旱灾多发，而在干旱方面的基础研究还比较薄弱。深入认识干旱发生发展机理，改进干旱模拟技术，进而提高干旱监测预警精度，极具理论与现实意义。干旱分气象干旱、农业干旱、水文干旱和社会经济干旱等不同类型，后三者从本质上讲起因于气象干旱。受流域地形、地质、气候、蒸散发、土壤水运动、地下水储蓄、人类活动（蓄水、引水、调水、灌溉等）等多方面因素的影响，气象干旱向其它类型干旱的转换过程具有复杂的时空特征。本项研究利用试验流域与中小自然流域的多源观测数据，综合采用地面观测、遥感观测与水文模型手段，建立流域立体化旱情监测方法体系，分析由气象干旱向水文干旱发展过程中不同气象与下垫面条件下的土壤含水量与陆面蒸散发量时空变异特征，揭示不同时空尺度陆面蒸散耗水-土壤水运动-地下水蓄泄-河川径流之间的水分转换过程及其影响因子，为干旱监测、预测与管理决策提供科学依据。

我国旱灾多发，而在干旱方面的基础研究还比较薄弱。深入认识干旱发生发展机理，改进干旱模拟技术，进而提高干旱监测预警精度，极具理论与现实意义。干旱分气象干旱、农业干旱、水文干旱和社会经济干旱等不同类型，后三者从本质上讲起因于气象干旱。受流域地形、地质、气候、蒸散发、土壤水运动、地下水储蓄、人类活动（蓄水、引水、调水、灌溉等）等多方面因素的影响，气象干旱向其它类型干旱的转换过程具有复杂的时空特征。本项研究利用试验流域与中小自然流域的多源观测数据，综合采用地面观测、遥感观测与水文模型手段，建立流域立体化旱情监测方法体系，分析由气象干旱向水文干旱发展过程中不同气象与下垫面条件下的土壤含水量与陆面蒸散发量时空变异特征，揭示不同时空尺度陆面蒸散耗水-土壤水运动-地下水蓄泄-河川径流之间的水分转换过程及其影响因子。. 取得的研究成果主要体现在以下4个方面：① 开发干旱监测相关水文变量的遥感估算方法，并对现有应用于干旱监测的多源数据产品（包括遥感估算以及模型模拟蒸散发量、土壤含水量等）进行了系统评估，为更可靠地进行干旱监测提供数据依据；②利用多源水文产品分析云贵高原等地区干旱进程中的土壤含水量与蒸散耗水时空变化规律，并将遥感土壤含水量与蒸散发产品与流域水文模型相结合，以改进对干旱发展过程的模拟；③ 以长江淮河流域为例揭示干旱进程中的气象干旱向水文干旱传递特性及其影响因素，揭示了由于蒸散发、土壤湿度及流域蓄量因素作用导致的水文干旱相对于单纯降水导致的气象干旱的滞后、聚合等效应；④ 基于降水指数及降水蒸散发指数揭示全国过去50年间干旱演变时空特性，并构建多因子、多尺度干旱监测指标及基于多源信息融合技术的旱情评价与预警体系。研究成果可以为干旱监测、预测与管理决策提供有力的科学依据。. 项目执行期间在国内学术刊物发表论文15篇(其中SCI论文8篇)，获得专利4项，6人获得博士硕士学位，项目负责人获得教育部自然科学一等奖1项。