农业干旱和水文干旱对气象干旱的预警响应模拟研究

Under global climate change, drought has become one of the most serious natural hazards, affecting the ecological environment and human life. Drought can be categorized as meteorological, agricultural, hydrological or socio-economic drought. Identification of the relationships between different drought categories and how drought develop would not only play an important role in drought early warning, mitigation and prevention, but also can provide scientific basis on effective management of water resources, even on sustainable development of the local socio-economy. This research takes Jinghe River Basin as study area, which is located in the central part of the Loess Plateau in Northwestern China. The main purpose is to make a study of drought propagation process through the hydrological system, by constructing the conceptual mode of drought propagation, improving the drought pooling procedure to identify drought events automatically,and simulating the critical criteria of how meteorological droughts spread to agricultural and hydrological droughts through scenario analysis. This study can not only help a lot in theoretical understanding of drought propagation, but also be of pratical application on agricultural and hydrological drought early warning and water resources planning in Jinghe River Basin. It will also be significant for regional integrated drought risk governance.

近年来，干旱灾害已经成为最严重的自然灾害之一，预防和减轻干旱灾害的影响已经成为政府部门、专家学者以及其他社会人士共同关注的热点。根据成因及其影响过程，干旱通常被划分为四类：气象干旱、农业干旱、水文干旱和社会经济干旱。四类干旱之间存在时间上的递进关系，研究不同类型干旱间演进过程及基本规律，将有助于提高区域干旱预警能力，缓解水资源供需矛盾，以及提高旱灾综合防御能力。本项目拟选择我国西北黄土高原地区的泾河流域为研究区，拟从剖析不同类型干旱间的演进关系出发，构建干旱演进过程的概念模式；改进干旱事件合并方法以自动识别干旱事件，并提取其发生时间、持续时间和强度；并在此基础上，对气象干旱强度和持续时间进行不同的情景设置，对气象干旱演进为农业干旱和水文干旱的临界条件进行模拟研究。能够为深入理解干旱演进过程提供科学借鉴，为区域农业干旱和水文干旱预警提供实践指导，为干旱灾害综合防范和水资源管理提供科学依据。

本课题以我国西北黄土高原地区的泾河流域为研究区，从剖析不同类型干旱间的演进关系出发，构建了不同类型干旱演进过程的概念模式，揭示了流域尺度上不同类型干旱的演进过程，借助分布式水文模型，深入研究了子流域尺度上不同类型干旱演进过程的空间差异及其影响因素。研究得出的重要结果包括：.（1）气象干旱向农业干旱的演进过程主要受到土壤属性、植被覆盖及植被类型等制约因子的影响，而气象干旱和农业干旱向水文干旱的演进过程则主要受到土壤属性、流域地形、流域面积、流域形状特征、土地利用及水文地质等制约因子的影响；社会经济自身需水量大小是影响农业干旱和水文干旱向社会经济干旱演进过程的主要因子。.（2）在流域尺度上，泾河流域水文干旱发生频次明显低于气象干旱，持续时间长于气象干旱。水文干旱和农业干旱对气象干旱存在发生时间上的滞后性，水文干旱平均滞后127天，长于农业干旱滞后时间（16.3天）。.（3）在子流域尺度上，泾河流域农业干旱和水文干旱对气象干旱的滞后时间具有明显的空间差异。农业干旱在西部地区滞后时间较短，中东部地区滞后时间较长，平均滞后28.9天。水文干旱平均滞后100.5天，在西部地区滞后时间较长。农业干旱对气象干旱的滞后时间与土壤AWC呈正相关关系。水文干旱对气象干旱的滞后时间主要与流域面积和流域形状相关，子流域面积越大，滞后时间越长；“圆形”流域的水文干旱滞后时间比“长条形”和“三角形”流域短。.本项目对不同类型干旱的演进过程及基本规律的研究思路和方法可以推广应用到其他流域中，相关结论对区域干旱预警具有指导意义，能够为干旱综合防范和水资源管理提供科学借鉴，为制定防灾减灾战略规划提供指导。