西南地区干旱灾害评估研究进展

我国西南地区干旱研究进展及展望摘要：在各种自然灾害中，干旱是发生范围最广、频率最高、灾情和影响最严重的灾害。近年来，随着自然灾害损失的加剧，减灾工作得到各国政府前所未有的重视，各国科技工作者开始了包括干旱在内的自然灾害的研究工作。本文旨在把握西南地区干旱的研究现状，查阅关于西南地区干旱研究近10a年的文献，从干旱指标、干旱发生规律、特征及成因、干旱的监测、风险评估与预测等方面力求对西南地区干旱各个方面的研究做出较全面的总结和评价，以期达到促进西南地区干旱研究进一步深化的目的，力图为西南乃至其它区域干旱的研究提供借鉴，为干旱防灾减灾提供帮助。关键词：西南地区；干旱；自然灾害；研究进展AdvanceonDroughtStudyinSouthwestChinaAbstract:Droughtisadisasterwhicharisesmostfrequentlyinthebroadestareaandhasthemostsevereimpactamongnaturaldisasters.Inrecentyears,becausethelossfromnaturaldisastersincreasedobviously,governmentshavepaidmoreandmoreattentiontothemitigationworks.Scientistshavebeguntoevaluatetheimpactsofnaturaldisasters,includingdrought.ThispaperaimstograspthecurrentsituationinSouthwestdrought,China.Recent10aresearchliteratureondroughtintheSouthwestregionwasaccessed.Theresearchprogressfromdroughtindex,droughtoccurrence,characteristicsandcausesofdroughtmonitoring,forecastingandotheraspectsofriskassessmentandstrivefortheSouthwestdroughtonvariousaspectsofmakingamorecomprehensivesummaryandevaluation,inordertoachievethepurposeofpromotingthefurtherdeepeningoftheSouthwestdrought,tryingtoprovideareferenceforthestudyaswellasotherareasofthearidSouthwest,providehelpfordroughtdisasterpreventionandmitigation.Keywords:Southwestregion;drought;naturaldisaster;researchprogress1引言早灾，是因长期无降水或降水量少造成空气干燥、土壤缺水而导致损失的灾害，是世界上影响面最广、造成农业损失最大的灾害类型。其主要由较长时间的气候波动或气候异常引起，常与大气在全球范围内的波动有关，可以持续数月，甚至若干年，是一种渐发性自然灾害。依据承灾体的不同可以将旱灾分为两类：一类为农（牧）业灾害；另一类为城市缺水灾害。由于干旱具有发生范围广、持续时间长等特点，旱灾发生通常引发旱灾灾害链，形成的次生灾害影响则更为突出[1]。一直以来，干旱是困扰西南地区农业生产和经济发展的重要因素，尤其是2003年以后我国几次异常干旱大都发生在西南地区，如2005年春季云南异常干旱[2]、2006年夏季川渝地区特大干旱[3]以及2009年秋～2010年春的西南5省市大旱[4]等。随着全球变暖等气候背景发展，有统计结果表示[5]，西南区域近49年年平均气温增温速率为0.12℃/10a，略高于全球平均升温速率，但低于全国平均升温速率，另外秋冬两季降温率较高，青藏高原范围升温速率大于其他区域。我国西南地区是干旱发生频率较高的地区之一[5]，近年来其强度和频率都有加剧趋势[7,8]。2006年重庆市发生百年一遇旱灾，致使815万人饮水困难，直接经济损失71.55亿元。仅三年后，2009年～2010年西南五省又发生严重干旱，农作物受灾面积430多万hm2，致使1600多万人饮水困难，因灾直接经济损失190.21亿元[9]。干旱灾害已经成为我国特别是西南地区经济社会发展的主要自然阻力，不仅对这个地区的生态环境、各种依赖于水资源的农作物和经济作物等产生不可估量的危害，而且也会对人们的正常生产生活造成了严重影响。西南地区由于经济发展水平还处于相对较低的水平，以农业在社会经济中的份额还占主要的地位，而干旱无疑对这些地区的发展特别是以农业为主的地区产生更为严重的影响，导致产量下降，甚至会颗粒无收。由于近几年来，我国西南地区频繁发生干旱事件，这块土地也成了干旱灾害的中心，牵动着全国人的心，越来越多的人加入到了针对西南干旱的研究中来。本文旨在把握西南地区干旱的研究现状，查阅关于西南地区干旱研究近10a年的文献，从干旱指标、干旱发生规律、特征及成因、干旱的监测、风险评估与预测等方面力求对西南地区干旱各个方面的研究做出较全面的总结和评价，以期对提高干旱预测水平，进而为减轻干旱灾害提供科学决策依据。2西南干旱发生规律、特征及成因2.1干旱指标干旱指数是研究干旱特征的重要参数，也是研究干旱的关键问题之一，同时也是一个难以有对全球干旱普遍适用的指标。其困难在于干旱的发生发展乃至结束时间是模糊不清的，很难给出清晰统一的界定[10]。一般地，干旱指标应该是表征某一地区干旱程度的标准，然后依据这个标准对干旱发生的影响做出定量评价，以用来反映地区干旱的时空特性。但是由于各地区的生产生活方式不同，因此目前所采用的指标也大多仅是建立在特定的时空下应用于局部的区域。由于干旱对于人类社会的发展有着重要的影响，因此国内外学者都做了大量的研究。在国外，Bahlme等[11]在1980年提出了BMDI指标；Hayes等[12]使用标准化降水指数监测美国的干旱得到了很好的效果。在作物干旱指标方面，Sand-holt等[13]根据简化的Ts-NDVI特征空间提出了温度植被旱情指数（TVDI)的概念，是目前普遍认可的能够精确反映作物水分供应状况的指标之一；1965年Palmer提出了的帕尔默干旱指数(PDSI)，此指标至今在国际上仍然应用非常广泛的。该指标被广泛应用于旱情比较、旱情时空分布特征分析、干旱面积评估等旱涝气候评价及其灾害评估[14]，是迄今为止应用最广泛的干旱指标之一；Vicente-Serrano等[15]在标准化降水指数（SPI）的基础上引入潜在蒸散，构建了新的适用于气候变暖背景下干旱监测与评估的气候指数SPEI。国内学者在干旱指标研究方面也取得了一定的进展。谢应天将目前常用的指标分为单因素指标、简单多因素综合指标和复杂多因素综合指标3类共17种干旱指标[16]；田宏等根据土壤水分盈亏原理及土壤蒸发三阶段理论，建立了只涉及当前资料的干旱动态评估指标[17]；邱林等建立了农业干旱评估指标的静态模型和动态模型[18]；庞万才等则从有效降水过程入手，针对降水过程次数、降水过程总量，降水过程的时间分布结构和效能，提出了相对蒸散2效能指数、降水过程总效能指数、雨量相对指数、时间分布相对指数等干旱指标[19]；姚玉璧等提出降水量、气温统计特征作为指标的气象干旱指标，以土壤含水量、作物旱情、作物需水量、供需水比例、作物水分综合统计特征为指标的农业干旱指标[20]；朱自玺等对气象产量和降水距平的关系进行了相关分析，与农业干旱划分标准相结合，确定了两套与轻旱、中旱、重旱和极端干旱相对应的干旱指标[21]。我国西南地区由于地形地貌复杂，气象因子也复杂多变，找到一个能够较好地评价评估西南地区的干旱成因，以及如何对西南地区的干旱进行预测显得尤为重要，干旱指标对研究我国西南地区干旱发生规律、特征及成因、干旱的监测、风险评估与预测等方面都具有重要的意义。2.2发生规律、特征及成因在我国大部分地区特别是西南地区的干旱已经对这些地区的人们的生产生活造成了严重的影响，特别是2003年以来我国几次异常干旱大部分都发生在西南地区，如2005年春季云南异常干旱、2006年夏季川渝地区特大干旱以及2009年秋～2010年春的西南5省市大旱等。由于干旱，西南地区的农作物减产，人畜饮水困难，造成的经济损失不可估量，因此研究西南干旱的发生发展规律、干旱的特征及干旱的形成机制具有重要的理论和现实意义。我国学者对西南地区的干旱特征及成因做了大量的工作，也取得了重要的成果。西南地区干旱的特征主要表现为持续时期长，降水偏少[22]、不同季节干旱频率差异大、干旱发生频率西高东低[23]、受灾面积大，影响范围广和农业因旱成灾率高，损失大[24]等。其中黄荣辉等[22]对2009年秋～2010年春严重干旱的研究中，发现此次西南地区严重干旱的发生特征一是持续时期长，从2009年9月开始一直延续到2010年4月，持续了3个季度计8个月；二是降水偏少严重，从2009年9月～2010年4月，在云南、贵州和广西西北部以及西藏东南部降水偏少了-40％多，有些地区降水偏少了-60％多，达到持续严重干旱的程度。王明田等[23]通过收集西南地区4个省（市）共97个代表气象站50a（1959年～2008年）的逐日降水量、气温、日照时数、相对湿度、风速、水汽压等气象资料，选用国家标准中相对湿润度指数（M）作为干旱指标，以年、季为时间尺度，研究西南地区干旱频率和强度的空间分布特征，分析了近50a干旱强度和发生范围的年际变化规律。发现西南地区年尺度干旱频率呈西部高，东部低的带状分布，高发区位于川西高原、川西南山地、云南西北部和中北部的山地、高原及河谷地带，发生频率在3年2遇以上，年干旱强度以中旱以上为主。不同季节干旱频率差异大：冬旱发生频率最高，春旱次之，秋旱较低，夏旱最低；干旱强度方面，冬旱强度最大，春旱次之，秋旱较小，夏旱最小；总体而言，干旱发生频率高的地方干旱强度也大。从年际变化看，西南地区总体上略有变湿的趋势，年干旱强度明显减弱，其中春旱、秋旱有减轻趋势，夏旱和冬旱有所增强；但近10a，年干旱强度增大明显，夏旱、秋旱、冬旱也明显上升。王东等[24]基于SPEI对西南地区近53a干旱时空特征进行了分析，发现西南地区表现为干旱化趋势，干旱强度呈增强趋势。极端干旱和中等干旱的频次均呈增加3趋势。各季节干旱化趋势存在明显空间差异。四季大部分区域呈干旱化趋势，以秋季最为突出。西南地区在厄尔尼诺年和拉尼娜年都会出现干旱，但前者爆发干旱灾害的概率比后者高。牛凯杰等[25]研究发现西南地区干旱发生频率西高东低，且春旱发生频率最高，冬旱、秋旱次之，夏旱为最低；51ａ来区域性干旱发生最频繁，季节性干旱的影响范围从大到小依次为春、冬、秋、夏（与干旱频率相同），且干旱强度多为中旱；年度和各季节的干旱站次比和干旱强度都呈逐渐增大趋势；西南5省春、夏二季干旱化趋势下降，秋、冬二季干旱化趋势上升；年尺度上西南整体干旱化趋势上升，尤以四川省最明显。西南地区干旱的自然成因主要是中高纬度地区的环流异常，热带西太平洋上空反气旋异常环流，东亚冬季冷空气[21]、大气环流[26,27]、纬向风场，高度场，平均相对湿度场[28]、高压系统[29]、太阳黑子活动以及厄尔尼诺等[30-32]因素的异常变化，进而导致西南地区水汽来源减少，进而降水减少导致西南干旱。另外，人类自身活动的因素也是造成西南干旱的重要原因[33]。其中不合理的水资源利用方式，过度的地下水开采等是造成西南干旱的重要因素。在西南干旱自然成因方面，黄荣辉等[22]研究发现从2009年秋～2010年春季，热带西太平洋和热带印度洋处于升温状态，它使得热带西太平洋上空产生反气旋异常环流，造成了西南气流异常在我国东南