K干旱指数在干旱监测中的应用

单璐璐 董海涛 谭丽静

摘要 利用丹东地区气象观测站1954—2016年逐月降水量、蒸发量等资料，采用K干旱指数划分干旱等级、监测干旱状况，并检验在实际监测中的应用效果。结果表明，与实际的旱情比较，K干旱指数在丹东地区干旱监测中有较好的监测效果。

关键词 K干旱指标；降水量；蒸发量；干旱监测

中图分类号 S16 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）25-0193-03

Abstract Based on the data of monthly precipitation and evaporation in Dandong area from 1954 to 2016 ， the K drought index was used to divide the drought grade， monitor the drought condition， and the effect of the application in the actual monitoring was tested. The results showed that K drought index had better monitoring effect in drought monitoring in Dandong area compared with the actual drought.

Key words K drought index；Precipitation；Evaporation；Drought monitoring

干旱是一种重要的气象灾害，其影响范围和程度常被视为各种气象灾害之首。干旱是一种正常的气候现象，是一种长时间的累积过程，我国在全球气候变暖的大环境下干旱的主要特點是分布面积大、发生率高、持续时间长、时空分布不均匀等[1]，对农业生产的影响尤其严重[2]，未来50年受全球变化影响最大的地区可能是农村[3]。干旱是制约丹东地区农业发展的一个因素，对干旱的有效监测，尽可能地减少干旱灾害所带来的损失，对丹东地区具有十分现实的意义。

辽宁省丹东地区地处中朝边境、鸭绿江西岸，位于辽宁省东南部，北依长白山，南临黄海，东隔鸭绿江与朝鲜民主主义共和国相望。地势由东北向西南逐渐降低，可划分为北部中低山区、南部丘陵区、南缘沿海平原区3类规模较大的地貌单元。丹东地区气候温寒适度，冬少严寒，夏无酷暑，四季分明，但由于依山傍海的地理位置，南北气候差异较大，南部属半大陆、半海洋性气候，北部属大陆性气候，丹东地区复杂的地理特征使之发生干旱的可能性增大。目前，在世界范围内使用的干旱指标较多，并且各具特点、互有优势[4-8]。笔者根据丹东特有的地理特征，利用K干旱指数划分干旱等级、监测干旱状况，并检验在实际监测中的应用效果，为更好地开展干旱监测预测业务和农业生产提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

所用资料为丹东地区2个气象观测站（丹东站、宽甸站）1954—2016年逐月的降水量、蒸发量、平均气温气候要素资料，以及丹东市水利局干旱灾情资料。

2 结果与分析

2.1 干旱变化

2.1.1 干旱程度。

从图1可以看出，K干旱频率的分布形态，丹东由大到小的排列为重旱、中旱、轻旱、湿润、适宜，宽甸由大到小的排列为重旱、中旱、轻旱、适宜、湿润。756个月份中，丹东K干旱指数表明有超过66.77%的月份都出现不同程度的干旱，约50.00%是重旱，其中重旱发生的频率为37.04%，轻旱以上干旱频率为80.56%；宽甸K干旱指数表明有超过66.77%的月份都出现不同程度的干旱，重旱、中旱所占比例较重，其中重旱发生的频率为30.69%，轻旱以上干旱频率为79.23%。

从图2可以看出，利用丹东、宽甸1954—2016年共756个月K干旱指数分析了轻旱以上干旱在1年中各个月份的发生频率，结果发现，K干旱指数计算的各月变化幅度较小，最大分别出现在4—7和10—12月，各月的干旱频率变化幅度较大。从图3可以看出，丹东在秋、冬季发生干旱频率较大，为26%；宽甸在秋季发生干旱频率较大，为26%。

2.1.2 四季干旱指数。

从图4可以看出，近63年丹东地区春季、夏季K干旱指数呈上升趋势；秋季、冬季K干旱指数呈下降趋势。

2.2 监测结果与实况对比分析

为分析K干旱指数在丹东地区典型干旱年份的表现情况，将计算得到的K干旱指数按划分标准转化成干旱等级，列出K干旱指数计算的干旱等级，并与丹东市水利局干旱灾情资料（实况）进行比较（表2）。从监测结果和实况的比较来看，效果比较理想。现选取2008、2015年分别进行对比分析。

K干旱指数对丹东地区2008年春季（3—5月）干旱监测结果（图5a）显示，丹东为轻旱，宽甸为中旱。实况是：入春后，丹东市连续50多天没有形成有效降雨。3—5月上旬丹东市大部分地区出现不同程度的旱情。春旱造成丹东市旱地缺墒面积达166.67万hm2，共涉及2个县、市（区）的6个乡镇，主要分布在丹东市元宝区的金山镇；因旱饮水困难人数达1.42万人，因旱饮水困难大牲畜达0.717万头，共涉及5个县、市（区）的24个乡镇。因地下水位下降，饮水井、电井出水不足或干涸数量达192眼。3月以来，丹东地区降水量偏少1～3成，平均气温偏高0.7～1.2 ℃（图5b），4月份旱象露头，其后未出现有效降水，旱情不断发展。

K干旱指数对丹东地区2015年7—9月干旱监测结果（图6a）显示，丹东为中旱，宽甸为重旱。实况是：轻旱6 726.67 hm2，中旱4 906.67 hm2，干枯1 820.00 hm2，全市8个县（市、区）、31个乡镇、70个村、0.47万人、0.201万头大牲畜饮水困难，丹东市粮食因旱直接经济损失0.71亿元。7—9月丹东地区降水量偏少4～5成，平均气温偏高0.1～0.5 ℃（图6b）。

3 结论与讨论

基于K干旱指数的定义和计算方法划分了干旱等级，实现了K干旱指数在实际干旱监测中的应用。通过近63年来K干旱指数在丹东干旱监测中的应用，经与实况对比分析，K干旱指数在丹东市的干旱监测中有较好的效果。所以，可以初步认为K干旱指数在业务中有一定的应用前景。

与PDSI、Z指数、干燥度等[10]其他常用的干旱指数比较，K干旱指数有一定的优势。例如PDSI综合考虑了前期降水、水分供给和需求、实际蒸散量、潜在蒸散量等要素，计算复杂，并且还需要计算土壤水分平衡各分量及土壤上下两层间水分的交换，由于与土壤水分有关的数据目前还存在比较大的误差，因此不利于在实际业务中的使用；Z指数是对降水量进行标准正态化处理，用降水累积频率分布来划分干旱等级，但仅考虑了降水量对干旱程度的影响，因此有一定的局限性；干燥度对于了解区域的气候类型很有帮助，但对于降水量差异大的地方则会有一定的局限性。终上所述，K干旱指数在干旱监测中有较好的效果，主要有以下2个原因：①K干旱指数同时考慮了降水和蒸发的影响，这2个因素也是造成干旱的主要因素；并且K干旱指数计算过程中由于所含的变量少，由变量所带来的计算误差也就相应减小。②K干旱指数是降水相对变率与蒸发相对变率的比值，这样相当于对干旱指数进行了标准化，消除了量纲不同的影响，使得干旱标准便于统一。

目前这些干旱指标的研究多侧重于干旱灾情的特征研究，不能反映干旱带来的全部影响，缺乏从系统的角度综合研究干旱对生态环境、社会经济效应等区域灾害系统的影响。在未来的干旱研究中，应在分析干旱系统整体特征的基础上，加强对干旱情景分析以及干旱风险管理和管理方法的相关研究。

参考文献

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[2] 张强，高歌.我国近50年旱涝灾害时空变化及监测预警服务[J].科技导报，2004（7）：21-24.

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[4] 谢应齐.关于干旱指标的研究[J].自然灾害学报，1993（2）：55-62.

[5] HEIM R R Jr.A review of twentiethcentury drought indices used in the United States[J].American meteorological society，2002，83（8）：1149-1165.

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[8] 王劲松，郭江勇，周跃武，等.干旱指标研究的进展与展望[J].干旱区地理，2007，30（1）：60-65.

[9] 王劲松，任余龙，宋秀玲.K干旱指数在甘肃省干旱监测业务中的应用[J].干旱气象，2008，26（4）：75-79.

[10] 赵丽，冯宝平，张书花.国内外干旱及干旱指标研究进展[J].江苏农业科学，2012，40（8）：345-348.