变化环境下渭河流域气象、农业和水文干旱的多变量综合评估研究

Drought is considered to be one of the most harmful nature disasters in China and has greatly affected Chinese socio-economic sustainable development. Under the impact of global warming and enhanced human activity, drought disaster occurs more frequently. The research on spatio-temporal variation, integrated evaluation of drought and its response to changing environment becomes an important scientific problem to guarantee the water, food and ecosystem security in China. Drought disaster occurs frequently during the past years in Weihe River Basin (WRB) and becomes one of the main constraints to economic development in this area. Therefore, WRB is chosen as a study area in this project. We firstly analyze the spatio-temporal variation of meteorological, agricultural and hydrological drought in WRB, and then propose an integrated drought evaluation method based on the multivariable statistical models. The new proposed index can be used to monitor and evaluate the propagation of different types of drought events. Furthermore, we will quantitatively analyze the impact of climate change and human activity on drought event and identify the key factors that may mostly probably induce drought disasters in WRB. The results of this project have important significance to help us understand the formation and propagation of drought disasters, and will provide scientific and technological basis for the scientific assessment and decision-making management of drought disaster in the WRB and also other areas in China.

干旱是影响我国社会经济可持续发展最严重的自然灾害之一。随着全球气候变化和人类活动的不断加剧，干旱灾害愈来愈严重，干旱的演变进程分析、综合评估及其对变化环境的响应研究已成为保障我国水资源安全、粮食安全、生态安全迫切需要解决的一个重要科学问题。本项目以我国干旱灾害突出的渭河流域为研究区域，在系统分析气象干旱、农业干旱和水文干旱演变特征的基础上，提出一种考虑气象、农业和水文干旱发展过程和共同影响下的多变量综合干旱评估方法，用以客观全面的识别和评估渭河流域干旱的发生发展过程，进一步地，结合分布式水循环模拟技术，定量研究气候自然变化和人类活动对渭河流域综合干旱的影响，辨识最有可能加剧该地区综合干旱的气候和人类活动条件。项目研究的理论与成果对于科学认识干旱的发生发展过程具有重要的意义和价值，将为流域水资源管理以及防灾减灾提供科学评估和决策管理的科技支撑。

干旱是影响我国社会经济可持续发展最严重的自然灾害之一。随着全球气候变化和人类活动的不断加剧，干旱灾害愈来愈严重，干旱的演变进程分析、综合评估及其对变化环境的响应研究已成为保障我国水资源安全、粮食安全、生态安全迫切需要解决的一个重要科学问题。..本项目以我国干旱灾害突出的渭河流域为研究区域，围绕渭河流域干旱的演变特征、多变量综合干旱评估方法以及气候变化和人类活动对渭河流域综合干旱影响三个方面开展工作，主要研究结果有：..（1）在课题组前期开发的分布式时变增益模型基础上，构建了蒸散发顺序同化系统，改进了蒸散发估算模块，以模型输出的水文气象要素为基础，改进了帕默尔干旱指标中水文帐的计算过程，构建了干旱指标DTPD，分析了渭河流域干旱的变化特征。结果表明：渭河流域过去50多年有微弱的变旱趋势，不同等级干旱发生频率在逐渐增加。从空间分布上看，渭河流域各等级干旱发生频率北部高于南部。..（2）基于改进的时变增益模型模拟输出不同水文响应单元降雨、蒸散发、土壤湿度以及径流等水文气象要素，计算了标准化干旱评估指标SPEI、SSI和SRI，结合Copula函数，构建了能够同时反映不同干旱类型发展过程的多变量标准化旱涝评估指标（MSDI）。在渭河流域的应用表明，所构建的MSDI指数融合了不同类型标准化干旱指数的特点，能够更为科学评估变化环境下区域干旱演化过程中不同干旱类型之间的交互作用和递进发展关系，在区域干旱监测方面具有一定的应用前景。..（3）以构建的MSDI指数为基础，通过设定不同的气候变化和土地利用变化情景，分析了渭河流域综合干旱对变化环境的响应特征。结果表明，当气候条件改变使得降雨减小、气温增加时，干旱事件发生频率显著增加，干旱强度也随之加剧；水资源开发利用情况的改变虽然会增加干旱发生的频率，但是其增加幅度相对于气候变化和土地利用方式改变引起的变化较小。..在项目执行期间，项目组共在国内外发表学术论文10篇，SCI收录8篇。参加国内外学术交流6次。培养研究生2名。