心得体会：干旱的产生原因和评估方法

心得体会：干旱的产生原因和评估方法

在全球气候变化和人类活动双重作用下，近年来，我国干旱呈现出频发、广发态势，造成的影响也日益增大，已成为经济社会可持续发展面临的重大挑战。因此，干旱驱动机制与评估方法研究是当前学术界普遍关注但尚未解决的科学问题，也是科学应对干旱、保障国家水资源安全进而支撑经济社会可持续发展的重大需求。

干旱定义和分类

目前，国内外对于干旱的理解有很多种。最初干旱是以降水为标志定义的，认为干旱是降水量比期望的“正常值”偏少的现象。

随着经济社会发展和对干旱认识的不断加深，人们逐渐认识到降水不能反映干旱的全部特征，开始从水资源供需角度来认识干旱，认为干旱是一种供水不能满足正常需求的不平衡缺水状态，不同供需关系会产生不同类型的干旱。

然而，由于不同地区水文气象条件和经济社会发展水平存在差异，以及对水资源需求的随机性，至今尚无一个准确和各界认同的干旱定义。

从干旱表象的不同角度来看，可将干旱分为气象干旱、水文干旱和农业干旱等。当降水缺乏并持续一段时间时，认为发生了气象干旱；当降水缺乏或人类活动导致了地表水或地下水异常偏少，认为发生了水文干旱；当降水缺乏或灌溉水量不足导致农作物体内水分失衡并影响其正常生长发育时，则认为发生了农业干旱。实际上，气象、水文和农业干旱是水循环在不同环节出现水分失衡而呈现的现象。

各类干旱的产生原因

气象干旱是指由降水和蒸发收支不平衡造成的异常水分短缺现象。通常情况下，大气环流异常所导致的降水异常偏少是气象干旱形成的直接原因，而区域下垫面异常的反馈作用对干旱的形成和持续起着推波助澜的作用。当不利于降水的环流相当稳定，区域长时期受高压系统控制，则造成长期无雨或少雨；当这种长期无雨或少雨的状态持续一段时间后，下垫面近地面蒸发量减少，使得局地水平衡减弱，有利于维持异常环流的存在。

水文干旱是因气候变化或者人类活动造成的地表、地下水收支不平衡而引起的江河、湖泊径流或水利工程蓄水量异常偏少以及地下水位异常偏低的现象。气候变化导致降水减少、蒸发增加，可直接引发水文干旱，同时，土地利用方式变化（如城市化、交通线路开辟、毁林开荒、水土保持等）和水资源开发利用等人类活动也是水文干旱形成的重要驱动因素。土地利用变化对水文干旱驱动主要是通过影响流域产汇流规律及蒸散发组成而起作用的，而水资源开发利用对水文干旱的驱动体现在两个方面：一是人类通过直接消耗水资源诱发或加剧水文干旱；二是人类通过水资源开发利用，使水资源再生条件发生变化，进而驱动水文干旱。

农业干旱是因外界环境因素或人类活动引起作物体内水分收支失衡、水分亏缺，影响作物正常生长发育，进而导致减产或失收的现象。农业干旱主要驱动因素也可以概括为气候变化、土地利用变化和水资源开发利用3个方面，但驱动机制有别于水文干旱。气候变化可能导致降水和蒸发异常，降水异常偏少直接影响土壤水分，蒸发异常偏大则影响作物蒸腾，诱发农业干旱；土地利用变化通过影响流域产汇流规律，间接影响土壤水分；水资源开发利用对农业干旱既有正向作用，又有反向作用，正向作用体现在人类通过农田灌溉，可补充土壤水分，缓解

农业干旱，反向作用体现为人类通过对地表水和地下水的开发，影响其对土壤水的入渗和补给。

气象、水文和农业干旱之间的关系

在人类活动干扰相对较小的地区，气候变化是各种干旱形成的唯一驱动力，各种气象因素变化导致降水和蒸发失衡，引发气象干旱。

气象干旱发展，则引起土壤含水量降低，若土壤水分得不到地下水的有效补给或补给量不足以满足蒸腾需要，则诱发农业干旱。

气象干旱持续发展，一方面会加大水面蒸发量或潜水蒸发量，增加地表水和地下水的支出；另一方面可能会导致包气带增厚、干化，使同等降水条件下的产流减小，补给地下水的水量减小，可能诱发水文干旱。

在人类活动干扰强烈的地区，气象、水文和农业干旱的关系较为复杂。除气候变化外，人类通过开发利用水资源或改变土地利用方式，直接或间接影响水循环过程，导致地表水、地下水减少或土壤含水量降低，可能出现没有发生气象干旱、但发生水文干旱和农业干旱的情况。

对于雨养农业区，气象干旱依然是农业干旱的主要驱动力之一，而人类活动（如超采地下水）可能导致地下水对土壤水补给减少，引发水文干旱，出现没有发生气象干旱却发生农业干旱的情况。

对于灌溉农业区，气象干旱与农业干旱的关系间接化，灌溉成为作物水分的主要来源之一，一般发生气象干旱时不会形成农业干旱，但是如果气象干旱导致严重的水文干旱进而影响灌溉水量时，也会导致农业干旱。人类可以通过调整农业生产规模、种植结构、作物品种等方式来影响农业需水量，如果调整后的农业需水量与当地水资源条件或灌溉条件不相适应，则会出现没有发生气象干旱或水文干旱，却出现农业干旱的情况。

干旱的定量评估方法

干旱的形成过程是一个系统工程，可从系统思想角度出发，基于“驱动力—压力—状态—响应”模式构建干旱驱动定量评估框架。该框架涵盖以下4项关键技术方法。

驱动力——驱动因素量化方法。针对不同干旱类型的驱动因素，选取合理的量化指标。

压力——驱动因素变化规律分析方法。分析驱动因素变化的趋势性、突变性、变化幅度等。

状态——大尺度区域干旱评估方法。包括干旱评估时空尺度的确定，大尺度区域空间数据的获取方法（将监测点数据进行空间展布或者借助于水循环模型模拟获得），各种干旱类型和指标的选取与构建，干旱识别方法，干旱历时、面积、强度、频率的计算方法等。

响应——各因素对干旱驱动贡献评估方法。包括驱动因素变化下干旱响应表征方法、各因素对干旱驱动相对贡献率计算方法。

干旱定量评估方法应用

笔者以海河流域北系作为研究区进行应用研究。将海河北系划分为406个干旱评估单元，结合1951至2009年长序列实测气象数据，以及运用WACM模型

模拟获得的地表水、地下水及土壤水数据，定量研究了海河北系气象、水文和农业干旱驱动归因，并提出相应干旱应对建议。

降水减小是气象干旱最为敏感的因素，其次是日照时数减小、相对湿度减小、气温升高和风速减小，其中，降水减小、气温升高加剧干旱，其他因素减小可缓解干旱。

气候变化、土地利用变化和水资源开发利用对水文干旱影响作用分别为57%、33%和10%，表明气候变化是驱动海河北系水文干旱的主要因素。

气候变化、土地利用变化和水资源开发利用对农业干旱影响作用分别为40%、4%和-56%，表明水资源开发利用可显著缓解农业干旱，各种因素综合作用下农业干旱呈减轻趋势。

结合海河流域实际和以上分析结果，可通过建立科学的观测体系、加强水利基础设施建设、全面建设节水型社会、强化生态环境保护和完善抗旱管理体制等5个方面应对海河北系干旱。