Page 182 - 《高原气象》2021年第5期

5 期 谢五三等：干旱指数在中国东北、西南和长江中下游地区适用性分析 1143
较重，这显然不符合实际情况的。而 MI 指数对降 5 与土壤墒情及干旱灾情相关性
水的响应程度有时缓慢、有时敏感，监测的稳定性
5. 1 与土壤墒情相关性
不够，这主要是由于 MI 指数考虑的干旱监测时间
土壤墒情是直接反映土壤的干湿状况，与气象
窗口较短而引起的。MCI 指数对干旱过程的刻画
干旱程度是密切相关的，特别是浅层土壤墒情，因
相对较好，无降水时，干旱程度呈“锯齿”状逐渐加
而比较 SPI、SPEI、MI 和 MCI 指数值与 10 cm 土壤
重，当有明显降水出现时，干旱指数迅速响应，表
墒情的相关性，分析各干旱指数在东北、西南以及
明干旱程度得到有效缓解甚至解除，与实况较为吻
长江中下游地区干旱监测中的适用性。代表站和
合。总体来看，相对于 SPI、SPEI 和 MI 指数，MCI
干旱时段的选取主要考虑两方面因素：一方面考虑
指数能更好的刻画出干旱的发生、发展及解除
降水、气温等气象资料的连续性和可靠度，代表站
过程。
选取国家基准气候站；另一方面考虑土壤墒情资料
4. 2 干旱不合理跃变分析
的完整性和可靠度，选取 2000 年以后的典型干旱
众所周知，干旱的解除是可以跃变的，也即出
过程，最终选取的各地区代表站的典型干旱过程
现大的降水过程，干旱可以迅速缓解或解除，而干
为：锡林浩特站（东北地区）2005 年 4-10 月、楚雄
旱的发生发展是一个循序渐进的过程，也即由无
站（西南地区）2013 年 1-5 月、寿县站（长江中下游
旱→轻旱→中旱→重旱→特旱逐级递进，若相邻
地区）2001 年 3-9 月。根据锡林浩特、楚雄、寿县
两日的干旱等级出现跨级跳跃加重的现象，则认
三个代表站典型干旱时段内的 10 cm 深度土壤墒情
为是由干旱指数而造成的不合理跃变。先统计
资料，选取相应时间段各站干旱指数值，计算得到
SPI、SPEI、MI、MCI 指数在东北、西南和长江中
四种干旱指数与10 cm土壤墒情的相关系数（图7）。
下游地区各站 1961-2019 年总的不合理跃变次
数，再按照东北、西南和长江中下游地区计算各区
域平均不合理跃变次数（图 6）。由图 6 可见，从四
种干旱指数来看，MI 指数的不合理跃变次数远大
于其他指数，而 MCI 指数的不合理跃变次数相对
较少，四种指数的不合理跃变次数从多到少依次
为 MI>SPI>SPEI>MCI；MCI 指数不合理跃变次数
较 SPI 指数下降 82. 6%、较 SPEI 指数下降 73. 8%、
较 MI 指数下降 97. 8%。从地区来看，四种指数在
各地区不合理跃变次数完全一致，在东北地区不
合理跃变次数最多，西南地区次之，长江中下游地
区相对较少。 图7 中国东北、西南和长江中下游地区代表站典型干旱
过程SPI、SPEI、MI、MCI指数值与土壤墒情相关性
* **
为通过95%信度检验， 为通过99%信度检验
Fig. 7 Correlations between value of the indexes of SPI，SPEI，
MI and MCI and soil moisture of typical drought processes of
representative stations in the northeast，southwest and
*
middle-lower reaches of Yangtze River of China. have
**
passed the confident level of 95%， have passed
the confident level of 99%
由图 7 可见，SPI、SPEI、MI 和 MCI 干旱指数
在各地区与土壤墒情的相关性存在较大差异，从干
旱指数来看，MCI指数在各地区的相关性均是最好
图6 SPI、SPEI、MI、MCI指数在中国东北、西南和长江
的，相关系数均通过 99% 的信度检验，其次是 SPI
中下游地区不合理跃变次数
Fig. 6 Unreasonable jump times corresponding to the indexes 指数，再次为 SPEI 指数，MI 指数的相关性相对最
of SPI，SPEI，MI and MCI in the northeast，southwest and 差；MCI 指数与土壤墒情的相关性较 SPI 指数提高
middle-lower reaches of Yangtze River of China 9. 2%、较 SPEI 指数提高 54. 7%、较 MI 指数提高