氣象干旱綜合指數(shù)等級

1DBXX/TXXXX—XXXX氣象干旱綜合指數(shù)等級本標準規(guī)定了氣象干旱指數(shù)的計算方法、等級劃分標準以及干旱過程的確定方法。本標準適用于氣象、農(nóng)業(yè)、水文等相關(guān)領(lǐng)域的干旱監(jiān)測、評價、評估業(yè)務(wù)及科研。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T20481-2017氣象干旱等級GB/T32135區(qū)域旱情等級GB/T32136農(nóng)業(yè)干旱等級3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1氣象干旱meteorologicaldrought某時段內(nèi)，由于蒸散量和降水量的收支不平衡，水分支出大于水分收入而造成地表水分短缺的現(xiàn)象。3.2氣象干旱指數(shù)meteorologicaldroughtindex根據(jù)氣象干旱形成的原理,構(gòu)建由降水量、蒸散量等要素組成的綜合指標，用于監(jiān)測或評價某區(qū)域某時間段內(nèi)由于天氣氣候異常引起的地表水分短缺的程度。3.3氣象干旱等級gradesofmeteorologicaldrought描述氣象干旱程度的級別。3.4相對濕潤度指數(shù)relativemoistureindex；MI某時段的降水量與同期潛在蒸散量之差除以同期潛在蒸散量的值。3.5標準化降水指數(shù)standardizedprecipitationindex；SPI假設(shè)某時間段降水量服從Г概率分布，對其經(jīng)過正態(tài)標準化處理得到的指數(shù)。2DBXX/TXXXX—XXXX3.6標準化權(quán)重降水指數(shù)Standardizedweightedprecipitationindex；SPIW對某一時段內(nèi)逐日降水量進行加權(quán)累積，然后對權(quán)重累積的降水量進行標準化處理而得到的指數(shù)。3.7氣象干旱綜合指數(shù)meteorologicaldroughtcompositeindex；MCI綜合考慮前期不同時間段降水和蒸散對當前干旱的影響而構(gòu)建的一種干旱指數(shù)。4氣象干旱綜合指數(shù)4.1氣象干旱綜合指數(shù)計算方法氣象干旱綜合指數(shù)（MCI）的計算見式（1）：式中：MCI—氣象干旱綜合指數(shù)；MI30—近30天相對濕潤度指數(shù)，計算方法見附錄A；SPI90—近90天標準化降水指數(shù)，計算方法見附錄B；SPIW60—為近60天標準化權(quán)重降水指數(shù)，計算方法見附錄C；a—SPIW60項的權(quán)重系數(shù)，4-10月取0.4，11-3月取0.4；b—MI30項的權(quán)重系數(shù)，4-10月取0.5，11-3月取0.3；c—SPI90項的權(quán)重系數(shù)，4-10月取0.2，11-3月取0.3；Ka—為季節(jié)調(diào)節(jié)系數(shù)，根據(jù)不同季節(jié)各地主要農(nóng)作物生長發(fā)育階段對土壤水分的敏感程度確定（見GB/T32136）,取值方法參見附錄D。說明：系數(shù)a、b、c可根據(jù)當?shù)貧夂驙顩r和季節(jié)變化進行調(diào)整，這里給出的是參考值；氣象干旱過程的確定和評價同國標（GB/T20481—2017）；氣象干旱綜合指數(shù)等級劃分標準如表1。4.2氣象干旱綜合指數(shù)等級依據(jù)氣象干旱綜合指數(shù)劃分的氣象干旱等級見表1。表1氣象干旱綜合指數(shù)等級的劃分表12343DBXX/TXXXX—XXXX5MCI≤-2.0面積枯死；多條河流出現(xiàn)斷流，水資源嚴重4DBXX/TXXXX—XXXX相對濕潤度指數(shù)的計算方法相對濕潤度指數(shù)為某段時間的降水量與同時段內(nèi)潛在蒸散量之差再除以同時段內(nèi)潛在蒸散量得到的指數(shù)，按式(A.1)計算：式中：MI—某時段相對濕潤度；P—某時段的降水量，單位為毫米(mm)；PET—某時段的潛在蒸散量，用FAOPenman-Monteith或Thornthwaite方法計算，單位為毫米（mm）。5DBXX/TXXXX—XXXX標準化降水指數(shù)的計算方法由于降水量的分布一般不是正態(tài)分布，而是一種偏態(tài)分布。所以在進行降水分析和干旱監(jiān)測、評估中，采用Г分布概率來描述降水量的變化。標準化降水指標(簡稱SPI)就是在計算出某時段內(nèi)降水量的Г分布概率后，再進行正態(tài)標準化處理，最終用標準化降水累積頻率分布來劃分干旱等級。標準化降水指數(shù)(簡稱SPI)的計算步驟為：a)假設(shè)某時段降水量為隨機變量x,則其Г分布的概率密度函數(shù)如式(B.1):式中：β>0，γ>0分別為尺度和形狀參數(shù),和可用極大似然估計方法求得，如式(B.2)、式(B.3)：式中：xi——為降水量資料樣本；x-——為降水量氣候平均值。確定概率密度函數(shù)中的參數(shù)后，對于某一年的降水量，可求出隨機變量x小于事件的概率為：利用數(shù)值積分可以計算用式(B.1)代入式(B.5)后的事件概率近似估計值。b)降水量為0時的事件概率由式(B.6)估計：式中：m——降水量為0的樣本數(shù)；n——總樣本數(shù)。c)對Г分布概率進行正態(tài)標準化處理，即將式(B.5)、式(B.6)求得的概率值代入標準化正態(tài)分布函數(shù)，即:對式(B.7)進行近似求解可得：式中：6DBXX/TXXXX—XXXX其中F為式或式求得的概率；并當F>0.5時，F(xiàn)值取1.0—F，S=1；當F≤0.5時，S=—1。c0=2.515517；c1=0.802853；c2=0.010328；d1=1.432788；d2=0.189269；d3=0.001308。由式(B.8)求得的Z值就是此標準化降水指數(shù)SPI。7DBXX/TXXXX—XXXX標準化權(quán)重降水指數(shù)的計算方法標準化權(quán)重降水指數(shù)(SPIW)首先對某一時段內(nèi)逐日降水量進行加權(quán)累積，然后對權(quán)重累積的降水量(WAP,WeightedAverageofPrecipitation)進行標準化處理而得到的指數(shù)，標準化處理方法見附錄B。標準化降水權(quán)重指數(shù)的計算步驟為：a)第-步計算權(quán)重累積降水量，按式(C.1)計算：式中：WAP-權(quán)重累積降水量，單位為毫米(mm)；N-某一時段的長度，單位為天(d)；a-貢獻參數(shù)，當N為60天時，則a取0.85；Pn-距離當天前第n天的降水量，單位為毫米(mm)。b)第二步計算標準化權(quán)重降水指數(shù)，按式（C.2）計算：式中：SPIW–標準化權(quán)重降水指數(shù)；SPI-標準化處理，計算方法見附錄B；WAP-權(quán)重累積降水指數(shù)，單位為毫米(mm)，計算見式（C.1）8DBXX/TXXXX—XXXX季節(jié)調(diào)節(jié)系數(shù)Ka的取值方法季節(jié)調(diào)節(jié)系數(shù)Ka,根據(jù)不同季節(jié)主要農(nóng)作物生長發(fā)育階段對土壤水分的敏感程度確定，一般取0.8~1.1。作物生長旺季（一般指5~9月作物需水量較大，對土壤水分敏感度較高，Ka取值則較大（一般在1.0-1.1之間）；作物生長初期或成熟期（一般指10月至次年4月），作物需水量較小，對土壤水分敏感度較低，則Ka取值較?。ㄒ话阍?.8~1.0之間）。江西?。ㄊ?、區(qū)）不同月份的Ka取值參考值見表D.1,各地根據(jù)本地實際情況可以進行修正。如用于逐日干旱監(jiān)測，可把附表D.1中的值作為每月15日的值，其余日期的Ka值可通過線性插值獲得。123456789注1：表中給出的K