1　緒　論

1．1　問題提出

近年來，隨著全球氣候變暖以及用水需求的不斷增加，地處全國內(nèi)陸干旱區(qū)的塔里木河域水資源匱乏的問題越來越嚴(yán)重，已成為制約地區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。頻繁發(fā)生的干旱是一個世界范圍重大災(zāi)害性氣候問題，直接和間接地阻礙了社會經(jīng)濟發(fā)展并威脅著人類的生存。《氣候變化國家評估報告》（2006年12月）指出，目前氣候變化對干旱和洪澇等水文極端事件的研究尚處于起步階段，無論是研究方法還是研究內(nèi)容都比較薄弱。我國農(nóng)業(yè)、水資源、森林與其他自然生態(tài)系統(tǒng)、海岸帶與近海生態(tài)系統(tǒng)等極易受全球氣候變化的不利影響，自然災(zāi)害將有進一步加劇的可能。尤其是近年來，在氣候變化和人類活動加劇等外界干擾作用下，干旱發(fā)生趨于頻繁，在水資源緊缺地區(qū)，干旱災(zāi)害給社會經(jīng)濟的各個層面造成一系列復(fù)雜的影響，特別是對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的危害并非局限于受災(zāi)的區(qū)域。與暴雨、洪水、地震等毀滅性效應(yīng)的災(zāi)害相比，干旱發(fā)展緩慢且不易被察覺，當(dāng)干旱特征顯露之后，其影響范圍之廣、程度之嚴(yán)重致使應(yīng)對措施無從開展，干旱已威脅到人類的生存和發(fā)展。深入研究分析變化條件下干旱演變態(tài)勢，進行合理的干旱預(yù)警與流域干旱致災(zāi)效應(yīng)分析，對科學(xué)用水、水資源合理調(diào)配以及流域的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

我國是一個干旱災(zāi)害頻繁發(fā)生的國家。據(jù)統(tǒng)計，全國每年干旱造成的損失占各種自然災(zāi)害的15%以上，為各項災(zāi)害之首。自上世紀(jì)90年代以來，我國旱災(zāi)頻次明顯加快，幾乎每3年就發(fā)生一次重旱甚至特大旱，旱情持續(xù)時間更長，跨季、跨年的旱災(zāi)越來越頻繁，旱災(zāi)造成的損失也呈加重趨勢。2010年西南5?。ㄊ校ㄔ颇?、貴州、廣西、四川、重慶）發(fā)生百年一遇特大干旱，耕地受旱面積1．01億畝，有2 088萬人、1　368萬頭大牲畜因旱飲水困難，引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。頻繁發(fā)生的干旱災(zāi)害，對我國城鄉(xiāng)供水安全、糧食安全和生態(tài)環(huán)境安全構(gòu)成極大威脅，抗旱減災(zāi)工作面臨著前所未有的壓力和挑戰(zhàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國GDP平均每年因旱災(zāi)損失1．1%，約為3　000億元，重旱年份則高達2．5%～3．5%。

作為我國最大的內(nèi)陸干旱區(qū)的新疆塔里木河流域（以下簡稱塔河流域），水資源匱乏的問題越來越嚴(yán)重，已成為制約地區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。隨著塔里木河來水量持續(xù)減少以及區(qū)域內(nèi)用水需求的增加，造成下游河道斷流、干枯和地下水位下降，胡楊林及灌木大量死亡，綠色走廊不斷衰退，生態(tài)環(huán)境惡化。2009年，塔河遭遇了60年一遇的特大干旱，主干河流入水量大幅減少，斷流河段長達1　100km。頻繁發(fā)生嚴(yán)重旱情，旱災(zāi)波及的范圍已遠遠超出農(nóng)業(yè)，不僅威脅塔河流域的糧棉生產(chǎn)，也給區(qū)域生態(tài)環(huán)境帶來直接影響。

世界氣象組織（WMO）和政府間氣候變化專門委員會（IPCC）2007年8月7日聯(lián)合發(fā)布的報告指出，全球持續(xù)變暖已經(jīng)是毫無疑問的趨勢，持續(xù)干旱、高溫等事件變得更加頻繁。報告預(yù)測未來某些內(nèi)陸干旱區(qū)的持續(xù)干旱和高溫等極端事件很可能將更加頻繁地發(fā)生。

旱災(zāi)不僅造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，還加劇了水土流失、荒漠化土地擴展等生態(tài)環(huán)境災(zāi)害，更嚴(yán)重影響社會經(jīng)濟發(fā)展與可持續(xù)發(fā)展。2006年，喀什、和田、阿克蘇的部分縣（市）河道來水量銳減，致使4月下旬～5月中旬農(nóng)作物受旱面積一度達到近475萬畝，其中重旱面積近100萬畝，有近50萬人、108萬頭（只）大牲畜發(fā)生臨時飲水困難。2009年，塔河流域源流區(qū)遭遇大旱，葉爾羌河、蓋孜河、提孜那甫河、庫山河四條河流5～7月來水量比歷年同期減少44．1%，是有水文記載以來同期來水量最少的年份，給流域社會生產(chǎn)、生活以及生態(tài)帶來了極大的損失。塔河三源流（阿克蘇河、葉爾羌河、和田河）5月份徑流量僅為8．91億m3，比歷年同期減少2．15億m3，為特枯月份。受源流來水減少及上游源流區(qū)抗旱灌溉引水的影響，塔河干流控制斷面阿拉爾6月上旬來水量只有0．06億m3，比歷年同期少89%，6月中旬比同期少92%。受此影響，塔河近年來發(fā)生的斷流點向上游發(fā)展，斷流河長較往年有所延長，對下游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)用水造成嚴(yán)重影響，旱災(zāi)已成為制約塔河流域可持續(xù)發(fā)展的重要災(zāi)害。

開展塔河流域干旱災(zāi)害方面的研究，對提高塔河流域抗旱應(yīng)急管理水平，增強抗旱減災(zāi)預(yù)案的針對性和可操作性，提升災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報水平和預(yù)警能力，完善應(yīng)急反應(yīng)處置，發(fā)揮科技在抗旱減災(zāi)中的重要支撐、引領(lǐng)作用，預(yù)防和減輕自然災(zāi)害損失具有重要的實踐指導(dǎo)意義。

1．2　干旱與干旱災(zāi)害

1．2．1　干旱定義

干旱一詞在氣象學(xué)上有兩種含義：一是干旱氣候，一是干旱災(zāi)害。干旱氣候是指蒸發(fā)量比降水量大得多的一種氣候現(xiàn)象，是最大可能蒸散量（用H．L．彭曼公式計算的）與年降水量的比值大于或等于3．5的地區(qū)。干旱災(zāi)害是指某一地理范圍在某一具體時段內(nèi)的降水量比年平均降水量顯著偏少，導(dǎo)致該地區(qū)的經(jīng)濟活動（尤其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)）和人類生活受到較大危害的現(xiàn)象。作為自然災(zāi)害，干旱是表征氣候?qū)W和水文參數(shù)最好的指標(biāo)之一。在不同地區(qū)以及不同的學(xué)科領(lǐng)域里，國內(nèi)外關(guān)于干旱的定義多達一百多種。對于干旱問題，用不同角度定義和用不同標(biāo)準(zhǔn)衡量，都體現(xiàn)了人們對干旱的認識和理解存在明顯的差異。目前國際上對干旱的常規(guī)定義有以下幾種：①世界氣象組織定義為（WMO，1986）：“干旱是指長期的、持續(xù)的缺少降水?！雹诼?lián)合國防治干旱和荒漠化公約（UN　Secretraiat　General，1994）定義：“干旱是指降水已經(jīng)大大低于正常記錄水平，造成土地資源生產(chǎn)系統(tǒng)水文嚴(yán)重失衡的自然現(xiàn)象?！雹勖绹Z食和農(nóng)業(yè)組織（FAO，1983）定義旱災(zāi)為：“作物生長所需水分低于多年平均值?！雹軞夂蚺c天氣百科全書（Schneider，1996）定義干旱為：“一個地區(qū)在統(tǒng)計基礎(chǔ)上一個季度、一年或是多年的長期缺少降水。”⑤Gumbel（1963）定義干旱為日徑流量的年均最小值。⑥Palmer（1965）解釋干旱為：“一個干旱地區(qū)有著顯著偏差的水文條件。”⑦Linseley，等人（1959）定義干旱為：“持續(xù)一段時間的無顯著降雨?！雹鄧H氣候界定義干旱為：“長時期缺乏降水或降水明顯短缺”或“降水短缺導(dǎo)致某方面的活動缺水?！雹崦绹鞖饩侄x干旱為：“嚴(yán)重和長時間的缺雨?！庇捎谑褂貌煌淖兞縼砻枋龈珊?，因此，干旱的定義各不相同。張景書按照普通邏輯對概念的要求，依據(jù)干旱的實際將干旱定義為：“干旱是指在一定時期內(nèi)無降水或者降水量偏少引起土壤水分缺乏，從而不能滿足作物正常生長所需要水分的一種氣候現(xiàn)象?！痹摱x為發(fā)生定義，即通過種差指出干旱和其他氣候現(xiàn)象（如水澇）在形式方面的不同。張景書指出：“一定時期內(nèi)無效降水或者降水量偏少引起土壤水分缺乏，從而不能滿足作物正常生長所需的水分”為種差，“氣候現(xiàn)象”為屬，“種差＋屬”的定義方式體現(xiàn)了干旱概念的特有內(nèi)涵和外延。任尚義綜合各種定義反映干旱的特性，認為干旱是指在相對廣闊的地區(qū)，在長期無降水和少降水或降水異常偏少的氣候背景下，水分供應(yīng)嚴(yán)重不足的現(xiàn)象。商務(wù)印書館出版的《現(xiàn)代漢語詞典》（第五版）中將“干旱”解釋為“因降水不足而土壤、氣候干燥”。我國國家氣候局認為干旱是指因水分的收與支或供與求不平衡而形成的持續(xù)的水分短缺現(xiàn)象。《中華人民共和國抗旱條例》中將干旱災(zāi)害定義為由于降水減少、水工程供水不足引起的用水短缺，并對生活、生產(chǎn)和生態(tài)造成危害的事件。

而百度百科網(wǎng)絡(luò)上從三個學(xué)科對“干旱”進行了定義：一是從大氣科學(xué)（一級學(xué)科）中的應(yīng)用氣象學(xué)（二級學(xué)科）方面將干旱定義為“長期無雨或少雨導(dǎo)致空氣干燥的現(xiàn)象”；二是從地理學(xué)（一級學(xué)科）中的氣候?qū)W（二級學(xué)科）方面將干旱定義為“長期無雨或少雨導(dǎo)致空氣干燥的現(xiàn)象”；三是從資源科技（一級學(xué)科）中的氣候資源學(xué)（二級學(xué)科）方面將干旱定義為“長期無雨或少雨導(dǎo)致土壤和河流缺水及空氣干燥的現(xiàn)象”。目前對干旱的定義很多，各自從本學(xué)科乃至本學(xué)科的不同方面來描述這一現(xiàn)象。

鑒此，國內(nèi)外統(tǒng)一使用以下四種干旱定義類型（Wilhite　and　Glantz，1985；American　Meteorological　Society，2004），分別為：氣象干旱、水文干旱、農(nóng)業(yè)干旱和社會經(jīng)濟干旱。

（1）氣象干旱

氣象干旱指某一地區(qū)長時期缺乏降水（Pinkeye，1966；Santos，1983；Chang，1991；Eltahir，1992），水分支出大于水分收入而造成的水分短缺現(xiàn)象（張強，2006）。降水普遍用于氣象干旱的分析，考慮到使用降水距平值作為干旱指標(biāo)（Gibbs，1975），多項研究使用月降水量數(shù)據(jù)分析干旱，用累計降水量和缺失量等其他方法分析干旱持續(xù)時間和強度（Chang　and　Kleopa，1991；Estrela，等，2000）。氣象干旱最直觀的表現(xiàn)在于降水量的減少，降水量的減少不僅是氣象干旱發(fā)生的根本原因，而且它是引發(fā)其他類型干旱發(fā)生的重要的自然因子。農(nóng)業(yè)干旱的發(fā)生與前期降水量息息相關(guān)，這是因為前期降水量和土壤保墑性能決定自然供給作物水分的能力；降水量的多少直接影響河流的徑流量和河流、湖泊、水庫、水塘的水位高度，從而影響到水文干旱的發(fā)生；因降水量減少不僅會影響到人們的生活用水，而且還使工業(yè)、航運、旅游、發(fā)電等行業(yè)遭受不同程度的經(jīng)濟損失。氣象干旱是干旱類型的最初形式，依據(jù)氣象干旱持續(xù)的時間和范圍相繼會引發(fā)農(nóng)業(yè)干旱、水文干旱和社會經(jīng)濟干旱。

（2）水文干旱

水文干旱是指一段時期地表水和地下水資源不足，它是為水的使用而建立起來的水資源管理體制系統(tǒng)，水文徑流數(shù)據(jù)已被廣泛應(yīng)用于干旱分析（Dracup，等，1980；Sen，1980；Zelenhasic和Salvai，1987；Chang和Stenson，1990；Frick，等，1990；Mohan和Rangacharya，1991；Clausen和Pearson，1995）。利用回歸分析有關(guān)干旱徑流的集水屬性，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件是影響水文干旱的主要因素之一（Zecharias和Brutsaert，1998；Vogel和Kroll，1992）。張俊等人認為水文干旱是指因降水長期短缺而造成某段時間內(nèi)地表水或地下水收支不平衡，出現(xiàn)水分短缺，使河流徑流量、地表水、水庫蓄水和湖水減少的現(xiàn)象。水文干旱是與大量供水（包括河流、湖泊、水庫和水塘的水位高度短缺）相聯(lián)系的。與氣象干旱和農(nóng)業(yè)干旱相比，水文干旱出現(xiàn)較慢，如降水的減少有可能在半年內(nèi)并不會反映在徑流的減少上。這種惰性也意味著水文干旱比其他形式的干旱持續(xù)時間更長。水文干旱發(fā)生將導(dǎo)致城市、農(nóng)村供水緊張，人畜飲水困難，也會加重農(nóng)業(yè)干旱，導(dǎo)致社會經(jīng)濟干旱。水文干旱的評估一般采用總水量短缺、累計流量距平、地表水供給指數(shù)等指標(biāo)。為了定量描述和分析水文干旱，把游程理論引入到定義之中，即一個徑流的時間序列Q（t），為一個截斷水平Q0（t）所截，負的游程長度D（Q（t）≤Q0（t））為干旱歷時，游程S（距Q（t）的累計偏差）為干燥烈度（或干旱程度），游程強度M（距Q0 （t）的平均偏差）為干旱強度。其中，截斷水平也叫干旱限值，是干旱特性描述的一個決定性因子。

（3）農(nóng)業(yè)干旱

農(nóng)業(yè)干旱通?？煞譃閮煞N情況：土壤干旱和作物干旱。土壤干旱是指土壤有效水分減少到凋萎水量以下，使植物生長發(fā)育得不到正常供水的情形；作物干旱是指作物內(nèi)水分虧損的生理現(xiàn)象。它可能是因根區(qū)土壤水分不足又伴隨一定的蒸發(fā)勢，也可能是土壤水分充足，因大氣過高的蒸發(fā)勢而引起的作物體內(nèi)暫時性缺水。土壤干旱和作物干旱構(gòu)成了農(nóng)業(yè)干旱，表現(xiàn)為植物枯萎、減產(chǎn)等。孫榮強等認為農(nóng)業(yè)干旱以土壤含水量和植物生長狀態(tài)為特征，在農(nóng)業(yè)生長季節(jié)內(nèi)因長期無雨，造成大氣干旱、土壤缺水，農(nóng)作物生長發(fā)育受抑，導(dǎo)致明顯減產(chǎn)，甚至無收的一種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。農(nóng)業(yè)干旱通常來說就是土壤和植物生長長期受到地表水資源的限制，土壤含水量的下降主要是受到氣象干旱和水文干旱等幾個因素的影響，如實際蒸散量和潛在蒸發(fā)。植物需水則取決于當(dāng)時的天氣條件下，具體植物的生物學(xué)特性和增長階段以及土壤的物理和生物特性。一些干旱指數(shù)主要是基于降水、溫度和土壤水分，并且已經(jīng)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)干旱的研究。

（4）社會經(jīng)濟干旱

社會經(jīng)濟干旱是指水資源系統(tǒng)不能滿足社會需水要求，從而關(guān)聯(lián)到干旱與社會經(jīng)濟供應(yīng)與需求關(guān)系（AMS，2004）。因天氣原因而導(dǎo)致社會經(jīng)濟需要大于社會經(jīng)濟總供給水時往往會發(fā)生社會經(jīng)濟干旱。社會經(jīng)濟干旱同時也是自然系統(tǒng)與人類經(jīng)濟關(guān)系中水資源供需不平衡造成的異常水分短缺現(xiàn)象。其指標(biāo)經(jīng)常與一些經(jīng)濟商品的供需聯(lián)系在一起，如糧食生產(chǎn)、發(fā)電量、航運、旅游效益以及生命財產(chǎn)損失系數(shù)法，即認為航運、旅游、發(fā)電等損失系數(shù)與受旱時間、受旱天數(shù)、受旱強度等諸因素存在一種函數(shù)關(guān)系。

一些研究已經(jīng)討論了上述四種基本干旱類型，這將有益于更好地介紹一種新的干旱類型，即地下水干旱。地下水干旱尚未列入到以上四種干旱類型之中，迄今為止，人們已經(jīng)做了有關(guān)地下水干旱方面的研究，但尚不成熟，有待進一步的探討。

1．2．2　干旱災(zāi)害

干旱問題是一個世界性的問題。當(dāng)今世界對于干旱及干旱災(zāi)害的研究已有多年歷史，國內(nèi)外學(xué)者普遍認為干旱呈增加趨勢。首先是非洲的薩赫勒—蘇丹地區(qū)持續(xù)不斷地發(fā)生嚴(yán)重的干旱，大范圍的嚴(yán)重干旱又在世界許多地區(qū)接連不斷地出現(xiàn)，加上與干旱災(zāi)害有關(guān)的荒漠化災(zāi)害等影響極大，嚴(yán)重制約了許多國家經(jīng)濟、社會的發(fā)展，并且威脅到人類的生存環(huán)境。為了減輕干早災(zāi)害的影響，1988年，WMO和UNEP聯(lián)合建立了政府間氣候變化專門委員會（PICC），1990年和1995年發(fā)表了兩次評估報告，主要對干旱與沙漠化，特別是未來氣候變化對農(nóng)業(yè)、土地利用、林業(yè)、草地、水文和水資源的可能影響進行了系統(tǒng)地分析和研究，同時利用大氣環(huán)流模式（GCMS）模擬研究了氣候極端事件、薩赫勒干旱等。馮麗文（1988年）從氣候?qū)ι鐣?、?jīng)濟、環(huán)境沖擊的角度出發(fā)，對我國近35年（1951—1985年）來干害發(fā)生的時空分布特征及變化規(guī)律進行了分析，并且以大量事實為依據(jù)，闡述了干旱災(zāi)害對我國國民經(jīng)濟，如糧食產(chǎn)量、水資源和能源、林收漁業(yè)等造成的影響。方修琦等根據(jù)農(nóng)業(yè)災(zāi)害統(tǒng)計資料，分析了新中國成立以來的旱災(zāi)時空分異特征和演變規(guī)律；得到的結(jié)論是我國旱災(zāi)災(zāi)情分布特點主要受自然環(huán)境控制。陳菊英、馬宗晉等分別利用降水量距平百分率、干旱頻率等指標(biāo)建立了我國干旱災(zāi)害的時空分布格局。水利部長江水利委員會依據(jù)水旱災(zāi)害史料和氣象水文觀測記錄分析了長江流域的歷史農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害時空分布規(guī)律。姜逢清等基于新疆1950—1997年歷史災(zāi)害統(tǒng)計資料，運用一般統(tǒng)計學(xué)方法與分形理論分析了新疆的干旱災(zāi)害特征，對新疆農(nóng)業(yè)旱情進行了風(fēng)險評估。肖軍，趙景波等（2006年）利用陜西省54年來的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)災(zāi)情資料對旱災(zāi)特征進行了詳細地分析和預(yù)測，得出陜西省旱災(zāi)有發(fā)生頻率加快、災(zāi)情加重的趨勢，干旱災(zāi)害具有較強的持續(xù)性。張允，趙景波（2009年）通過對歷史文獻資料的收集、統(tǒng)計和分析，對1644—1911年西海固地區(qū)干旱災(zāi)害的時間變化、空間變化、等級序列以及驅(qū)動力因子進行了研究?？偨Y(jié)出了在氣候條件和人類活動的影響下，干旱災(zāi)害在時間和區(qū)域上呈逐年加重的趨勢。黃會平（2010年）根據(jù)近60年來干旱災(zāi)情統(tǒng)計資料，分析了我國干旱災(zāi)害的時空分布特征及其變化趨勢。統(tǒng)計結(jié)果表明：近60年來，我國干旱災(zāi)害的受災(zāi)面積、成災(zāi)面積、經(jīng)濟損失有逐步增加的趨勢，災(zāi)害發(fā)生的頻率也在不斷加快。在空間分布上，陜西、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙、山西、青海、黑龍江、吉林、遼寧、重慶、山東、河北、北京、天津等是成災(zāi)嚴(yán)重的?。ㄊ校﹨^(qū)；北方的黃河流域、松遼河流域、海灤河流域、淮河流域受災(zāi)嚴(yán)重，南方的長江流域、珠江流域、太湖流域等受災(zāi)相對較低，但總體上都有不斷加重的趨勢。李晶，王耀強等（2010年）調(diào)查分析了內(nèi)蒙古自治區(qū)101個旗縣1990～2007年間因旱造成的農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、城鎮(zhèn)居民生活及工業(yè)方面的損害程度及相應(yīng)降水資料。運用統(tǒng)計計算、頻率分析等方法，初步確定了內(nèi)蒙古自治區(qū)的旱情時空分布特征，確定了內(nèi)蒙古自治區(qū)3個易旱季節(jié)旱災(zāi)易發(fā)區(qū)的分布區(qū)劃及3個級別的旱災(zāi)等級（嚴(yán)重旱災(zāi)、中度旱災(zāi)、輕度旱災(zāi)）發(fā)生頻率和分布區(qū)劃。江濤，楊奇（2011年）等利用1956—2005年126個雨量站逐月降水資料，采用標(biāo)準(zhǔn)化降雨指數(shù)和經(jīng)驗正交函數(shù)分解法，探討了廣東省干旱災(zāi)害空間分布規(guī)律，結(jié)果表明：局部地區(qū)干旱災(zāi)害有逐漸加重的趨勢。

在深入調(diào)查研究本國旱災(zāi)規(guī)律、旱災(zāi)影響和國民抗旱減災(zāi)活動的基礎(chǔ)上，美國國會于1998年通過美國國家干旱政策法案（The　Natinoal　Druoght　Poliyc），明確提出本國抗旱減災(zāi)的方針，同時成立了國家干旱政策委員會（The　National　Drouhgt　Policy　Commission），授權(quán)對本國抗旱方略進行研究，并向國會提出有關(guān)建議。國家干旱政策委員會隨后提交了題為“為21世紀(jì)的干旱做準(zhǔn)備（Preparing　for Drouhgt　in　the　21st　Centuyr－Report　of　the　National　Drought　Pocliy　Commssion）”的報告，全面分析了本國旱情形勢，提出了具體的抗旱減災(zāi)對策。劉引鴿（2003年）利用西北地區(qū)降水和農(nóng)作物旱災(zāi)面積統(tǒng)計資料，將干旱災(zāi)害事件與影響因子進行對比分析，結(jié)果表明：厄爾尼諾事件當(dāng)年或次年，南方濤動指數(shù)負距平，太陽黑子低值，青藏高原為多雪年，地表徑流枯期，西北干旱災(zāi)害發(fā)生率較高，降水稀少，氣候變化，人類活動是干旱災(zāi)害發(fā)生的原因。杜金龍，邢茂娟等（2004年）研究出了地處黑龍江省西部松嫩平原腹地的安達市干旱災(zāi)害形成的原因是自然因素和人類因素。黃桂珍，韋慶華等（2010年）從氣候、地形等方面分析了廣西凌云縣2009年秋至2010年干旱災(zāi)害的成因，并提出了相應(yīng)的抗旱措施，盡可能減少干旱災(zāi)害造成的損失。梁建茵等根據(jù)廣東省86個氣象站的降水量資料，用正態(tài)化Z指標(biāo)討論了廣東省汛期旱澇的成因及前期影響因子，并對前后汛期的旱澇等級進行了劃分。呂娟，高輝等（2011年）根據(jù)2000年以后的氣象及旱災(zāi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，總結(jié)出了21世紀(jì)我國干旱災(zāi)害發(fā)生頻率大、受旱面積廣、區(qū)域變化明顯的特點，并從自然、社會兩方面分析了旱災(zāi)頻發(fā)的原因。李治國，朱玲玲等（2012年）利用河南省1950～2009年干旱災(zāi)情資料，分析了干旱災(zāi)害的變化特征及成因，得到的結(jié)論是資源環(huán)境、氣候變化和社會經(jīng)濟條件是干旱災(zāi)害形成的原因。

1．3　干旱研究的進展

1．3．1　干旱指標(biāo)的研究

干旱指標(biāo)是干旱監(jiān)測的基礎(chǔ)，也是衡量干旱程度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于干旱成因及其影響的復(fù)雜性，很難找到一種普遍適用各種用途的干旱指標(biāo)，因此應(yīng)用于不同需求的各種干旱指標(biāo)得到了發(fā)展。歸納各種干旱指標(biāo)大致可分為四類，即氣象指標(biāo)、水文指標(biāo)、農(nóng)業(yè)指標(biāo)、社會經(jīng)濟指標(biāo)。由于各個部門對干旱的定義不同，水文部門以徑流量的豐枯等級來劃分干旱程度，農(nóng)業(yè)部門以土壤的干濕狀況來確定干旱程度，氣象部門則以降雨量的多少來確定干旱程度。因此，為了監(jiān)測研究干旱及其變化，科學(xué)家們利用氣溫、降水量、徑流量等水文氣象要素，逐漸發(fā)展了大量的干旱指標(biāo)。這些干旱指標(biāo)包含了降水量、氣溫、蒸發(fā)量、徑流、土壤含水量、湖泊水位、地下水位等眾多的基礎(chǔ)資料，最終形成一系列簡單的指標(biāo)數(shù)字。對于決策者和相關(guān)領(lǐng)域來說，干旱指標(biāo)比原始觀測資料更加直觀，可利用性強。

在國外，Gibbs和Maher在1967年提出了RD指標(biāo)（Rainfall　Deciles），將降水量按從大到小的順序排列分組，采用百分位法將降雨量劃分為5個等級，落入第1等級范圍內(nèi)被定義為一場干旱事件，該指標(biāo)已廣泛應(yīng)用于澳大利亞的干旱監(jiān)測。Bahlme和Mooley在1980年提出了BMDI指標(biāo)，根據(jù)干旱程度將干旱劃分為正常、輕旱、中旱、大旱、極旱5個等級；Bogard等根據(jù)該指標(biāo)研究了不同環(huán)境對干旱的影響；McKee等在1993年提出了標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（Standardized　Precipitation Index，SPI），其優(yōu)點是僅需要降雨資料，就能夠反映出干旱對不同類型的水資源可利用量的影響，既可用來評價對降雨響應(yīng)較快的土壤水分，亦可用來評價對降雨響應(yīng)相對較慢的地下水補給，時空適用性強。Hayes使用SPI監(jiān)測美國的干旱得到了很好的效果，該指數(shù)還被美國國家干旱減災(zāi)中心（the　National　Drought　MitigationCenter，NDMC）和西部區(qū)域氣候中心（the　Western　Regional　Climate　Center，WRCC）用于監(jiān)測緊鄰的美國各州的氣候分異水平。Tsakiris等提出了一個類似于SPI的指標(biāo)——徑流干旱指標(biāo)（Runoff　drought　index，RDI），考慮了蒸散發(fā)能力對干旱的影響。Richard通過對水庫蓄水、徑流、積雪和降水進行加權(quán)平均提出了地表水供給指標(biāo)（Surface　Water　Supply　Index，SWSI），能夠較為全面地反映干旱對城市用水和農(nóng)業(yè)灌溉的影響。隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，Kogan在1995年就嘗試將衛(wèi)星遙感資料計算的植被條件指數(shù)（VCI）用于干旱監(jiān)測。隨后，Ghulam先后提出了植被條件返照率干旱指數(shù)（VCDA）和正交干旱指數(shù)（PDI）。Brown等又將遙感信息與氣象信息組合建立了植被干旱響應(yīng)指數(shù)（VegDRI）。

在國外學(xué)者對干旱指標(biāo)的研究成果中，值得重點指出的是1965年由Palmer提出的目前國際上應(yīng)用仍然非常廣泛的帕爾默干旱指數(shù)（Palmer　Drought　Severity　Index，PDSI）。該指標(biāo)利用降水與氣溫資料，運用Thornthwaite方法估算的蒸散發(fā)能力且基于雙層土壤模型的假設(shè)進行簡單的水量平衡計算，提出“對當(dāng)前情況氣候上適宜的降水”概念（Climatically　Appropriate　For　Existing　Condition，CAFEC）：當(dāng)某地區(qū)實際的水分供給持續(xù)少于當(dāng)?shù)貧夂蜻m宜的水分供給時，由水分虧缺導(dǎo)致的干旱將會出現(xiàn)。Palmer干旱程度指標(biāo)（Palmer　Drought　Severity　Index，PDSI）是經(jīng)過權(quán)重修正的無量綱指標(biāo)，在時間和空間上都具有可比性。PDSI自提出至今，被廣泛應(yīng)用于旱情比較、旱情時空分布特征分析、干旱面積評價等旱澇氣候評價及其災(zāi)害評價，并被確定為美國各州政府機構(gòu)啟動干旱救助計劃的依據(jù)。

中國學(xué)者在干旱指標(biāo)研究方面也取得了一定的進展。鞠笑生等從降雨量的分布函數(shù)入手，對降雨量進行正態(tài)變換，提出了Z指標(biāo)。中國國家氣象中心使用Z指標(biāo)監(jiān)測各地的旱澇狀況。楊青等利用降雨距平百分率建立了適用于干旱半干旱地區(qū)大范圍、長時期干旱監(jiān)測的干旱指數(shù)。王勁松等根據(jù)干旱地區(qū)降水量和蒸發(fā)量的實際特點，運用兩者的相對變率來消除兩者量級的區(qū)別，建立了一種改進的西北地區(qū)干旱指標(biāo)——K指標(biāo)。龐萬才等從有效降水的理論入手，針對降水過程次數(shù)、降水過程總量，降水過程的時間分布結(jié)構(gòu)和效能，提出了相對蒸散效能指數(shù)、降水過程總效能指數(shù)等四個干旱指數(shù)。朱自璽等對氣象產(chǎn)量和降水距平進行相關(guān)分析，并與農(nóng)業(yè)干旱劃分標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，確定了兩套與輕旱、中旱、重旱和極端干旱相對應(yīng)的干旱指標(biāo)。張強等提出了一個以標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)、濕潤度指數(shù)及近期降水量為基礎(chǔ)的綜合干旱指數(shù)CI。該指數(shù)已經(jīng)作為中國國家氣象干旱等級標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，干旱指標(biāo)種類繁多，常用的干旱指標(biāo)大都建立在特定的地域和時間范圍內(nèi)，隨著3S（GIS、GPS、RS）在大范圍干旱監(jiān)測及評價中的應(yīng)用，達到了實時、動態(tài)的監(jiān)測旱情，能對旱災(zāi)造成的損失進行綜合評價，并可以通過情景分析手段，直觀地表達出旱災(zāi)災(zāi)情和損失的空間分布情況，對干旱特征、干旱評價的研究以及干旱防治措施的開展具有良好的參考價值。

1．3．2　干旱特征與演變

由于干旱具有隨機性，概率論和隨機理論方法是研究干旱特性的一種合適的途徑。1967年，Yevjevich最初把應(yīng)用游程理論用于干旱特性研究，定義了干旱歷時、干旱烈度和干旱強度，即干旱特征三要素，初步分析了這些要素的統(tǒng)計規(guī)律。此后，有不少學(xué)者基于這一理論基礎(chǔ)，進行了深入研究。干旱三要素之間一般具有很高的相依性，多變量分析就成為早期研究中較為容易、客觀的方法，主要用來分析揭示干旱發(fā)生的規(guī)律。2001年Shen研究了一定干旱歷時對應(yīng)的干旱烈度的條件概率分布和已知干旱歷時和干旱烈度的邊際分布的聯(lián)合分布。2006年，Shiau通過指數(shù)分布和Gamma分布擬合了干旱歷時和干旱烈度的邊緣分布，通過Copula函數(shù)將干旱歷時和干旱烈度兩者連接起來，建立干旱歷時和干旱烈度的概率模型，為干旱分析提供了一種新途徑。隨后Shiau等利用此方法對黃河流域的干旱特征進行了分析。2007年，Zhang等利用Copula函數(shù)分析了氣象干旱三要素兩兩間的變化規(guī)律。

對于干旱空間分布特征，Andreadis等利用VIC（Variable　Infiltration　Capacity）模型模擬出1920～2003年美國的土壤水分與徑流量，當(dāng)它們低于一定閾值水平時認為干旱事件發(fā)生，隨后采用聚類算法識別出干旱事件的歷時、范圍以及相應(yīng)的干旱程度，建立了SAD（Drought　Severity－Area－Duration）曲線，基于此曲線分析美國干旱的歷史變化趨勢。Tallaksen等利用SWAP（Soil－Water－Atmosphere）模型模擬的地下水補給量和MODFLOW模擬的地下水頭，根據(jù)截距法確定英國Pang流域干旱事件的歷時、覆蓋范圍及其干旱程度。Santos等采用主成分分析法（Principal　Component　Analysis，PCA）和K－均值聚類算法（K－means　clustering，KMC）兩種方法對葡萄牙干旱的空間分布進行識別分析。

在國內(nèi)，閆寶偉等利用Copula函數(shù)分析了漢江上游的干旱特征。王文勝等根據(jù)河川徑流記錄，應(yīng)用Kriging優(yōu)化內(nèi)插法，按照游程理論及截距法分析了干旱歷時、干旱烈度及其條件概率等特征值。史建國等運用Penman－Monteith法計算干燥度，并在此基礎(chǔ)上運用Kriging插值法生成黃河流域干燥度的分布圖。蔡明科、和宛琳等人分別利用游程分析、馬爾可夫平穩(wěn)概率和隨機理論的方法分析了渭河流域和黃土高原的干旱特征。彭高輝等運用游程理論進行數(shù)字特征計算，繪制了黃河流域干旱重現(xiàn)期等值線圖，并根據(jù)K－均值聚類算法對數(shù)字特征進行分類。

1．3．3　干旱預(yù)警研究

很多學(xué)者對干旱預(yù)報的研究開展了大量工作，其中不少預(yù)報方法是建立在干旱指數(shù)和大氣環(huán)流指數(shù)的基礎(chǔ)之上。1998年，Dai將經(jīng)驗正交函數(shù)（Empirical　Orthogonal　Function，EOF）引到全球的干旱時空分析中，發(fā)現(xiàn)干旱事件的發(fā)生與厄爾尼諾現(xiàn)象密切相關(guān)。Tabrizi等運用Wilcoxon－Mann－Whitney非參數(shù)檢驗方法探索氣象干旱與水文干旱的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果顯示兩者具有較好的一致性，這也說明了通過一類干旱的出現(xiàn)來預(yù)測另一類干旱發(fā)生的可能性。Nalbantis和Tsakiris探討了相同設(shè)計模式的氣象與水文干旱指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系，通過氣象干旱指標(biāo)在希臘Evinos流域取得較好的預(yù)測效果。由于干旱與諸如降雨、徑流等隨機現(xiàn)象關(guān)系密切，因此干旱也具有隨機性，隨機理論方法是研究干旱特性的一種合適的途徑。Lohani等采用非齊次馬爾柯夫鏈研究PDSI序列的隨機特征，根據(jù)隨機特性建立了早期的干旱預(yù)警系統(tǒng)。Chung等運用低階離散自回歸滑動平均模型（DARMA）估計干旱事件的發(fā)生概率。Kim等根據(jù)PDSI干旱指標(biāo)，應(yīng)用配對小波變換和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，對墨西哥Conchos流域進行干旱預(yù)警。

在國內(nèi)，張存杰等以EOF為基礎(chǔ)，利用均生函數(shù)法、多元回歸法等數(shù)理統(tǒng)計方法對降雨量進行預(yù)測檢驗，得出一種適用于西北地區(qū)干旱預(yù)測的概念模型。陳濤等通過方差分析篩選出環(huán)流特征量中對干旱敏感的預(yù)報因子，基于這些因子建立了干旱預(yù)報模型，在衡陽地區(qū)取得了較好的模擬效果。張遇春等根據(jù)灰色系統(tǒng)突變預(yù)測方法，建立GM（1，1）災(zāi)變預(yù)測模型，預(yù)測了黑河地區(qū)未來的干旱發(fā)生情況。林盛吉利用主成分（PCA）與支持向量機（SVM）相結(jié)合的統(tǒng)計降尺度方法，構(gòu)建大尺度氣候預(yù)報因子與月降雨量的模型，應(yīng)用HadCM3等三種氣候模式對未來30年錢塘江流域的干旱情況進行預(yù)測。

1．3．4　干旱災(zāi)害監(jiān)測

美國國家級干旱監(jiān)測系統(tǒng)始于20世紀(jì)80年代。20世紀(jì)末，由美國國家干旱減災(zāi)中心（NDMC）、海洋大氣局（NOAA）、農(nóng)業(yè)部（USDA）一起合作建立了新的干旱監(jiān)測系統(tǒng)（The　Drought　Monitor），由監(jiān)測干旱狀況及影響的圖形和文字組成?！癟he　Drought　Monitor”中將干旱程度分為4個級別：D1，D2，D3，D4。另外一個級別是D0，表示雖然沒有發(fā)生干旱災(zāi)害，但較正常偏少。

美國干旱監(jiān)測等級劃分采用百分位數(shù)方法，用于確定干旱級別的所有數(shù)據(jù)都考慮了它們在該地點、該時間出現(xiàn)的歷史頻次。唯一的例外是在與各種干旱等級相關(guān)的時段內(nèi)，用地方標(biāo)準(zhǔn)化的百分位數(shù)描述干旱特征時，對標(biāo)準(zhǔn)降水百分率采用了一些全國性的標(biāo)準(zhǔn)。盡管干旱分類閾值在全美所有區(qū)域內(nèi)并非都能很準(zhǔn)確地與百分位數(shù)相對應(yīng)，但它們?nèi)匀粸槭褂媒y(tǒng)一參數(shù)的干旱分類提供了一個可參考的標(biāo)準(zhǔn)。

2002—2003年澳大利亞經(jīng)歷了一次強度大，范圍廣的干旱，一些地區(qū)還伴隨高溫事件。在干旱的高峰期，澳大利亞57%的大陸遭受了10個月甚至更長時間的非常嚴(yán)重的水分虧損，90%地區(qū)的累計降水量低于中位數(shù)。為了更客觀、公平和透明地處理極端事件，2005年，澳大利亞工業(yè)理事會委托成立國家農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)。NAMS（National　Agricultural　Monitoring　System）系統(tǒng)由氣象和國家科學(xué)、工業(yè)研究機構(gòu)（CSIRO）合作完成。NAMS信息顯示主要農(nóng)業(yè)產(chǎn)品系統(tǒng)的目前狀況和近期生長季產(chǎn)品預(yù)測。NAMS最初的目的是進行氣候監(jiān)測并為旱地提供數(shù)據(jù)，之后NAMS延伸到覆蓋澳大利亞灌溉區(qū)和集約化工業(yè)。

張強等就目前干旱監(jiān)測技術(shù)在現(xiàn)實需求的牽引下，隨著氣象及其相關(guān)學(xué)科技術(shù)進步，大致將干旱監(jiān)測技術(shù)發(fā)展分為以下七個階段：

（1）僅依賴降水的單要素階段。20世紀(jì)前20年，主要以降水來監(jiān)測干旱。最早是用累積降水短缺程度或降水距平來度量干旱，1916年，Munger假設(shè)干旱的強度與干旱持續(xù)的時間的平方呈正比，提出一個年際和地區(qū)間可比較的森林火險客觀度指數(shù)。隨后Kincer通過分析將季節(jié)分布和不同強度降水天數(shù)，設(shè)計了一個更實用的干旱指數(shù)。Blumenstock還提出利用概率理論來計算干旱指數(shù)。

（2）降水和溫度要素相結(jié)合的階段。20世紀(jì)30年代初Marcovitch首次將氣溫引入干旱指數(shù)的計算。隨后，Thornthwaite提出了降水效率指數(shù)，用月降水和月蒸發(fā)之比來表示月降水效率。之后，Thornthwaite又進一步提出用降水量減去蒸散量作為干旱指數(shù)。Thornthwaite的工作為現(xiàn)代氣候?qū)W分類奠定了理論基礎(chǔ)。

（3）針對農(nóng)業(yè)的干旱監(jiān)測技術(shù)發(fā)展階段。由于干旱對農(nóng)業(yè)的影響顯著，van Bavel等首次提出了農(nóng)業(yè)干旱概念。隨后，Dickson假定蒸散與土壤總水分含量成正比來計算農(nóng)業(yè)干旱日。1960年，WMO正式給出了一個針對玉米的干旱指數(shù)。與此同時，Thornthwaite等提出了水分收支計算法，用于跟蹤土壤水分變化。之后，McGuire等通過延伸潛在蒸散概念提出了充足水分指數(shù)，并用該指數(shù)繪制了1957年美國東部干旱空間分布圖。

（4）Palmer指數(shù)時代。1965年，Palmer提出了干旱指數(shù)模型，這是干旱指數(shù)發(fā)展史上的一個重要里程碑，該模型將前期降水、水分供給和水分需求結(jié)合在水文計算系統(tǒng)中，并采用了氣候適宜條件標(biāo)準(zhǔn)化計算，使該指數(shù)在空間和時間上具有可比性，即是著名的Palmer氣象干旱指數(shù)（PDSI）。相對于20世紀(jì)初的干旱監(jiān)測方法，Palmer指數(shù)以完善的水分平衡模式為物理基礎(chǔ)，是干旱指數(shù)發(fā)展史上的重大轉(zhuǎn)折點。

（5）針對專門用途的發(fā)展階段。Keetch等提出了一個可用火災(zāi)管控的干旱指數(shù)，其干旱因子由降水和土壤水分綜合確定。隨后，Shear等給出了由水分收支確定的水分異常干旱指數(shù)。1980年，Dracup等利用長期平均年流量提出了水文干旱事件監(jiān)測模型。而最近，Zierl建立了專門針對森林生態(tài)系統(tǒng)的WAWAHAMO干旱指數(shù)。另外，國外一些科學(xué)家也開始提出社會經(jīng)濟干旱指數(shù)和社會經(jīng)濟干旱脆弱性指數(shù)的概念。

（6）標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)發(fā)展階段。為了使干旱指數(shù)能用于國家決策之中，1993年，Houorou等以80%保證率的降水量作為可靠降水指數(shù)（DI），并以其監(jiān)測整個非洲大陸。Leathers于20世紀(jì)末發(fā)展了國家標(biāo)準(zhǔn)干旱指數(shù)（CI）。王勁松等利用降水和蒸發(fā)相對值平衡原理提出了一個K干旱監(jiān)測指數(shù)，在西北地區(qū)干旱監(jiān)測業(yè)務(wù)試驗中表現(xiàn)出了比較好的效果。

（7）新技術(shù)和技術(shù)集成階段。隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展和監(jiān)測手段的多樣性，早在1995年Kogan就嘗試將衛(wèi)星遙感資料計算的植被條件指數(shù)（VCI）用于干旱監(jiān)測。隨后，Ghulam先后提出了植被條件返照率干旱指數(shù)（VCDA）和正交干旱指數(shù)（PDI）。之后，Brown等又將遙感信息與氣象信息組合建立了植被干旱響應(yīng)指數(shù)（VegDRI）。

由于干旱是一個涉及很多相關(guān)學(xué)科的復(fù)雜自然現(xiàn)象，目前還沒有任何干旱監(jiān)測方法能夠?qū)Ω珊颠M行準(zhǔn)確、及時的監(jiān)測，因此，干旱監(jiān)測技術(shù)發(fā)展面臨諸多的科學(xué)挑戰(zhàn)。

1．3．5　干旱災(zāi)害風(fēng)險評估

干早災(zāi)害評估是對干旱現(xiàn)象的頻度和強度、危險性、易損性及潛在性、經(jīng)濟損失進行估計。美國（1965年）帕默爾提出了干旱指數(shù)（帕默爾干旱指數(shù)），用來評估研究區(qū)域干旱的范圍、干旱程度、干旱頻度和受災(zāi)面積等問題。Cuhasch（1995年）提出了下次降水平均等待時間（AWTP）來表述某區(qū)域某時段里干旱持續(xù)時間，該指數(shù)可以用來衡量干旱時間的長短或干旱的程度等。Diaz和Quayle用美國各地溫度、降水資料為美國48個地區(qū)建立了干旱指數(shù)。Bhalm等在分析印度夏季季風(fēng)期的水分條件時提出了干旱面積指數(shù)（DAI）。一些先進國家，特別是美國和日本，近幾年開始注重干旱缺水風(fēng)險評估、風(fēng)險管理和應(yīng)急預(yù)案的研究。AdamMunro等提出了基于風(fēng)險評價與管理理論的城市干旱缺水管理模式。美國政府一直重視干旱研究、預(yù)防與管理，在處理干旱和其他自然災(zāi)害或緊急事件時，社會各界，特別是聯(lián)邦政府越來越強調(diào)預(yù)防、減災(zāi)和風(fēng)險管理。其中，基于風(fēng)險的干旱管理和抗旱預(yù)案已成為美國干旱政策的重要組成部分。以美國減災(zāi)中心Wilhite博士為核心的研究團體，開展了旱災(zāi)的風(fēng)險評價與管理基礎(chǔ)理論方面的系統(tǒng)研究，提出了基于風(fēng)險評價的10個步驟的干旱規(guī)劃與預(yù)案方法。目前，基于風(fēng)險評價的干旱管理和抗旱預(yù)案已成為美國聯(lián)邦政府應(yīng)付干旱的基石。日本從80年代起制定“綜合治水對策”，要求開展洪澇、干旱風(fēng)險評價和風(fēng)險管理的研究，并在區(qū)域旱災(zāi)損失評估、風(fēng)險評價和綜合減災(zāi)對策等方面取得了一定的研究成果。另為，俄羅斯、澳大利亞等國家也相繼建立了氣候監(jiān)測及診斷分析業(yè)務(wù)，以加強對灌溉用水和干旱災(zāi)害的研究。

在基于綜合性旱情指標(biāo)的預(yù)測方法中，1981年安順清等人開展了利用蒸發(fā)力和相對蒸散量計算作物水分虧缺狀況的研究工作。1982年，鹿?jié)嵵议_展了關(guān)于“農(nóng)田水分平衡和干旱的計算預(yù)測”的研究，孫榮強采用土壤水平衡的方法建立了“農(nóng)業(yè)干旱預(yù)測模型”。在世界氣候計劃的推動下，中國于1987年成立了國家氣候委員會，制定了中國國家氣候計劃，推動了氣候災(zāi)害，包括干旱規(guī)律、干旱評估的研究進展。1989年4月，我國成立的中國國際減災(zāi)干旱委員會，提出了應(yīng)加強干旱及其影響評估模式和系統(tǒng)的研究，包括研究干旱對土地退化、地表植被退化、地表水、地下水的影響；建立各類干旱影響的評估模式，及中國近代和歷史時期干旱發(fā)生發(fā)展的規(guī)律、形成機制和過程；干旱預(yù)測方法及自然與人為因素對干旱的影響研究；氣候變化、干旱與荒漠化的相互作用研究；對干旱及其影響進行區(qū)劃，在不同區(qū)域建立減輕干旱影響的示范工程，制定減輕干旱影響的對策等。安順清等人利用灰色系統(tǒng)理論預(yù)測方法，王革麗等采用時間序列分析方法，朱曉華采用分形理論，張學(xué)成等人采用均生函數(shù)預(yù)測方法對干旱進行了預(yù)測研究。1996年，王密俠等人建立了“陜西省作物旱情預(yù)測系統(tǒng)”。1998年，田武文等人建立了“陜西省旱澇季度、年度預(yù)測和集成預(yù)測模型”。章大全等根據(jù)中國氣象局（1958—2007年）提供的溫度、降水和Palmer旱澇指數(shù)均一化數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建統(tǒng)計模型，量化了溫度和降水變化在干旱形成中所占的比重，并對未來5年中國8個氣候區(qū)的干旱化趨勢進行了預(yù)測。楊建偉利用沁河流域氣象站42年的實測降水量資料建立灰色預(yù)測GM （1，1）災(zāi)變模型，對干旱災(zāi)害進行預(yù)測，經(jīng)檢驗，效果較為理想。國家水利部（2008年）發(fā)布的《旱情等級標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了農(nóng)業(yè)、牧業(yè)和城市旱情的評估指標(biāo)及等級劃分標(biāo)準(zhǔn)。申廣榮等利用GIS技術(shù)對黃淮海平原的旱情進行了監(jiān)測研究。

隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展、人口增長及由此引起的以氣候變暖為標(biāo)志的全球氣候變化，干旱有進一步加重的趨勢。國內(nèi)外干旱災(zāi)害研究很多，且在干旱定義、干旱災(zāi)害成因、干旱指標(biāo)、影響因素、干旱等級、研究干旱的各種方法、預(yù)測預(yù)報干旱災(zāi)害等各方面取得了很好的成果，但對新疆干旱，尤其是針對塔河流域干旱災(zāi)害方面的研究較少，仍有待進一步深入。

1．4　主要研究內(nèi)容

本書重點分析了塔河流域歷史干旱發(fā)生的頻率及災(zāi)害損失，揭示了近50年流域內(nèi)的干旱災(zāi)害時空演變特征。通過搜集《新疆通志（水利志）》、《中國氣象災(zāi)害大典（新疆卷）》、《新疆50年（1955—2005）》、《新疆維吾爾自治區(qū)抗旱規(guī)劃報告》、《中國歷史干旱（1949—2000）》等文獻，新疆防汛抗旱辦公室對歷史文件等資料進行系統(tǒng)整理，并采用典型區(qū)域調(diào)研核準(zhǔn)的方法，構(gòu)建了新疆歷史干旱災(zāi)害損失數(shù)據(jù)庫。

基于塔河流域水資源時空分布特征、現(xiàn)狀用水水平及氣候變化等因素，從不同層次、不同角度對塔河流域內(nèi)的干旱災(zāi)害成因進行了系統(tǒng)的研究，確定了流域內(nèi)形成干旱的主要因素。通過分析得出，塔河流域干旱災(zāi)害成因是由自然和社會兩個主要因素共同造成的，流域內(nèi)干旱頻發(fā)與流域內(nèi)干旱缺水、水資源時空分布不均勻是造成干旱頻發(fā)的根本原因，而人類的不合理活動及其氣候變化是造成干旱災(zāi)害增加的誘因。從時間尺度上、空間尺度上分析了干旱災(zāi)害的演變規(guī)律與分布特征，系統(tǒng)地分析研究流域干旱特征及其演變趨勢，結(jié)果顯示塔河流域近年來干旱災(zāi)害發(fā)生頻率明顯呈增加的趨勢，同時干旱災(zāi)害的受災(zāi)面積、成災(zāi)面積、各種經(jīng)濟損失有逐步增加的趨勢。流域內(nèi)大多數(shù)區(qū)域均有春旱發(fā)生，春夏季是新疆最普遍的干旱季節(jié)。

在總結(jié)前人干旱研究的基礎(chǔ)，根據(jù)研究流域內(nèi)陸水循環(huán)和水平衡的實際特點，對其干旱特征進行了定量描述，系統(tǒng)分析了流域的干旱演變趨勢，選取氣象、水文干旱指標(biāo)，參照流域的實際旱情檢驗了各指標(biāo)的適用性，并運用模糊物元理論建立了流域綜合干旱評價模型。依據(jù)選定的氣象干旱指標(biāo)，應(yīng)用主成分分析法對塔河流域的氣象干旱空間分布進行劃分，對各分區(qū)的春季旱澇情況進行了趨勢預(yù)測。同時采用三閾值游程理論對流域水文干旱事件進行識別分析，借助Copula函數(shù)建立了干旱兩要素之間的聯(lián)合分布，計算出各干旱事件的聯(lián)合重現(xiàn)期。

選取標(biāo)準(zhǔn)降水與干旱災(zāi)害損失等關(guān)鍵指標(biāo)，對塔河流域內(nèi)干旱災(zāi)害進行了風(fēng)險評估，制定了不同干旱等級下干旱發(fā)生概率的空間分布圖。研究建立了干旱預(yù)警理論方法，運用加權(quán)馬爾柯夫鏈對干旱轉(zhuǎn)移狀態(tài)進行預(yù)測，引入雙原則對嚴(yán)重干旱事件的預(yù)測結(jié)果進行了優(yōu)化。運用自回歸滑動平均模型（ARIMA）及乘積季節(jié)模型（SARIMA）對中尺度干旱指標(biāo)值進行預(yù)測，結(jié)果令人滿意，研究成果可為區(qū)域水資源管理及抗旱方案的制定提供技術(shù)支撐。