干旱分析技術的研究進展

金菊良, 楊齊祺, 周玉良, 崔毅, 張宇亮, 蔣尚明, 張明, 袁瀟晨

(1.合肥工業大學 土木與水利工程學院,安徽 合肥 230009; 2.合肥工業大學 水資源與環境系統工程研究所,安徽 合肥 230009; 3.安徽省·水利部淮河水利委員會 水利科學研究院,安徽省水利水資源重點實驗室,安徽 蚌埠 230088; 4.安徽工程大學 建筑工程學院,安徽 蕪湖241000; 5.北京理工大學 能源與環境政策研究中心,北京 100081)

干旱分析技術的研究進展

金菊良1,2, 楊齊祺1,2, 周玉良1,2, 崔毅1,2, 張宇亮1,2, 蔣尚明3, 張明4, 袁瀟晨5

(1.合肥工業大學 土木與水利工程學院,安徽 合肥 230009; 2.合肥工業大學 水資源與環境系統工程研究所,安徽 合肥 230009; 3.安徽省·水利部淮河水利委員會 水利科學研究院,安徽省水利水資源重點實驗室,安徽 蚌埠 230088; 4.安徽工程大學 建筑工程學院,安徽 蕪湖241000; 5.北京理工大學 能源與環境政策研究中心,北京 100081)

干旱分析是全面認識干旱及其影響的有效途徑,是旱災風險評估和管理的基礎,可為旱災風險決策提供科學依據?；诖?以旱災系統為研究對象,從旱災系統各子系統的相互作用出發,提出了由14類分析技術組成的干旱分析技術體系,其中的關鍵技術是干旱區劃、致災因子危險性分析、旱災脆弱性分析和抗旱能力分析。系統綜述了這14類分析技術的研究現狀,指出了從致災因子、承災體、防災減災措施、孕災環境的單方面研究逐步過渡到對它們之間的相互作用和關系的研究和多種干旱分析技術的復合研究,從定性分析過渡到定量分析,從統計分析過渡到物理成因解析的研究發展趨勢。

旱災系統;旱災風險管理;干旱分析技術;致災因子；承災體；防災減災措施；孕災環境

干旱全球頻發、持續時間長、影響廣泛,易引發貧困、社會不穩定和資源環境惡化等問題,嚴重威脅到國家水安全、糧食安全和生態安全[1-2]。中國季風氣候顯著,全國有70%的縣屬于受旱縣,易旱區域分布廣泛[3],嚴重制約著我國社會經濟的發展。面對嚴峻的抗旱形勢,中國政府提出了由旱災危機管理向旱災風險管理的歷史性轉變[4]。干旱分析是全面認識干旱及其影響的有效途徑,是旱災風險評估和管理的基礎。有效的干旱分析可為旱災風險管理提供科學的決策依據,在旱災風險防控和區域社會經濟可持續發展的實踐中具有重要的理論意義和應用價值[5-9]。干旱現象極其復雜,定量的干旱分析則是近50年才興起的一個新研究領域,目前的干旱分析研究較為薄弱、分散,尚缺乏系統性和可操作性的干旱分析技術體系框架[7-10]?；诖?本文以旱災系統為干旱分析的研究對象,提出干旱分析技術就是分析旱災系統及其子系統之間相互作用的各種技術,系統地闡述目前干旱分析技術的研究現狀,并展望未來研究的主要發展方向。

1 干旱分析的技術體系

從系統論的角度看,旱災是由致災因子、承災體、防災減災措施、孕災環境4個子系統相互聯系、相互作用導致旱災損失(災情)形成的典型復雜系統,稱為旱災系統[8-10]。其中:致災因子系指水循環系統中大氣輸送過程、地表水過程、土壤水過程、地下水過程中任一過程或任幾個過程的水分虧缺現象(均稱為干旱);承災體系指受干旱影響的各種社會經濟發展等社會屬性因素及其資源環境因素的集合;防災減災措施系指人類社會為應對干旱不利影響所采取的各種方針、政策、技術、方法和行動的總稱,包括應急備用水源、蓄引提調工程等工程性防災減災措施,以及旱災評估監測預警、防御、緊急救援和災后恢復重建等非工程性防災減災措施等;孕災環境系指孕育、影響致災因子和承災體的自然環境和人文環境,是由大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈中各種自然屬性因素(如大氣環流、天氣系統、流域水系、植被條件、地形地貌、土地利用類型等),以及物質文化圈中各種社會屬性因素(如人口分布、經濟密度等)所組成的綜合地球表層環境,主要有大氣、水文、下墊面和人文環境。旱災系統的這4個子系統在旱災形成過程中缺一不可,它們都是形成旱災的必要條件。

旱災系統具有成因復雜性、多樣性、周期性、區域性、關聯性、不可避免性和可減輕性等顯著特征[8,10]。從旱災系統各子系統及其相互作用的角度,現有的干旱分析技術可歸納為14類:致災因子分析技術、承災體分析技術、防災減災措施分析技術、孕災環境分析技術、孕災環境對致災因子作用的分析技術、致災因子對承災體作用的分析技術、防災減災措施對承災體作用的分析技術、防災減災措施對致災因子作用的分析技術、防災減災措施對孕災環境作用的分析技術、致災因子對孕災環境作用的分析技術、孕災環境對承災體作用的分析技術、承災體對致災因子作用的分析技術、承災體對孕災環境作用的分析技術以及上述干旱分析技術的復合技術。它們組成了基于災害系統作用機理的干旱分析技術體系框架，如圖1所示。

圖1 基于災害系統作用機理的干旱分析技術體系框架

2 干旱分析的主要技術研究進展

2.1 致災因子分析技術

致災因子分析技術是指識別某地區在特定時間內水循環系統中遭受何種類型水分虧缺,表征、模擬、監測干旱過程,研究干旱歷時、干旱烈度、干旱面積等干旱特征的概率分布函數、時空分布、演變趨勢等方面的各種分析技術。Yevjevich[11]提出了分析水文干旱過程的游程理論。Sen[12]在假定任意固定時段水文-氣象(降雨-徑流)空間場為一獨立同分布、同質和平穩的隨機場下,推導了區域干旱面積、總的干旱缺水量和最大點干旱強度3個區域干旱特征的概率密度函數。闞貴生[13]利用游程理論識別了中國河川徑流的水文干旱事件,分析了這些干旱事件的歷時、缺水量等統計特性。Rossi等[14]用降雨、徑流、土壤水和溫度等偏離各自正常水平等干旱指標的點干旱頻率分析得到干旱特性、干旱指標值和重現期等的等高線圖,來描述區域歷史和現狀干旱的空間分布特征。馮定原等[15]把全國各地制定的228種農業干旱指標分析歸納為3類指標，并分析了各指標的穩定性和在各地應用的時效性。馮國章[16]探討了分析極限水文干旱歷時的概率分布特征的統計法和模擬法,以及確定水文干旱的劃分標準、確定水資源系統抗旱年限的方法。Clause等[17]用線性矩法來驗證地理分區的一致性和篩選標準化后的區域年最大干旱程度和區域干旱歷時的分布類型,建立了年最大干旱與流域特征和地理特性的多元線性回歸關系。Burn等[18]提出了基于多站點徑流生成的空間干旱分析方法。Komuscu等[19]應用一系列氣候變化方案和大氣環流模型,來評估溫度和降水變化對安納托利亞東南項目開發區域13個子區的實際蒸發、土壤水分盈虧季節性變化的影響。申廣榮等[20]提出了用集遙感圖像、圖形、數據為一體的作物缺水指數模型實時監測黃淮海平原旱災的方法。顧穎等[21]利用農田水量平衡原理模擬大氣-作物-土壤和地下水之間的水分交換過程，計算在作物生長過程中大氣和土壤中水分的變化情況,可描述、實時監測某場干旱在區域上發生、發展和緩解的過程,可分析對比旱作物在自然條件下和有灌溉條件下的受旱情況,綜合分析易旱季節和易旱地區的分布。王文勝[22]用游程理論分析了干旱歷時、烈度及其條件概率等特征值,用Kriging方法評價了區域水文干旱。Shin等[23]利用基于神經網絡的非參數空間分析技術對降水數據進行正態化、標準化處理,得到了降水的標準正態分布函數,以分布函數值的15%、35%、50%3個分位點截斷后的4個子區間分別描述極端干旱、嚴重干旱、一般干旱、不旱4種情況。吳愛敏等[24]認為不同區域、不同時期的干旱特性不盡相同,適用的干旱指數一般也不同,需針對水循環系統中大氣輸送過程、地表水過程、土壤水過程、地下水過程等不同過程中的水分虧缺現象,選用大氣降水、河流徑流、土壤濕度、地下水位等資料計算了不同地區的干旱指數,分析了干旱的時空變率和干旱規律。Kim等[25]利用二元核估計建立了干旱歷時-干旱累積缺水量和干旱歷時-最大虧缺水量的二維聯合分布。朱亞芬[26]對我國東部地區530年來100個站的旱澇等級序列作旋轉經驗正交函數分解,將中國東部地區分成7個旱澇氣候區,分析了北方季風邊緣地帶旱澇演變特征。陳曉燕[27]建立了一套基于旱情監測預測系統建設的全國土壤田間持水量分布的確定方法,繪制了全國土壤田間持水量分布圖。Paulo等[28]提出了用馬爾科夫過程和對數線性模型進行干旱級別轉移分析和干旱早期預警。沈錦花等[29]用杭州、寧波、金華和溫州1470—2003年旱澇等級歷史資料,用小波分析、t檢驗、低通濾波等方法,分析了浙江近534年旱澇災害發生的規律、周期性、階段性和突變特點。姚檀棟等[30]根據冰芯中氧同位素記錄反演了青藏高原過去1 000 a的氣溫變化曲線。Shiau[31]用Copula方法建立了干旱歷時和干旱強度的聯合概率分布,并用于分析黃河流域的干旱頻率特性。鄧麗仙等[32]從降雨量、流域徑流和土壤含水量等方面分析了昆明市2006年干旱的成因和特點。辛秀芬等[33]對比分析了錫盟地區20世紀80年代以來所使用的干旱指標,提出了干旱曲線分析法,可逐日動態監測地區干旱。吳志勇等[34]用VIC大尺度水文模型較好地模擬了全國范圍30 km×30 km分辨率的1971—2005年的逐日土壤含水量。范垂仁等[35]提出了天體物理學旱澇災害預測法，旱澇災害預測的大氣環流特征量法，中長期水文預報的系統分析方法，基于相空間的中長期水文預測，綜合系數預測法，諺語預測法，早澇預測的集成發布技術等。趙吳靜等[36]建立了面向實用性的年降雨量過程P-Ⅲ型分布AR(1)隨機模擬模型,可估計所研究地區干旱特征量的頻率特性,識別已發生的歷史干旱事件的重現期。Moreira等[37]利用列聯表的對數線性模型系列,對葡萄牙14個雨量站的一個月和兩個月時間尺度上的SPI指數進行了干旱分類預測。閆桂霞等[38]綜合帕爾默干旱指數和標準化降水指數提出了綜合氣象干旱指數,該指數同時考慮了月季降水量的異常和一段時間的水分虧缺,比單個氣象干旱指數能更好地反映區域干旱受旱/成災范圍、河道徑流的豐枯狀況、農業干旱和水文干旱。王志良等[39]用安陽地區1470—2008年降水等級資料和游程理論分析干旱的游程分布規律。葛全勝等[40]利用隋唐時期初終霜雪、春耕、山桃開花、秋收、海冰、柑橘種植北界等現象的史料記載分析,重建了公元601—920年中國東中部地區溫度變化。Song Songbai等用橢圓形Copulas函數[41]進行周期性水文數據的干旱頻率分析,可得到干旱發生的聯合概率、條件概率和重現期等干旱特征。他們又用Plackett Copula函數[42]進行干旱頻率分析,用遺傳算法估計參數,發現干旱歷時和干旱間隔時間服從威布爾分布,干旱烈度服從伽馬分布,Plackett Copula可產生二元或三元干旱相關變量的概率分布。Kao等[43]用Copula函數構建了同時考慮降水標準化指數和徑流標準化指數的聯合虧缺指數,該指數能計算干旱發生全過程的重現期。Mirakbari等[44]將伊朗南部Khuzestan省41個氣象站劃分成6個一級區,利用線性矩法篩選出了干旱歷時和干旱累積缺水量這兩個干旱特征的適宜分布類型并估計了其參數,再用Copula函數建立了每個分區的干旱歷時和干旱累積缺水量的聯合分布,計算出了各分區歷史干旱的聯合重現期。陸桂華等[45]提出了不同網格干旱等級影響下的區域干旱指數,用Copula函數建立了區域干旱歷時和干旱強度的聯合概率分布,估算重慶市2006年干旱的重現期為118 a。張雨[46]用渭河流域90個氣象站的月降水資料和Archimedean Copulas函數構建了干旱特征變量的聯合概率分布。景毅剛等[47]利用中期或延伸期天氣預報、土壤相對濕度觀測值、地面植被等信息分別建立了綜合氣象和綜合農業干旱預測模型,建立了陜西省干旱預測預警系統平臺。Kim等[48]用干旱強度-面積-歷時曲線分析了區域干旱特征。Xu Yueping等[49]采用多時間尺度標準化降水指數分析了漢江流域干旱的空間格局和變化趨勢。徐春曉等[50]用邵陽市15個雨量站逐月降雨資料和適線法估計干旱歷時和干旱烈度的分布函數,用3種Archimedean Copula函數分別構建了兩干旱特征變量之間的聯合分布。王殿武等[51]提出了灰色系統理論、時間序列分析、小波分析理論、神經網絡理論等旱澇預測理論方法,并用于遼寧各地級市的旱澇特征分析及旱澇災害預測中。周玉良等[52]提出以徑流量距平百分率和徑流量累積頻率兩種方法提取水文干旱特征變量,以適線法確定各單個干旱特征變量的分布曲線,構建了基于Archimedean Copula函數的干旱歷時與干旱烈度的聯合分布。Serinaldi等[53]根據降雨量和相關的強迫機制,利用自助法與GAMLSS模塊化分類方法,建立了英格蘭、威爾士等6個區域的多站月降雨量隨機生成器。宋松柏等[54]系統總結了Copulas函數及其在干旱分析中的應用。周玉良等[55]用相鄰時段地下水埋深變化的累積頻率法識別了由地下水干旱歷時和干旱烈度組成的干旱特征變量值,用適線法確定了單個干旱特征變量累積分布,用Copula函數構建了干旱歷時與干旱烈度的聯合分布。李新周等[56]用區域氣候模式RegCM3與公用氣候系統模式CCSM3單向嵌套技術,進行了未來不同排放情景下的數值試驗,結果表明，須綜合考慮降水和溫度的變化才能更準確地反映干旱-半干旱地區的干旱化特征及其干旱化趨勢。Lee等[57]研究了不同Copula函數的尾部形狀對干旱歷時和干旱嚴重性雙變量頻率分析的影響,指數分布和伽馬分布分別被選擇作為干旱歷時和干旱嚴重性的分布函數,發現Clayton Copula函數不是一個合適的選擇,而Frank Copula和Gumbel Copula函數對干旱雙變量頻率分析效果較好。Zhang等[58]在研究了灌區多時間尺度干旱指標問題后認為,年度干旱指標、灌溉期與非灌溉期的干旱指標可能與厄爾尼諾、海氣交叉界面、長期太陽活動有關。裴源生等[6]分析了氣象干旱、水文干旱和農業干旱的形成過程及其關系,采用“驅動力-壓力-狀態-響應”模式構建了干旱演變驅動機制總體研究框架,探討了干旱演變驅動力系統構成、干旱演變驅動機制、變化環境下干旱演變規律及其響應等關鍵問題。蘇陽[59]根據遼西北地區40 a降水資料和歷史干旱資料,用基于Z指數的國家干旱等級標準進行干旱等級評價，將得到的不同等級干旱的頻率與理論頻率進行對比分析,并調整Z指數不同等級干旱所對應的臨界值,得出了適合遼西北地區的Z指數干旱等級標準。黃強等[60]計算了珠江流域3個月尺度的標準化降水蒸散發指數,采用旋轉經驗正交函數時空分解方法將珠江流域劃分成了5個干旱變化特征均質性區域,用多變量區域頻率分析方法評估了珠江流域的干旱風險。張明等[61]用自回歸模型計算年徑流殘差項序列,用加速遺傳算法求解獲得殘差項的最大熵概率分布函數,建立了年徑流量序列的最大熵分布隨機模擬模型。Byzedi等[62]基于伊朗西南地區35個水文、地形、氣候、植被和地質指標，采用聚類分析法和判別分析法來劃分徑流干旱一致區。Xu等[63]采用基于0.25°柵格的3個月標準化降水指數、偵查干旱指數和標準化降水蒸散發指數的三維聚類方法識別中國1961—2012年中的干旱事件,用干旱歷時、影響區域、烈度、強度和中心5個參數描述干旱,并用遙感獲取的土壤水分數據驗證了識別出的干旱事件的合理性。en[64]提出了區域空間覆蓋概率的概念并用于空間異質性干旱分析中。周玉良等[65]以土壤含水量和徑流量分別表示昆明地區作物蒸散和各用途取水的供水水源,構建了基于標準化土壤含水量指數和標準化徑流指數的綜合水文干旱指數,用游程分析理論識別干旱過程,用適線法和GH Copula函數構建了干旱歷時、干旱烈度的聯合分布,計算了昆明1956—2011年中各干旱事件的重現期。江龍等[66]以降水距平百分率為旱情評估指標,用GIS技術模擬評估了安徽省北部6個地級市1978年的歷史大旱。董前進等[67]評述了當前水文干旱研究涉及的干旱指標、干旱特征變化規律及重現期、干旱預測及對河川徑流影響等。周玉良等[65]針對干旱識別中存在著閾值無明確物理意義、干旱過程的起始和結束時間隨閾值變動而變動及干旱烈度不具時間可比性等問題,采用基于帕爾默旱度模式計算的逐時段干、濕狀態及帕爾默干旱指數識別干旱過程,以干旱過程中具有時間可比性的帕爾默水分距平指數的累積值作為干旱烈度。黃鑫等[68]用Mann-Kendall非參數秩次相關檢驗法、R/S分析方法研究了湄潭站全年及四季降水序列趨勢性和隨機性變化特征,揭示了年降水量及不同季節降水量變化的基本規律。羅黨等[69]構建了灰色殘差馬爾可夫預測模型,用于干旱日期災變序列,結果表明該預測模型計算簡便、精度較高。

2.2 承災體分析技術

承災體分析技術是指研究社會、經濟和資源環境等承災體易于受到干旱的破壞、傷害或損傷的特性及其時空分布的各種分析技術,主要有承災體干旱損失的測算、時空分布和不確定性分析方面的技術。茆智等[70]論述了作物需水量等值線圖的類別、繪制原理和方法及其應用,用需水量等值線圖綜合分析了需水量在空間和時間兩方面的變化規律,這有助于推進對承災體干旱破壞程度與缺水量關系的研究。王靜愛等[71]建立了基于省級報刊信息源的中國旱災數據庫,重建了中國1949—2000年旱災的時空格局。王積全等[72]采用信息擴散技術將單一的歷史災情樣本觀測值轉換為一模糊集,提出了農業旱災受損率風險定量分析模型。李晶等[73]分析了內蒙古自治區101個旗縣1990—2007年間各行業因旱損失情況,確定了旱災易發區、各旱災等級的發生頻率和分布區劃。Hao等[74]利用1991—2009年歷史旱災損失數據和信息擴散理論,進行了中國縣級單位農業旱災損失風險評估。石城等[75]根據江淮丘陵區近62年來的農業旱災數據,從受旱面積和成災面積、受旱率和成災率、災害異常指數等方面分析了江淮丘陵區旱災變化的類周期性波動規律。

2.3 防災減災措施分析技術

防災減災措施分析技術是指分析人類社會應對干旱不利影響的工程性和非工程性措施的各種技術,主要有減小致災因子的危險性、規避承災體的暴露性、降低旱災脆弱性和孕災環境的不穩定性、增強經濟社會的適應性等方面[7]的分析技術?；陲L險的干旱管理和抗旱預案已成為美國干旱政策的重要組成部分[5]。俄羅斯、澳大利亞等國家相繼建立了加強對灌溉用水和干旱災害的氣候監測及診斷分析業務[76]。邵侃[77]定量分析了包括旱災在內的中國古代農業災害防減體系。鄧銘江[78]分析了坎兒井現有的主要技術特點、河流沖洪積扇的地形地貌特征、儲水構造、水資源轉化特點,提出了建設山前凹陷帶“橫坎兒井式”地下水庫的具體思路。劉慧[79]利用物探、調查、抽水試驗、同位素測試資料和觀測井長期觀測資料,確定了地下水庫示范區人工回補位置及回補量,估算了在有、無回補情況下地下水庫的調蓄能力,構建了有效應對干旱的地下水庫示范工程優化調度方案。陳震[80]利用人民勝利渠灌區實測資料，GPCC、GRACE數據等,建立了作物灌水需求干旱模型,結合作物需水與多水源分析，對單水源與多水源灌溉的保證率進行了分析。

2.4 孕災環境分析技術

孕災環境分析技術是指分析孕育和影響致災因子、承災體和防災減災措施的自然環境和人文環境及其時空特征的各種技術。方修琦等[81]根據農業災害統計資料分析了建國以來的旱災時空分異特征和演變規律。劉良明等[82]提出了基于地面實測數據輔助的遙感干旱分析技術,分析了干旱的孕災環境。楊素雨等[83]分析了云南2009年秋季降水極端偏少的異常氣候特征，認為干燥的對流層大氣和較弱的垂直上升運動是云南區域內高低層大氣表現最異常的特征,云南秋季降水與南半球極地及中高緯高度場、赤道西太平洋地區的對流活動存在顯著的相關關系。葛全勝等[84]指出秦漢以來中國溫度變化經歷了兩漢(公元前200年—公元180年)、隋唐(541—810年)、宋元(931—1320年)及20世紀4個暖期和魏晉南北朝(181—540年)、晚唐(811—930年)及明清(1321—1920年)3個冷期,其中13—15世紀為氣候由干向濕發展的轉折點;在溫暖氣候背景下,北旱南澇是中國東部主要的降水空間格局?；糌惖萚85]計算了夏季旱澇年淮河流域的整層水汽輸送通量及散度,指出淮河流域洪澇年與干旱年的異常水汽輸送通量及散度場均呈反相位變化,干旱年降水偏少的原因是西南水汽輸送減弱、大量異常水汽向北輸出和整層水汽輸送通量輻散共同作用的結果。夏海斌[86]以三次本性為區域地理環境基礎,用自主體建模方法模擬了區域的人口及資本組織。董亮等[87]為識別西南地區干旱發生的前兆環流信號,用標準化降水指數和環流特征量月值數據篩選出經顯著相關檢驗的預報因子,用多元線性回歸方法建立了4種西南地區秋季干旱預測模型。

2.5 孕災環境對致災因子作用的分析技術

孕災環境對致災因子作用的分析技術是指分析孕災環境對形成致災因子的作用過程的各種技術,是干旱分析中的重要分析技術,主要有從孕災環境角度對形成致災因子的原因進行推測、判斷或解釋的各種分析技術。陶詩言等[88]指出江淮流域持久性干旱是中緯度高度場和副熱帶地區的流型持續發展和長期維持的結果。Paulson等[89]用多元線性回歸方法建立了干旱強度、干旱歷時和干旱累積缺水量與流域地貌和氣象指標間的關系式,據此估計干旱特征。盧文芳[90]用因子分析及方差最大原則下的正交旋轉技術,識別出赤道東太平洋海溫、區域平均海溫、ENSO事件均與長江中下游汛期(5—9月)降水場具有一定聯系。鄭振國[91]分析了天文因子、厄爾尼諾、西太平洋副高等孕災環境對形成干旱的作用過程,根據這些孕災環境的各種周期疊加的結果,指出未來20～30 a是山西可能出現大旱的危險時期。Pelletier等[92]用年輪、大氣溫度、河流流量和降水量時間序列數據建立了大氣中熱量和水蒸氣的垂直輸送的對流擴散模型作為氣候和水文變化的一階模型。王玉璽等[93]分析了影響陜西省旱澇的地理環境、氣候背景、大型天氣過程的轉型及“突變”、太陽活動及天文原因,用集成預報方法建立了陜西省旱澇預報模型和預報系統。趙振國[94]分析了旱季長江中下游夏季旱澇特征及其環境場、各種天氣系統與旱澇的關系。陳乾金等[95]提出了與青藏高原冬季積雪相聯系的長江中下游旱澇物理過程概念模型,識別了該流域中的主要正相關區,探討了異常積雪-大氣-海洋-雨帶相互之間的可能聯系。楊書運等[96]分析了氣候、氣象、水文、山地和水域等孕災環境資料,把江淮分水嶺地區旱澇災害發生類型劃分為東部、中部、西部3種類型。樊寶敏等[97]指出近4 000年來由于人口的增長和人為不合理的活動,我國森林覆蓋率由約60%下降到10%左右,中國東南地區的森林減少,導致了我國西北地區的氣候干旱、降雨減少,使得400 mm等雨量線向東南偏移。Bordi等[98]分析推測出干旱發生頻率與北大西洋環流間的相互聯系。衛捷等[99]認為歐亞北緯35°～45°緯度帶存在的EU型靜止波列的遙相關強迫作用以及旱災區域下墊面的正反饋作用,是造成1999年及2000年夏季華北持續性干旱最重要的物理因子。景毅剛等[47]指出陜西省的干旱主要是由副熱帶高壓、青藏高壓、西風帶冷空氣的位置反常等大氣環流造成的。池俊成等[100]發現在太陽黑子峰值年附近京津冀地區易出現偏旱年份、低谷年附近易出現偏澇年份。Karnieli等[101]分析了干旱評估中用歸一化植被指數(NDVI)和陸地表面溫度指數(LST)的優缺點,研究了在大范圍濕度、氣候/輻射變動條件下北美4—9月份NDVI與LST指數之間的關系。楊濤等[102]闡述了氣候變化下利用統計降尺度和降雨徑流模型預測水文極端事件的國內外研究進展。陳亮[103]將區域氣候模式RegCM3和陸面水文模型VIC引入黑河流域,通過敏感性分析來探索陸面與大氣之間的相互作用。李強[104]從大氣環流和海洋因子角度對影響全球各主要干旱區干旱化的大尺度背景進行了機理分析。杜靈通[105]指出只有綜合考慮大氣降水、植被生長和土壤水分供需平衡等多種因子及其內部耦合過程的干旱監測機理模型,從地表水分平衡系統失衡的角度才能準確監測和模擬干旱這一自然現象,利用分類回歸樹方法構建綜合干旱監測模型、計算綜合干旱指數。Byzedi等[106]根據伊朗西南部54個站點的日流量數據資料,運用70%截斷水平方法對年最大徑流干旱烈度和歷時序列進行了頻率分析,再用地形、氣候、地質和植被等35個因素對2 a重現期的水文干旱烈度建立多元回歸模型進行區域徑流干旱分析。Tabari等[107]根據改進的SPI指數,構建了氣候變化不確定性驅動的干旱頻率分析模型,并用于加拿大Okanagan盆地夏季極端干旱頻率分析中。

2.6 致災因子對承災體作用的分析技術

致災因子對承災體作用的分析技術是指分析致災因子對承災體的作用過程及其產生的不利影響的各種技術,是干旱分析中的關鍵技術,主要有旱災脆弱性評估技術,致災因子對承災體作用的機理分析、關聯分析、臨界值域分析等。馮麗文[108]從氣候對社會-經濟-環境沖擊的角度,分析了我國1951—1985年旱災發生的時空分布特征、變化規律,用調查等方法闡述了干旱對糧食生產、水資源和能源、林牧漁業等部門造成的影響。Frick等[109]利用水資源系統隨機模型分析了干旱對柯林斯堡市供水的影響,隨機模擬結果被400 a的樹輪數據所證實。呂滿堂[110]從氣象干旱-土壤干旱-農業干旱-作物減產角度,采用土壤水分平衡法分析作物干旱程度,以此估算作物減產量。魏一鳴等[111]基于致災因子對承災體的作用,提出了評估中國各區域自然災害脆弱性的DEA方法。Leilah等[112]用相關分析、路徑分析、多元線性回歸、逐步回歸、因子分析、主成分分析和聚類分析等方法研究了沙特阿拉伯小麥產量與干旱條件間的關系。劉穎秋等[113]系統地分析了干旱對我國農村經濟發展和生活、牧區社會經濟、城市社會經濟、生態環境、宏觀經濟的影響。Kim等[48]建立了評估韓國農業旱災脆弱性時空分布的經驗正交函數和多變量時間序列模型。程靜[114]從社會經濟的角度設計了旱災脆弱性評價指數,基于層次分析法對農業旱災脆弱性進行模糊綜合評價,并運用主成分分析法分析了影響旱災脆弱性的主要社會經濟因素。李強[115]用聚乙二醇模擬干旱法、盆栽控水方法與野外調查相結合的方法研究了荻和芒對干旱脅迫的生理響應和適應性。Xu等[116]通過構建3種農作物的連續無雨日數指數和歷史農業因旱損失數據間的損失率曲線,對中國東部季風地區的部分地級市的農業旱災風險進行了評估。蔣尚明等[117]用經驗模態分解方法對江淮分水嶺易旱區糧食單產及其影響因子進行了多層次、多時間尺度分解,用集對分析理論分析了糧食單產波動分量與其影響因子之間的相關性。王婷等[118]選取水稻效率指數、應災能力指數、水稻暴露指數,構建了四川省縣級行政區域水稻旱災脆弱性指標評價體系,計算了相應的脆弱性指數。

2.7 防災減災措施對承災體作用的分析技術

防災減災措施對承災體作用的分析技術是指分析防災減災措施對承災體的作用過程及其產生的防災減災能力的各種技術,主要有區域承災體的抗旱能力分析。姜萬勤[119]分析了中小流域的地形條件、氣候因素、水文地質特征、工程系統狀況以及灌區作物組成、耗水規律、灌水方法、管理水平,編制了通用預報查算圖,提出了中小型水庫群抗旱能力預報圖解法。金菊良等綜合考慮氣象條件、農業種植結構及塘壩建設情況,提出了基于水量供需平衡分析的塘壩灌區抗旱能力概念及其計算模型[120],采用水量供需平衡分析計算了不同來水頻率下的區域抗旱能力系數,在評價水平年下安徽省整體區域抗旱能力接近于能夠抵御輕度干旱的水平[121]。梁忠民等[122]根據具有月徑流系列資料和同期的月或年尺度的供需水系列資料,或僅具有水資源規劃中不同保證率(如50%、75%、90%、95%、97%等)的供需水資料兩種常見的資料條件,提出根據抗旱能力水平指數-來水頻率(保證率)關系曲線定量計算抗旱能力的方法。

2.8 防災減災措施對致災因子作用的分析技術

防災減災措施對致災因子作用的分析技術是指分析防災減災措施對致災因子的作用過程及其產生的防災減災能力的各種技術,主要有運用防災減災措施對水循環系統中各種水分虧缺現象進行調控的各種分析技術。馮平等[123]構建了供水系統水文干旱的識別方法,提出對供水系統的水文干旱分析應考慮不同時段之間的水量傳遞關系,若有效徑流小于供水截斷水平,則判斷發生水文干旱。尹正杰等[124]采用隨機模擬徑流系列方法和供水系統水文干旱的識別方法,提出了不考慮和考慮徑流調節情況下的水文干旱分析技術。王發信等[125]依據蚌埠閘46 a水位資料及吳家渡57 a流量資料分析了在懷洪新河現狀工程條件下,將正常蓄水位由設計蓄水位抬升至校核蓄水位時,懷洪新河蓄水的可行性、保證率和新增的可供水量。邵東國等[126]構建了基于南昌市供水水源管理與行政分區的二層大系統分解協調應急調配模型,分別以2010年、2020年、2030年為水平年,在75%、95%、99%等不同干旱枯水頻率條件下進行了水資源供需分析計算。

2.9 防災減災措施對孕災環境作用的分析技術

防災減災措施對孕災環境作用的分析技術是指分析防災減災措施對孕災環境的作用過程及其產生的防災減災能力的各種技術。王軍等[127]選擇黃土丘陵溝壑區5種典型土地利用結構和7種主要土地利用類型進行土壤水分觀測,分析了土地利用結構和類型對土壤水分時空分布的影響。張北贏等[128]鑒于水土保持措施會影響土壤水分的靜態分布和動態過程，能有效提高土壤含水率,通過定位監測并引入土壤水分虧缺補償度指標,分析了黃土丘陵溝壑區不同水土保持措施下土壤水分動態特征和雨季前后土壤水分的虧缺與補償情況；結果表明，降雨對退耕坡地和梯田土壤水分均有正補償作用。郭云騰[129]利用GIS技術、DEM影像數據、四湖流域近50年的洪水期降水數據分析了水文過程的變化,結果說明，在旱災年份應提高河湖水系的連通水平，溝通河湖、江河,可及時合理調配水資源，改善干旱的孕災環境。

2.10 致災因子對孕災環境作用的分析技術

致災因子對孕災環境作用的分析技術是指分析致災因子對孕災環境的作用過程和改變孕災環境時空特征的各種技術。樊寶敏等[130]用歷史回推、理論推導和統計分析方法,研究了過去4 000 a中國降水與森林變化的數量關系。劉孝富等[131]以西南地區為研究對象,將巖性、坡度、降水、土地利用、土壤類型、植被覆蓋度、與居民點距離、人口密度作為評價指標,研究了干旱對石漠化的影響；結果表明干旱可提高石漠化敏感性,受旱災程度越深,石漠化敏感性增強越明顯。

2.11 孕災環境對承災體作用的分析技術

孕災環境對承災體作用的分析技術是指分析孕災環境對承災體的作用過程、制約承災體的發展規模、影響承災體的分布和發展生產的各種技術。Van Oosterom等[132]分析了種植于地中海不同地區、不同氣溫環境變化下的大麥出產率與環境的關系,探討了氣候環境對大麥產量的影響。李伯重[133]分析了中國歷史上氣候變化對人口變化的影響,結果說明,在20世紀前的2 000 a中氣候變化是引起我國人口變化的決定性因素之一。王根緒等[134]指出近40年來江河源區氣候變化總趨勢是氣溫升高、對植被生長起重要作用的夏季降水量呈明顯減少趨勢;江河源區脆弱的生態環境體系對氣候的這種變化響應強烈,導致冰川退縮、多年凍土消融加劇、高寒草甸與草原植被大范圍退化。劉穎杰等[135]指出以溫度升高為主要特征的氣候變化對東北地區糧食總產量增加有明顯的促進作用,對華北、西北和西南地區的糧食總產量增加有一定抑制作用,對華東和中南地區的糧食產量的影響不明顯。人口地理分界線“胡煥庸線”近70多年來基本上沒有變化[136],這條人口地理分界線與氣象上的400 mm等降水量線、地貌區域分割線、生態環境界線、玉米種植帶的西北邊界、文化轉換的分割線、適宜人類生存地區的界線以及民族界線均存在某種程度的重合,也是我國東南季風的影響范圍邊界。吳靜[137]用包含氣候、農業、社會等影響因素的中國近2 000 年來人口地理演變的多智能體模擬模型，分析了南北人口格局的轉變、東西人口格局(即胡煥庸線)的形成以及近2 000 年中全局人口分布演化的動力機制。王靜愛等[71]的研究表明，近57年來中國水旱災害危險性的整體格局呈現東西分異,東部遠遠高于西部,這是自然、人文孕災環境對承災體作用的結果。黃園淅等[138]的研究表明，胡煥庸人口分界線依然是中國人口分布差異的基線,人均GDP空間分布與生產性土地資源的空間分布情況與區域人口分布具有很高的一致性,“胡煥庸線”的存在及其合理性充分說明了地理環境在國家和地區的社會、經濟發展中的重要作用。葛全勝等[139]研究了中國近2 000 年來氣候變化與社會的自然、經濟、人文三大亞系統發展狀況間的對應關系,從數百年至數十年的時間尺度上揭示了氣候變化過程實質上也是社會結構的重構過程。

2.12 承災體對致災因子作用的分析技術

承災體對致災因子作用的分析技術是指分析承災體對致災因子的適應過程,以及承災體誘發、加強或減弱致災強度過程的各種技術。王昊[140]分析了沼澤濕地大型水生植物對濕地水面蒸發的影響機理及變化規律。王友貞等[141]采用現場觀測和理論模擬相結合的研究方法,系統地分析了大溝排水對地下水位的影響,如果不對大溝排水進行有效控制,則會增加區域干旱的風險。

2.13 承災體對孕災環境作用的分析技術

承災體對孕災環境作用的分析技術是指分析承災體對孕災環境的作用過程(如社會、經濟活動改變孕災環境,進而誘發、加強致災因子強度)的各種技術。任國玉等[142]指出中國近50年來年平均地表氣溫變暖幅度約為1.1 ℃,明顯偏高于全球或半球同期平均增溫速率;人類活動引起的大氣中溫室氣體濃度增高可能在一定程度上影響了中國近50年來的氣候;中國東部大部分地區日照時間和水面蒸發量減少均可能起源于人為排放的氣溶膠增多。孟飛等[143]指出2000—2003年浦東新區水域面積減少和河網密度快速降低,年平均流失率為4%,河流密度年平均縮減率為5%;河網縮減具有顯著的區域分異特征,流失的主體部分集中在城鄉交替地帶,同城市擴張同步。丁一匯等[144]指出在全球變暖背景下近100年來中國年平均地表氣溫明顯增加,升溫幅度比同期全球平均值略高,中國的CO2年排放量呈不斷增加趨勢,溫室氣體正輻射強迫的總和是造成氣候變暖的主要原因。高學杰等[145]分析了中國土地利用狀況對氣候的影響,結果表明,土地利用引起了年平均降水在南方增加、北方減少,年平均氣溫在南方顯著降低。周洪建等[146]基于陜西省1998—2005年歸一化植被指數和降水月數據序列的相關性分析,探討了人類活動對植被影響的空間格局。

2.14 上述干旱分析技術的復合技術

干旱分析技術的復合技術主要是綜合應用上述13類干旱分析技術的各種復合技術,主要有旱災風險評估、監測預警分析、恢復重建規劃分析等技術。Wilhite等[5]系統探討了旱災風險評估基礎理論,提出了基于風險評估的干旱規劃與預案方法。劉引鴿[147]利用西北地區降水和農作物旱災面積統計資料,將旱災事件與影響因子進行相關性分析。張繼權等[8,76]分析探討了綜合自然災害管理的基本理論、實施技術,指出它是針對各種自然災害全過程,集中于致災因子危險性和承災體脆弱性的分析技術,并集成多層面、多元化和多學科參與合作的全面整合的災害管理新穎模式。Fontaine等[148]認為脆弱性是系統易受外界擾動的不利影響的程度和不能應對不利影響的程度,是系統暴露性、敏感性、適應性的函數。喬麗等[149]選取主要氣候、土壤、地表植被、水文等10個影響陜西省生態農業的干旱因子,利用K-均值聚類和分層聚類相結合的分析方法,將陜西省劃分為8個生態農業的干旱相似區。張允等[150]研究了1644—1911年西海固地區旱災的時間和空間變化、等級序列以及驅動力因子,識別出了旱災多發期和高發區,影響干旱災害時空變化的驅動力因子包括氣候、生態和人口因子,其中氣候因子起到了決定性作用。黃慶旭等[151]用系統動力學方法構建了氣候干旱和經濟發展雙重壓力下的北京水資源承載力模型,在中國北方干旱化大背景和北京城市規劃目標的基礎上設計了規劃發展情景、氣候干旱情景和適應對策情景。白云崗等[152]分析了干旱歷史資料后認為,新疆干旱災害的成因主要為干旱缺水、水資源時空分布不均、不合理的人類活動、水利工程損毀等。很多學者同時采用致災因子、孕災環境、承災體、抗旱能力中的多個方面指標進行區域旱災風險評估。如Zhang等[153]把可變模糊集模型和危險性、易損性、暴露、抵抗力綜合評價方法用于遼寧省農業干旱風險評估中,繪制了相應的風險圖。呂娟等[154]綜合分析了2000年以來我國旱災發生頻率大、受旱面積廣、區域變化明顯等特點,從自然、社會兩方面分析了旱災頻發的原因。劉琳[155]從孕災環境、致災因子和承災體3個方面分析了遼寧省農業旱災的成災機理、遼寧省農業干旱形成的主要影響因素并選取相應的評價指標,從致災因子的危險性，承災體的暴露性、脆弱性和防旱抗旱能力4個方面,分雨養旱作農業和灌溉農業分別建立了遼寧省農業干旱風險評價指標體系、方法和模型,進行了遼寧省農業干旱災害單因子風險評價及風險綜合評價,繪制了風險分布圖。耿秀華[156]利用寧夏1979—2008年氣象資料、地理信息、農業數據、災害數據,評價了寧夏農業干旱的危害性、脆弱性和敏感性,對寧夏四季和全年的農業干旱風險進行評價及區劃。Yuan等提出了干旱危險性分析的理論框架,構造了包括氣象和水文因子的干旱綜合Z指數,并應用于淮北平原的干旱頻率分析中[157]，提出了基于數據包絡分析和層次分析法的氣候變化下區域干旱脆弱性分析方法，并用于安徽、河南、江蘇、山東等省65個城市的干旱脆弱性分析中[158]。孫可可等[159]建立了抗旱能力指標-來水頻率之間、干旱頻率-干旱烈度保證率之間的關系曲線,得到了各次干旱過程的抗旱能力指標與干旱頻率的一一對應關系,建立了干旱頻率-假定灌溉水平-旱災損失率三者間關系,最后推得現狀水平年實際抗旱能力下的干旱頻率-旱災損失率曲線,在株洲市水稻旱災損失風險實際計算中得到驗證。金菊良等[10]構建了由致災因子危險性、承災體暴露性、災損敏感性和抗旱能力組成的旱災風險系統,提出了旱災風險評估方法論和旱災風險評估理論模式,建立了由旱災危險性分析、旱災脆弱性分析、旱災損失風險分析、旱災風險等級評價、旱災風險決策分析方法組成的旱災風險評估方法體系,以及由干旱頻率與旱災損失關系曲線圖、干旱頻率空間分布圖、旱災損失空間分布圖、與旱災風險有關的旱災危險性分布圖等各種專題圖、旱災風險區劃圖組成的旱災風險評估應用模式體系,建立了由上述旱災風險系統結構、旱災風險評估方法論和理論模式、旱災風險評估方法體系和應用模式體系組成的旱災風險評估理論框架。

3 結論與展望

3.1 結 論

由于旱災系統存在多元、復合、潛在、時空不確定性等諸多復雜性特征,目前的定量干旱分析技術研究尚處于起步階段，研究較為薄弱,開始從小時空尺度干旱經驗統計分析、單項干旱分析技術,逐步向大時空尺度干旱物理成因分析、多項干旱分析技術的復合技術方向轉變,取得了以下重大進展。

1)有關致災因子子系統分析方面。①區域干旱事件是一種長時期、較大空間范圍的自然現象,需要從干旱歷時、干旱面積和干旱烈度(干旱缺水量)3個方面予以定量描述與分析。②不同區域或同一區域不同時期的干旱的主要驅動因子和干旱特性不盡相同,需根據水循環中大氣輸送過程、地表水過程、土壤水過程、地下水過程等不同過程的水分虧缺現象,選用大氣降水、河流徑流、土壤濕度、地下水位及其綜合構建干旱指標,因此干旱指標具有多元性和變動性。③用農田水量平衡原理、流域水文模型模擬大氣-作物-土壤和地下水之間水分交換過程,可描述、實時監測具體某場干旱在區域上發生、發展和緩解的過程；同時,利用冰芯、樹木年輪資料反演干旱指標長期系列非常重要,可進一步論證其他方法的分析結果。④用游程理論分析識別水文干旱過程、確定干旱歷時、干旱面積和干旱烈度這些干旱特征變量,用Copula函數方法估計這些干旱特征變量的聯合概率分布是當前的有效方法。⑤統計分析、模糊分析、熵分析、3S分析、集對分析和其他智能分析方法是研究干旱指標及其干旱特征變量所含有明顯不確定性的重要途徑。⑥從氣候、天文、地理、人類活動等孕災環境對形成干旱的作用過程的定量分析研究目前尚非常薄弱。⑦情景模擬干旱指標系列和供水系統是處理供水水源調控管理下干旱分析的重要技術。⑧現場觀測試驗是分析承災體與致災因子相互作用的可行方法。

2)有關承災體子系統分析方面。①旱災損失是干旱分析的主要研究對象。分行業進行旱災損失估算是可行途徑。干旱對農業影響最大,作物需水量模擬分析是目前重要的干旱分析技術。統計分析、模糊分析、熵分析、集對分析和其他智能分析方法是研究旱災損失不確定性的重要途徑。②致災因子對承災體作用的分析是干旱分析研究的最主要目標,建立各干旱強度與各旱災損失之間定量關系的旱災脆弱性分析技術是目前實現該目標的主要途徑,目前主要有基于歷史數據、指標體系、現場調查的災損率曲線、情景模擬的災損率曲線等旱災脆弱性分析技術。③防災減災措施對承災體作用是干旱調控管理的主要途徑,抗旱能力的定量分析是重要的分析技術,便于銜接干旱分析和洪水分析的理論和方法[9]。④氣候、地理等孕災環境對人口、作物、GDP空間分布的作用的分析是目前的研究熱點。

3)有關防災減災措施子系統分析方面。①增加水源供水和節水的水利工程規劃設計分析技術是目前重要的工程性防災減災措施分析技術,干旱監測、診斷、預測、預警、調控技術是目前重要的非工程性防災減災措施分析技術。②古代農業災害防減體系的歷時分析、各國各地區干旱災害防減體系的對比分析可為干旱管理提供輔助決策依據。

4)有關孕災環境子系統分析方面。①自然孕災環境和人文孕災環境及其時空特征演變規律的各種定量分析是目前干旱分析的熱點,這些分析大多屬于多年平均的分析,對干旱區劃具有重要意義。②長期的人類活動和致災因子對孕災環境都具有重要作用。

5)有關旱災系統分析方面。① 4個子系統分析的綜合研究是旱災系統分析的主要途徑。②目前旱災系統分析主要有干旱區劃、旱災區劃、旱災風險分析等。

3.2 展 望

干旱分析是旱災風險評估和管理領域的重要研究基礎和前沿。干旱分析旨在從根本上揭示研究區域旱災系統及其子系統相互作用的機理。干旱分析技術都是分析旱災系統及其子系統相互作用的各種技術。干旱分析技術研究的發展趨勢主要有以下幾點：

1)從致災因子、承災體、防災減災措施、孕災環境的單子系統干旱分析技術方面逐步過渡到各子系統之間相互作用關系的干旱分析技術研究和多種干旱分析技術的復合集成研究。旱災系統是以承災體為核心,以孕災環境中承災體旱災損失與致災因子破壞之間復雜的作用和響應關系為作用機制,是具有鏈式風險傳導關系的復雜系統[9],旱災損失就是該作用機制下的演化結果。分析這種傳導關系的復雜系統是一個重要的研究方向。

2)從定性調查分析向基于物理成因解析的定量分析方向發展。提高干旱分析的定量化水平,分析旱災系統各子系統內部要素相互作用的定量關系(如探討干旱特征變量與發生概率之間關系的致災因子危險性分析,探討自然孕災環境和人文孕災環境各主要要素多年平均之間空間分布關系的干旱區劃)、各子系統相互作用的定量關系(如探討致災因子強度與承災體旱災損失之間關系的旱災脆弱性分析,探討給定抗旱能力下致災因子危險性與旱災脆弱性之間關系的旱災剩余風險分析)是重要的研究發展趨勢[7]。

3)這14類干旱分析技術組成的干旱分析技術體系中，特別需要研究的關鍵技術有:致災因子分析技術(致災因子危險性分析)、致災因子對承災體作用的分析技術(旱災脆弱性分析)、孕災環境對承災體作用的分析技術(干旱區劃)、防災減災措施對承災體作用的分析技術(抗旱能力分析)和旱災(剩余)風險分析。其中:致災因子危險性分析是研究干旱產生的直接原因,需要從區域不同供水水源進行綜合致災因子分析;旱災脆弱性分析是針對不同承災體特性定量分析其脆弱性,建立致災因子與承災體損失的相關關系;干旱區劃是研究干旱嚴重程度的區域分布,從而反映出孕災環境對致災因子和承災體的作用;抗旱能力分析主要是結合區域特征合理定量現有水利設施條件下的抗旱能力,反映地區應對旱災時減小旱災損失的能力;旱災(剩余)風險分析是旱災系統各子系統相互作用下旱災損失不確定性的綜合分析。今后研究的重點是進一步結合新穎的不確定性分析方法(如智能體理論、集對分析)解析、模擬這些干旱過程的物理成因機制,豐富、發展、完善這些關鍵分析技術。

4)干旱及其影響非常復雜,屬于自然科學、社會科學相交叉的研究領域,在干旱分析研究中迫切需要引入和綜合運用干旱及其調控試驗技術、氣候氣象水文和社會經濟數值模擬技術、現代應用數學、智能計算技術[160-161]、3S技術等,進一步考慮旱災系統各要素間的相互作用,特別是以承災體為對象的作用過程,同時應充分利用降水、徑流、土壤水、地下水等天然實測數據和旱情資料,從實際旱情角度揭示干旱形成機理,為旱災風險評估與調控奠定更堅實的基礎。

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(責任編輯：陳海濤)

Research Progress on Drought Analysis Technologies

JIN Juliang1, 2, YANG Qiqi1, 2, ZHOU Yuliang1, 2, CUI Yi1, 2, ZHANG Yuliang1, 2,JIANG Shangming3, ZHANG Ming4, YUAN Xiaochen5

(1.School of Civil Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2.Institute of Water Resources and Environmental Systems Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 3.Water Resources Research Institute of Anhui Province and Huaihe River Commission, MWR, Hefei 230088, China; 4.College of Civil Engineering and Architecture, Anhui Polytechnic University, Wuhu 241000, China; 5.Center for Energy & Environmental Policy Research, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)

As the foundation of drought disaster risk assessment and management, drought analysis is one of the effective ways for comprehensive understanding of drought and its effects, which can provide scientific basis for risk decision. In this paper, taking drought disaster system as the research object, on the basis of the interaction of all subsystems of drought disaster, a drought analysis technological system were put forward which was consisted of 14 kinds of analysis technologies, and the key of the system was the drought zonation, the hazard analysis of disaster-causing factors, the vulnerability analysis of drought and the analysis of drought resistance capacity. The present research situation of 14 kinds of analysis technologies was systematically summarized, the research trend was pointed out that gradually developed from the unilateral investigation on the disaster-causing factors, the disaster-affected bodies, the measures of disaster prevention and mitigation and the disaster-forming environment to the multi-aspect investigations on the relationships and the interaction among the factors, from the qualitative analysis to the quantitative analysis, from the statistical analysis to the analysis of physical genesis.

system of drought disaster; risk management of drought disaster; drought analysis technology; risk transmission; disaster-causing factors; disaster-affected bodies; measures of disaster prevention and mitigation; disaster-forming environment

2016-01-15

國家自然科學基金項目(51579059,51579060,51409002,51409001);水利部重大基建前期項目“全國干旱區劃及旱災風險評估研究”和中國氣象局成都高原氣象開放實驗室基金課題(LPM2011002)資助。

金菊良(1966—),男,江蘇吳江人,教授,博導，博士,主要從事水資源系統工程研究。E-mail:JINJL66@126.com。

周玉良(1982—),男,安徽舒城人,副教授,博士,主要從事水資源系統工程研究。E-mail:ZYL54600@163.com。

10.3969/j.issn.1002-5634.2016.02.001

TV122

A

1002-5634(2016)02-0001-15