干旱气象研究计划.pdf

1 干旱气象研究计划(2011—2015年) 中国气象局兰州干旱气象研究所本研究计划,立足于干旱气象科研和业务服务发展现状,凝练出制约干旱气象科研和业务服务发展的关键科技问题,紧密围绕干旱气象领域的业务发展需求, 紧扣国家干旱防灾减灾科学决策的需求,明确未来五年内(2011-2015年)干旱气象应用研究和技术开发的总体目标和关键科技问题、优先主题和研发任务。一、引言全球气象灾害占自然灾害的85%以上,干旱灾害又是气象灾害中最重要的部分。干旱灾害正日益严重地威胁着我国的粮食安全和生态安全,制约着国民经济的发展。因此,干旱气象业务服务在国家防灾减灾与应对气候变化工作中占有重要地位。对干旱气象的研究,尤其是针对重大干旱气象事件发生机理的技术研究和应用,是提升干旱气象灾害业务服务发展的有力保证,也是国家气象科技创新体系建设的重要任务。干旱灾害是我国发生频率最高、影响面最广、对农业生产威胁最大、对社会经济产生深远影响的自然灾害。随着全球气候变化和经济社会的发展,干旱对我国粮食安全、生态安全、水安全乃至国家安全造成的影响已成为回避不了的战略问题。20世纪70年代中后期,特别是进入80年代以来,世界范围的特大干旱经常发生。当前,中国北方干旱化形势依然严峻,生态环境仍在继续恶化。研究表明,随着气候变化,在过去的十几年间,重大干旱事件的发生频率和持续时间有不断增加的趋势。干旱灾害不仅在我国北方多发,而且在南方湿润地区也频繁发生。如2009秋季以来,云南、贵州、广西、四川、重庆等地正遭遇60年、部分地区百年一遇的特大干旱,给当地乃至全国的经济和社会发展带来严重的影响。这些重大干旱事件,更是引起了世人的关注。干旱,从本质上来说,就是降水短缺。但是,仅根据降水来决定一个地区是否干旱以及干旱造成的危害程度,是一件非常复杂的事情。这是因为在不同时间 2 尺度和不同区域上,自然气候变率造成的降水短缺和人类用水需求之间相互影响的结果是不确定的。而且,不同学科对干旱的定义也不同,较有代表性的干旱类型有:气象干旱、农业干旱、水文干旱和社会经济干旱,前者是后三者的基础, 后三者是前者发展到一定程度后的结果。干旱的发生还具有明显的区域性、季节性、连发连片性和周期性等特点。干旱指数是干旱监测评估研究和业务发展中使用得最广泛和最重要的工具。国内外都已经研制了不同类型的干旱指数,并在干旱气象研究与应用中有了一定的基础。归纳各种气象干旱指标,包括:(1)降水量百分率或降水量距平百分率; (2)降水量分位数方法;(3)假定降水量符合某种概率分布函数,然后做标准化变换得到的指数;(4)湿润度和干燥度指标;(5)以土壤水分平衡为基础导出的干旱指标等。但利用干旱指数对干旱进行监测,在确定干旱这个“慢过程”的开始和结束的时间,以及干旱的范围和程度时,仍存在很大的困难。经过几十年的发展,人们采用称重法、中子水分探测法、快速烘干法、电阻法、TDR法(时域反射)等测量方法,通过测定土壤水分含量来监测区域干旱, 但是因采样速度慢且花费大量人力物力,范围有限,难以满足实时、大范围监测的需要。自20世纪70年代开始,地球观测卫星进入稳定、连续业务运行后,国内外就有人尝试从地面遥感、航空遥感和卫星遥感等不同的层面,使用可见、近中远红外、微波(L,C,X)等遥感波段,通过地区蒸发估计、作物表面温度、土壤热容量、土壤水分含量、植物水分胁迫及叶片含水量等监测方法,对作物生长的土壤含水状况、作物缺水或供水状况、植被指数等指标所反映的作物生长状况的分析, 间接或直接地对作物旱情进行研究。遥感干旱监测方法经过近30年的发展,取得了非常重要的研究成果,有些研究成果已经进入推广应用,获得了巨大的社会效益和经济效益。但由于干旱是一种非常复杂的渐进的灾害,它的发生具有地域性、隐蔽性和不易觉察等特点,给遥感干旱监测带来许多不确定性的问题。干旱对区域和全球的影响是非常广泛的。随着社会的进步和经济的发展,干旱灾害所导致的损失越来越严重,干旱问题不再仅局限于对干旱监测方法本身的 3 研究,更多的还涉及到与干旱关联的各个方面,有最直接联系的如水的综合管理和气候变化。无论在任何国家和地区,对于频受干旱影响的区域,合理的水资源利用都成为主要的缓解干旱的手段,这样就使得对水资源的管理更具有可持续性: 在干旱发生期,可以通过节水技术或合理的水资源的分配来达到缓解干旱的目的, 同样,在非缺水期,也可推广节水技术或合理的开发和利用水资源,而不至于总是在缺水的时候才想到水资源的管理。因此,人们更强烈地意识到了要从干旱的危机管理向干旱的风险管理过渡的紧迫性。所谓干旱的危机管理,是在干旱灾害发生后采取的一系列针对干旱灾害的援助行动;而干旱的风险管理,则是依赖于科学的研究,利用早期干旱预警和信息发布系统、干旱监测网络、干旱规划和影响的评估方法,尽