Page 97 - 水利学报2021年第52卷第1期

水 利 学 报

2021 年 1 月 SHUILI XUEBAO 第 52 卷 第 1 期

文章编号：0559-9350（2021）01-0093-10

不同季节气象干旱向水文干旱的传播及其动态变化

刘永佳，黄生志，方 伟，马 岚，郑旭东，黄 强
（西安理工大学 西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西 西安 710048）

摘要：研究变化环境下气象干旱向水文干旱的传播与影响机制，有利于揭示水文干旱的形成过程与机理，从而建
立基于气象干旱的水文干旱预警。为揭示不同季节气象干旱向水文干旱的传播动态变化及其驱动因素，本研究以
无定河、窟野河和沁河流域为研究区域，采用标准化降水指数（SPI）和标准化径流指数（SRI）分别表征气象干旱和
水文干旱，分析气象、水文干旱的时程变化特征，计算不同季节气象干旱向水文干旱的传播时间，探究影响不同
季节干旱传播的主要因子及物理机制。结果表明：（1）气象、水文干旱有加重的趋势，水文干旱对气象干旱的响
应具有滞后关系；（2）除窟野河流域变慢外，研究区域不同季节干旱传播整体呈变快的趋势，表明这些区域水循
环速率加快；（3）无定河和沁河流域传播时间加快与降水和气温不断变快有关；窟野河流域传播时间的变慢与煤
炭开采和水库建造有关。
关键词：气象干旱；水文干旱；动态变化；黄土高原；不同季节
中图分类号：P349 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20200073

1 研究背景

干旱是可能造成恶劣后果，对可持续发展影响最为广泛的自然灾害之一 ［1-2］ 。因频率大、持续时间
长、影响范围广的特点，干旱具有高危害性，持续的旱灾可能会严重制约发展中国家的发展 ［3-5］ 。干
旱可以分为气象干旱、农业干旱、水文干旱和社会经济干旱 4 类 ［6］ ，分别表示气象、作物、径流和
社会经济等水分的供求不平衡，造成的水分短缺现象 ［7］ 。4 种干旱之间存在水量与能量的联系，水
［8］
分缺失信号在不同类型干旱之间的传递被称为干旱传播 。有研究表明因降水不足导致的气象干旱
一般是发展、结束较快的第一阶段 ［9］ ，长时期的降水亏损导致径流、地下水得不到补充，随着蒸
发、人类活动等大量水分耗损令水位低于正常值，形成水文干旱。气象干旱向水文干旱的传播需
要一定的时间 ［10-11］ ，气象、下垫面、水库等多种因素对这段时间会造成复杂影响。
干旱指标的选择是确切描述一场干旱的关键 ［12］ 。许多学者对干旱的研究主要集中在建立可靠的
干旱指数上 ［13］ ，侧重于气象干旱向水文干旱传播的相关研究不多 ［14］ 。气象干旱向水文干旱传播的研
究主要基于水文循环过程中水量平衡与能量平衡的理论基础。目前国内外对干旱传播的研究方法主
要有两种：模型和数据计算。Zhao 等 ［15］ 对泾河流域气象、水文干旱的持续时间进行了识别，确定响
应时间近似 4 个月。Li 等 ［16］ 表明气象干旱和水文干旱存在密切相关性，传播时间随季节变化明显。吴
杰峰等 ［17］ 建立了干旱传播响应关系的模型，得到气象干旱向水文干旱传播的临界条件。Huang 等 ［18］ 认
为传播时间具有季节性，气象干旱与水文干旱存在正相关关系。J. Lorenzo-Lacruz 等 ［19］ 将 SPI 与 SRI 进
行关联，确定了监测水文干旱的最佳时间尺度。有关气象干旱向水文干旱的传播研究多以计算降

收稿日期：2020-02-16；网络首发时间：2020-12-04
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网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20201203.1540.003.html
基金项目：国家自然科学基金项目（51709221）；博士后科学基金面上基金项目（2018M640155）
作者简介：刘永佳（1997-），硕士生，主要从事水文水资源研究。E-mail：453120305@qq.com
通讯作者：黄生志（1988-），博士，副教授，主要从事干旱的形成及传播机理、干旱风险评估与预报等研究。
E-mail：huangshengzhi7788@126.com
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