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水 利 学 报

2021 年 4 月 SHUILI XUEBAO 第 52 卷 第 4 期

文章编号：0559-9350（2021）04-0486-12

基于新型综合干旱指数的珠江流域未来干旱变化特征研究

李 军 ，吴旭树 ，王兆礼 ，尹家波 ，陈晓宏 4
1，2
3
1
1
（1. 华南理工大学 土木与交通学院 亚热带建筑科学国家重点实验室，广东 广州 510640；
2. 广东省水利工程安全与绿色水利工程技术研究中心，广东 广州 510641；
3. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072；
4. 中山大学 水资源与环境研究中心，广东 广州 510275）

摘要：综合干旱指数构建及评估未来综合干旱特征变化具有重要的理论价值和现实意义。本文基于 Copula 函数，
联合降水及 VIC 模型模拟的蒸散发、径流和土壤水等水文气象要素，构建了一种能综合表征气象-水文-农业干旱
特征的新型综合干旱指数（CSDI），并以珠江流域为例进行应用，分析了未来气候变化情景下研究区综合干旱的
变化特征。结果表明：（1）CSDI 指数综合考虑了与干旱发生、演变密切相关的水文气象要素，能很好地监测到干
旱的发生、发展过程，可综合从气象、水文与农业等角度刻画干旱特征。（2）RCP2.6 情景下，流域下游综合干旱
严重性降低且历时减少，而 RCP4.5 和 RCP8.5 情景下，全流域则均增加，严重性和历时分别至少平均增加 14.8%
和 11.5%。（3）RCP2.6 情景下，流域上下游超阈联合重现期 100 年的同频设计严重性和历时值均大幅降低，而
RCP4.5、RCP8.5 情景下，流域大部分地区则均呈升高。本研究可为研究区防旱抗旱提供新的参考。
关键词：干旱；综合指数；气候变化；未来情景；珠江流域
中图分类号：S423 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20200320

1 研究背景

干旱是一种自然灾害，具有发生频率高、影响范围广和危害程度深等特点，易对社会经济发展
造成不良影响 ［1-3］ 。近 10 年来，中国经历频繁的干旱灾害，造成的损失占气象灾害的 50 %以上 ［4］ 。
随着全球气候变暖，干旱影响将逐渐增大 ［5-6］ ，但往往却难以捕捉干旱的开始、持续时间和结束等
特征 ［7-8］ 。为此，前人做出许多努力来研究干旱 ［1，9-11］ 。其中，干旱指数构建是干旱研究的基础，其可
对干旱特征进行客观的时空分析和监测，从而达到度量、对比和综合的研究目的 ［12-14］ 。故干旱指数的
研究具有重要的现实意义。
干旱可分别从气象、水文、农业等角度进行描述和刻画，相应地有多种干旱指数 ［13］ 。例如，用
［16］
［15］
于描述气象干旱的标准化降水蒸散指数（SPEI） ，用来描述水文干旱的地表水供应指数（SWSI） 和
［17］
［18］
标准化径流指数（SRI） ，以及用于描述农业干旱的标准化土壤水指数（SMDI） 、作物水分指数
［20］
［19］
（CMI） 和修正帕默尔干旱指数（scPDSI） 等；然而单一指数往往不能综合多种水文气象要素，从而
无法综合地从气象、水文、农业等角度全方面地监测干旱，且干旱一般在气象、水文、农业等角度
无清晰的界限。因此，需要探索一种综合考虑多种水文气象要素的干旱指数。近年来，为了创建一
种融合多种干旱相关水文气象变量的综合干旱指数，国内学者进行了诸多研究。如任怡等 ［21］ 采用熵
权法和模糊综合法综合 PDSI、SPI 和 SPEI 指数，建立一种模糊综合评价指数。常文娟等 ［22］ 采用主成

收稿日期：2020-05-09；网络首发时间：2021-03-10
网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20210308.1350.001.html
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基金项目：国家自然科学基金项目（51879107）；广东省水利科技创新项目（2020-29）
作者简介：李军（1993-），博士生，主要从事水文水资源研究。E-mail：nice_li_2018@163.com
通讯作者：王兆礼（1979-），教授，主要从事水文水资源研究。E-mail：wangzhl@scut.edu.cn
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