《气象干旱综合指数等级》征求意见稿

Q/LB.XXXXX-XXXXICS 点击此处添加ICS号CCS 点击此处添加CCS号 江西省地方标准DB XX/T XXXXXXXX气象干旱综合指数等级点击此处添加标准名称的英文译名XXXX - XX - XX发布XXXX - XX - XX实施江西省质量技术监督局发布DB XX/T XXXXXXXX目次前言II1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 气象干旱综合指数2附录A（规范性） 相对湿润度指数的计算方法4附录B（规范性） 标准化降水指数的计算方法5附录C（规范性） 标准化权重降水指数的计算方法7附录D（资料性） 季节调节系数Ka的取值方法8参考文献99前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。干旱问题十分复杂，涉及面也很广，一般可分为气象干旱、农业干旱、水文干旱以及经济社会干旱等，气象干旱是其他类型干旱的起因和监测评估基础。长期以来，气象工作者对干旱及其指标进行了大量研究，2006年发布了国标（GB/T 20481-2006），2017年又在2016年标准的基础上进行补充修订。国标（GB/T 20481-2006）和（GB/T 20481-2017）中都提到了综合气象干旱指数（MCI），两个版本的该指数在江西气象干旱监测业务服务中都进行了应用和检验，尤其是改进后的2017年版国标。但是在近几年几次重大干旱事件的监测服务中也暴露出了一些问题：一是降水过程反应太快，干旱发展过程出现不合理的旱涝急转现象；二是对普通干旱过程反映偏重，特别对降水偏少持续超过30天的干旱过程反应过快。针对两个国标中MCI指数在江西本地应用中存在的问题，江西省气候中心开展了大量的调研和对比检验，提出了在国标基础上制定出适合江西省本地化的气象干旱综合指数等级标准。在国标（GB/T 20481-2017）基础上对参数设计、指标权重、Ka系数等进行了调整。相对于国标MCI指数，本地化的MCI指数主要在如下几方面进行了改进：一是对各权重系数进行了调整，使干旱发展过程的不合理旱涝急转现象得到明显减少；二是同时剔除了不太适合本省的参数SPI150，三是结合本地农作物季节需水特征对Ka系数进行了调整。改进后的本地化MCI指数自2018年以来在江西省级干旱监测业务中进行了试运行和对比检验，监测和评估结果更加符合江西旱情发生、发展规律，服务效果更切实际。本文件由江西省气象局提出。本文件由江西省气象局归口。本文件起草单位：江西省气候中心本文件主要起草人：胡菊芳、赵冠男、吴昊、占龙飞、罗少华、姜智怀、曹毅气象干旱综合指数等级1 范围本标准规定了气象干旱指数的计算方法、等级划分标准以及干旱过程的确定方法。本标准适用于气象、农业、水文等相关领域的干旱监测、评价、评估业务及科研。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 20481-2017 气象干旱等级GB/T 32135 区域旱情等级GB/T 32136 农业干旱等级3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1气象干旱 meteorological drought某时段内，由于蒸散量和降水量的收支不平衡，水分支出大于水分收入而造成地表水分短缺的现象。3.2气象干旱指数 meteorological drought index根据气象干旱形成的原理,构建由降水量、蒸散量等要素组成的综合指标，用于监测或评价某区域某时间段内由于天气气候异常引起的地表水分短缺的程度。3.3气象干旱等级 grades of meteorological drought描述气象干旱程度的级别。3.4相对湿润度指数relative moisture index；MI某时段的降水量与同期潜在蒸散量之差除以同期潜在蒸散量的值。3.5标准化降水指数standardized precipitation index；SPI假设某时间段降水量服从概率分布，对其经过正态标准化处理得到的指数。3.6标准化权重降水指数 Standardized weighted precipitation index；SPIW对某一时段内逐日降水量进行加权累积，然后对权重累积的降水量进行标准化处理而得到的指数。3.7气象干旱综合指数meteorological drought composite index；MCI综合考虑前期不同时间段降水和蒸散对当前干旱的影响而构建的一种干旱指数。4 气象干旱综合指数4.1 气象干旱综合指数计算方法气象干旱综合指数（MCI）的计算见式（1）：MCI=Ka(aSPIW60+bMI30+cSPI90)()式中：MCI 气象干旱综合指数；MI30 近30天相对湿润度指数，计算方法见附录A；SPI90 近90天标准化降水指数，计算方法见附录B；SPIW60 为近60天标准化权重降水指数，计算方法见附录C；a SPIW60项的权重系数，4-10月取0.4，11-3月取0.4；b MI30项的权重系数，4-10月取0.5，11-3月取0.3；c SPI90项的权重系数，4-10月取0.2，11-3月取0.3；Ka 为季节调节系数，根据不同季节各地主要农作物生长发育阶段对土壤水分的敏感程度确定（见GB/T 32136）,取值方法参见附录D。说明：系数a、b、c可根据当地气候状况和季节变化进行调整，这里给出的是参考值；气象干旱过程的确定和评价同国标（GB/T 204812017）；气象干旱综合指数等级划分标准如表1。4.2 气象干旱综合指数等级依据气象干旱综合指数划分的气象干旱等级见表1。表1 气象干旱综合指数等级的划分表等级类型MCI干旱影响程度1无旱-0.5MCI地表湿润，作物水分供应充足；地表水资源充足，能满足人们生产、生活需要2轻旱-1.0MCI-0.5地表空气干燥，土壤出现水分轻度不足，作物轻微缺水，叶色不正；水 资源出现短缺，但对生产、生活影响不大3中旱-1.5MCI-1.0土壤表面干燥，土壤出现水分不足，作物叶片出现萎驚现象；水资源短 缺，对生产、生活造成影响4重旱-2.0MCI-1.5土壤水分持续严重不足，出现干土层（1-10 cm）,作物出现枯死现 象；河流出现断流，水资源严重不足，对生产、生活造成较重影响5特旱MCI-2.0土壤水分持续严重不足，出现较厚干土层（大于10 cm）,作物出现大面 积枯死；多条河流出现断流，水资源严重不足，对生产、生活造成严重 影响AA附录A （规范性）相对湿润度指数的计算方法相对湿润度指数为某段时间的降水量与同时段内潜在蒸散量之差再除以同时段内潜在蒸散量得到 的指数，按式(A.1)计算：MI=P-PETPET(A.1)式中：MI某时段相对湿润度；P 某时段的降水量，单位为毫米(mm)；PET某时段的潜在蒸散量，用FAO Penman-Monteith或Thornthwaite方法计算，单位为毫米（mm）。BB附录B （规范性）标准化降水指数的计算方法由于降水量的分布一般不是正态分布，而是一种偏态分布。所以在进行降水分析和干旱监测、评估中，采用分布概率来描述降水量的变化。标准化降水指标(简称SPI)就是在计算出某时段内降水量的分布概率后，再进行正态标准化处理，最终用标准化降水累积频率分布来划分干旱等级。标准化降水指数(简称SPI)的计算步骤为：a)假设某时段降水量为随机变量x,则其分布的概率密度函数如式(B.1):fx=1x-1e-x x>0(B.1)式中：>0，>0分别为尺度和形状参数, 和 可用极大似然估计方法求得，如式(B.2)、式(B.3)：=1+1+4A34A(B.2)=x(B.3)A=lgx-1ni=1nlgxi(B.4)式中：xi为降水量资料样本；x为降水量气候平均值。确定概率密度函数中的参数后，对于某一年的降水量 ，可求出随机变量x小于 事件的概率为：Fx<x0=0x0fxdx(B.5)利用数值积分可以计算用式(B.1)代入式(B.5)后的事件概率近似估计值。b)降水量为0时的事件概率由式(B.6)估计：Fx=0=mn(B.6)式中：m降水量为0的样本数；n总样本数。c)对分布概率进行正态标准化处理，即将式(B.5)、式(B.6)求得的概率值代入标准化正态分布函数，即:FX<X0=120X0e-Z22dx(B.7)对式(B.7)进行近似求解可得：Z=St-c2t+c1t+c0d3t+d2t+d1t+1.0(B.8)式中：其中： t=ln1F2，F为式(B.5)或式(B.6)求得的概率；并当F>0.5时，F值取1.0F，S=1；当F0.5时，S=1。c0=2.515 517；c1=0.802 853；c2=0.010 328；d1=1.432 788；d2=0.189 269；d3=0.001 308。由式(B.8)求得的Z值就是此标准化降水指数SPI。CC附录C （规范性）标准化权重降水指数的计算方法标准化权重降水指数(SPIW)首先对某一时段内逐日降水量进行加权累积，然后对权重累积的降水量(WAP, Weighted Average of Precipitation)进行标准化处理而得到的指数，标准化处理方法见附录B。标准化降水权重指数的计算步骤为：a)第-步计算权重累积降水量，按式(C.1)计算：WAP=n=0NanPn(C.1)式中：WAP-权重累积降水量，单位为毫米(mm) ；N-某一时段的长度，单位为天(d)；a-贡献参数，当N为60天时，则a取0.85；Pn-距离当天前第n天的降水量，单位为毫米(mm) 。b)第二步计算标准化权重降水指数，按式（C.2）计算：SPIW=SPIWAP(C.2)式中：SPIW 标准化权重降水指数；SPI-标准化处理，计算方法见附录B；WAP-权重累积降水指数，单位为毫米(mm)，计算见式（C.1）DD附录D （资料性）季节调节系数Ka的取值方法季节调节系数Ka,根据不同季节主要农作物生长发育阶段对土壤水分的敏感程度确定，一般取0.81.1。作物生长旺季（一般指59月），作物需水量较大，对土壤水分敏感度较高，Ka取值则较大（一般在1.0-1.1之间）；作物生长初期或成熟期（一般指10月至次年4月），作物需水量较小， 对土壤水分敏感度较低，则Ka取值较小（一般在0.81.0之间）。江西省（市、区）不同月份的Ka取值参考值见表D.1,各地根据本地实际情况可以进行修正。如用于逐日干旱监测，可把附表D.1中的值作为每月15日的值，其余日期的Ka值可通过线性插值获得。农业气候区月份1234