气象干旱评价方法DB35／T 1283-2012.pdf

ICS 07.060 A 47 DB35 福建省地方标准 DB35/T 12832012 气象干旱评价方法 Classification of meteorological drought based on continuous dry days 2012-11-02发布 2013-02-01实施 福建省质量技术监督局 发布 DB35/T 12832012 I 目 次 前言.II 引言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语.1 4 气象干旱评价方法.2 附录 A（规范性附录）.6 DB35/T 12832012 II 前 言 本标准按照GB/T 1.12009给出的规则起草。本标准由福建省气候中心提出。本标准由福建省气象局归口。本标准起草单位：福建省气候中心。本标准主要起草人：邹燕、黄文、张容焱、周信禹、林卫华、高学群、林晶、翁祖源 黄蓉。DB35/T 12832012 III 引 言 干旱是福建省主要的自然灾害之一，具有发生频率高、持续时间长、波及范围广的特点。因此，建立一套定量化的气象干旱评价方法，是更加客观、科学和准确地认识福建省干旱气候的重要基础，也是进一步制定应对策略的重要参考。虽然气象干旱等级（GB/T 204812006）已发布，但由于中国幅员广阔及气候特征的明显地域性差异，多项指标在应用时需进行本地化修改；同时，气象干旱等级国家标准中未包括采用连旱日数方法的气象干旱指标；而且，福建省气象干旱监测与评价业务多年来一直以连旱日数方法为主，积累了许多监测与评价数据。为了对福建气象干旱的描述更贴近本地气候特征以及沿用评价指标的连续性，特制定本标准。本标准在福建省气象局福建干旱标准的基础上，参考气象干旱等级国家标准，以省内气象干旱监测与评价业务中普遍且长期使用的连旱日数为统计特征量，采用数理统计方法，确定气象干旱的评价方法。干旱问题牵涉多行业多学科；从学科上，干旱主要分为气象干旱、农业干旱、水文干旱和经济社会干旱四类；气象干旱是其它类型干旱研究和业务的基础。本标准所研制的气象干旱评价方法，适用于气象、水文和农业等行业从事干旱监测和评价的部门使用。DB35/T 12832012 1 气象干旱评价方法 1 范围 本标准规定了基于连旱日数的气象干旱评价方法。本标准适用于省、地级市和县（市）级气象干旱的监测和评价。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是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 204812006 气象干旱等级 3 术语 下列术语和符号适用于本文件。3.1 阈值 threshold value 临界值或界限值。3.2 百分位数 percentile 将一组数据从小到大排序并计算相应的累计百分位，某一百分位所对应数据的值。计算方法见公式A.1A.3。3.3 气候平均值 Climatological normal 气象要素连续30年或以上的平均值。计算方法见公式A.2。3.4 日雨量 daily precipitation 24小时累积降雨量；本标准以前一日20 时至当日20 时的24 小时累积降雨量计为当日的日雨量。3.5 无有效降雨日 dry day 日雨量2 mm的当日。3.6 DB35/T 12832012 2 气象干旱 meteorological drought 某时段内，由于蒸发量和降水量的收支不平衡，水分支出大于水分收入而造成的水分短缺现象，参见气象干旱等级（GB/T 20481-2006）。本标准基于连续无有效降雨日的多少建立气象干旱程度的评价方法。3.7 气象干旱过程 meteorological drought 无有效降雨日的长时间持续且累积雨量未达到解除指标的持续少雨过程。3.8 连旱过程 persistent meteorological drought 某类别气象干旱监测时段结束，过程仍持续的气象干旱过程。3.9 气象干旱过程的开始日 date-started of persistent meteorological drought 气象干旱过程的首个无有效降雨日。3.10 气象干旱过程的结束日 date-ended of persistent meteorological drought 气象干旱过程达到解除雨量指标日的前一天。3.11 连旱日数 days of persistent meteorological drought 气象干旱过程从开始日至结束日的天数。3.12 气象干旱年指数 index of meteorological drought 利用气象因子，根据一定的计算方法所获得的指标，用于监测或评价某区域年度内气象干旱的程度。3.13 气象干旱等级 grade of meteorological drought 描述气象干旱过程或年度气象干旱程度的级别划分。4 气象干旱评价方法 4.1 气象干旱类别划分 年度内将气象干旱分为春旱、夏旱和秋冬旱三种类别。各类别气象干旱的监测时段见表1。4.2 单站不同类别的气象干旱等级划分 4.2.1 单站不同类别逐次气象干旱过程的等级划分 以单个国家基本气象观测站为统计单位，以连旱日数和解除雨量为统计特征量。根据单站不同类别气象干旱监测时段的连旱日数和解除雨量指标（表1），确定该站不同旱类逐次气象干旱过程和干旱等DB35/T 12832012 3 级G_each。单站气象干旱过程的等级分为5级，分别是旱兆（1级）、小旱（2级）、中旱（3级）、大旱（4级）和特旱（5级）。表 1 单站逐次气象干旱过程的等级 气象干旱等级(G_each)气象干旱 类别及监测时段 统计特征量 旱兆（1级）小旱（2级）中旱（3级）大旱（4级）特旱（5级）连旱日数（d）1115 1630 3145 4660 61 春 旱（监测时段：2 月11日6月30日）解除雨量（6d降雨量）10mm 50毫米（4 月20日前）或30mm（4月20日及之后）连旱日数（d）1115 1625 2635 3645 46 夏 旱（监测时段：6 月10日10月10日）解除雨量（3d降雨量）10mm 20mm 30mm 连旱日数（d）2130 3150 5170 7190 91 秋冬旱（监测时段：10 月 11日次年 2 月 10 日）解除雨量（6d降雨量）8mm 10mm 15mm 4.2.2 单站不同类别气象干旱年指数及等级划分 4.2.2.1 单站不同类别气象干旱年指数 以单个国家基本气象观测站为统计单位。按权重，计算单站某年某类别气象干旱的连旱日数异常值Absta_dry（计算方法见附录A.4.1）与总雨量异常值Absta_rain（计算方法见附录A.4.2）的差值，得到该站当年该类别气象干旱年指数Id_sta，用以表征该站当年该类别气象干旱的程度；单站某类别气象干旱年指数越大，表明当年该站该类别气象干旱越严重，计算方法见公式1。i i irain Absta B dry Absta A sta Id _*_*_=（1）式中：Id_stai为第i年某站某类别气象干旱年指数；Absta_dryi和Absta_raini分别是该站第i年该类别气象干旱的连旱日数异常值和总雨量异常值；A、B为权重系数，其中A=1，B=0.5。4.2.2.2 单站逐年不同类别气象干旱等级划分与评价结果 参考中国气象局和福建省气象局的气候影响评价业务规定的各级年景的概率分布，对单站年度各类别气象干旱均划分为5级，分别是无旱（1级）、轻度（2级）、中度（3级）、重度（4级）和特旱（5级），所占概率分别为10%、20%、40%、20%和10%。对于某类别的气象干旱，基于单站该类别气象干旱年指数Id_sta的19612010年50年序列，采用百分位数方法,分别计算10%、30%、70%和90%对应的百分位数；以上述4个百分位数为阈值,划分出5个等级，从而确定该站逐年该类别气象干旱等级（G_sta）和气象干旱评价结果。不同百分位与气象干旱等级、气象干旱评价结果的对应见表2。表2 不同百分位（P）与气象干旱等级和气象干旱评价结果对应表 百分位 气象干旱等级 气象干旱评价结果 P 10%1 无旱 10%P 30%2 轻度 DB35/T 12832012 4 表2（续）4.3 全省范围不同类别气象干旱年指数及等级划分 4.3.1 全省范围不同类别气象干旱年指数 按权重，计算某年全省范围某类别气象干旱的连旱日数异常值Ab_dry（计算方法见附录A.5.1）与总雨量异常值（计算方法见附录A.5.2）的差值,得到全省范围当年该类别气象干旱年指数Id_drought，用以表征当年全省范围该类别气象干旱的程度；全省范围某类别气象干旱年指数越大，表明当年全省范围该类别气象干旱越严重，计算方法见公式2。i i irain Ab B dry Ab A drought Id _*_*_=（2）式中：Id_droughti为第i年全省范围某类别气象干旱年指数；Ab_dryi和Ab_raini分别是第i年全省范围该类别气象干旱的连旱日数异常值和总雨量异常值；A、B为权重系数，其中A=1，B=0.5。4.3.2 全省范围逐年不同类别气象干旱等级划分与评价结果 参考中国气象局和福建省气象局的气候影响评价业务规定的各级年景的概率分布，对全省范围年度各类别气象干旱均划分为5级，分别是无旱（1级）、轻度（2级）、中度（3级）、重度（4级）和特旱（5级），所占概率分别为10%、20%、40%、20%和10%。对于某类别气象干旱，基于全省范围该类别气象干旱年指数Id_drought的19612010年50年序列，采用百分位数方法,分别计算10%、30%、70%和90%对应的百分位数；以上述4个百分位数为阈值,划分出5个等级，从而确定全省范围的逐年该类别气象干旱等级（G_drought）和气象干旱评价结果。不同百分位与气象干旱等级、气象干旱评价结果的对应见表2。4.4 单站连旱过程的评价方法 4.4.1 单站连旱过程的分类 单站某类别气象干旱监测时段结束时达到小旱级别以上，并且过程仍持续的气象干旱过程定义为单站连旱过程。单站连旱过程分为春夏连旱、春夏秋连旱、夏秋连旱、夏秋冬连旱和秋冬连旱等。4.4.2 单站跨一季的逐次连旱过程的评价方法 对于仅跨一季的单站连旱过程评价方法（表3）：a)连旱过程的连旱日数持续累加。b)连旱过程各旱级的连旱日数跨度取前季、当季同旱级连旱日数跨度中的小值者，同时满足以下两个条件：（1）小旱的连旱日数范围的下限取前季小旱的连旱日数范围的下限；其他旱级按递推确定；（2）连旱日数范围的上限不超过前季同旱级连旱日数范围的上限，且与前季同旱级连旱日数范围的下限间隔9d。c)解除雨量指标采取就高原则。百分位 气象干旱等级 气象干旱评价结果 30%P 70%3 中度 70%90%5 特旱 DB35/T 12832012 5 表 3 单站连旱过程的评价方法 连旱日数跨度 取前季、当季同旱级连旱日数跨度中的小值者 连旱日数范围的下限 小旱取前季小旱连旱日数范围的下限；其他旱级按递推确定。连旱日数范围的上限 不超过前季同旱级连旱日数范围的上限，且与前季同旱级连旱日数范围的下限间距 9 d。解除雨量 采取就高原则，取前季、当季同旱级解除雨量中的高值者。单站逐次连旱过程的类别、监测时段及等级（GC_each）划分见表4。表 4 单站连旱过程的等级(GC_each)A 连旱过程等级（GC_each）连旱过程 类别及监测时段 统计特征量 小旱（2级）中旱（3级）大旱（4级）特旱（5级）连旱日数（d）1725 2641 4155 56 春夏连旱（监测时段：6月30日10月10日）解除雨量（3d累积降雨量）30mm 连旱日数（d）1725 2635 3645 46 夏秋连旱（监测时段：10月10日11月30日）解除雨量（3d累积降雨量）20mm 30mm 连旱日数（d）3145 4660 6180 81 冬春连旱（监测时段：2 月 10 日 6 月 30 日）解除雨量（6d累积降雨量）30mm 50mm DB35/T 12832012 6 附 录 A（规范性附录）气象干旱指数计算方法 A.1 百分位数计算方法 百分位数计算采用下面的经验公式（Hyndman,R.J.,and Y.Fan,1996）：1)()(+=j jX X 1 p Q（A.1）)3)1(int/p n p j+=（A.2）j/p n p+=3)1(（A.3）式中：p为百分位，)(p Qi为P百分位对应的百分位数，X 为升序排列后的某要素样本序列，n为样 本长度，Xj为升序排列后的样本序列的第j个值。A.2 气候平均值计算公式=niiY Yn11（A.4）式中：n 为样本长度（本标准以1961年2010年的数据为气候平均值的基础数据，即 n=50），Yi为第i个样本值。A.3 异常度计算公式 Y YCii=（A.5）=niiYnY11（A.6）()2111=niiY Yn（A.7）式中：Ci为第i个样本的异常度值，Y 为该样本序列的气候平均值，为该样本序列的标准差，Yi为第i个样本值，n为样本长度。A.4 单站逐年不同类别气象干旱的连旱日数异常值和总雨量异常值的计算方法 A.4.1单站逐年不同类别气象干旱的连旱日数异常值的计算方法 以春旱为例。单站逐年春旱类的连旱日数异常值的计算分为3个步骤。DB35/T 12832012 7 1)单站逐次春旱过程的连旱日数异常度 Absta_each 以全省66个国家基本气象观测站1961年2010年春旱监测时段的所有春旱过程的连旱日数序列为样本序列，采用公式A.6和公式A.7方法，确定春旱类的连旱日数气候平均值和标准差；然后，采用公式A.5方法，得到逐次春旱过程的连旱日数异常度Absta_each。2)单站逐年春旱类的连旱日数强度指数 选择1961年2010年全省66个国家基本气象观测站所有春旱过程的连旱日数异常度中的最小值，记为Min_each。对于某单站，该站某年春旱类的连旱日数强度指数Idsta_dry为加权累加该站当年逐次春旱过程的异常度Absta_each与春旱类的连旱日数异常度最小值Min_each的差值，权重系数为逐次春旱过程的等级G_each（公式A.8）。=timesjj i j i ieach G each Min each（A bs t a dry Idsta1,_*)_ _ _（A.8）式中：Idsta_dryi为单站第i年某类别气象干旱的连旱日数强度指数；Absta_eachi,j和GC_eachi,j分别为该站第i年该旱类第j次气象干旱过程的异常度和等级；times为该站第i年该类别气象干旱过程的次数；Min_each为该类别气象干旱的连旱日数异常度最小值。3)单站逐年春旱类的连旱日数异常值 以单个国家基本气象观测站为统计单位。对于某单站，首先以该站1961年2010年共50年春旱类的连旱日数强度指数Idsta_dry为样本序列，采用公式A.6和公式A.7方法，确定该站春旱类的连旱日数强度指数的气候平均值和标准差；其次，采用公式A.5方法，得到该站逐年春旱类的连旱日数异常值Absta_dry。A.4.2 单站不同类别气象干旱的总雨量异常值的计算方法 以春旱为例。以单个国家基本气象观测站为统计单位。对于某单站，首先以该站1961年2010年共50年的逐年春旱监测时段总雨量为样本序列，采用公式A.6和公式A.7方法，确定该站春旱类的总雨量气候平均值和标准差。其次，采用公式A.5方法，得到该站逐年春旱类的总雨量异常值Absta_rain。A.5 全省范围逐年不同类别气象干旱的连旱日数异常值和总雨量异常值的计算方法 A.5.1全省范围逐年不同类别气象干旱的连旱日数异常值的计算方法 以春旱为例。全省范围春旱类的连旱日数异常值的计算分为2个步骤。1)全省范围逐年春旱类的连旱日数强度指数 加权累加某年全省66个国家基本观测站春旱类的连旱日数强度指数Idsta_dry,得到全省范围春旱类的连旱日数强度指数Id_dry（公式A.9）。权重系数为各站所在的县（市）的国土面积。=nkk i ik area dry Idsta dry Id1,)(*_ _（A.9）式中：Id_dryi是第i年某类别气象干旱的全省范围连旱日数强度指数；Idsta_dryi,k为第k站第i年该类别气象干旱的连旱日数强度指数；area(k)为第k站所在的县（市）国土面积；n=66。2)全省范围逐年春旱类的连旱日数异常值 首先以1961年2010年共50年的全省范围春旱类的连旱日数强度指数Id_dry序列为样本序列，采用公式A.6和公式 A.7方法，确定全省范围春旱类的连旱日数强度指数的气候平均值和标准差；其次，采用A.5方法，得到全省范围的逐年春旱类连旱日数异常值Ab_dry。DB35/T 12832012 8 A.5.2 全省范围逐年不同类别气象干旱的总雨量异常值的计算方法 以春旱为例。全省范围逐年春旱类的总雨量异常值的计算分为2个步骤：1)全省范围逐年春旱类的总雨量指数 加权累加某年全省66个国家基本气象观测站的春旱类总雨量异常值，权重系数为各站所在县（市）的国土面积（公式A.10），得到全省范围当年春旱类的总雨量指数Id_rain。=nkk i ik area rain Absta rain Id1,)(*_ _（A.10）式中：Id_raini是第i年某类别气象干旱的全省范围总雨量指数；Absta_raini,k为第 k站第i年该类别气象干旱的总雨量异常值；area(k)为第k站所在县（市）的国士面积。2)全省范围逐年春旱类的总雨量异常值 首先以1961年2010年共50年的逐年春旱类全省范围总雨量指数Id_rain序列为样本序列，采用公式A.6和公式 A.7方法，确定全省范围春旱类总雨量指数的气候平均值和标准差；其次，采用公式A.5方法，得到全省范围的逐年春旱类总雨量异常值Ab_rain。_ DB35/T 12832012 福建省地方标准 气象干旱评价方法 DB35/T 12832012*2013年 2月第一版 2013年 2月第一次印刷