魏孔亮 孙忠诚
航天宏图信息技术股份有限公司 北京 100000
摘要：为了研究气象干旱指数对澜沧江-湄公河全流域干旱的监测状况, 及干旱指数在澜沧江-湄公河全流域地区的适用性, 采用了中国气象局提出的气象干旱指数的计算方法, 基于综合气象干旱指数, 分析澜沧江-湄公河全流域干旱的时空分布特征与适用性。 研究结果表明: 利用澜沧江-湄公河全流域近40年的气象资料，综合分析监测区域干旱发生的时空分布以及变化规律，全面了解了该流域干旱的发生和发展趋势,对于识别易受干旱区域、及时调整农业生产结构、制定农业旱情管理及抗旱减灾决策等提供了理论支持。
关键词：MCI；遥感影像；干旱监测
1.前言
澜沧江是湄公河上游在中国境内河段的名称，它也是中国西南地区的大河之一，是世界第七长河，亚洲第三长河，东南亚第一长河。澜沧江源出青海省玉树藏族自治州杂多县西北，主干流总长度4909千米，其中国内长2139千米，澜沧江流经青海、西藏和云南三省，在云南省西双版纳傣族自治州勐腊县出境成为老挝和缅甸的界河，后始称湄公河（Mekong River）。湄公河流经老挝、缅甸、泰国、柬埔寨和越南，于越南胡志明市流入中国南海。
2.气象数据来源
本系统监测范围为（[8°-35°N，92°-110°E]），覆盖整个澜沧江-湄公河全流域。由于监测范围包括我国境内的云南、四川等省份以及国外的越南、印度等国家，所以气象数据没有采用国内的气象站点采集数据，而通过CIMISS气象数据统一服务接口，降水通过代码为“NAFP_FOR_FTM_HIGH_EC_GLB” 欧洲中心数值预报产品-高分辨率-全球资料，获取监测区域0.125°格点的降水数据；气温数据通过代码为“NAFP_FOR_FTM_LOW_EC_GLB” 欧洲中心数值预报产品-低分辨率-全球资料，获取监测区域0.5°格点的气温数据；然后气温和降水通过指定算法统一插值到监测区域 0.25°的格点上，进行气象干旱监测算法的实现。
由于欧洲中心数值预报产品能够获取到当前日期未来10天的气温和降水数据，所以能够对监测区域未来十天的干旱情况进行监测。
3.气象干旱综合监测指数MCI
本系统采用气象干旱综合监测指数MCI来进行干旱监测，该算法是利用近60天的标准化权重降水指数和近30 天相对湿润指数，以及近90天和近150天标准化降水指数进行加权求和而得。该指标既考虑到长期降水对农业的影响，同时反映了近期降水和蒸散对水分盈亏的影响，不但解决了以往的干旱监测发生跳跃的问题，还解决了以往的指数反映干旱偏轻的问题，因此，气象干旱综合监测指数MCI适合实时气象干旱监测又可以进行历史同期气象干旱评估。
（1）原理和计算方法
气象干旱综合监测指数MCI是以标准化降水指数、相对湿润指数和降水量为基础建立的一种综合指数：
式中，SPIW60为近60天标准化权重降水指数，其计算公式为：
SPIW60 = SPIWAP
式中：Pn为距离当天前第n天降水量，MI30为近30天湿润度指数，SPI90、SPI150为90天和150天标准化降水指数，a为标准化权重降水权重系数，b为相对湿润度权重系数，c为90天标准化降水权重系数，d为150天标准化降水权重系数，Ka为季节调节系数，根据当地主要农作物生长发育阶段对土壤水分的敏感程度，确定不同季节的Ka系数。上述系数的取值可以根据实际情况进行更改。
（2）相对湿润度指数（MI）计算方法
相对湿润度指数是表征某时段降水量与蒸发量之间平衡的指标，反应作物生长季节的水分平衡特征，适用于作物生长季节旬以上尺度的干旱监测和评估。
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式中：P为某时段的降水量，单位为毫米（mm）；
PE为某时段的可能蒸散量，单位为毫米（mm），用Thornthwaite方法计算。
Thornwaite方法是求算可能蒸散量的经验公式。该方法的主要特点是以月平均温度为主要依据，并考虑纬度因子（日照长度）建立的经验公式：
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常数A由年热量指数计算：
A=6.75×10-7H3-7.71×10-5H2+1.792×10-2H+0.49
当月平均气温Ti≤0℃时，月热量指数Hi=0时，月可能蒸散量PEm=0（mm/月）
（3）标准化降水指数（SPI）计算方法
标准化降水指数（简称SPI）是表征某时段降水量出现的概率多少的指标之一，适用于月以上尺度相对当地气候状况的干旱监测与评估。由于降水量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。标准化降水指数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。其计算步骤为：
1）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为：
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由（9）式求得的值也就是此标准化降水指数SPI。
4.干旱等级划分
利用逐日平均气温、降水量滚动计算每天综合干旱指数MCI，进行逐日实时干旱监测，对计算完成的结果采用下表指标进行干旱等级划分。
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5.成果输出
利用气象干旱等级划分后的成果，生成澜沧江-湄公河全流域气象干旱综合指数监测图和澜沧江-湄公河全流域旱情占比统计
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6.监测成果与实际旱情对比
2009年到2010年云南遭遇百年一遇的全省性特大旱灾，干旱范围之广、时间之长、程度之深、损失之大，均为云南省历史少有。云南大部、贵州西部和广西西北部已达特大干旱等级，其中楚雄市尤为严重。
通过2009年11月17号的气象干旱监测专题图和干旱统计表，能够从专题图上看到云南楚雄市区域为特旱，贵州西部和广西西北部已达特大干旱等级，云南全省的旱情比例达到了99.67%，较为客观的反应了当时的干旱情况。
7.结论
干旱是一个缓慢的累积过程，某月的干旱程度不仅与当月降水量有关，而且与前期降水的累积效应、土壤水分变化等因素有关。本系统利用澜沧江-湄公河全流域近40年的气象资料，综合分析监测区域干旱发生的时空分布以及变化规律，全面了解了该流域干旱的发生和发展趋势,对于识别易受干旱区域、及时调整农业生产结构、制定农业旱情管理及抗旱减灾决策等提供了理论支持。
引用文献：
1、程静 .农业旱灾脆弱性及其风险管理研究[D].武汉.华中农业大学.2011
2、中国气象灾害大典编委会.中国气象灾害大典（综合卷）[M].北京：气象出版社.2008
3、中国气象科学研究院.小麦干旱灾害等级（QX/T 81-2007）[S].北京：气象出版社，2007