利用短序列区域站资料计算干旱指数SPI的应用研究

来源：高原气象杂志2023年第5期北京时间：

作者：王兴,陈鲜艳,张强,黄鹏程,潘航

单位：1. 兰州区域气候中心，甘肃 兰州 730020 ;2. 国家气候中心，北京 100081 ;3. 福建省气候中心，福建 福州 350001

摘要：干旱是全球影响范围最广、 危害最重的自然灾害之一。标准化降水指数（SPI）是干旱监测业务和科研中使用最为广泛的气象干旱指数之一。目前， 中国已建设了大量高密度的区域自动气象观测站， 这些站由于缺乏长历史序列数据， 无法用于计算SPI， 如何利用这些短时间序列区域站数据开展精细化干旱监测评估是目前关注的重点。利用1960 -2020年2032个国家气象站和2010 -2020年云南省1009个区域站日降水数据， 选取31个国家站作为方法试验站， 构建了通过伽马分布参数插值法来拟合区域站的SPI（Iab）， 并与常用的邻站替代法、 多元线性回归法进行了对比， 进行交叉检验和误差分析。通过对比拟合值与真值的相关系数、 均方根误差和平均绝对误差得出， 除在中国西北站点稀疏的地区外， 拟合值Iab均明显优于其他两种方法的拟合结果。在不同季节和不同时间尺度下， 参数插值法拟合得到的SPI（Iab）效果最好， 特别是在中国中东部地区的Iab值较其他方法平均误差减小0.02~0.30； 北京、 昆明历年拟合值Iab与真值Iz误差变幅最大为0.16， 不到半个干旱等级0.25； 拟合值Iab与真值Iz的相关系数达0.999， 通过0.001的显著性检验。采用该方法进行区域站干旱过程的监测结果显示， 利用高密度区域站计算的干旱指数SPI比仅利用国家站插值得到的SPI更接近干旱灾害实况。总体而言， 伽马分布参数插值法可以用于高精度短序列区域站降水资料推算干旱指数SPI， 从而实现气象干旱精密监测、 预报和评估服务。

关键词：干旱,标准化降水指数SPI,短序列区域站,参数插值法

基金资助：中国长江三峡集团有限公司项目(0704182),国家重点研发计划项目(2017YFC1502402),水利部三峡局地气候监测项目(SK2021031),甘肃省自然科学基金项目(20JR5RA114)