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申请/专利权人：河海大学

摘要：本发明公开了一种针对不同类型干旱的多时空尺度演变特征分析方法及系统，方法包括：计算不同类型的干旱指数；单一类型干旱的演变特征分析，从宏观尺度和微观尺度分别对特定类型干旱的变化趋势、演变周期、时空变率进行分析，明确长序列的干旱演变趋势、中长期变化规律、特征区域划分；不同类型干旱间的传播特征分析，确定干旱响应时间，提出干旱传播的响应、滞后时间函数，计算干旱传播率，建立不同类型干旱之间的联系机制。本发明通过单一类型干旱的演变特征分析及不同类型干旱间的传播特征分析，全面揭示流域区域干旱演变特征，为分析干旱特征提供了一种新的方法和技术，也为进一步提高变化环境下的干旱模拟预测预报精度打下了可靠的基础。

主权项：1.一种针对不同类型干旱的多时空尺度演变特征分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据月尺度降水、气温、土壤湿度、径流的历史资料，计算不同时间尺度下不同类型干旱的标准化干旱指数序列SXI-n；具体为：1采用改进的Thornthwaite方法进行潜在蒸散量PET的计算，以某一时段降水量P与潜在蒸散量PET的差值代替标准化降水指数计算中的降水量，计算时间尺度为1～n个月的标准化降水蒸散指数SPEI-n表征气象干旱M；n取24；2计算1～n个月尺度的标准化土壤水分指数SSMI-n表征农业干旱A；3分别计算1～n个月尺度的标准化地表径流指数SRI-n、标准化基流指数SBI-n表征地表水文干旱HS、地下水文干旱HU；4对于微观尺度，基于每个观测点的历史资料，分别重复上述步骤1～3，计算各观测点的标准化干旱指数序列SXI[SPEI,SSMI,SRI,SBI]，其中，SPEI、SSMI、SRI、SBI分别为标准化降水蒸散指数序列、标准化土壤水分指数序列、标准化地表径流指数序列和标准化基流指数序列；对于宏观尺度，计算各标准化干旱指数的区域平均值作为区域标准化干旱指数序列SXI*[SPEI*,SSMI*,SRI*,SBI*]，其中，SPEI*、SSMI*、SRI*、SBI*分别为标准化降水蒸散指数序列的区域平均值、标准化土壤水分指数序列的区域平均值、标准化地表径流指数序列的区域平均值和标准化基流指数序列的区域平均值；S2、单一类型干旱的演变特征分析：采用Mann-Kendall检验方法对标准化干旱指数序列SXI-n进行秩序相关检验，结合Theil-Sen斜率估计方法，得到不同类型干旱演变的总体趋势性特征及趋势的空间分布情况；采用连续小波变换技术对SXI-n进行小波分解，将其转化为一系列较为平稳的时-频信号谱，并结合红噪声检验，得出不同类型干旱演变的周期性特征；采用经验正交分解及旋转经验正交分解方法对SXI-n进行空间重构，得到方差贡献率均衡的主要空间模态值EOFs及其对应的时间序列PCs，即对SPEI-n、SSMI-n、SRI-n、SBI-n的时空变率进行EOFREOF重构，得到特征区域划分；S3、通过相关性分析，确定不同类型干旱之间的响应时间，建立响应时间函数；采用改进的游程理论，对各月尺度干旱指数序列SXI-1进行干旱事件识别，得到不同类型干旱事件序列SXE，根据特征区域的月尺度干旱指数均值为阈值上限，分析提取干旱事件的强度S、烈度I、历时D及类型T的属性序列；通过成对匹配不同类型干旱事件，计算干旱传播率，建立不同类型干旱之间的联系机制；计算干旱传播率的方法为：基于被传播干旱事件组H，采用遍历法依次确定与各被传播干旱事件H对应的源头干旱事件O，获得干旱事件属性的成对向量序列：干旱强度[SO,SH]、干旱烈度[IO,IH]、干旱历时[DO,DH]，其中上标表示干旱事件类型，O为源头干旱事件，即为气象干旱事件；H为被传播干旱事件，为农业干旱事件、地表水文干旱事件或地下水文干旱事件；SO为源头干旱事件的干旱强度，SH为被传播干旱事件的干旱强度；IO为源头干旱事件的干旱烈度，IH为被传播干旱事件的干旱烈度；DO为源头干旱事件的干旱历时，DH为被传播干旱事件的干旱历时；计算干旱传播率 其中，表示源头干旱事件O到被传播干旱事件H的干旱属性J传播率，J为强度S、烈度I、历时D；q为被传播干旱事件的干旱频数；表示第i个源头干旱事件的干旱属性值，表示第i个被传播干旱事件的干旱属性值。

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