Page 98 - 2023年第54卷第3期

［８］
［７］
美国、欧洲和印度相继建成 “美国干旱监测系统（ＵＳＤＭ）” 、 “欧洲干旱观察（ＥＤＯ）” 和 “国家农
［９］
业旱情评估和管理系统（ＮＡＤＡＭＳ）” ，用于大范围干旱的监测评估。但是由于卫星监测数据普遍存
在数据规格不同、时空尺度难统一、数据融合困难等问题，导致其在特大干旱监测实践应用中具有一
定的局限性。（２）在旱情预报方面，人们首先关注的是干旱形成过程中海洋－ 大气相互作用机制及陆地－
大气相互作用机制，并衍生出统计学预报、动力学预报、统计学－ 动力学混合预报三种干旱预报方法。
美国干旱监测和预测系统 ［１０］ （ＤＭＡＰＳ）同时使用统计方法和动力模型方法来提高预测精度，美国国家
海洋和大气管理局（ ＮＯＡＡ）的 ＮＭＭＥ ［１１］ 预测系统能够预测季节尺度下一般性和骤发性干旱事件，并已
实现业务化运行。但如何科学描述干旱形成和演变的机理，提高旱情预测精度仍是迫切需要解决的问
题。（３）在干旱诊断和风险评估方面，世界气象组织综合了全球主流干旱指数后编制的 《干旱指标与
指数手册》 在世界各国干旱评估中得到了广泛应用 ［１２］ ；对于干旱的风险评估，ＩＰＣＣ和联合国国际减
灾战略（ＵＮＩＳＤＲ）均强调，除了干旱本身的强度（危险性），承灾体的暴露度和脆弱性水平也是灾害风
险的决定因素，但脆弱性指数的构建仍是当前干旱风险评估的重点与难点。（ ４）在应对干旱的水资源
［１６］
调控和应急 调 度 方 面，欧 美 国 家 逐 步 强 化 抗 旱 水 源 科 学 调 度 来 缓 解 流 域 旱 灾 ［１３ － １５］ 。Ｒｉｖｅｒｗａｒｅ 、
［１８］
ＭＩＫＥＢａｓｉｎ ［１７］ 、Ｗａｔｅｒｗａｒｅ 等调度系统逐渐成为欧美国家主流的水资源配置决策支持工具，在抗旱
供水实践中发挥着重要作用。
近年来，我国学者针对干旱防控问题也进行了较为深入的研究。（ １）在干旱监测方面，欧美国家
成熟的遥感卫星产品在我国干旱监测中被广泛应用 ［１９ － ２２］ ，同时，我国自主研发的高分系列卫星极大地
提升了我国大范围旱情监测能力 ［２３］ ；水利部旱情遥感监测系统的建立，实现了区域旱情 １～３ｄ应急
快速监测 ［２４］ ；基于多源遥感数据建立的中国陆面数据同化系统（ＣＬＤＡＳ２．０），实现了我国土壤水分数
据集对国外同类产品的超越 ［２５］ 。（２）对于干旱的预测，ＷＲＦ等具有动力学机制区域气候模式被引入用
于我国气象干旱预估，但受初始场、边界场、模型结构等多方面的影响，预报结果仍然存在较大的不
确定性 ［２６ － ２８］ 。而人工神经网络（ＡＮＮ）模型 ［２９］ 、差分自回归移动平均（ＡＲＩＭＡ）模型 ［３０ － ３２］ 、支持向量机
（ＳＶＭ） ［３３］ 通过大数据训练也能得到较为可靠的预测结果。（３）在干旱诊断评估方面，ＳＰＩ、ＳＲＩ等干旱
指数在我国的适用性得到了广泛的验证评估，结合我国不同地区水文气候特征，时变标准化径流指
数 ［３４］ 、基于 Ｃｏｐｕｌａ函数的新型综合干旱指数 ［３５］ 、基于遥感有序加权平均干旱指数 ［３６］ 、ＣＳＤＩ指数 ［３７］
和 ＣＷＡＰＩ指数 ［３８］ 等多种新型干旱指数被先后提出并得到应用。在对干旱监测和指数改进基础上，我
国学者对不同类型干旱传播特征及驱动力进行了深入分析，揭示了黄河流域 ［３９］ 、渭河流域 ［４０］ 、滦河
流域 ［４１］ 、珠江流 域 ［４２］ 干 旱 时 空 演 变 规 律、传 播 特 征 和 驱 动 力，并 且 逐 步 从 基 于 干 旱 事 件 过 程 分
析 ［４３］ ，发展到基于链式传递结构的旱灾风险量化评估 ［４４ － ４５］ ，初步揭示了变化环境下气象、水文、农
业干旱成灾机理及农业、城市、生态等不同承灾对象旱灾风险孕育机理 ［４６ － ４７］ 。此外，我国学者采用历
史数据重建的方法复盘了明清特大干旱场景，对现状干旱防御能力和干旱风险进行了定量评估 ［４８ － ５０］ 。
（ ４）在面向干旱的水资源调控方面，相关模型已经深入拓展至极端干旱情境下大型复杂水利工程群水
量调度，并在我国各大江河得到初步应用 ［５１ － ５４］ 。２０１１年，国家防汛抗旱总指挥部办公室提出以旱限
水位作为水库干旱预警控制指标 ［５５］ 。随后结合旱限水位，将有限水资源量在时空上进行合理分配的风
险对冲策略逐步得到应用，以降低缺水事件发生风险 ［５６ － ５８］ 。
总体来讲，国内外围绕干旱的研究已经有了比较长的历史，未来研究中，需要针对全球变化背景
下大范围、长历时、高强度特大干旱的监测预警、诊断评估和调控应对问题，发展研制新一代特大干
旱立体监测原理和系统装备，提升多尺度特大干旱预测的能力，识别特大干旱的形成及演变机理，揭
示特大干旱下水源调控机制，针对特大干旱建立智慧调控技术和支持系统。本文深入剖析了特大干旱
综合应对中的关键科学问题，在 “理论研究 － 技术开发 － 装备研制” 的总体思路指导下，提出了大范
围大深度土壤水分连续精准监测、特大干旱下来水与分层需水预测预报、特大干旱精准诊断与风险评
估、特大干旱下抗旱水源配置与用水调控技术、旱限（警）水位确定与抗旱应急智慧调度等 ５项亟需聚焦
研究的内容，并分析了关键支撑技术，其研究成果将对特大干旱系统认知和全过程防控提供科技支撑。

８
— ３ ４ —