在全球氣候變暖的背景下, 近百年來, 中國年平均氣溫升高了0.5~0.8℃, 近50a, 變暖尤其明顯, 中國大部分地區(qū)呈增溫趨勢, 以北方增暖最為明顯。地球上有九成自然生態(tài)系統(tǒng)的變化與全球變暖有關(guān)。氣候變暖使中國經(jīng)濟面臨四大嚴(yán)峻挑戰(zhàn), 其中挑戰(zhàn)之首是極端氣候事件趨強趨多。干旱對全球變暖的響應(yīng)表現(xiàn)更為突出和敏感, 已成為氣候變化研究中的重點和熱點問題之一。干旱對人類生存、社會活動、經(jīng)濟發(fā)展、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源、生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。當(dāng)前, 如何應(yīng)對氣候變化及其影響, 應(yīng)對極端氣候事件趨強趨多, 實現(xiàn)人類與自然和諧相處, 促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展, 是世界各國面臨的共同挑戰(zhàn)。

開展干旱研究已有幾十年甚至更長的歷史, 研究成果也非常豐富。但全面系統(tǒng)綜述這種重大氣象災(zāi)害多方面的研究成果的報道并不多見。為進一步推動干旱的深入研究, 為監(jiān)測預(yù)測和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)的理論支撐, 為實現(xiàn)人與自然和諧的可持續(xù)發(fā)展, 因此開展這項工作非常有必要, 也非常有意義。

1 危害特點

干旱是指某一地域范圍在某一具體時段內(nèi)的降水量比多年平均降水量顯著偏少, 導(dǎo)致該地域的經(jīng)濟活動（尤其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)）和人類生活受到較大危害的現(xiàn)象。它是一種氣候災(zāi)害, 也是一種持續(xù)性的氣象災(zāi)害。

干旱具有發(fā)生頻率高、持續(xù)時間長、影響范圍廣、嚴(yán)重程度重、后延影響大等特點。它決定了解決干旱問題的復(fù)雜性和艱巨性。它涉及到人類生活和國民經(jīng)濟各部門。尤其對農(nóng)

林牧業(yè)生產(chǎn)影響最大。干旱是最嚴(yán)重的氣象災(zāi)害, 也是重大自然災(zāi)害之一, 是世界上廣為分布的自然災(zāi)害, 全世界有120多個國家受到不同程度的干旱威脅。特大干旱可奪走難以計數(shù)的生命, 是導(dǎo)致自然生態(tài)和環(huán)境惡化的罪魁禍?zhǔn)?span lang="EN-US">, 是社會經(jīng)濟特別是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大障礙。歷史上發(fā)生的每一次大旱都給中華民族帶來深重災(zāi)難。干旱造成糧食損失占所有氣象災(zāi)害造成糧食損失的60%左右, 造成的經(jīng)濟損失達58%以上。干旱還會對水資源、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟社會發(fā)展等產(chǎn)生深遠的不利影響。 

2標(biāo)準(zhǔn)與類型 

美國氣象學(xué)會在總結(jié)各種干旱定義的基礎(chǔ)上將干旱分為4種類型: 氣象干旱、農(nóng)業(yè)干旱、水文干旱和社會經(jīng)濟干旱。

（1）氣象干旱也稱大氣干旱, 根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn), 氣象干旱是指某時段內(nèi), 由于蒸發(fā)量和降水量的收支不平衡, 水分支出大于收入而造成的水分短缺現(xiàn)象。常見單要素有降水量指數(shù)、降水標(biāo)準(zhǔn)差指數(shù)、降水Z指數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)等。常見多要素指數(shù)有干燥度、濕潤度、德馬頓干旱指數(shù)、降水溫度均一化指數(shù)、帕默爾干旱指數(shù)等。

（2）農(nóng)業(yè)干旱是指作物生長過程中因水分不足而阻礙作物正常生長而發(fā)生的水量供需不平衡現(xiàn)象?？煞譃橥寥栏珊岛妥魑锔珊?。常用指標(biāo)有降水量、土壤含水量、作物旱情指數(shù)和綜合性旱情指數(shù)4種。

（3）水文干旱是指由降水量和地表水或地下水收支不平衡造成的異常水分短缺現(xiàn)象。利用年（月）徑流量、河流日流量、水位等要素作為指標(biāo)。常用有水文干濕指數(shù)、最大供需比指數(shù)、水資源總量短缺指數(shù)等作指標(biāo)。

（4）社會經(jīng)濟干旱是指自然系統(tǒng)與人類經(jīng)濟系統(tǒng)中, 水資源供需不平衡而造成的水資源短缺現(xiàn)象。通常擬用損失系數(shù)法、水分供需平衡模式等來作指標(biāo)。

3氣候特征

（1）地理分布。緯度、海陸位置和地形是影響干旱地理分布的3種主要因素。從氣候類型分為熱帶干旱與半干旱氣候區(qū)；副熱帶干旱與半干旱氣候區(qū)；溫帶干旱與半干旱氣候區(qū)三種類型。從范圍分為5大干旱中心, 黃淮海干旱區(qū)、華南沿海干旱區(qū)、西南干旱區(qū)、東北干旱區(qū)、西北干旱區(qū)。

（2）季節(jié)強度變化。干旱強度一般以干旱發(fā)生次數(shù)或頻率和持續(xù)時間以及干旱影響范圍大小來表示。干旱發(fā)生頻率高、范圍廣、持續(xù)時間長, 干旱就愈嚴(yán)重, 危害也愈大。從干旱發(fā)生的季節(jié)劃分, 有春旱、夏旱、秋旱、冬旱以及持續(xù)時間跨2~3個季節(jié)的季節(jié)連旱等。

4形成原因和產(chǎn)生機制

大氣環(huán)流異常是干旱形成的直接原因。另外, 還有下墊面尤其青藏高原以及洋流和氣候系統(tǒng)外部因素強迫作用等共同影響造成的。

（1）西北地區(qū)干旱環(huán)流主要特征。中國大陸東岸大槽加深, 新疆脊加強, 東亞中緯度北風(fēng)加強。夏季干旱發(fā)生與500hPa西太平洋副熱帶高壓和100hPa南亞高壓脊的位置有密切關(guān)系, 當(dāng)脊線偏南, 則西北降水偏少, 產(chǎn)生干旱。在7月下半月至8月上半月, 副熱帶高壓北抬西伸, 可造成陜南、關(guān)中、隴南、隴東的伏旱 [12]。

（2）東部地區(qū)干旱環(huán)流主要特征。西太平洋高壓脊比常年偏強偏西, 中國大陸低壓也比常年偏強, 東南沿海一帶氣壓梯度增大, 夏季風(fēng)強盛并過早地躍進到華北地區(qū)形成的干旱天氣。王紹武指出 , 當(dāng)7月份太平洋高壓偏西時, 長江中游、淮河流域、華北和東北易發(fā)生干旱；偏東時, 華西和東南易發(fā)生干旱；偏南時, 華南和長江中下游易發(fā)生干旱。當(dāng)大陸低壓偏東時, 東北、華北和西南易發(fā)生干旱；偏西時, 華北和華南易發(fā)生干旱；偏北時, 華北和東北易發(fā)生干旱；偏南時, 東南和河套以北地區(qū)易發(fā)生干旱。近年研究表明, 東部地區(qū)的干旱與100hPa青藏高原高壓位置反常有關(guān), 當(dāng)位置愈向東北伸, 東部地區(qū)干旱愈嚴(yán)重。

干旱是一種氣候現(xiàn)象。當(dāng)大氣環(huán)流發(fā)生異常時，在一個較長的時段內(nèi),降水量比多年平均降水量顯著偏少,在干旱季節(jié)高溫天氣頻繁發(fā)生，高溫天氣日數(shù)增多，促使平均氣溫上升，導(dǎo)致地表蒸發(fā)量增加，土壤水分迅速下降，夏季高溫酷暑天氣伴隨著大氣干旱和土壤干旱同時發(fā)生,使干旱危害嚴(yán)重程度加大。

5對全球氣候變暖的響應(yīng)

（1）東北干旱的響應(yīng)。當(dāng)全球平均溫度上升1℃時, 東北地區(qū)25個站的春季、夏季和秋季大氣干旱指數(shù)分別上升0.08~0.40、0.00~0.40和0.15~0.55, 上升幅度分別達到4%~16%、0~17%和7%~22%。溫度上升、氣候變暖是導(dǎo)致大氣干旱的重要原因。

（2）華北干旱的響應(yīng)。華北地區(qū)降水在1965年前后發(fā)生一次氣候躍變, 1965年以后華北地區(qū)降水量明顯減少, 80年代比50年代降水約減少20%左右, 平均年降水量比50年代約減少了1/3左右, 出現(xiàn)了干旱化趨勢, 這種趨勢一直延續(xù)到90年代。

（3）西北干旱的響應(yīng)。1986年是西北地區(qū)氣候變化明顯轉(zhuǎn)折的年份, 西北地區(qū)年降水量1987~2003年與1961~1986年相比, 西部呈增多趨勢, 東部呈減少趨勢, 增多區(qū)與減少區(qū)的分界線（差值的0mm等值線）與黃河走向基本平行。年降水量增多區(qū)包括新疆、青海北部和甘肅河西的中東部, 其中新疆的北疆和南疆年降水量增加5~30mm、天山山區(qū)增加30~90mm, 是增加最多的地方；青海北部增多5~40mm；甘肅河西的中東部增加10mm左右。年降水量減少區(qū)域包括青海南部、甘肅的河?xùn)|、寧夏和陜西。其中青海南部減少5~38mm；甘肅河西西部和南疆的羅布泊地區(qū)減少10mm左右；甘肅的河?xùn)|、寧夏和陜西分別減少10~82mm、10~50mm和50~177mm, 其中陜南減少70~177mm, 是降水量減少最多的地方。西北地區(qū)西部呈暖濕趨勢, 東部呈暖干趨勢。東部降水持續(xù)偏少, 土壤水分虧缺增加, 干旱大面積頻繁發(fā)生。

6監(jiān)測技術(shù)與方法

干旱監(jiān)測可分為地面監(jiān)測和遙感監(jiān)測兩部分。

（1）地面監(jiān)測。由于干旱地面監(jiān)測目標(biāo)和對象涉及到大氣圈、水圈、生物圈、冰凍圈和巖石圈五大圈層中水的各種形態(tài)變化及與之密切相關(guān)的各種生物和物理過程。因此, 監(jiān)測內(nèi)容必然包括SPAC系統(tǒng)中各種過程的機理、相互關(guān)系及過程所對應(yīng)的每一個對象和各界面過程。監(jiān)測項目和內(nèi)容包括空氣溫濕度和降水等基本氣象要素觀測；空中水、地下水和地表水監(jiān)測；土壤水分和降水滲透深度測定；水面蒸發(fā)量和土壤蒸散量觀測；作物生理及長勢監(jiān)測, 它包括葉溫或冠層溫度、莖稈直徑、葉水勢、莖水勢、葉片含水量、葉片氣孔阻力、葉綠素、作物光譜反射率、生長量（葉面積和干物重）、作物生育期、產(chǎn)量要素和產(chǎn)量。還有干旱災(zāi)害調(diào)查。

（2）遙感監(jiān)測。衛(wèi)星遙感技術(shù)迅速發(fā)展和完善, 為宏觀、快速、動態(tài)、大范圍、多時相地監(jiān)測干旱, 尤其土壤水分和作物長勢提供了可能。目前采用的方法有: 基于土壤熱慣量模型的干旱監(jiān)測方法；基于植被指數(shù)的干旱監(jiān)測方法, 基于土地表面溫度的干旱監(jiān)測方法；集成植被指數(shù)與土地表面溫度的干旱監(jiān)測方法；基于微波遙數(shù)據(jù)的土壤水分反演；地表蒸散定量遙感監(jiān)測等。

7預(yù)測與預(yù)警技術(shù)和方法

干旱短期氣候預(yù)測方法有經(jīng)驗統(tǒng)計、數(shù)理統(tǒng)計、物理統(tǒng)計、動力數(shù)值和動力數(shù)值與物理統(tǒng)計相結(jié)合的預(yù)測方法。數(shù)理統(tǒng)計方法的定性預(yù)測, 大致有利用相關(guān)、相似和韻律關(guān)系等方法；定量預(yù)測大致概括有幾大類: 時間序列模型、動態(tài)系統(tǒng)模型、多元回歸模型、變量場方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。

物理統(tǒng)計方法的基本思路是通過對影響因子的具體分析, 建立具有一定物理意義和天氣氣候系統(tǒng)概念比較清楚的預(yù)報概念模型。目前, 干旱短期氣候預(yù)測技術(shù)正向物理統(tǒng)計與動力數(shù)值方法相結(jié)合的新階段發(fā)展。20世紀(jì)90年代以來, 通過研究、業(yè)務(wù)試驗和推廣應(yīng)用的全球氣候模式和區(qū)域氣候模式已成為一個新興的研究領(lǐng)域和預(yù)測工具, 它代表了未來發(fā)展方向。集成預(yù)報方法可獲得優(yōu)于單個預(yù)報的效果, 近年來受到重視, 數(shù)值模式產(chǎn)品與統(tǒng)計預(yù)測的集成是一種新趨勢。

建立干旱氣候預(yù)測系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代末以后, 相繼建立了以物理統(tǒng)計方法為主的業(yè)務(wù)系統(tǒng), 它集資料庫、因子庫、方法庫、圖形庫及資料加工處理、相關(guān)集成預(yù)報、統(tǒng)計分析預(yù)報、專家系統(tǒng)預(yù)報、動力模式預(yù)報以及預(yù)報評分檢驗等多個子系統(tǒng)于一體, 形成了一個完整的客觀化、自動化的業(yè)務(wù)流程, 使干旱短期氣候預(yù)測向現(xiàn)代化邁進了一大步, 基本結(jié)束了短期氣候預(yù)測制作過程的手工和半手工操作的局面。

8減災(zāi)技術(shù)及應(yīng)對策略

首先, 要加強干旱災(zāi)害生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測預(yù)測工作, 為決策部門合理開發(fā)、建設(shè)規(guī)劃提供宏觀決策科學(xué)依據(jù)。第二, 要加強干旱災(zāi)害風(fēng)險評估。包括評估技術(shù)方法、評估模型、評估指標(biāo)、風(fēng)險水平等級分布及分區(qū)等, 以便得出危害程度及今后防御措施辦法。第三, 提高水資源利用效率。（1）開發(fā)土壤水庫, 增加土壤水庫庫容。采用深耕多蓄雨水；早秋耕蓄納秋雨；耙耱保墑提高持水能力等措施。（2）實施集雨節(jié)灌農(nóng)業(yè)。在年降水量400~700mm的半干旱半濕潤地區(qū), 修建雨水流集場和蓄水窖, 將流失的雨水收集利用。（3）積極推廣節(jié)水灌溉技術(shù)。在工程節(jié)水、農(nóng)藝節(jié)水和科學(xué)用水管理等方面做文章。（4）大力推廣旱作地膜覆蓋技術(shù)。它集增溫保墑、集水調(diào)水、邊行優(yōu)勢等生態(tài)效應(yīng)于一體的高效綜合生產(chǎn)栽培技術(shù)。（5）發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)。溫室和塑料大棚在北方不但有增加熱量的功能, 在抗旱中也發(fā)揮了明顯的作用。

3結(jié)論與討論

   (1) 干旱是我國最嚴(yán)重的氣象災(zāi)害。全面系統(tǒng)綜述了干旱危害特點、標(biāo)準(zhǔn)與類型、氣候特征、形成原因和產(chǎn)生機制；對全球氣候變暖響應(yīng)、監(jiān)測和預(yù)測與預(yù)警方法與技術(shù)、減災(zāi)技術(shù)及應(yīng)對策略等8個方面的研究成果，對于深刻了解中國干旱的危害非常有益，為進一步推動深入研究干旱有重要意義。

（2）干旱的危害特征。干旱是一種較長時間尺度的氣候災(zāi)害。干旱是重大自然災(zāi)害之一，是氣象災(zāi)害之首。大氣環(huán)流異常是干旱形成的直接原因，氣候變暖變干是導(dǎo)致干旱頻率發(fā)生的重要原因。當(dāng)氣溫升高，地表蒸發(fā)量加大；自然降水量減少，土壤水分迅速下降，致使大氣干旱和土壤干旱同時發(fā)生，從而造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)嚴(yán)重受損。

（3）干旱雖說已研究了幾十年或上百年, 但有些問題仍未得出令人信服的結(jié)論。如形成機理和產(chǎn)生原因有待深入探明；兩種災(zāi)害的預(yù)測強信號有待進一步研究；預(yù)測水平和準(zhǔn)確率還有待進一步提高等。