干旱概念研究进展外文翻译资料

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干旱概念研究进展

Ashok K. Mishra Vijay P. Singh b

摘要：近年来由于对水需求的增加和气候变化的影响日益突出，全球干旱情况成为了很多研究的焦点。作为一种自然灾害，干旱的最大特点就是有多种气候参数和水文参数。了解这些参数，对于采取减轻干旱危害的措施是必要的。本文首先介绍旱的定义，旨在介绍干干旱的基本概念，试图阐述干旱的分类和干旱指数，以及利用古气候研究方法的历史干旱的研究进展和论述干旱与大范围气候指数之间的联系。在许多分歧仍然存在的情况下，得出本文的结论，还需要进一步的研究。

1介绍

干旱灾害被看作一种环境灾害，引起了环境学家，生态学家，水文学家，气象学家、地质学家和农业科学家的关注。干旱几乎发生在所有的气候带，其主要与一段长时间的降水量减少有关，如季节或一年，在降水量多的地区和少的地区都有发生。温度、大风、低相对湿度、降雨的时间和特征，包括作物生长季节的降雨天数分布、强度、持续时间以及起始时间，都在干旱发生中发挥重要作用。对比之下，干燥（ardity）是气候的永久特征，仅限于降雨量少的地区（Wilhite,1992），而干旱是一种短时间特征。另外，热浪事件和干旱灾害会被经常被混淆。Chang和Wallace（1987）强调了热浪与干旱的区别，指出热浪相关的典型时间尺度为一周左右，而干旱可能持续数月甚至数年。热浪和干旱的同时发生，会带来严重的社会经济影响。

由于人口的增长和农业、能源和工业部门的扩张，对水的需求增加了许多，每年全世界许多地方发生都水资源短缺。近年来，洪水和干旱事件经历了一个高峰，严重程度也在增加。干旱极端事件的间隔在某些地区似乎变短了。Lettenmaier等人（1996）和Aswathanarayana（2001）的研究中指出了干旱事件出现的新变化。干旱会影响地表水和地下水资源的分布，可造成供水减少、水质恶化、作物歉收、生产力下降、发电量减少、并使河岸栖息地和休闲娱乐活动受到影响，也会影响到许多经济和社会活动(Riebsameet等,1991)。由于温和气候的波动会改变对湖泊化学环境有重要影响的水文状况，干旱同样也会影响水质（Webster等,1996）。沉积物、有机物和营养物质被运送到地表径流中，干旱会使这一进程中断。研究干旱对水资源、规划和管理具有重要意义。本研究的目的是回顾干旱水文学的基本内容以及最近的一些研究成果。本文的结构如下：第一节简要介绍了全文结构；第二节介绍了干旱研究的重要性；第三节对作为自然灾害的灾害的重要性进行了阐述；第四节对的干旱定义进行了讨论；第五节回顾了干旱指数及其局限性；第六节回顾使用古生物学理解历史干旱的方法第七节讨论了大规模气候指标的干旱关系；第八节总结了以上回顾。

2干旱研究的必要

评估干旱对淡水规划和管理至关重要，而这需要理解历史该地区的干旱及其干旱影响

发生。 因此，理解不同的概念干旱将有助于开发模型进行调查干旱特性，但是超出本文的讨论范围。 本文讨论的着眼点是全球干旱情况近年来的发展，这些将在以下叙述。

2.1气候变化对于干旱的影响

气候变化现在被认为是二十一世纪地球的主要威胁之一。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的报告（IPCC,2007年），过去157年的仪器观察显示全球地表温度，区域变化尤其显着。关于全球平均水平，上个世纪（20世纪）的变暖趋势发生在20世纪10年代到20世纪40年代（0.3℃）的两个阶段，从20世纪70年代到现在（0.55℃）更是如此。过去25年来气候变暖日益加剧，12年来最热的12个月中，有11个发生了变化。一般来说，这种变暖加剧了全球水文循环（如,Milly等,2002），已经可以确定地球的平均表面温度在bc2100年的最后一次最高冰期之后一直在增加（Clark等,1999），从而增加了全球平均降水量，蒸发量和径流量。全球变暖的后果不是气温平均值的变化，而是极端事件的总体增长。 在极端气象事件中，干旱可能是影响最慢的。在发展中国家，通常持续时间最长，目前所有大气灾害中的可预测性最差。关于气候变化如何影响各种生态系统的研究，在国际间有了很多合作研究。大多数这些研究考虑了由降水和温度变化引起的排放变化的影响，其效果随采用的模式和流域类型的变化而变化。（如,Gleick,1987; Karl and Riebsame,1989; Lettenmaier and Gan,1990; Panagoulia,1992）

然而，与洪灾相比，气候变化影响的干旱特征变化分析尚未得到充分研究。在最近关于了解干旱影响的研究中，Szep等（2005）发现，东匈牙利当地的土壤水分状况在二十世纪变得更加干燥，平行于半球形的变化。Andreadis和Lettenmaier（2006）对美国的农业和水文干旱进行了研究，并观察到，除了西南部和西南部以外，干旱在很大程度上持续时间缩短了，上个世纪西部小部分地区的干旱特征趋势大部分与全国其他地区相反，特别是在干旱持续时间和严重性的情况下都在增加。在另一项研究中，Mishra和Singh（2009）强调了由于气候变化情景导致的干旱严重程度和面积频率的变化，并与印度堪萨巴州河流域的历史干旱进行了比较。

被广泛认同的是，今后的干旱将会对气候变化反应敏感的经济部门，特别是农业构成威胁，因此必须评估气候变化对不同规模作物生产的潜在影响。这将有助于采取减少农业损失的措施，从而确保依赖农业的人的生计。以下部分讨论了近几十年来干旱是如何影响全球各个不同的大陆，致力引起各方于对干旱的必要性的关注。

2.2近几十年来干旱对全球的影响

旱灾会产生一个复杂的影响网络，这些影响包括经济发展的社会影响因素，可能会超过经历干旱的地区。 这是一种广泛的现象（KOgan,1997），因为大约一半的地球表面易受到它们的影响。 更重要的是，几乎所有的主要耕地都位于那里（USDA,1994）。 在所有20世纪的自然灾害中，干旱造成了最大的不利影响（Bruce,1994; Obasi,1994）。 近年来，各大洲都发生了剧烈的大规模的干旱，影响了欧洲、非洲、亚洲、澳大利亚、南美洲、中美洲和北美等地区（Le Comte,1995; Le Comte,1994）和高经济 社会成本导致了对干旱的越来越多的关注（Downing and Bakker,2000）。接下来将讨论了全球不同大陆干旱的影响。

2.2.1北美洲

过去二十年来，随着旱灾数量的增加或严重程度的增加，美国干旱的影响也大大增加（Wilhite和Hayes,1998; Changnon等，2000）。例如，1988年大面积干旱对美国经济的影响估计为400亿美元，这是1989年旧金山地震造成的估计损失的2-3倍（Riebsame等,1990）。根据美国国家气候数据中心提供的数据（2002年），美国土地总面积的近10％在上。本世纪从开始，经历了严重或极度的干旱。1980年至2003年在整个美国，58个天气相关灾害中，干旱（和相关的热浪）占10个（Ross和Lott,2003年）。所有与天气有关的所有灾害的总成本估计为3440亿美元，干旱造成的（占总数的17.2％）为1440亿美元（41.2％）和（Ross and Lott,2003）。因此，在经济方面干旱是对美国造成的最大的自然灾害（Cook等,2007）。

虽然加拿大大部分地区经历了干旱，但加拿大大草原（以及较小程度上，不列颠哥伦比亚省内陆地区）更为易受影响，主要是由于时间和空间上的降水变化很大（加拿大环境部，2004年）。在过去两个世纪中，发生了至少40次长时间的干旱

在加拿大西部，阿尔伯塔省，萨斯喀彻温省和马尼托巴省的南部地区，在19世纪90年代，20世纪30年代和80年代，观察到多年的干旱（Philps,1990; Willton,2000）。加拿大东部的干旱通常较短，面积较小，频率较低，而且烈度不高;然而，二十世纪发生了一些重大干旱。在大部分大草原上，连续几个季节低于平均降水量是导致最严重的草原干旱之一，在2001年和2002年破坏了许多独立水平的活动（加拿大环境部，2004年）。自2001年来的三十多年来，大湖水位达到了最低点，而苏必利尔湖和休伦湖经历了历史最低点（Mitchell,2002年）。

2.2.2欧洲

欧洲许多地区的干旱情况已经变得更加严重（Demuth和Stahl,2001）。例如，Lehner等人（2006年）提出了对欧洲选定研究区域未来洪涝和干旱频率的全球变化（这里定义为气候和用水变化）的可能影响的大陆综合分析。对全球综合水资源模型WaterGAP进行了模拟高低流动能力的评估，然后将其用于计算洪水和干旱频率的相对变化。结果表明，在拟议的全球变化情景下，可能预计洪水或干旱风险发生重大变化的大型“关键地区”。洪水频率最高的地区是北欧东北欧，南部和东南欧地区的干旱频率显着增加。平均降水量将会有所增加，北部地区预计会出现变化。洪水风险较大、降雨量少、干旱时间长、蒸发量增加等因素可能会增加南部地区的干旱频率（Watson等人,1997; EEA,1999; Voss等人,2002）。由于其规模特征较大，因此干旱应在区域范围内进行研究（Demuth和Stahl,2001; Tallaksen,2000; Mishra and Singh,2009）。

据相关数据统计，在过去30年中欧洲受到一些重大干旱事件的影响，特别是1976年（北欧和西欧）、1989年（欧洲大部分地区）、1991年（欧洲大部分地区）以及更近一些地区。2003年与夏季热浪相关的欧洲大部分地区长时间的干旱（Feyen and Dankers,2009）。60年来伊比利亚半岛最严重的干旱发生在2005年，使欧盟的谷物总产量降低了约10％（联合国环境规划署，2006年）。 自1991年以来，欧洲干旱年均经济损失为53亿欧元，欧洲2003年干旱的经济损失至少达到87亿欧元（欧洲共同体，2007年）。

2.2.3亚洲

据IPCC最近的一项调查结果显示，过去几十年来，由于水分胁迫增加，亚洲许多地区的水稻，玉米和小麦的产量有所下降，部分原因是温度升高，厄尔尼诺现象发生频率和降雨天数（Bates 等,2008）。 例如，在1999 - 2000年期间，中亚和西南亚的多达6000万人受到持续的多年干旱的影响，2001年是全球视野中最大的干旱年。伊朗、阿富汗、西巴基斯坦、塔吉克斯坦、乌兹别克斯坦和土库曼斯坦遭受最严重的影响。

另外，1997年、1999年到2002年在中国北方许多地区频繁的严重干旱造成了巨大的经济和社会损失（Zhang,2003）。 2000年，受旱灾影响的农业地区估计超过4000万公顷。由于干旱，缺水，荒漠化和沙尘暴伴随着农村和城市的干燥气候。例如，在1972 - 1997年期间，黄河经历了二十年的枯竭（无流量）事件，以及较早的开始时间和较长的干燥持续时间。自20世纪90年代初以来，干旱变得更加频繁。 1997年在中国北部的干旱导致了226天，黄河没有流量，这是历史上最长的枯竭期。另外研究发现，随着全球变暖进行，并且产生更高的温度和增加的干燥，自20世纪70年代末以来，由于干旱风险增加（Zou等人,2005; Dai等人,2004）。

印度是世界上最易受干旱影响的国家之一; 过去五十年来，每3年至少有一次干旱。 值得关注的是频率越来越高。 自九十年代中期以来，连续多年发生长期和广泛的干旱，而最近几年的干旱频率也有所增加（粮农组织,2002年; 世界银行,2003年）。

2.2.4澳大利亚

干旱是澳大利亚的反复出现的主题，最近，所谓的“千年”干旱现在持续了近十年（Bond等,2008）。 澳大利亚南部和东部大部分地区的这种严重干旱已经影响到澳大利亚南部和东部大部分地区，并且被认为是自欧洲定居以来该地区最严重的一个地区（墨菲和廷巴尔,2007年），许多河流在这一时期都经历了历史悠久的低潮，低于以前的记录。

例如，澳大利亚农业和资源经济局估计，2006年的干旱使国家冬季谷物作物减少了36％，澳大利亚农村成本约为35亿澳元，导致许多农民陷入金融危机（Wong 等,2009）。

2.2.5非洲

自20世纪60年代末以来，撒哈拉沙漠与几内亚海岸热带雨林之间的西非的半干旱地区遭受了历史上史无前例的严重干旱。干旱对这个生态脆弱地区造成了破坏性的影响，促成了“联合国防治荒漠化和对抗性公约”（曾培炎,2003年）。虽然该地区的干旱频率被认为是从十九世纪末开始有所增加，但三次长时间的干旱对撒哈拉地区国家的环境和社会影响也很大。饥荒在19世纪10年代，20世纪40年代，20世纪60年代，70年代和80年代发生严重干旱，尽管部分恢复发生在1975 - 1980年之间。自从16世纪以来，每个世纪至少有一次特别严重的干旱得到确认，频率和严重程度最近萨赫勒干旱脱颖而出。大规模的饥荒和混乱，从196

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