干旱概念的回顾外文翻译资料

 2022-11-25 14:56:48

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干旱概念的回顾

Ashok K. Mishra , Vijay P. Singh b

摘要：

由于用水需求的上升和气候变化的迫近，近年来关于全球干旱的情况备受关注。作为自然灾害，干旱最好用多种气候和水文参数来定义。了解这两组参数之间的关系有利于制定减轻干旱影响的措施。从干旱定义的讨论开始，本文试图通过古气候研究，干旱与大尺度气候指数之间的关系，回顾干旱的基本概念，干旱的分类，干旱指数，历史干旱。 在存在差距的情况下得出结论，需要集中更多的研究。

  1. 介绍：

干旱被认为是环境灾难，引起了环保人士，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气候区，如高和低降雨量地区，主要与长时间（如一个季节或一年）降水量的减少有关。温度; 高风; 相对湿度低;降雨的时间和特征，包括作物生长季节雨天的分布，降雨的强度和持续时间，以及发生和终止，在干旱发生中起着重要作用。 干旱是气候的一个永久特征，并且局限于低降雨量的地区（Wilhite，1992），干旱是一个暂时的畸变。 热浪和干旱之间经常混淆。 Chang和Wallace（1987）强调了热浪和干旱之间的区别，指出与热浪有关的典型时间尺度大约为一周，而干旱可能持续数月甚至数年。 热浪和干旱的结合带来了严峻的社会经济后果。

由于人口增长和农业，能源和工业部门的扩张，对水的需求量增加了很多，甚至在世界许多地方几乎每年都出现水资源短缺。 其他因素，如气候变化和供水污染，进一步导致水资源短缺。 近年来，洪水和干旱已经出现了较高的高峰和严重程度。 极端事件之间的时期似乎在某些地区缩短了。 Lettenmaier等人 （1996）和Aswathanarayana（2001）已经提到极端水文事件发生的这种变化。

干旱影响地表水资源和地下水资源，导致供水减少，水质恶化，农作物歉收，生产力下降，发电量减少，河岸栖息地受到干扰，休闲娱乐活动受到影响，影响到许多经济和社会活动 （Riebsame等，1991）。 干旱还会影响水质，因为适度的气候波动会改变对湖泊化学产生重大影响的水文状况（Webster等，1996）。 沉积物，有机物质和营养物质通过径流输送到地表水，干旱过程中断途径。

干旱对水资源的规划和管理至关重要。 这项研究的目的是回顾基本方面以及干旱水文学最近发生的一些事态发展。 论文组织为如下: 在第1节中作简要介绍，第2节概述了干旱研究的必要性，随后在第3节讨论了干旱作为自然灾害，第4节讨论了干旱定义。第5节回顾了干旱指数及其局限性， 第6节回顾了利用古气候学了解历史干旱的方法论，接着讨论了第7节中大尺度气候指数的干旱之间的关系。第8节总结了这一回顾。

  1. 干旱研究的需要：

干旱评估对淡水规划和管理至关重要。 这需要了解该地区的历史性干旱以及干旱发生的影响。 因此，理解不同的干旱概念将有助于开发研究不同干旱特性的模型，这超出了目前的讨论范围。 目前讨论的动机是由于近年来全球干旱情况的发展，下面将对此进行讨论。

2.1 气候变化对干旱的影响

气候变化现在被认为是二十一世纪地球上的主要威胁之一。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的报告（IPCC，2007），过去157年的仪器观测显示，地表气温在全球范围内升高，地区差异很大。就全球平均而言，过去20世纪的变暖分两个阶段，从20世纪10年代到20世纪40年代（0.35℃），从70年代到现在（0.55℃）更为强烈。过去25年来气温上升速度加快，12年来最热的12年中有11次发生。总的来说，这种变暖加剧了全球水文循环（例如，Milly等，2002），并且在21000年前最后一次冰期以来，地球平均表面温度一直在上升（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平均值的变化，而是极端事件的总体增加。在极端气象事件中，干旱可能是发展最为缓慢的事件，通常持续时间最长，目前在所有大气灾害中预测能力最低。有关气候变化将如何影响各种生态系统的研究已经在许多方面作为国际努力进行。这些研究大部分都是针对降水和温度变化引起的排放变化的影响，其效应随着所采用的情景和流域类型而变化很大（如Gleick，1987; Karl和Riebsame，1989; Lettenmaier and Gan，1990; Panagoulia，1992）。

然而，与洪水不同的是，气候变化影响下的干旱特征变化分析还没有得到充分的探索。在最近关于理解干旱影响的研究中，Szep等人（2005）发现，东匈牙利当地的土壤湿度条件在20世纪变得更加干燥，与半球变化平行。 Andreadis和Lettenmaier（2006）对美国的农业和水文干旱进行了研究，发现干旱在很大程度上已经变得越来越短，在上个世纪，除了西南部和部分地区外，西部地区的干旱特征趋势大部分与国内其他地区相反，特别是在干旱持续时间和严重程度的情况下，干旱发生频率增加了。在另一项研究中，Mishra和Singh（2009）强调了由于气候变化情景而导致的干旱严重度 - 面积频率的变化，并与印度堪萨斯湾流域的历史干旱进行了比较。

现在已经认识到，未来，干旱对气候敏感的经济部门，特别是农业构成威胁，因此需要评估气候变化对各种尺度作物生产的潜在影响。 这将有助于制定减少农业脆弱性的措施，从而确保依赖农业的人的生计。 接下来的部分将讨论近几十年来，全球各地的干旱如何影响到不同的大陆，以引起人们对于理解干旱的必要性的关注。

2.2 近几十年来全球干旱的影响

干旱产生了一个复杂的影响网络，跨越社会的许多部门，包括经济，并可能远远超出经受旱灾的地区。 它们是一个普遍的现象（Kogan，1997），因为大约一半的地球表面容易受到它们的影响。更重要的是，几乎所有的主要农地都位于那里（美国农业部，1994年）。在所有20世纪的自然灾害中，干旱都具有最大的不利影响（Bruce，1994; Obasi，1994）。近年来，各大洲都出现大面积干旱，影响了欧洲，非洲，亚洲，澳大利亚，南美，中美洲和北美洲的大面积地区（Le Comte，1995; Le Comte，1994）并且社会成本已经导致对干旱的日益重视（Downing and Bakker，2000）。现在讨论全球各大洲干旱的影响。

2.2.1 北美

在过去的二十年中，美国干旱的影响随着干旱数量的增加或严重程度的增加而显着增加（Wilhite and Hayes，1998; Changnon et al。，2000）。例如，1988年大规模收购美国经济的影响估计为400亿美元，是1989年旧金山地震造成的估计损失的2-3倍（Riebsame et al。，1990）。根据美国国家气候资料中心（2002）的数据，美国近10％的陆地面积在上个世纪的任何一个特定时间都经历过无数次甚至是极度的干旱。1980 - 2003年间，在整个美国，58个与天气有关的灾害中有10个（Ross和Lott，2003）。单是干旱（占总数的17.2％）就占所有天气灾害总计3490亿美元（Rossand Lott，2003）的1440亿美元（41.2％）。因此，从经济角度而言，单纯的干旱是打击美国的最昂贵的自然灾害（Cook et al。，2007）。

尽管加拿大大部分地区经历了干旱，但加拿大的大草原（以及较小程度上，不列颠哥伦比亚省的内陆地区）更容易受到影响，主要是由于它们在时间和空间上的降水量变化很大（加拿大环境部，2004年）。在过去的两个世纪里，加拿大西部发生了至少40次长时间的干旱。在艾伯塔省，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年代出现了多年的干旱（Phillips，1990; Wheaton，2000）。加拿大东部的干旱通常较短，面积较小，频率较低，强度较低;尽管如此，20世纪发生了一些重大的干旱。在大部分大草原上，连续几个季节的降水量低于平均水平，导致了有史以来最严重的草原干旱之一，2001和2002年的许多水依赖性活动遭到破坏（加拿大环境部，2004年）。 2001年，大湖的总体水平跌至30多年来的最低点，苏必利尔湖和休伦湖的水位接近历史最低点（Mitchell，2002年）。

2.2.2 欧洲

欧洲许多地区的干旱状况已经变得更加严峻（Demuth and Stahl，2001）。例如，Lehner等人（2006）对欧洲选定研究区的全球变化（这里定义为气候和水利用变化）对未来洪水和干旱频率的可能影响进行了大陆综合分析。对全球综合水模型WaterGAP进行了模拟高，低流态的能力评估，并将其应用于计算洪水和干旱频率的相对变化。结果显示，在全球变化情景下，预计洪水或干旱风险可能出现重大变化的“关键地区”很大。最易发生洪水频率上升的地区是北欧至东北欧，而南部和东南部欧洲的干旱频率则显着增加。平均降水量将有所增加，预计北部地区的变率将提高风险较小，而较少的降雨量，较长的干旱和蒸发量的增加可能会增加南部地区的干旱频率（Watson等，1997; EEA，1999; Voss等，2002）。由于具有大规模的特点，应该在区域范围内研究干旱（Demuth and Stahl，2001; Tallaksen，2000; Mishraand Singh，2009）。

据观察，过去30年来，欧洲受到了一系列重大干旱事件的影响，其中最显着的是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）以及最近，与2003年夏季热浪相关的欧洲大部分地区持续的干旱（Feyen and Dankers，2009）。2005年伊比利亚半岛最严重的旱灾发生在2005年，使整个欧盟谷物产量大约减少了10％（联合国环境规划署，2006年）。自1991年以来，欧洲干旱年平均经济影响已达53亿欧元，2003年欧洲旱灾的经济损失至少达87亿欧元（European Communities，2007）。

2.2.3 亚洲

根据IPCC最近的一项研究，过去几十年来，亚洲许多地区水稻，玉米和小麦的产量因水分胁迫加剧而减少，部分原因是气温上升，厄尔尼诺事件频率增加以及雨天数量减少 （Bates等，2008）。 例如，在1999 - 2000年期间，中亚和西南亚地区多达6000万人受到长期多年干旱的影响，这是2001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的影响最为严重。

又如，1997年，1999年至2002年频频发生的中国北方许多地区的严重干旱造成了巨大的经济和社会损失（Zhang，2003）。 2000年，受干旱影响的农业面积估计超过4000万公顷。由于干旱，缺水，荒漠化和沙尘暴的影响，都伴随着城乡干旱的气候。例如，1972 - 1997年，黄河经历了20年的枯水期（零流量）,早期的起动时间和长时间的起动时间,自20世纪90年代初以来就越来越频繁。 1997年中国北方的严重干旱导致了226天的黄河水流，这是有记录以来最长的枯水期。另据观察，自20世纪70年代后期以来，随着全球变暖的进展，温度升高，干燥加剧，干旱风险也随之增加（Zou等，2005; Dai等，2004）。

印度是世界上最易受干旱影响的国家之一， 过去五十年来每三年至少有一次干旱报告。 令人担忧的是它越来越频繁。 自九十年代中期以来，长期而广泛的干旱已连续发生几年，而近期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

干旱是澳大利亚反复出现的主题，最近的所谓“千年”干旱现在持续了近十年（Bond et al。，2008）。这次严重的干旱已经影响了大部分南澳大利亚州和东澳大利亚州，并被认为是欧洲定居以来该地区最差的地区之一（Murphy和Timbal，2007年），许多河流在这一时期都经历了低流量——有些情况下几乎有40％低于以前的记录（Murray-Darling盆地委员会，2007年）。

例如，澳大利亚农业和资源经济局估计，2006年的干旱导致全国冬季谷物减产36％，澳大利亚农村造成的经济损失约为35亿澳元，导致许多农民陷入金融危机（Wong et al.，2009）。

2.2.5 非洲

自20世纪60年代末以来，撒哈拉沙漠是撒哈拉沙漠和几内亚海岸热带雨林之间的西非半干旱地区，在有记录的历史上经历了史无前例的严重干旱。干旱对这个生态脆弱的地区造成了毁灭性的影响，这是建立“联合国防治荒漠化和干旱公约”的重要动力（曾庆红，2003）。该地区的干旱频率自19世纪末以来有所增加，三次长期干旱对萨赫勒地区的环境和社会造成了巨大的影响。饥荒发生在20世纪10年代，40年代，60年代，70年代和80年代的严重干旱，尽管从1975年到1980年发生了部分恢复。自17世纪以来，每个世纪至少有一次特别严重的干旱得到证实，但最近萨赫勒干旱的频率和严重程度却非常突出。从1968年到1974年以及20世纪80年代早期和中期，大规模的饥荒和错位被归咎于1960 - 1980年代干旱时期的两次高峰（Batterbury和Warren，2001）。

  1. 干旱造成的自然灾害

自然灾害是自然发生的事件的威胁，会对人类或环境产生负面影响，而干旱是一种自然灾害，由于水需求的增长而进一步恶化。 干旱发生的原因是复杂的，因为它们不仅依赖于大气，还依赖于向大气中输入水分的水文过程。 一旦干旱水文条件建立，干旱的正反馈机制就会建立起来，上层土壤水分的耗竭减少了蒸散速率，从而减少了大气的相对湿度。 相对湿度越小，降雨的可能性就越小，因为在该地区的常规低压系统达到饱和条件将更困难。 只有从干旱地区以外携带足够水分的干扰才能够产生足够的降雨来结束干旱（Bravar and Kavvas，1991）。

以受影响的人数衡量，干旱在所有自然灾害中排名第一（Obasi，1994; Hewitt，1997; Wilhite，2000b）。虽然作为一种自然

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