黄河源区作为黄河重要的水源涵养区,其干湿变化及趋势严重影响下游农业生产过程及数亿人的饮水安全.该研究利用黄河源区土壤湿度观测网长期的观测数据,通过计算多层土壤湿度异常百分比指数(soil moisture anomaly percentage index,SMAPI),获取近10 a间黄河上游最重要的水源涵养区-玛曲地区的干旱演变特征,并以此为依据对5种典型干旱指数:帕默尔干旱指数(palmer drought severity index,PDSI)、自校准帕默尔干旱指数(self-calibration palmer drought severity index,SC-PDSI)、标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)、标准化降水蒸发指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)和地球重力场-气候试验卫星(gravity recovery and climate experiment,GRACE)反演的陆地储水量异常产品在该地区的适宜性进行了综合评价.结果表明:黄河源区干湿交替变化大致划分为5个过程,其中,2011年秋季出现了表层非常湿润的状况(0.05 m处的SMAPI为52％),这段时期为整个研究时段期间上最为湿润的时期,而2012年1月—2016年6月期间出现了自2008年7月—2017年6月以来最为稳定、持续时间最长的干旱时期,且2015年8月期间部分土壤层结出现了严重干旱状态(0.05、0.10、0.20 m的SMAPI分别为-47％、-43％、-41％).干旱指数评估结果表明:在评估黄河源区的干旱变化特征时,最宜采用SC-PDSI指数,但针对典型干旱/湿润时期的统计分析结果显示,按照现有的干旱等级划分标准,SC-PDSI指数将过高估计干旱的程度,从而使得"轻微干旱"状态"严重化","中度干旱"状态"极端化",应重新制定SC-PDSI干旱等级划分方案.对相同的时间尺度而言,SPEI和SPI两种指数在变化趋势上相似,但SPI较SPEI更适用于黄河源区干旱程度的评估.遥感陆地储水量异常在该区域与土壤湿度异常百分比指数呈现显著相关性(r=0.37,P<0.01),就统计结果而言,陆地储水量异常对干旱的刻画能力仅次于SC-PDSI,优于SPI、SPEI和PDSI.因此,陆地储水量异常可以作为一种无需气象观测资料且能够表征黄河源区干旱的参考指标之一.需要指出的是,对青藏高原地区的黄河源区而言,各干旱指数均具有一定的适用局限性,特别是利用现有干旱等级划分旱涝事件的强度等级时仍然存在较多的不确定性.
土壤湿度 干旱 降水 黄河源区 适宜性评估