干旱指数
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2023年3月17日发(作者：黄河学者)第３５卷第３期
２０１５年９月
高原山地气象研究
Ｐｌａｔｅａｕ ａｎｄ Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｋ＇ｗ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
Ｖ ｎ１．３５ Ｎｏ．３
ＳｅＤ．２０１５
文章编号：１６７４—２１８４（２０１５）０３—００５６—０６
新气象干旱综合监测指数【ＭＣＩ）在黔东南本地化应用
杨 帆 ，陈 波 ，张 超 ，余代辉
（１．贵州省黔东南州气象局，凯里５５６０００；２．贵州省黔南州气象局，都匀５５８０００）
摘要：利用黔东南１６县１９８１～２０１２年的干旱受灾数据，通过正交旋转主成分分析方法把黔东南干旱区划为三个区域；将国
家气候中心提供的黔东南１６县１９８１～２０１０年干旱实况监测文字资料数字化处理，用近６０天内的有效降水、近３０天相对湿
润度、近９０天和１５０天标准化降水指数进行多因子拟合，确定出三个干旱气候区各季节新气象干旱综合监测指数方程的各
项系数，并利用２０１１～２０１２年黔东南干旱实况监测数据进行检验，结果表明确定的系数适用于本地。
关键词：干旱；旋转主成分分析；新气象干旱综合监测指数（ＭＣＩ）
中图分类号：Ｐ４６８ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—２１８４・２０１５．０３．００９
引言 １研究资料与方法
在贵州，气象灾害给农业生产造成的损失占各种自
然灾害的８０％以上…。上世纪，谷小平等 对农业气象
灾害风险研究时就已提出干旱是贵州省影响最大、波及
面积最广的气象灾害，随后，苏跃等 通过分析１９５０～
２００３年贵州灾害资料，也进一步证明了这一点。因此，
分析研究干旱的发生发展规律，以此减轻或避免灾害所
带来的损失，一直是一项亟待解决的重要课题。
干旱所造成的实际损失的评估是一个复杂的课
题，需要从农业、水文以及经济社会等方面综合考虑，
其中气象干旱的评估结果能作为其他干旱灾害评估的
依据和基础。目前，定量评估气象干旱已有多个指标
被提出 ，这些指标在实际的工作中被广泛应
用 叫 ，并各自显示出自身优点。但是，在应用过程中
也发现了很多问题 。基于此，国家气候中心２０１２
年６月下发了新气象干旱综合监测指数（ＭＣＩ）这个新
指标，该指数综合考虑了近６０天内的有效降水（权重
平均降水）、蒸发（相对湿润度）、以及季度尺度（９０天）
和近半年尺度（１５０天）降水长期亏缺的影响，但是指
数方程中各项因子的权重系数需根据当地气候状况和
季节变化进行合理调整。本文旨在确定黔东南各干旱
区域各季节的新气象干旱综合监测指数方程的各项系
数，从而达到实时合理的监测黔东南各地干旱情况，对
黔东南地区的防灾减灾、合理利用水资源和发展农业
生产有着十分重要的现实意义和实用价值。
１．１资料
所用资料包括黔东南１６个气象台站１９８１～２０１２年
的逐日降水、日平均气温、日最高气温、日最低气温、日照
时数、相对湿度等气象要素的实测数据，１９８１～２０１２年
《贵州省民政统计年鉴》中黔东南各县干旱灾情数据（其
中部分年分部分数据缺失），国家气候中心提供的１９８１
～２０１２年黔东南干旱监测数据。
１．２方法介绍
国家气候中心提出的新气象干旱综合监测指数
（ＭＣＩ）计算方法如下：
Ｉ ＝ｎ×ＳＰＩＷ６０＋ｂ ＸＭＩ３０＋ｃ ＸＳ Ｐ，９０＋ｄ×５ Ｐ １５０
（１）
式中：ＳＰＩＷ 为近６Ｏ天标准化权重降水指数，ＭＩ 。
为近３０天湿润度指数，ＳＰＩ， ＳＰＩ 。为９０天和１５０天标
准化降水指数，用逐日降水资料和日平均气温资料进行
求解，具体计算方法参考国标 ；ａ，ｂ、ｃ、ｄ为各项的权重
系数，应根据当地气候状况和季节变化进行调整，计算出
干旱指数后，对干旱进行等级划分如表１。
首先对黔东南地区干旱进行气候区划。利用干旱灾
情数据计算１９８１～２０１２年逐年１６县市的受旱序列，计
算方法为：受旱率＝（干旱受灾面积／播种面积）Ｘ
１００％，其中受灾面积是指因自然灾害破坏力而遭受损失
的农作物播种面积。参考文献 ，对标准化的受旱率进
行主成分（ＥＯＦ）和旋转主成分（ＲＥＯＦ）分析，并用Ｎｏｒｔｈ
收稿日期：２０１５—８—５
资助项目：贵州省气象局青年科技基金项目“新的气象干旱综合监测指数（ＭＣＩ）在黔东南本地化应用研究（黔气科合ＱＮ［２０１４］１８号）”
作者简介：杨帆，助理工程师，主要从事短期天气预报工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｙａｎｇｆａｎ一１９８６０９１０＠１６３．ｅｏｍ
第３期 杨帆，等：新气象干旱综合监测指数（ＭＣＩ）在黔东南本地化应用 ５９
展示）。表中可以看出，在春季，四个干旱气候区的系数 Ⅱ区与第Ⅲ区在夏、冬季系数也相同，但秋季差异则比较
均是相同的，ＳＰＩＷ印与ＭＩ，。系数分别为０．３０与０．４１，第 明显，而第１区在这三个季节都与另外两个区域不同。
表３黔东南１６县市各季节ＭＣＩ方程系数
表４黔东南各区划地区各季节ＭＣＩ方程系数
３．２ ＭＣＩ指数检验
图４中细实线为Ｉ区、Ⅱ区、Ⅲ区２０１１年２月１日～
２０１２年１２月３１日共７０１天逐日ＭＣＩ指数，是用相应时
间段内所计算出的逐日ＳＰＩＷ∞、ＭＩ， ＳＰＩ∞、ＳＰＩ ０这四项
数据及相应季节和地区方程系数带入方程（１）所得，同
样根据表１划分的等级标准，ＭＣＩ大于一０．５以上为无
旱，一１．０一一０．５为轻旱，一１．５一一１．０为中旱，一２．０
～一１．５为重旱，一２．０以下为特旱；虚线为ＭＣＩ指数的
６次多项式趋势线；图中粗实线为同时段内国家气候中
心所提供的干旱实况监测数据（同样将文字信息转换为
数字信息）。从图Ｉ区、Ⅱ区、Ⅲ区中可以发现，计算出来
的ＭＣＩ指数与干旱实况显示各地区干旱状态基本保持
一致，三个区域ＭＣＩ指数的拟合曲线走势大致相同，但
不同地区同一时间出现的干旱程度略有差异，同一地区
部分天显示的干旱实况与计算的ＭＣＩ指数指示的干旱
也略有出入，下面以Ｉ区（锦屏、天柱、三穗、镇远、岑巩）
为例做具体分析。
实况干旱显示２０１１年２月１日 ４月１３日Ｉ区为
干旱（２０１１年春旱）；２０１１年４月１４日～２０１２年４月１３
日基本无旱，其中２０１１年５月２６日、２７日及２０１１年７
月２４日～８月２３日出现短暂的轻旱；２０１２年４月１４日
～６月４日及２０１２年７月６日～９月３０日出现干旱，其
他时段为无旱期。干旱实况与ＭＣＩ指数显示的干旱出
现时间及干旱等级基本一致，只是在无旱与轻旱发生转
换时间上相差１～２天。
从以上检验中可看出多因子拟合法确定的ＭＣＩ系
数的时间序列曲线与国家气候中心提供的干旱监测数据
曲线较为吻合，达到了预期结果，表明构建的新干旱指数
（ＭｃＩ）是合理的。
３．３ ＭＣＩ指数适用性讨论
文章引言部分已经指出，定量评估气象干旱已有多
个指标被提出。目前应用得比较多的单纯依赖于降水量
的干旱指数为ＭｃＫｅｅ等 发展的标准降水指数ＳＰＩ，Ａｇ—
ｎｅｗ等 指出，ＳＰＩ指数的一个优点是相对于所选时段
的不同，他可反应不同时间尺度的干旱，但是这样的指标
虽然计算简便，却忽略了前期持续时间对后期干旱程度
的影响。而常用的多要素气象干旱指标有张存杰等 提
出的ｚ指数，对降水量进行了必要的转化，然后用ｚ划分
干旱等级，这个指标比单一的降水要好，但是等级过多，
高原山地气象研究 第３５卷
不利于区分干旱级别 ，并且没有考虑到降水量年内分
配不均等是影响干旱的重要原因这一关键，只能评估某
一特定时段内旱涝情况，不能判定干旱的起止时间和发
生过程 。另外Ｐａｌｍｅｒ干旱指数 以水分平衡为基础，
综合考虑了前期降水、水分供给、水分需求、以及实际和
潜在蒸散量等要素，是国际上应用最为广泛的气象干旱
指标，但对于我国而言，台站稀少，地表结构复杂，加之我
们的资料同化水平有待进一步提高，所以有关参数的选
取和计算有一定的制约，不便于推广，监测和应用 。
从上讨论可知，目前使用的各气象干旱指标都具有
４结论
自身的优点，但在业务运用中存在一些问题和难点。现
在为解决这方面的问题，考虑到实际业务的需要，国家气
候中心下发了新气象干旱综合监测指数（ＭＣＩ），它综合
考虑了近６０天内的有效降水、蒸发以及季度尺度和近半
年尺度降水长期亏缺的影响，并且计算相对简单，因此更
为适用。ＭＣＩ指数方程中涉及到的各项系数需要随季节
进行本地化设置，本文在先利用实际的干旱灾害来进行
干旱的气候区划后，采用拟合法分区域和季节确定ＭＣＩ
方程中的各项系数，并且经过了检验，由此可知新构建的
ＭＣＩ指数是适用于黔东南本地的。
Ｉ区
Ⅱ区
一
——干旱实况 一ＭｃＩ指数
ｋ …一多项式（ＭｃＩ指数）
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Ⅲ区
图４ Ｉ区、Ⅱ区、Ⅲ区２０１１年２月１日～２０１２年１２月３１日干旱实况与计算的ＭＣＩ指数折线图
利用黔东南１６县１９８１～２０１２年的干旱受灾数据，
通过正交旋转主成分分析方法对黔东南进行干旱区划
后，采用多因子拟合技术确定各个干旱气候区新气象干
旱综合监测指数方程的各项系数，并利用２０１１～２０１２年
黔东南干旱实况监测数据进行检验，得出以下结论。
（１）黔东南干旱的空间分布具有较高的一致性，ＥＯＦ
分析第一主成分方差贡献占总体方差的７３．９３％。由于
地理位置、地形、冷空气入侵路径等的影响引起干旱变化
的空间分布差异，主要表现为州中西部明显与其余地区
反位相变化以及南北反位相变化的特征，分别站总体方
。 。
第３期 杨帆，等：新气象干旱综合监测指数（ＭＣＩ）在黔东南本地化应用 ６１
差的６．１８％与４．２０％。
（２）根据旋转主分量载荷向量的分布及其间的相关
性，大致将黔东南干旱划分为３个基本相关的区域，即黔
东南东北部、黔东南西北部以及黔东南中南部。
（３）采用多因子拟合法确定各干旱区各季节新气象
干旱综合检测指数（ＭＣＩ）方程各项系数，计算出各个干
旱气候区ＳＰＩ如和ＳＰＩ 。指数系数在四季都分别为０．０３
和０．０２，在春季，四个干旱气候区的系数均是相同的，
ＳＰＩＷ ６０与ＭＩ 。系数分别为０．３０与０．４１，第二区与第三区
在夏、冬季系数也相同，冬季为０．３０与０．４５，夏季为
０．３１与０．４０，但秋季差异则比较明显，而第一区在在这
三个季节都与另外两个区域不同。
（４）用２０１１—２０１２年黔东南干旱实况监测数据对
新气象干旱综合监测指数ＭＣＩ进行检验，结果表明ＭＣＩ
指数合理，确定的系数适用于本地。
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ＹＡＮＧ Ｆａｎ ，ＣＨＥＮ Ｂｏ ，ＺＨＡＮＧ Ｃｈａｏ１
，
ＹＵ Ｄａｉｈｕｉ
（１．Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆＳｏｕｔｈｅａｓｔ Ｇｕｉｚｈｏｕ，Ｋａｉｌｉ ５５６０００，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ Ｇｕｉｚｈｏｕ，Ｄｕｙｕｎ ５５８０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎ １６ ｃｏｕｎｔｉｅｓ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｆｒｏｍ１９８１～２０１２，
Ｑｉａｎｄｏｎｇｎａｎ ｐｒｅｆｅｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｒｅｅ ｒｅｇｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｗｉｔｈ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｒｏｔａｔｅｄ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．Ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
ｔｅｘｔ ｄｒｏｕｇｈｔ ｄａｔａ ｆｒｏｍ １９８１～２０１２ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｅｎｔｅｒ ｗａｓ ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＰＩＷ ６ｏ、
ＭＩ ３０、ＳＰＩ ９０ａｎｄ ＳＰＩ ｌ５０ｄａｔａ ｆｒｏｍ １９８１～２０１０，ｔｈｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎｄｅｘ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｄｅｆｉｎｅｄ ｗｉｔｈ
ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆａｃｔｏｒｓ ｆｉｔｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ａｆｔｅｒ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｂｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄｒｏｕｇｈｔ ｄａｔａ ｆｒｏｍ ２０１ １～２０１２，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＣＯ—
ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ａｒｅ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｔｏ ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ Ｑｉａｎｄｏｎｇｎａｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｒｏｕｇｈｔ，ＲＥＯＦ，ｎｅｗ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎｄｅｘ