当前世界环境

介绍

干旱发生在世界大部分地区，甚至在潮湿和潮湿的地区。这是因为相对于当地的正常情况，干旱是一个独特的干旱期。另一方面，干旱地区的降雨量严重依赖于少数降雨事件，因此容易发生干旱。²来自世界各地的天气预报机构预测，2014年厄尔尼诺Niño的情况将面临干旱的危险。在过去十年中，这类事件发生的频率很高，2002年、2004年和2009年都发生过干旱。预计印度将是第一个受影响的国家，季风降雨减少，破坏了该国脆弱的粮食供应。^3.干旱是一种逐渐发展的现象，它首先表现为气候正常部分的降雨量低于平均水平，它可以发展为极端气候事件并转变为一种危险现象，这可能对社区和依赖水的部门产生严重影响。⁷干旱几乎发生在所有气候带，对一些国家的环境和经济造成了广泛的破坏。在对生计有直接威胁的地区，干旱损害更为明显或突出。在干旱管理方面，从危机过渡到风险管理是困难的，因为在了解和处理与干旱有关的风险方面所做的工作很少。

印度所有地区都遭受不同周期的干旱，有13个邦多次被宣布为干旱易发地区。⁴由于污染加剧和气候变化，干旱在印度已经成为一种常见现象。在印度，“长期干旱易发地区”约占33%，降雨量低于750毫米，而35%的“干旱易发地区”降雨量为750-1,125毫米。泰米尔纳德邦位于印度的南端;降雨量的空间、季节和年际变化遵循复杂的模式，特别是在泰米尔纳德邦南部地区。

干旱易发地区的问题在规模、时间和空间上各不相同。因此，干旱风险评估是应对这一对社会造成巨大影响的灾难性干旱的必要手段。干旱指数是监测和评估干旱的重要工具之一，因为它简化了许多气候参数之间复杂的相互关系。利用各种指数、模型和水平衡模拟对干旱进行量化，已有大量文献。^10、13由于降水是研究气象干旱的关键变量，因此人们利用降水制定了多种指标。在气象指标中，比较常用的是标准化降水指数(SPI)。SPI与其他方法相比具有一定的优势，例如单独使用降雨数据以及可变的时间尺度，这使得它能够描述对一系列气象、水文和农业应用很重要的干旱条件。⁸

材料与方法

研究区域

南部农业气候带泰米尔纳德邦被东部的沿海地区和西部的山脉所包围。该地区位于泰米尔纳德邦南部的雨影区。海拔从平均海平面到300米不等。用于分析的地区如图1所示。

图1:南区研究区进行降雨分析 点击此处查看图

南区农业气候剖面图

南部农业气候带年平均降雨量为776毫米，阴雨天43天。它涵盖了Vaigai, Sitrar, Thamraparani, Numbiar, Pachaiyar, Kludar, Arjunar, Kodumudiyaar, Manimuthar, Periyar和Vaigai的河流。该地区使用的水坝是Periyar, Vaigai, Manjalar和Bhabanasam。灌溉方式有井灌、渠灌、坝灌和湖灌。

数据源

在本分析中，收集了从1981年到2010年7个地区的30年历史降水数据，这些地区包括Dindugul、Madurai、Puddukottai、Tirunelveli、Virudhunagar、Tutucorin和Theni。由于缺乏各区的长期数据，数据取自印度气象部门(IMD)。

数据分析

为了研究降雨的稳定性，对不同季节的数据进行了切片，如冷天气期(CWP - 1月和2月)、热天气期(HWP - 3月至5月)、西南季风期(SWM - 6月至9月)、东北季风期(NEM - 10月至12月)和年际

盒须图

盒须图通常用于描述一组给定数据的描述性统计，如下所示。顶部和底部的两条须(垂直线)表示数据集中的最大值和最小值。框的上界代表第三个四分位数或第75个百分位数。同样，框的下界代表第一个四分位数或第二十五百分位数，而中线代表中位数。研究区域的降雨变异性用这个盒须图来描述

标准降水指数(SPI)是由⁷量化不同时间尺度(通常在1个月和24个月之间)的降水亏余。由于SPI是标准化的，湿润和干燥的气候可以用相同的方式表示，湿润期也可以使用SPI进行监测。这些时间尺度反映了水文循环的不同方面。土壤湿度条件对降水异常的响应时间相对较短(2-3个月)，河流流量可以用SPIs来描述，时间尺度为2-6个月，而地下水和水库储水量则反映较长期的降水异常。⁶因此，计算该指数的不同时间尺度针对不同类型的干旱:农业和气象干旱的季节较短，水文干旱的季节较长。⁵由于其坚固耐用和使用方便，SPI已被广泛用于表征许多国家和地区的干湿条件，如美国，¹⁵加拿大,¹¹意大利,¹⁴伊朗⁹韩国⁶和中国。¹

利用了内布拉斯加大学国家抗旱中心制定的SPI方案，并通过⁸“干旱事件”和SPI的分类，以定义用于解释的任何时间步骤的干旱强度。分类见表1。

表1:分类标准降水指数值及其强度

SPI	强度
2.00以上	非常湿
1.99到1.50	很湿
1.49到1.00	温和湿润
-0.99到0.99	接近正常的
- 1.50到-1.49	适度的干旱
-1.50到-1.99	严重的干旱
-2英镑或更少	非常干旱

结果与讨论

降雨稳定性分析

南区降水比的年代际分析显示，1981—1990年，Tirunelveli地区降水比最高，年正常降水量较低(652.4 mm)。1982年和1987年发生的干旱年份可能支持这一点，这是造成降雨量减少的原因。1991-2000年，丁迪古地区的比值较高(79.1)，年正常降雨量最高(990.73 mm)。这可以从该特定十年的洪水年和气旋活动以及dindigul地区高海拔的地理位置中注意到。近10年，丁迪古地区降水比较高，为139.5，降水量相对较低，为891.1 mm。在这十年中，干旱年份较多，洪水年份也较多。

在普度哥台地区，观测到的降水比较低，为31.7，表明1981—90 a降水较为稳定，而1991—2000 a降水比增加了一倍，近10 a降水比增加了两倍，2001—2010 a极端事件的发生可以支持这一趋势(表2)。

表2:南区降水比降水稳定性分析

区	1981 - 1990			1991 - 2000		2001 - 2010
	降雨(毫米)	公关	降雨(毫米)	公关	降雨(毫米)	公关
Dindugal	739.0	63.5	990.7	79.1	891.1	139.5
马杜赖	775.6	40.9	961.6	58．8	942	86.2
Pudukottai	928.5	31.7	987.1	67.6	837.9	108.6
Tirunelveli	652.4	125.5	724.9	57.8	603.3	66.6
Virudhunagar	810.9	76.2	849.4	63.6	786.4	76.1
杜蒂戈林	705.4	53.6	701.1	64.5	678.2	73.9
那时我	785.2	107.2	951.6	46.8	709.7	102．5

降雨变率分析

在研究的地区中，Tirunelveli地区的变率特别低，这表明该地区的可靠降雨量很高，其次是Tutucorin、Theni、Virudhunagar、Pudukottai、Madurai和Dindigul地区。在Dindigul地区观测到的最高变率可能是由于该地区既有山地又有平原地区的地形所致。在Tirunelveli和Tuticorin地区观测到的最小变率可能是由于其靠近海洋。

图2:南区年降雨量变率 点击此处查看图

基于SPI的干旱分析

SPI分析显示，东北季候风期间中度干旱在Virudhunagar地区发生率最高(6)，在Madurai地区发生率最低(1)。在西南季候风期间，Pudukottai和Tirunelveli分别出现了中等干旱强度的最大次数(5)。每年，Pudukottai地区记录的严重干旱次数最多(5)(表3)。在东北季风期间，马杜赖地区出现了严重干旱强度，而所有其他地区的严重干旱强度都是最低的。不同地区不同干旱强度研究中，极端干旱强度最少。

表3:干旱事件的频率 基于研究区的SPI 点击这里查看表格

表4:年度和季节性SPI范围 泰米尔纳德邦南部地区 点击这里查看表格

在每年的基础上，在季风期间(西南季风和东北季风)，泰米尔纳德邦南部地区可以观察到极端潮湿和极端干燥的情况(表4)。对于区域明智的分析也是如此。年SPI的分类范围从Virudhunagar的接近正常(0.95)到大多数研究地区的极端潮湿状态。在这两个季风时期，泰米尔纳德邦南部地区可以观察到非常潮湿到极端潮湿和严重干旱到极端干旱的情况。

结论

该研究得出结论，泰米尔纳德邦南部地区存在典型的降雨变化。通过研究区降雨稳定性分析证实了这一点。在研究的地区中，靠近西高止山脉的地区和靠近沿海地区的地区表现出典型的降雨特征差异(东北季风期间，Virudhunagar地区发生中度干旱的次数最多(6次)，而Madurai地区发生中度干旱的次数最少(1次))。使用SPI分析的降雨量显示了地区和季节之间的巨大差异。与研究的其他时间片相比，东北季风的降雨不足最少。总体而言，中度干旱事件的发生率高于其他SPI分类。

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