在全球变暖和经济高速发展的影响下，随着社会的进步和人口的增长，水资源短缺问题日益严重，干旱频发已经成为严重的环境问题。干旱是最复杂、破坏性最强的自然灾害之一，其发生频率高，影响范围广，每年在全球范围内造成的直接或间接经济损失达数百亿美元。干旱会对农业、经济、社会生活等方方面面造成影响。
目前，我国在干旱研究中还有很多问题没有解决，如不同区域、不同类型干旱严重程度的时空变异性，未来不同气候情景下的干旱变量及预测和干旱发生机制等，需要结合大数据和多种时空分析软件进行深入与系统的分析，以便为我国气候变化背景下的防灾减灾及水资源优化管理提供依据。
不同类型干旱发生的顺序
不同气候区年降水量、蒸散发量、地下水径流量和土壤储水量的连续小波变换谱
干旱研究中存在的问题
根据以往的研究成果，国内外关于干旱评价、干旱发生机制分析、干旱时空变异性研究、骤旱演变规律和干旱预测等方面的研究还存在以下问题没有解决：
(1) 干旱指数的计算涉及降水量、蒸散发量及其他多种气象要素，这些参数的准确性或不同原因带来的误差对干旱指数的估算和干旱监测结果的评价有重要影响。然而，目前ET0不同估算方法对干旱指数及干旱时空分布规律的影响研究较少，需要对其进行深入研究。
(2) 降水量是反映气候的重要指标之一，是水分循环和水量平衡的重要因素，降水资料的准确性对科学研究至关重要。干旱研究大多使用观测的降水资料，没有考虑风速、降水形态等对降水观测值的影响。以往的研究都集中在降水量观测误差修正方法或降水量修正对降水量变化趋势的影响，但是降水量校正后对干旱的时空分布及干旱严重程度的影响研究较少。
(4) 目前，对SPEI的时空分析大多是将时间分析与空间分析割裂开来，得出的结果不能很好地反映干旱复杂的综合变化规律；基于配分函数的多重分形分析在土壤和金融领域应用较为广泛，在干旱领域的应用较少，尤其是针对SPEI多重分形性的分析更少。
(5) 农业干旱涉及农业生产，农业生产涉及土壤含水量、土壤温度和地表温度等重要的陆面参数，相关研究对其时空特征未做直接对比。农业干旱、水文干旱是气象干旱的继承和发展，在评估水文干旱、农业干旱特点时却较少将气象干旱带来的影响考虑进来综合分析和对比，不同气候区的农业干旱和水文干旱对于气象干旱的响应关系和滞后期并未得到量化。此外，农业土壤干旱监测(如TVDI)的适用性与陆面参数和植被盖度密切相关，但是其在不同气候区的适用性因植被条件和土壤温度不同会有所不同，并且其反映的深度在中国各个气候区却是未知的，目前的定义是位于表层。
(6) 在干旱发生机制的研究中，量化海洋活动在全国各地区干旱演变中的相对贡献及其影响过程的成果较少。此外，干旱预测方面，在结合多GCM模式集成和NWAI-WG统计降尺度法等基础上，对2020～2100年不同排放情景下我国各站点及不同气候区干旱特征的时空演变规律预测的研究尚不深入。
不同分区1948～2010年12个月尺度SPI、SSI和SRI与历史干旱事件对比
因此，考虑以往研究成果的不足，《不同类型干旱的时空变异性研究》利用我国不同地区多个气象站点的长序列气象数据，将全国分为7个差异明显的气候区，探讨土壤含水量、地表温度及其他水文气象要素的时空变化规律，分析参考作物腾发量不同估算方法对干旱评价结果的影响，引入降水量偏差校正结果对干旱严重程度进行重新评估，采用多种方法揭示干旱严重程度的时空变异规律。此外，与四种大气环流指数相关联，探讨了干旱发生机制。最后，结合多个大气环流模式GCM和NWAI-WG统计降尺度方法对我国2020～2100年不同排放情景(RCP)下的干旱特征时空演变规律进行预测和深入探讨。研究成果将为我国不同地区干旱灾害预警、防灾减灾技术和水资源的合理分配提供数据和理论支持。
本书首先论述干旱严重程度的时空变异性及干旱发生机制方面的国内外研究现状，介绍和干旱指数有关水文要素的时空变化规律。其次，分别基于收集的气象站和格点数据，估算不同时间尺度、不同气候区、不同站点和格点的多种干旱指数，分析降水量偏差校正和参考作物腾发量的不同估算方法对干旱评估的影响。再次，采用小波分析、经验模态分解、经验正交函数分解和多重分形等方法对不同类型干旱(以多种干旱指数进行量化)的时空变化规律进行研究，深入探讨我国干旱严重程度的变化规律。最后，结合谷歌地球引擎和遥感大数据进行不同类型干旱的时空变化监测，探讨了干旱的发生机制，并结合耦合模式比较项目第5阶段的多种气候模式，预测未来不同时期和不同气候情景下的干旱演变趋势。
审图号：GS(2021)4696号
不同类型干旱的时空变异性研究
李毅 等 著
北京：科学出版社，2021.11
责任编辑：祝 洁 罗 瑶
内容简介
本书系统介绍降水量偏差校正和参考作物腾发量估算方法对我国不同地区多站点干旱评估的影响。基于小波分析、经验模态分解、经验正交函数分解和多重分形等方法研究了气象、水文和农业等不同类型干旱(以干旱指数反映)的时空变异规律，结合谷歌地球引擎和遥感大数据进行干旱监测，探讨干旱的发生机制，并结合耦合模式比较项目第5阶段的多种气候模式，预测未来不同时期和不同气候情景下标准化降水蒸散指数的演变趋势。
本书可供水利工程、农业工程、农业水文和农业气象等领域研究人员参考，也可作为水利工程等专业高校师生的参考用书。
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前言
（本文编辑： 王芳）
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