与指示因子和触发值有关的典型问题

因为干旱可以从很多不同的方面来进行叙述,并且单一的指示因子不能为决策者提供足够的信息,所以,多种指示因子和触发值就很有用处。在防旱管理规划中,要将不同的变量和触发值合并到一起会面临挑战。首先,各种指示因子在尺度上没有可比性,另外触发值在统计上也没有一致性。可以通过比较前面所讲到的3种指数来说明防旱规划中会出现的与指示因子和触发值有关的共性问题。这些问题不仅仅存在于指数值的比较之中(如:SPI,PDSI\/PHDI,SWSI),同时也存在于指示因子值的比较之中(如:月降水总量,平均4干旱指示因子和触发值-47-月径流量,平均月水库蓄水位),出现这些问题有以下几方面的原因:首先,从累积频率来看,各种指数对干旱分类(或水平)并不一致。如:“严重干旱”,在SPI中出现的频率为4.4%,在PDSI\/PHDI中为5%,在SWSI中为12%。其次,要直接表述某一指数值的含义是非常困难的(如:当指数值为一1.5时,代表什么?)。这意味着,当指数为某一值时,不同类型的指数对应的累积概率是不一样的,如:当各指数值同为一1.5时,SPI代表的累积频率为6.7%,PDSI\/PHDI代表的累积频率约为27%,而SWSI代表的累积频率为32%。第三,正如前面所讲到的那样,从频率值来看,各指数值在不同的时段和不同的地区是不一样的(SPI指数除外)。最后,因为这些不一致性的存在,在防旱规划的实施过程中使用多种指数会带来一定的混淆,同时也会妨碍有效地和及时地应对干旱。对美国各州现有的防旱规划进行评价后可以看出,在如何考虑指示因子和触发值方面各规划存在很大的差异。以下的4种规划类型是按考虑的详尽程度并以越来越详尽进行排序后列出的:(1)规划提到了指示因子,但对如何计量和如何使用却没有叙述。如.规划中提到“降水”这个指示因子,但是以SPI、百分点位还是其他方法来计量降水却没有说明。另外,也缺乏触发值和防旱规划水平。(2)规划对指示因子有指导性的说明,但却没有触发值和对应的干旱水平。如:有的规划说“径流”按“月平均值”来计量,但什么值对应什么样的干旱水平和采取什么样的应对措施却没有说明。(3)规划提供了指示因子和触发值,通常都是指示因子的原始值,往往缺乏统计学上的一致性。如:规划可能使用SPI-6、PHDI和径流作为指示因子,但这些指示因子值对于同一干旱水平来说,出现的概率和触发值都不一样。尽管规划提出了如何将这些不同指示因子的触发值进行合并的方法,但就方法本身而言,在统计学上也没有一致性。(4)规划包含了有关指示因子和触发值的详尽信息,触发值和相应的干旱水平分类在统计学上嘉可比的。实现这些的一种途径是通过所谓的“百分点位”方法,这种方法在下一节中叙述。4.2.2干旱指示因子和触发值的百分点位在防旱管理规划中一种解决使用多种统计学上不具有一致性指示因子的办法是:将所有指示因子、触发值和干旱程度都用百分点位来表示。这样触发值就与规定干旱程度的百分点位联系起来了。这种方法的优点在对干旱指示因子、触发值进行比较和合并时是显而易见的。它为评判提供了一致的可比较的基础,易于表述,便于在水管理决策中应用。可以将触发值与熟悉的概念联系起来,如:重现期和出现的概率等。48干旱与水危机:科学、技术和管理指示因子和指数可以通过配适一定的分布来转化为百分点位(如:降水量系列配适7分布或Pearson-01型分布),也可以通过排序法、图解法和其他累积频率估算办法建立经验累积频率分布公式(ECDFMHarter,1994)。防旱规划中采用的触发值不再是原始的指示因子值或指数值,而是其百分点位值。例如:假定防旱规划中使用PDSI作为干旱指数,它就不再是采用某一特定的PDS〗值(如一1.5)作为所有地点和所有时段某一干旱水平的触发值(如中度干旱),而是采用一个百分点位(如:20%)或是与这一百分点位相对应的所有地点所有时段的PDSI值作为触发值(如:与20%对应的PDSI值,在1月份的第1气候分区为一1.3,在2月份的第1气候分区为一1.2,如此,得到每一个月每一个气候分区的PDSI值)。为了达到上述目的,可以将PDSI的长系列记录值按地点(如气候分区)和时段(如按月)进行分组,或是按近似固定法进行分组。然后建立每一分组数据的经验累积频率分布公式,经验累积频率的计算公式如:p(xi)=以(〃 1),这里pdxi)是累积频率估算值;:ri是干旱指示因子值;f是在对:d进行统计排序时的排位值,这里t’=l,…,W(按从小到大排列);h是某一指示因子值的个数。然后选定某一百分点位作为某一规划干旱水平的触发值(如:20%代表中度干旱)。根据每一个经验累积频率分布公式可以求出对应于某一百分点位的PDS1值。同样的方法,可以对其他指示因子进打分析,不管是采用经验还是采用理论分布,这样,对应于某一干旱水平的所有触发值在统计上就具有一致性了(Steinemann,2003)。\r

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