农业干旱监测研究进展与展望

　　本文全面分析了农业干旱的概念内涵及其与其他干旱类型之间的关系，进而从基于站点监测和基于遥感监测两个方面，系统梳理了国内外农业干旱监测的近今进展，对比了不同干旱监测指标的适用范围和局限性；同时，通过文献统计和重要文献引用揭示了国内外农业干旱监测研究的发展历程和最新进展，即农业干旱监测指标从传统的单一气象监测指标逐渐向气象与遥感相结合的综合监测指标转变。最后，在分析农业干旱监测现有挑战和困境的基础上，将农业干旱监测未来发展趋向归纳5点展望，即进一步明晰农业干旱发生机理和受旱过程、 识别农业干旱影响因素及其相互作用关系、构建多时空尺度农业干旱监测模型、耦合农业干旱定性表征与定量评估模型以及提高农业干旱监测模型中遥感数据的应用水平。

　　关键词：农业干旱；干旱监测；研究进展；研究展望

　　1 引言

　　全球气候变化是人类迄今为止面临的最重大也是最为严重的全球环境问题，并作为 21世纪人类面临的最复杂的挑战之一引起了世界各国政府和公众的广泛关注[1]20世纪 70年代以来，全球气候变暖导致的干旱等极端气候事件的频率和强度均呈显著增加趋势。与气候平均态相比，极端事件的发生更具反常性、突发性和不可预见性，其对气候变化响应也更为敏感[2]，成为陆地生态系统波动的主要风险源，并已对生态系统和人类社 会经济可持续发展造成了巨大而深远的影响[3]。地球系统模式显示，21世纪全球干旱风 险将进一步增加[4]，因而如何应对和减缓干旱及其影响已成为亟待解决的重大科学问题。 在众多不利影响中，干旱对农业系统的影响最为明显也最为直接。资料显示，全球气象 灾害造成的经济损失约占所有自然灾害损失的85%，其中干旱所造成的损失占气象灾害 的50%以上。应指出，农业关乎国家粮食安全和社会稳定，同时农业又是受气候和天气 制约最大的领域[5]，因此农业干旱研究成为各国政府和学者共同关注的焦点问题。 面对气候变化引致的一系列灾害风险，以往应对重大自然灾害的经验表明风险规避 比抢险救灾具有更重要的意义

　　[6]。第三届世界减灾大会确立的未来减灾目标与优先事项中同样强调了灾害监测预警及科学防范灾害损失的重要性与迫切性。农业干旱监测作为减 轻农业灾害损失与影响的重要途径，是干旱研究的薄弱环节之一。目前，国内外组织和 学者开展了一系列卓有成效的研究工作，内容涉及农业干旱的成因、评估方法以及影响 等方面，其中以地球观测组织全球农业监测计划（GEO-GLAM）为代表的国际计划组织 进行了大量关于农业干旱监测的探索工作

　　[7]。同时，不同学者从理论和技术层面上，也对 干旱概念、监测方法及发展趋向开展了系统梳理和全面总结[8-14]。值得注意的是，农业干 旱涉及农业、气象、水文以及植物生理等众多学科，同时农业系统又是一个自然系统与 人工系统高度交织的领域，发展农业干旱监测无论在理论上还是在技术手段上均面临着 较大的瓶颈

　　[15]。在回顾已有综述研究中发现，当前研究多以干旱指标的角度回顾农业干 旱研究进展，而目前学界对农业干旱监测领域研究的全面认识尚未完全形成，有必要对 干旱，特别是农业干旱监测方法与发展历程进行全面梳理。 中国作为农业大国，农业是国民经济的基础，气候变化将直接影响到粮食安全和可 持续发展

　　[16]。因此，当前中国农业干旱无论在理论上还是技术上都需要取得突破，以应 对复杂的气候变化给农业生产造成的不利影响，而系统梳理和总结当前农业干旱监测现 状是开展进一步理论和方法研究的重要基础。基于上述认识，本文将从农业干旱的概念 内涵、评估指标进行系统梳理，并通过文献统计和重要文献引用揭示国内外农业干旱监 测研究的发展历程和最新进展。在此基础上，提出目前农业干旱监测研究存在的挑战与不足，进而对农业干旱监测未来发展方向进行归纳与展望，以期通过进一步归纳农业干 旱监测研究理论方法与未来指向，满足政府决策部门对农业干旱事件的监测、预警及应对实践需求。

　　2 农业干旱与监测

　　2.1 农业干旱概念 国际上通常将干旱划分为气象干旱、农业干旱、水文干旱和社会经济干旱4种干旱 类型，其中气象干旱指由降水和蒸发不平衡所造成的水分亏缺现象；农业干旱指以土壤 含水量和植物生长形态为特征，反映土壤含水量低于植物需水量的程度；水文干旱指河 川径流低于其正常值或含水层水位降落的现象；社会经济干旱是指在自然系统和人类社 会经济系统中，由于水分短缺影响生产、消费等社会经济活动的现象

　　[14]。虽然上述

　　4种干旱类型的定义有所区分，但所有干旱类型的本质内涵均是由于降水不足而导致的水分亏 缺现象，且不同类型干旱之间存在关联 （图1）。当降水减少时最先发生的是气象干旱， 随着水分的持续蒸发和水资源的减少，进而逐渐引发农业干旱和水文干旱。由于农业干旱是土壤水分供给无法满足作物水分需求而导致的作物水分亏缺现象，通常最先表现为降水减少导致的土壤缺墒，同时伴随着作物蒸腾的不断失水，最终作物体内水分无法满足正常生理活动，表现为限制作物生长，进而会出现农作物减产或绝收，且干旱对农作物不同生育期的影响存在显著差异。水文干旱则表现在河流、水库水资源减少，地下水位下降等。而当农业干旱和水文干旱发展到一定程度时就会引发社会经济干旱。因此可将不同干旱类型简单理解为：农业干旱即气象干旱对农业系统的影响，水文干旱即气象干旱对水文系统的影响，而社会经济干旱则是气象干旱对社会经济系统的影响[11, 17]。

　　2.2 农业干旱评估方法

　　干旱作为一种复杂的现象难以直接观测其发生时间、发展过程和影响范围，因而通常采用干旱指标对干旱事件进行描[4, 10, 18。目前对干旱情况进行表征的干旱指数已发展