摘 要：總結(jié)了近年來從WAP的提出，到運用WAP指數(shù)具體研究分析長江流域及以南地區(qū)的干旱氣候特征，以及將WAP非等權(quán)重思想應(yīng)用到綜合氣象干旱指數(shù)Ic中，修正Ic得到的改進指數(shù)Icw，和近期發(fā)展了改進的WAP指數(shù)：IWAP的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：有效降水；干旱指數(shù)；WAP；研究綜述

1 概述

干旱是全球普遍發(fā)生的自然災(zāi)害，是影響最為嚴(yán)重、受災(zāi)面積和影響范圍最為廣泛的自然災(zāi)害之一。我國地域廣博，地形復(fù)雜，一直以來都是受氣象災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一，干旱災(zāi)害的發(fā)生對國家經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。重大干旱災(zāi)害所引起的水資源匱乏、糧食危機、生態(tài)惡化（如荒漠化等），直接威脅到國家的長期糧食安全和社會穩(wěn)定[1]。

2 WAP的提出、應(yīng)用及改進

2.1 WAP的提出

2009年Lu[2]提出了加權(quán)平均降水量（WAP）的概念，它只基于降水量這一單一要素，同時考慮前期降水量、蒸散量、土壤水分供給、徑流和表層水分損失的過程。能表征其過程的簡單物理模型可表達為式子：

①

其中，t為0時表示現(xiàn)在的時間狀態(tài)，f（t）表示當(dāng)前的旱澇強度，P（t）表示降水量，-bf（t）表示由于前期土壤蒸散、徑流、下滲等過程對旱澇強度的影響。

由①積分后化簡，運用加權(quán)平均的思想，得到WAP指數(shù)可化為：

②

N表示前期降水的時效。由②式可以看出，SPI和當(dāng)前降水量P0可以看成是參數(shù) 取兩個極端值的WAP指數(shù)，即：當(dāng) 趨于0時，當(dāng)前的旱澇強度WAP值就變成當(dāng)前的降水量P0；當(dāng) 趨向于1時，WAP值就相當(dāng)于當(dāng)前降水和前期降水進行簡單平均的SPI值，不同長度的前期降水時效天數(shù)N就對應(yīng)于不同的SPI時間尺度。

③式中WAP的表達可進一步化為：

③

其中，權(quán)重系數(shù) 由于an+1=ac《1，能被簡單表示成：wn=（1-a）an。

WAP指數(shù)是用來監(jiān)測某個地區(qū)的相對旱澇程度，研究其旱澇程度的時間變化。對于某個地區(qū)的旱澇季節(jié)性變化，它的旱澇開始、持續(xù)和結(jié)束時間都能被觀測出來。

最后，在計算WAP時，Lu建議取a=0.9，N=44，此時截斷誤差為0.01。最終④式可確定為：

④

該計算公式累加了前期44d的降水量情況對于當(dāng)天WAP值得貢獻，可以很好地表征某段時期內(nèi)累計降水量甚至土壤含水量的情況。

2.2 WAP的應(yīng)用

2.2.1 利用WAP指數(shù)對長江流域及其以南地區(qū)的干旱研究

2010年梁成、申雙和，根據(jù)長江流域及其以南地區(qū)194站的1958-2007年共50a的逐日降水資料，利用WAP指數(shù)對該區(qū)域干旱的主要特征進行綜合分析。對個季節(jié)WAP指數(shù)的多年平均分布特征、WAP指數(shù)的長期變化趨勢、區(qū)域平均的WAP指數(shù)變化特征等空間分布特征進行分析，并對基于WAP指數(shù)的干旱時間變化特征進行分析。

2.2.2 將WAP非等權(quán)重思想應(yīng)用到綜合干旱指數(shù)Ic中并對其進行修正

2011年趙海燕，高歌等在加權(quán)平均降水量WAP改進標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)的基礎(chǔ)上，對綜合氣象干旱指數(shù)Ic進行了修正，定義為ICW，并運用于西南地區(qū)，分析了修正后的改進效果。

單站逐日滾動干旱監(jiān)測指標(biāo)綜合氣象干旱指數(shù)Ic是由近30天標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)Z30、近30天相對濕潤指數(shù)M30、近90天標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)Z90綜合而得的，即：

⑤

修正得到的ICW指數(shù)則用Z65代替Z30和Z90，即：

⑥

式中，Z65為標(biāo)準(zhǔn)化后的WAP。假設(shè)逐日WAP是隨機變量，由于WAP的分布一般不是正態(tài)分布，而是一種偏態(tài)分布，所以標(biāo)準(zhǔn)化后的WAP（Z65）參考標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)的做法，在計算出WAP的？祝分布概率后，再進行正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化處理。所以ICW吸取了Ic和WAP各自的有點。

通過對比修正指數(shù)前后的結(jié)果，分析得出修正前后的綜合氣象干旱指數(shù)在多年干旱頻率和年干旱強度兩方面沒有顯著的差異，但運用WAP改進而成的ICW指數(shù)減少了干旱發(fā)展過程中的不連續(xù)加重現(xiàn)象，且與同期土壤濕度有更好的相關(guān)性，即ICW比Ic更接近實踐干旱的演變規(guī)律，ICW比Ic更適合在西南地區(qū)實時干旱監(jiān)測業(yè)務(wù)中使用，但其他地區(qū)的使用性還有待進一步考究。

2.3 WAP的改進

2013年趙一磊，任福民等基于WAP，從兩個方面對其進行改進：確定WAP指數(shù)中的兩個參數(shù)以及去除區(qū)域性和季節(jié)性差異，從而發(fā)展了改進的IWAP。相比于多因素氣象干旱指數(shù)Ci和單因素氣象干旱指數(shù)Pa，新發(fā)展IWAP指數(shù)總體上表現(xiàn)出良好的特性：IWAP計算方法更簡潔， 物理意義更明確。考慮到它基于單一降水因子特性， 使該指數(shù)不僅便于業(yè)務(wù)應(yīng)用， 而且在研究中特別是在現(xiàn)有氣候模式輸出要素有限的情況下對干旱的模擬和預(yù)估方面有明顯的優(yōu)勢。

3 結(jié)束語

本文總結(jié)了WAP干旱指數(shù)從提出至利用該指數(shù)研究分析某個特定區(qū)域的干旱氣候特征。目前，對于WAP研究的論文較少，對于WAP指數(shù)在未來的研究應(yīng)用還需不斷的發(fā)展和改進。

利用WAP指數(shù)，已對長江流域及其以南地區(qū)的氣候干旱特征進行了分析，初步揭示了該區(qū)域50年來的降水特征及干旱發(fā)生的規(guī)律。但是對于華北江淮流域、西北和東北地區(qū)的氣候干旱特征還未進行研究，可以作為下一步的研究工作。

參考文獻

[1]王勁松，郭江勇，周躍武，等.干旱指標(biāo)研究的進展與展望[J].干旱區(qū)地理，2007，30（1）：60-65.

[2]Lu E.Determining the start，duration，and strength of flood and drought with daily precipitation：Rationale，Geophysical Research Letters，36，L12707，doi：1.1029/2009GL03881.