中华人民共和国国家标准农业干旱预警等级.pdf
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1、GB/T 1 ICS 中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准GB/T 农业干旱预警等级 (征求意见稿)(本稿完成日期:2007-11-10)-发布-实施国家质量监督检验检疫总局国家质量监督检验检疫总局 发布 发布 GB/T I 目 次 前 言.1 1 范围.3 2 规范性引用文件.3 3 术语和定义.3 4 农业干旱预警等级划分.4 5 农业干旱预警等级标准.4 5.1 农业干旱指标的计算.4 5.2 农业干旱预警等级标准.7 6 农业干旱预警.7 6.1 农业干旱预警等级的判断.7 6.2 农业干旱预警等级防御指南.8 附录 A 标准化降水指数干旱分级.9 附录 B 标准化降水指数的计
2、算方法.9 附录 C帕默尔干旱指数的计算方法.11 附录D 不同土壤类型的容重和基本水文常数.14 参考文献.15 GB/T 1 前 言 本标准的附录 A、附录 B、附录 C 为规范性附录,附录 D 资料性附录。本标准由中国气象局提出。本标准由中国气象局政策法规司归口。本标准由中国气象局沈阳大气环境研究所负责起草。本标准主要起草人:张玉书、纪瑞鹏、陈鹏狮、张淑杰、冯锐、武晋雯 本标准为首次发行。GB/T 2 引 言 农业干旱是对我国农业影响最为严重的气象灾害,有着重大的社会和经济影响。我国农作物平均每年受旱面积3.3亿亩,占全部农业灾害面积的62%以上;近年来随着极端天气气候事件的频繁出现,农
3、业干旱的发生频率和强度也明显增加,1997、19992002年北方地区出现连年大旱,特别是近几年南方地区干旱也频繁发生,2003年、2004年江南、华南遭受严重干旱,2006年川渝地区出现百年大旱,均对农业生产造成严重影响,使粮食作物大幅度减产,从而对国家粮食安全构成威胁。因此,迫切需要开展农业干旱预警业务服务,为国家有关部门及各级政府制定宏观决策、防灾抗旱提供科学参考,对减轻干旱造成的社会和经济影响、保障国家粮食安全、建设社会主义新农村具有十分重要的现实意义。本标准适用于农业、气象、水利、林业、畜牧业等领域防御农业干旱而进行的预警。本标准规定了农业干旱预警指标的选择、预警等级划分、预警等级命
4、名。GB/T 3 农业干旱预警等级 1 范围 本标准规定了农业干旱预警指标的选择、预警等级划分、预警等级命名。本标准适用于农业、气象、水利、林业、畜牧业等领域防御农业干旱而进行的预警。2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GB/T 1.12000 标准化工作导则 第 1 部分:标准的结构和编写规则 GB/T 1.22002 标准化工作导则 第 2 部分:标准中规
5、范性技术要素内容的确定方法 GB/T 204812006 气象干旱等级 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。3.1 农业干旱 agricultural drought 作物生长过程中因供水不足,阻碍作物正常生长而发生的水量供需不平衡的现象。3.2 预警 early warning 对业已开始、并且正在发生的事情事先发出警报。3.3 降水量 precipitation 从云中降落到地表水平面上(假定无渗漏、蒸发、流失等)液态或固态(经融化后)的水层深度。降水量单位为毫米(mm)表示。注:降水包括雨、雪、雨夹雪、米雪、霜、冰雹、冰粒和冰针等形式。3.4 有效降水量 available pr
6、ecipition 自然降水中实际补充到作物根层土壤水分的部分,以毫米(mm)表示。3.5 土壤相对湿度 relative soil moisture 土壤实际含水量占土壤田间持水量的比值,以百分率(%)表示。3.6 土壤含水量 soil water content 单位容积或单位重量土壤中的水分含量占同容积或同重量土壤烘干后重量的百分比,以百分率(%)表示。3.7 土壤田间持水量 soil field capacity 土壤所能保持的毛管悬着水的最大水分含量。以水分占同容积或同重量土壤烘干后重量的百分率(%)表示。3.8 遥感 remote sensing 广义而言是各种非接触的、远距离的探
7、测技术;狭义而言是从远距离、高空,以至外层空间的平台上,利用可见光、红外、微波等探测仪器,通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理,从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。GB/T 4 3.9 卫星遥感 satellite remote sensing 以人造地球卫星作为遥感平台的各种遥感技术系统的统称。3.10 气象卫星 meteorological satellite 探测和监视全球大气、地面和海洋气象状况的卫星。3.11 极轨气象卫星 polar-orbiting meteorological satellite 一种沿着南北方向圆形轨道运行的气象卫星。3.12 土壤容重 soil
8、 content 指土壤在未破坏自然结构的情况下,单位容积的干土重,以 gcm3 表示。3.13 土壤水文常数 soil water constant 根据土壤水分的性质、能量状态以及与作物生长的关系,确定的几个特征土壤含水量。如凋萎系数、毛管破裂含水量、田间持水量和饱和含水量等。4 农业干旱预警等级划分 鉴于国家有关规定和实际情况,将我国干旱预警应急等级按照灾害严重性和紧急程度,分为特大干旱(级)、严重干旱(级)、中度干旱(级)和轻度干旱(级)四级,分别用红色、橙色、黄色和蓝色表示。5 农业干旱预警等级标准 5.1 农业干旱指标的计算 5.1.1 降水距平百分率(Pa)降水量距平百分率是表征
9、某时段降水量较常年同期值偏多或偏少的指标之一,能直观反映降水异常引起的干旱。某时段降水量距平百分率()按公式(1)计算:Pa%100=PPPPa (1)式中:P某时段降水量(mm);P计算时段同期气候平均降水量。某时段同期气候平均降水量P按公式(2)计算:=niiPnP11 (2)式中:n为 130 年,.,2,1niL=5.1.2 土壤相对湿度(Rsm)土壤相对湿度是土壤湿度占田间持水量的百分比。它是表征土壤中含有水分多少的指示性指标,能够直接反应农作物可利用水分高低的程度。本标准采用 050 厘米深度的土壤相对湿度,适用范围为旱地农作区。土壤相对湿度的计算如(3)式:GB/T 5 nfwR
10、smciini/%1001=(3)式中:Rsm土层平均土壤相对湿度(%);wi第 i 层土壤含水量(%);fci第 i 层土壤田间持水量(%);n作物发育阶段对应土层厚度内相同厚度的各观测层次土壤含水量测值的个数(如厚度不同,须按厚度取权重调整n)。5.1.3 作物受旱率()IS某一地区某时段作物受旱面积占总播种作物面积的百分比。农作物受旱率的计算如(4)式:%10001=AASI (4)式中:1A区域内作物受旱面积;0A区域内作物种植面积。5.1.4 MODIS综合干旱指数(DI)MODIS综合干旱指数主要表征通过遥感手段对农业干旱进行监测,纳入了与干旱有关的各种参数,包括昼夜温差、云指数、
11、归一化植被指数、归一化积雪指数、降水距平、灌溉区分类、前期干旱情况。5.1.4.1 昼夜温差(DT)采用 MODIS 的 31 通道白天和夜间数据来计算昼夜温差。在计算昼夜温差前首先需要剔除云。昼夜温差的计算如(5)式:ndCHCHDT3131=(5)式中:dCH31白天的亮度温度;nCH31夜间的亮度温度。5.1.4.2 综合云指数(CI)综合云指数的计算如(6)式:)_(_321PDICFDRPDICCDPDICCFDDICI+=(6)式中:最大连续无云天数,即监测周期内连续无云最多的天数;CCFD 最大连续有云天数,即监测周期内连续有云最大天数;CCD 有云天数比,监测周期内有云天数与总
12、天数的比值;CFDRDICCFD_CCFD对应的干旱分级;GB/T 6 DICCD_CCD对应的干旱等分级;DICFDR_对应的干旱分级;CFDRCCFD、CCD、3 个云参数对应干旱分级的计算如式(7)、式(8)、式(9)。CFDRbCCFDaDICCFD=_(7)bCCDaDICCD=_(8)bCFDRaDICFDR=_(9)最大连续无云天数、最大连续有云天数和有云天数比 3 个云参数对应的干旱分级分别见表 1、表2、表 3。表 1 最大连续无云天数干早指数设置 最大连续无云天数()CCFD1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 DICCFD_-2-1.8-1.5-1.0-0.50
13、.00.40.81.3 1.8 2 表 2 最大连续有云天数干早指数设置 最大连续有云天数()CCD1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 DICCD_ 2 1.8 1.1 0.40-1.0-1.5-1.7-1.8-1.9-2 表 3 无云天数比干旱指数设置 无 云 天 数 比(CFDR)0.30 0.350.400.450.500.550.600.65 0.7 DICFDR_-2-1.7-1.39-0.980 0.981.391.7 2 5.1.4.3 归一化植被指数(NDVI)NDVI由可见光通道1、近红外通道2的组合来计算。计算当前与历史同期平均的距平值,按照正距平到负距平,划分
14、为湿润到干旱,具体分级阈值应视实际情况而定。NDVINDVI 归一化植被指数的计算如(7)式:1212CHCHCHCHNDVI+=(10)5.1.4.4 归一化雪盖指数(NDSI)归一化雪盖指数由MODIS 数据直接计算获得。该指标适应于我国北方冬春季节,分级可参考黑灾指标(表4);有时也可以根据NDSI数值的大小,选择合适的分级闽值。表4 黑灾指数 轻黑灾 连续无积雪日数2040天 中黑灾 连续无积雪日数4160天 重黑灾 连续无积雪日数超过60天 归一化积雪指数的计算如(8)式:)/()(SRVISSRVISRRRRNDSI+=(11)式中:VISR可见光波段的反射率;SRR短红外波段的反
15、射率。另外,积雪、云、水体的判别方法 NDSI,且 ,且 THNDSINERRNERWR4TCT4其中,为近红外通道反射率,为远红外通道亮温,、为判识阈值。NERR4TTHNDSINERWRCT45.1.4.5 标准降水指数(SPI)GB/T 7 标准化降水指数是表征某时段降水量出现的概率多少的指标之一,标准降水指数的干旱分级见附录 A。其具体计算原理和方法见附录 B。5.1.4.6 前期干旱指数(PDI)前期干旱指数,由上一个周期的干旱指数构成。前期干旱指数与当前干旱指数之间的函数关系如(12)式:3)(25.0PDIF=(12)式中:PDI前期干旱指数,即Palmer干旱指标,其具体计算原
16、理和方法见附录C。5.1.5 MODIS综合干旱指数(DI)计算 根据(5.1.4)中介绍的与干旱有关的各种参数,来确定综合干旱指数。MODISMODIS综合干旱指数的计算如(13)式:+=)()/(PDIFXPXDIiii(13)式中:DI综合干旱指数;MODIS 综合干旱指数中可能考虑的各参数得出的干旱分级;iX 各参数对 MODIS 综合干旱指数的影响权,该权应根据数据的可信度给出,也可以根据各参数与实测土壤湿度的相关系数确定;iPF前期干旱指数与当前干旱指数的函数关系;该函数关系与监测区的地理位置、监测时间、监测的时间跨度等有关。PDI前期干旱指数。5.2 农业干旱预警等级标准 农业干
17、旱预警的指示性指标及预警等级的划分如表 5。表 5 农业干旱预警等级标准 指标名称 特大干旱(I 级)严重干旱(II 级)中度干旱(III 级)轻度干旱(IV 级)降水距平百分率/(%)Pa-80-51-80-26-50-15-25 土壤相对湿度/Rsm(%)30 4130 5140 6050 作物受旱率()IS41 2140 1120 510 MODIS 综合干旱指数(DI)2.0 1.62.0 1.11.5 0.51.0 未来有效降水量/(mm)iR3R70 5R60 7R40 10Rx其中:0,0分别为尺度和形状参数,和可用极大似然估计方法求得:AA43/411+=(B.2)/x=(B.
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- 中华人民共和国 国家标准 农业 干旱 预警 等级
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