长期以来, 国内外学者利用气象或水文因子, 发展了一系列的干旱指数, 进行了大量的研究, 许多国家也开展了干旱业务监测和实验工作(WMO and GWP, 2016)。干旱指数包括仅考虑降水量的单因子干旱指数, 如降水量距平百分率、 降水量分位数、 标准化降水指数(SPI); 或是考虑降水量和蒸散发的干旱指数, 如相对湿润度指数(MI)、 标准化降水蒸散指数(SPEI)、 基于土壤水分平衡的帕尔默指数(PDSI)等; 还包括基于卫星监测反演资料而研制的指数, 如植被指数(NDVI); 还有一些考虑多种干旱因子的综合干旱指数或模式输出的干旱指数等等(
张强等, 2011;
任福民等, 2015;
吴志勇等, 2020)。对于任何的干旱分析研究来说, 时间尺度是最重要的考虑因子之一(McKee et al, 1993;
熊光洁等, 2014;
徐一丹等, 2017;
王怡璇等, 2020)。时间尺度的选择对干旱监测指数非常重要, 如果时间尺度太短, 指数对降水反映过于敏感, 变化跳跃大, 难以反映干旱的累积效应; 而时间尺度太长, 则对当前的有效降水反映不够灵敏。SPI指数是一个标准化的指数, 是由不同时间尺度降水量异常定义得到的, 由于计算简单而得到广泛应用。其优点是可应用于不同的时间尺度, 这对于反映干旱的复杂影响来说非常重要, 可以用于分析干旱现象对不同区域以及不同类型的水资源需求的影响。但是由于SPI只利用了降水量这一单一因子, 而没有考虑直接影响水分平衡的蒸散发, 有时监测结果与实际干旱状况颇有出入(
陈家宁等, 2020)。为了解决单一时间尺度表征干旱的不足, 更好的反映不同时间尺度降水对干旱的综合影响, 国家气候中心在多年干旱监测业务实践的基础上, 考虑反映短时间尺度(近30天)影响作物水分亏缺情况的相对湿润度指数, 及反映短时间尺度(近30天)和长时间尺度(近90天)降水气候异常情况的标准化降水指数, 通过对上面三个指数权重综合构建了综合气象干旱指数CI(
张强等, 1998; 王有民等.2007), 并首次编制发布了《气象干旱等级》国家标准(张强等, 2006)。然而, CI在实时逐日干旱监测中, 对降水过程的反应过于敏感, 干旱程度往往会出现不连续加重现象, 对持续时间长的重大旱事件的旱情描述偏轻(
赵海燕等, 2011;
杨丽慧等, 2012)。其主要原因是CI考虑的三个尺度的干旱指数, 其中2个是相同的尺度(近30天), 难以反映干旱发生的多时空尺度特点(
张强等, 2011), 并对不同地区的降水特征考虑不足。针对这一现象国家气候中心引入了标准化权重降水指数SPIW
60, 增加150天标准化降水指数SPI
150, 对综合气象干旱指数CI做了进一步的改进, 形成气象干旱综合指数MCI, 并修订了《气象干旱等级》国家标准GB/T20481-2017(张存杰等, 2017), 因MCI综合考虑了不同时间尺度、 不同时段降水权重等因素, 其适用性较SPI、 SPEI和MI指数等单尺度指数明显提高(
谢五三等, 2021)。