未旱綢繆：水文干旱變化特征及其驅動機制研究

內容提要

本書系統地介紹了水文干旱時空變化規律及驅動機制的理論方法和應用方面的最新研究成果，對該領域國內外研究現狀和進展進行了綜述，構建了不同尺度水文干旱指數，提出了水文干旱等級劃分方法，系統分析了水文干旱時空變化特征，采用統計方法和機器學習對水文干旱進行預測，通過Copula函數計算了不同的水文干旱頻率，揭示了氣候變化、土地利用/覆被變化對水文干旱的影響機理，并給出了大量實例說明理論方法的應用。書中介紹的理論方法具有一定的普遍性，可供其他流域、區域干旱變化規律分析或極端水文事件分析預測時參考。本書可作為水文水資源、水生態、水環境、水利水電工程、農業水利及相關專業的研究生專業課教材、教學參考書，也可供從事水文、水資源管理、水利水電、設計部門的工程技術人員、管理人員與高等院校相關專業的師生閱讀和參考。

寫作背景

國家戰略：政策驅動與戰略需求

在黨的二十大之后，國家對水資源安全和生態保護的重視達到了新高度，已將應對極端水文事件（特別是干旱）納入保障國家可持續發展的長遠戰略規劃中。黃土高原作為國家生態治理和水資源管理的重點關注區域，其干旱問題研究具有鮮明的時代背景和政策導向性。

區域特性：生態脆弱與災害頻發

黃土高原是我國干旱事件的核心區域，“十年九旱”且生態環境極度脆弱。該地區氣象、農業、水文干旱災害頻發，且極端事件呈增加趨勢，這種特殊的地理環境和嚴峻的自然條件構成了研究的現實背景。

現實挑戰：重大旱災的慘痛教訓

山西省近年發生多起旱災對糧食安全、人民生活、經濟發展乃至社會穩定的巨大破壞力（如2010~2011年發生近60年來最嚴重旱災、2012~2013年造成數十萬畝絕收和數億元損失的旱災），凸顯了開展相關研究的緊迫性。

寫作意義

理論意義：深化干旱機制識別方法創新

傳統的干旱研究方法難以有效解析氣象、水文等不同類型干旱在黃土高原復雜下墊面條件下的交織作用。該書旨在開展區別于傳統類型的過程解析方法研究，有助于填補對流域干旱“形成與發展”科學認識上的空白，從機理上深化對水文干旱時空變化規律的理解。

實踐價值：支撐防災減災與水資源管理

通過揭示干旱的影響機制，該書的研究成果能夠為制定科學合理的抗旱應對措施提供理論依據。這對于面臨嚴重干旱威脅的水利及相關行業來說，是應對“如何有效開展干旱評價預測”這一重大挑戰的關鍵支撐。

宏觀戰略意義：服務黃河流域高質量發展

研究最終落腳于“為推動黃河流域生態保護和高質量發展”提供重要理論支撐。這不僅是對區域局部問題的解決，更是對國家重大區域發展戰略（黃河流域生態保護和高質量發展）的積極響應，對于保障區域糧食安全、水安全及社會經濟可持續發展具有深遠的宏觀意義。

核心亮點

尺度擴展：從站點到流域面

提出基于典型斷面水文干旱指數的流域綜合干旱反演算法，解決了從“站點監測”到“流域面評估”的尺度轉換難題，實現了對流域整體旱情的精確把握。

等級劃分：干旱評測新技術

研發基于標準正態分布函數特性的干旱等級劃分新技術，為干旱嚴重程度的判定提供了更科學、客觀的定量標準。

過程解析：干旱傳遞過程動態

構建變化環境下“氣象-水文”干旱傳遞過程解析模型，揭示了降水短缺如何逐步演變為水文干旱的動態傳遞過程。系統闡釋了流域干旱的氣候學歸因。

目錄一覽

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以上內容摘編自科學出版社2025年10月出版的《水文干旱變化特征及其驅動機制研究》（趙雪花等著，北京：科學出版社，2025.11. ISBN 978-7-03-084012-7) 一書前言，有刪減修改，標題為編者所加。

氣候水文變化對生態系統、農牧業等影響重大, 尤其在氣候變化敏感、生態系統脆弱的內蒙古荒漠地區更為顯著, 亟須研發內蒙古荒漠化生態系統應對氣候水文變化關鍵技術。本次相關推薦的圖書以內蒙古為研究區, 基于生態系統、氣候水文因子等數據及野外調查與測試, 應用多元統計、隨機森林等方法, 識別了內蒙古地區荒漠化生態系統、氣候水文因子的時空變異規律; 揭示了氣候水文變化對荒漠化生態系統的影響過程與響應機制; 形成了氣候水文變化對荒漠化生態系統影響的評估技術; 模擬預估了未來氣候水文影響下荒漠化生態系統風險, 提出了內蒙古荒漠化生態系統應對氣候水文變化的方案。該書在豐富和完善相關研究方法的基礎上, 為荒漠化生態系統應對氣候水文變化提供參考, 有一定的應用前景和學術價值, 可供水資源、生態環境等相關專業本科生、研究生、研究人員及相關從業者參考使用。

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(本文編輯：方嘉雯）