基于核熵成分分析的综合干旱指数的构建与应用 —以黑河流域中上游为例

针对传统单变量干旱指数难以全面表征干旱及部分综合干旱指数难以反映多变量之间的非线性关系等问题,采用标准化降水蒸散发指数(SPEI)、标准化径流指数(SRI)及标准化土壤湿度指数(SSMI)3个单变量指数分别表征气象干旱、水文干旱和农业干旱,利用核熵成分分析法(KECA)构造综合干旱指数(SMDI),采用M-K趋势检验、小波分析及典型历史旱情验证等方法分析干旱的时空变化特征以及干旱指数的适用性。以黑河流域中上游为例,结果表明:研究区全年77.6%的区域表现为干旱不显著加重的趋势;在流域尺度上,干旱存在43 a的长周期,15～23 a的中周期,3～8 a的短周期;20世纪90年代夏、秋两季及21世纪以来春、冬两季干旱发生频率较高,且整体夏旱发生频率最高;1969年春、1997年秋和2009年冬的典型历史旱情验证表明SMDI优于其他3种单变量干旱指数。说明基于KECA构建的SMDI是一种有效的干旱监测指数,在黑河流域中上游干旱监测中有好的适用性。