Оценка водообеспеченности территории с использованием стандартизированного индекса осадков (Standardized Precipitation Index, SPI)

Введение

Существенным фактором варьирования уровня биопродуктивности земель сельскохозяйственного назначения в Крыму являются климатические и почвенные засухи.

Одним из распространенных в мире методов оценки засушливости территории является анализ величины и динамики варьирования во времени и в пространстве стандартизированного индекса осадков (SPI) методология расчета и применения которого была предложена и впервые апробирована более 20 лет назад (McKee T. B. etc., 1993).

Индекс представляет собой безразмерное центральное отклонение (в данном случае это отклонение месячных сумм осадков от их среднего значения), выраженное числом среднеквадратических отклонений.

Нормализованные значения индекса за периоды различной продолжительности (от одного до 48 месяцев) создают сопоставимые условия анализа уровня засушливости (или переувлажнения территории) независимо от локальных условий, например, для степной, предгорной и горной частей Крыма (для которых норма осадков может отличаться в 2 раза и более).

При расчете индекса используются многолетние данные о месячных суммах осадков (рекомендуемый ряд наблюдений – 30 лет и более). В зависимости от цели анализа расчетный интервал может составлять от 1 до 36 (48) месяцев, при этом белее короткие интервалы (1–3 месяца) используются для мониторинга возникновения метеорологической, почвенной и сельскохозяйственной засух, а более длинные (1-3 года) для анализа и мониторинга гидрологической и водохозяйственной засух.

Пример картирования пространственного распределения уровня обеспеченности осадками за февраль-апрель 2018 г  и индекса SPI для  3-х месячного интервала (на апрель 2018 г.) по данным из открытых источников для метеостанций Крыма (БД NCDC, США; БД ECA, EC; Rp5.ru), с визуализацией результатов средствами открытой ГИС (QGIS, версия 2.18) показывают существенные различия в оценке водообеспеченности (см. рисунок 1). Картированные значения SPI для оценки уровня засушливости территории полуострова для других периодов приведены на рисунках в следующих пунктах.

Рисунок 1 – Картирование водообеспеченности с оценкой варьирования осадков (А) и индекса SPI (Б) на уровне районов, февраль-апрель 2018 г.

Примечание

Применение при мониторинге засухи более детализированных спутниковых данных может существенно улучшить пространственную точность результатов варьирования осадков и водообеспеченности по территории (использование для анализа распределения осадков данных GPM с размером растрового грида 0,1º равнозначно получению дополнительно 20–30 точек измерения осадков для территории среднего района Крыма), однако проведенные в 2018 г. исследования (Попович В.Ф., Дунаева Е.А., 2018) показали необходимость проведения дополнительной калибровки материалов GPM  по наземным данным.

Материалы подготовлены с использованием данных, полученных при выполнении регионального проекта с поддержкой РФФИ и Министерства образования, науки и молодежи РК № 17-45-92026 «р_а».

 Ссылки

При использовании материалов данной страницы просим ссылаться на одну из следующих публикаций, в которых методология расчета SPI приведена более подробно:

Popovych, V.,  Dunaieva  Ie. (2014). Monitoring and Evaluation of Water Availability of the South of Ukraine and Russian Federation with Usage of the Standardized Precipitation Index. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT) Vol. 3 Issue 9, pp. 24–27. ISSN: 2278-0181

                                           или

Попович В.Ф., Дунаева Е.А. (2018). Применение стандартизированного индекса осадков для оценки водообеспеченности территории района. Аграрный вестник Урала.. № 6 (173). С. 36–43.

                                           или

Попович В.Ф. Использование стандартизированного индекса осадков для анализа режима работы водохранилищ / В.Ф. Попович, Е.А. Дунаева // "Вода и экология: проблемы и решения ". – № 3. – 2018. – С. 39–47. doi: 10.23968/2305–3488.2018.20.3.39–47