基于SPI SPEI指数的汉江流域 1961~2014年干旱变化特征分析
基于SPI_的1961—2020年昌吉地区作物生长季气象干旱时空特征研究
进入21世纪以来，在全球气候变暖背景下，我国干旱时间的发生频率有明显的上升[1]。
气候变暖加剧了极端天气概率[2]。
极端气象问题引发的气象灾害引起全社会的广泛关注[3]。
干旱是我国最常见、对农业生产影响最大的气候灾害，危害性超过了其他的自然灾害[4]。
气象干旱是农业干旱与社会经济干旱的基础，是指区域内持续的降水异常偏少、土壤水分严重亏缺的气候现象。
气象干旱对农业生产和粮食安全的影响日益加重[5]。
新疆属典型的大陆性干旱半干旱气候区，气象干旱的影响范围大且持续时间长。
关于新疆气象干旱的分布特征及其成因研究显示，1964—2012年石河子垦区呈暖湿趋势[6]；天山地区气候总体呈暖湿化趋势[7]。
阿勒泰地区作物生育期气候总体日趋暖湿化[8]。
这些研究结果丰富了北疆气候干湿变化认知。
昌吉地区是新疆粮食和种子主产区，2021年统计数据显示，昌吉地区农作物面积为46.37万hm 2，其中粮食作物21.72万hm 2，制种作物5.5万hm 2。
另外，节水灌溉区占农作物总种植面积的90%，山旱地占10%。
随着气候变暖，昌吉地区春、夏季干旱事件频发，2020、2022年春、夏季，2015、2021、2023年夏季均发生不同程度的区域性气象干旱，对农业生产造成了不利影响。
因此，迫切需要探究昌吉地区近60年作物生长季干旱变化特征及演变，为农业安全生产提供科学依据。
本研究将基于昌吉地区1961—2020年气象资料，以标准化降水指数（SPI-7）作为干旱指标，分析作物生长季（4—10月）干旱时空变化特征，运用趋势分析法、M-K 突变检验法和小波分析法探究作物生长季干旱的年际和年代际变化特征，并基于干旱站次比和干旱强度分析作物生长季干旱的年际变化，以期为干旱监测预警和农业持续发展提供依据。
1研究区概况及数据来源1.1研究区概况基于SPI 的1961—2020年昌吉地区作物生长季气象干旱时空特征研究阿帕尔·肉孜1，阿吉古丽·沙依提2，叶尔克江·霍依哈孜1*，黄秋霞1（1.昌吉州气象局，新疆昌吉831100；2.新疆气象学会，新疆乌鲁木齐830002）摘要：基于昌吉地区1961—2020年的气象资料分析作物生长季标准化降水指数（SPI -7）的年际和年代际变化特征，揭示作物生长季干旱发生频率和强度。
基于SPI SPEI指数的汉江流域 1961~2014年干旱变化特征分析
关键词
干旱变化，标准化降水指数，标准化降水蒸发指数，汉江流域
1. 引言
近几十年来，随着全球气候的持续变暖，极端天气气候事件的发生频率和强度都有增加的趋势，其中干旱 事件的发生频率也呈现明显上升的趋势。干旱是一种发生频率高、持续时间长、影响范围广的自然灾害[1]，长 期困扰着工农业生产，造成水资源短缺、生态与环境恶化等不利影响。随着经济发展和人口膨胀，水资源短缺 现象日趋严重，这也直接导致了干旱地区的扩大与干旱化程度的加重[2]。据统计，20 世纪后 50 年中国受旱面 积和受旱成灾面积呈上升趋势，各年代旱灾成灾率也呈上升趋势[3]。美国气象学会将干旱的定义划分为四种： 气象干旱、水文干旱、农业干旱和社会经济干旱，其中气象干旱表现为降水减少或无降水，其他三种干旱成因 的形成都与气象干旱有一定关系[1] [4]。 干旱指数是研究干旱气候的基础，也是衡量干旱程度的标准和关键环节[5]。根据建立途径的不同可把干旱 指数分为两类：一类是通过研究干旱机理，力图细致地反映干旱涉及的各个物理过程，以提高对干旱强度和持 续时间的反应精度；第二类：通过气象学方法，研究降水量的统计分布规律，以反映干旱的强度和持续时间。 第二类指标计算简单，所需资料容易获取，而且由于指标不涉及具体的干旱机理，时空适应性较强，代表性指 标是 Mckee [6]等提出的标准化降水指数 SPI (Standard Precipitation Index)。 袁文平和周广胜[7]利用分布在中国不 同气候区的 7 个气象站 1951~1995 年的月降水资料， 比较分析了 SPI 和在中国已成熟应用的 Z 指数。 结果表明， SPI 计算结果与 Z 指数有极好的一致性。同时，由于 SPI 是通过概率密度函数求解累积概率，再将累积概率标 准化而得，具有稳定的计算特性，消除了降水的时空分布差异，在各个区域和各个时段均能有效地反映旱涝状 况，优于在我国广泛应用的 Z 指数。 Vicente-Serrano [8]等于 2010 年提出了标准化降水蒸散指数 SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)，该指数基于降水和蒸散两种变量，考虑了水分平衡对干旱的影响，具有对温度敏感的特点，又具备 SPI 计算简单、适合多尺度、多空间比较的优点[9]，是分析干旱演变趋势的理想指标。李伟光[10]等应用 SPEI
基于SPI的黄河谷地气象干旱特征
文章引用: 张海春. 基于 SPI 的黄河谷地气象干旱特征[J]. 农业科学, 2019, 9(1): 22-27. DOI: 10.12677/hjas.2019.91004
Table 1. Classification table of meteorological drought level of standardized precipitation index 表 1. 标准化降水指数气象干旱等级划分表
等级 1 2 3 4 5 类型 无旱 轻旱 中旱 重旱 特旱 标准化降水指数 SPI −0.5 < SPI −1.0 < SPI < −0.5 −1.5 < SPI < −1.0 −2.0 < SPI < −1.5 SPI < −2.0
th th th
Received: Dec. 24 , 2018; accepted: Jan. 7 , 2019; published: Jan. 14 , 2019
Abstract
Data at Guide county observatory station in Qinghai Province for 1961-2017 precipitation was utilized to obtain annual drought index and seasonal drought index in Yellow River Valley based on standardization precipitation index (SPI). The result showed that there were many droughts in the Guide area, 38.2% of which occurred from 1961 to 2017. The drought frequency in spring, summer and autumn was 26.3%, 24.6% and 31.6%, respectively.
基于SPEI的中国百年干旱时空变化特征分析
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－１１４４．２０１８．０５．０４５
基于 ＳＰＥＩ的中国百年干旱时空变化特征分析
刘晓勇
（咸阳市水利局，陕西 咸阳 ７１２０００）
摘 要：基于中国 １９０１年—２０１５年 ＳＰＥＩ月数据，通过空间干旱识别方法识别出干旱烈度与干旱面积，
分别利用 ７种分布函数拟合干旱特征，选出最优分布；利用 ６种 Ｃｏｐｕｌａ函数模拟干旱烈度与干旱面积的
的最优分布为广义极值分布，两变量之间的相关度较高，最优联合分布模型为正态 Ｃｏｐｕｌａ模型，通过面
积 －烈度 －频率曲线可以识别给定干旱面积重现期条件下干旱烈度的发生频率，对于区域干旱特征分
析及水资源管理具有重要的科学意义。
关键词：干旱；ＳＰＥＩ；时空特征；Ｃｏｐｕｌａ函数
中图分类号：Ｐ３３３
文献标识码：Ａ
联合概率分布，基于 Ｒｏｓｅｎｂｌａｔｔ变换 Ｃｒａｍｅｒ－ＶｏｎＭｉｓｅｓ检验统计量拟合方法，优选干旱烈度、面积两变量
联合分布的 Ｃｏｐｕｌａ模型；基于最优 Ｃｏｐｕｌａ模型绘制干旱面积 －烈度 －频率曲线。结果表明：中国地区在
１９０１年—２０１５年，干旱面积与干旱烈度都呈明显上升趋势；干旱面积的最优分布为韦伯分布，干旱烈度
干旱是一种持续时间长、影响范围广、发生频率 高的自然灾害［１］。近年来，随着气候变化、人类活动 的加剧，干旱发生的强度和频率都有增加的趋势，频 发性、高强度的干旱天气加剧了区域水资源供需矛 盾，造成水质恶化，作物减产，生态恶化等一系列连 锁灾害［２］。世界上诸多国家和地区都曾受干旱的侵
扰，严重影响了这些国家地区的自然生态环境和人 类生活［３］。由于季风途径和强弱的年际变化大，长 期以来我国大范围的干旱频繁发生［４］，据水利部报 道，在 １９９０年—２００７年间，平均每两年我国就会发 生一次极端干旱事件，平均每次干旱引起的粮食减 产达 ３９２亿 ｋｇ，占国民经济生产总值的 １．４７％，因
基于SPEI干旱指数的西北地区干旱时空分布
基于SPEI干旱指数的西北地区干旱时空分布滕怀颐1冯克鹏1>2>3（1.宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川750001；2.宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心，宁夏银川750021；3.旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心，宁夏银川750021）摘要：基于中国西北地区145个国家基本气象站1960—2017年逐月降水量数据和逐月平均气温数据，通过计算不同时间尺度下的逐月标准化降水蒸散发指数（SPEI），分析了不同时间尺度下的西北地区的不同季节、年际以及年代际下的干旱时空分布，并采用Mann-Kendall检验、小波分析以及样条函数空间插值等方法对西北地区57a的干旱时空变化特点进行了探讨。
结果发现，从年际变化来看，西北地区整体SPEI呈下降趋势，表明该地区干旱情况逐渐加重。
从季节变化来看，西北地区四季极度干旱和重度干旱频率均随时间尺度的增加而有所增加，但随着时间尺度的增加，中度干旱频率除秋季干旱频率一直增加外，春、夏、冬3季干旱频率均呈现先下降后增加的趋势。
由小波分析可知，西北地区在年际上存在着3~8a的周期的小尺度信号，在年代际上存在着12~ 15a和28~30a的大尺度信号，而7a和14a这2个周期在西北地区过去57a的干旱变化中起了主要作用。
由Mann -Kendall检验法可知，西北地区SPEI值在1995年发生突然减小的变异点，说明西北地区在1995年后由湿润转变为干旱，西北地区SPEI值下降趋势在2000年附近达到0.05显著水平，表明西北地区在2000年后干旱化加重趋势明显。
与历史资料对比发现SPEI干旱指数在表征西北地区干旱状况有较好的适用性。
关键词：SPEI干旱指数；西北地区；干旱变化趋势；多时间尺度；小波分析；Mann-Kendall检验中图分类号：S161文献标识码：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20210430024干旱是普遍发生在全世界的一种气象灾害，是指由于水分收支或供求关系不平衡，从而形成的水分短缺现象［1］。
基于SPEI的1960—2015年江汉平原旱涝规律分析及预测
2018年9月灌溉排水学报第37卷第9期Sep.2018Journal of Irrigation and Drainage No.9V ol.37文章编号：1672-3317（2018）09-0108-08基于SPEI的1960—2015年江汉平原旱涝规律分析及预测郭树龙，温季*，姜新（中国农业科学院农田灌溉研究所，河南新乡453002）摘要：【目的】明确湖北省江汉平原的旱涝演变规律。
【方法】基于5个气象站1960—2015年实测资料，利用标准化降水蒸散指数（SPEI），统计分析了其旱涝变化情况，并采用Mann-Kendall突变检验分析其变化趋势，同时采用马尔柯夫链预测模型预测了2016—2020年旱涝情况。
【结果】Mann-Kendall趋势分析平均气温以0.238℃/10a上升，降水量以0.368mm/10a增加，参考作物腾发量(ET0)以0.028mm/10a增加，降水的增幅比ET0增幅大。
SPEI-1以0.013/10a增加，SPEI-3以0.018/10a增加，SPEI-12以0.038/10a增加，随着时间尺度的增加，SPEI增加趋势变大。
春秋二季向干旱化发展，夏冬二季向洪涝化发展。
2016—2020年该地区发生了持续时间最长的一次干旱过程为4个月，最干旱年份为1966年，最干旱月份为1963年1月；历时最长的一次洪涝过程为9个月，最涝年份为1983年，最涝月份为1983年10月。
基于马尔柯夫链预测模型，2016年发生干旱的概率为45%，而发生洪涝的概率为35%，2017年发生干旱的概率为30.61%，而发生洪涝的概率为29.71%，2018—2020年干旱发生的概率为35%左右，洪涝发生的概率为30%左右。
【结论】该地区向着湿润化发展，但是2016—2020年发生干旱的概率大于发生洪涝的概率。
关键词：旱涝；江汉平原地区；SPEI中图分类号：S162.1文献标志码：A doi:10.13522/ki.ggps.2017.0514郭树龙，温季，姜新.基于SPEI的1960—2015年江汉平原旱涝规律分析及预测[J].灌溉排水学报，2018,37（9）：108-115.0引言干旱和洪涝灾害是世界上普遍发生的气象灾害。
基于SPI模型的江汉平原旱涝分布及其变化规律的研究
并 以此作 为评定 旱涝严 重程 度 的指标 ， Ｓ Ｉ 即 Ｐ 指标 。
Ｓ Ｉ 型 的应 用 基础 是 具有 连 续 的 降水 长 系列 资 Ｐ模 料 （ 般 不少 于 ３ ａ ｔ 现将详 细 的分 析 处 理过 程说 明 一 ０）， ”
如下［ｑ ９ ： －
降水 指数 探测水 分 亏损 比帕 默尔指 数更灵 敏 。
在 国内 ，Ｐ 也得 到 了一 定程 度 的应用 和研究 。袁 ＳＩ 文 平等 对 比分析 标 准降水 指数 与 ｚ指数 在我 国的应用 情 况得 出 ，标准 降水 指数 的应 用效果 较 Ｚ指 数更 好圈 。 王英 等研究 指 出 ．Ｐ 在反 映一 段时 间 内降水与 水资 源 ＳＩ 状态 之 间的关 系时 比百分 比法 和距平 法更 优嘲 韩海 涛 。
相 反 ， 偏多 到一定 程度 ， 若 就认 为其 发生 了洪 涝 。基 于 这 一 思 想 ， 定 降 水量 服 从 ｇｍｍ 假 ａ ａ分 布 ， 过 一 定 计 通 算 手段 将降水 量 的累积 频率分 布转 化 为标 准正态 分 布
出 ，标 准 降水指 数 比帕默 尔指数 能更 好 地再 现旱 涝情 况［ ３ １ 。Ｈａｅ 等人 在 研究 干 旱 的监测 问题 时指 出 ， 准 ｙｓ 标
第 ３卷 第 ２ ２ 期
加 １年 ４ ２ 月
水 文
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ ＮＡ ＨＹＤＲＯＬ Ｙ ＯＧ
Ｖ０ ． ． １ ２ Ｎｏ２ ３
Ａｐｒ，２ ２ ． ０１
基 于 ￥ ｌ 型 的江 汉 平原 旱 涝 分 布及 其 Ｐ模
变化规律 的研究
邵 进 ，李 毅 ，宋松 柏
下 的 不 同 时 期 和 地 区 的 干 旱 描 述 和 对 比 分 析 脚 。 Ｇｔ ａ ｕｔ ｎ曾经 以计算 的方 式来 说 明 Ｓ Ｉ ｍ Ｐ 的实用 性 ， 并指
基于SPEI的1961_2012年东北地区干旱演变特征分析_高蓓
中国农业气象（Chinese Journal of Agrometeorology）2014年doi：10．3969/j．issn．1000－6362．2014．06．008高蓓，姜彤，苏布达，等．基于SPEI的1961－2012年东北地区干旱演变特征分析［J］．中国农业气象，2014，35（6）：656－662基于SPEI的1961－2012年东北地区干旱演变特征分析*高蓓1，2，姜彤1，2＊＊，苏布达1，2，朱娴韵1，2，王艳君1（1.南京信息工程大学地理与遥感学院/气象灾害预报预警与评估协同创新中心，南京210044；2.中国气象局国家气候中心，北京100081）摘要：基于1961－2012年东北地区65个气象站逐日降水、气温、相对湿度、实际水汽压、风速和日照时数资料，计算标准化降水蒸散指数（SPEI），并对SPEI指数评价实际干旱的能力进行验证，采用M－K趋势检验和正交经验分解函数等统计方法，分析近52a东北地区年、季尺度的干旱演变特征。
结果表明：SPEI指数可以表征东北地区的干旱特征；1961－2012年，全区年SPEI指数呈现明显的阶段性特征，20世纪60年代后半段、70年代后半段和90年代后半段－21世纪初的3个时段发生了连续干旱，中西部地区是干湿变化异常敏感的地区。
东北地区春季干湿状况变化趋势不明显，但在2003年以后出现变湿态势，夏、秋季有不显著的干旱化态势，20世纪90年代中期以后秋季干旱化态势明显增强，黑龙江省西南部和吉林省西部地区秋旱加强态势较其它地区明显；冬季21世纪全区趋于变湿，变湿态势较明显的地区位于吉林省中西部和辽宁省北部。
关键词：标准化降水蒸散指数（SPEI）；年际变化；季节变化；干旱Evolution Analysis on Droughts in Northeast China During1961－2012Based on SPEI GAO Bei1，2，JIANG Tong1，2，SU Bu-da1，2，ZHU Xian-yun1，2，WANG Yan-jun1（1.School ofＲemote Sensing/Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters，Nanjing University of Information Science＆Technology，Nanjing210044，China；2.The National Climate Centre，China Meteorological Administration，Beijing100081）Abstract：Based on the daily precipitation，temperature，relative humidity，actual vapor pressure，wind speed and sunshine duration record from65meteorological stations in1961－2012，the standardized precipitation evapotranspiration indices（SPEI）were calculated and verified for assessing the droughts in Northeast China．M-K method and Empirical Orthogonal Function（EOF）were also used to analyze drought characteristic in different time scale over Northeast China as well．The results showed that the SPEI could capture the evolution of droughts over the Northeast region．Annual SPEI showed an obvious fluctuation during1961－2012，the lasting droughts in Northeast China occurred in the late1960s，and variability of droughts was most severe in the middle-west part in late1970s and from ending of1990s to early21st century．Seasonal SPEI showed different characteristics，with no obvious trend in spring before21st century，but wetting tendency was found after2003．Occurrence of droughts in summer and autumn tended to increase，and more sever since mid-1990s in autumn in the southwest Heilongjiang province and the western Jilin province．While an obvious wetting tendency have been detected for winter season since early21st century in the middle-west Jilin province and the north Liaoning province．Key words：Standardized precipitation evapotranspiration index（SPEI）；Annual variation for SPEI；Seasonal variation for SPEI；Droughts干旱是影响农业生产、经济发展最严重的自然灾害之一［1］。
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基于 SPI/SPEI 指数的汉江流域 1961~2014 年干旱变化特征分析
指数分析了中国 1951~2009 年干旱趋势， 得出的结果与应用其他干旱指数得出的结果一致。 庄少伟[11]基于 SPEI 指数分析中国区域干旱化特征，认为 SPEI 在干旱区和湿润区均能充分反映增温引起的干旱程度的变化，并可作 为监测指数识别干旱是否发生或结束，能较准确地表征干旱状况。 在计算 SPEI 指数时，需先计算蒸发量，已有研究 [5] [10] [11] 中采用的是 Vicente-Serrano [8] 推荐的 Thornthwaite 方法来计算蒸发量，该方法仅考虑了温度要素，而忽略了其它气象要素如湿度、日照和风速等对蒸 发量的影响，在气候变化的情景下，不能客观反映参照蒸发量随时间的变化趋势，从而影响了对 SPEI 指数随时 间变化趋势的分析。本文在计算 SPEI 指数中所需蒸发项时，采用 FAO 推荐的 Penman-Monteith 方法，该方法 较为全面的考虑温度、湿度、日照和风速等气象要素，且其准确性和可靠性已得到广泛的验证[12]。本文基于 SPI 指数和 SPEI 指数，分析汉江流域不同时间尺度的 SPI/SPEI 规律，SPI/SPEI 指数的长期变化趋势和空间变化 规律，从而研究汉江流域干旱变化特征，同时对比 SPI 指数和 SPEI 指数在分析流域干旱时的差异。
关键词
干旱变化，标准化降水指数，标准化降水蒸发指数，汉江流域
1. 引言
近几十年来，随着全球气候的持续变暖，极端天气气候事件的发生频率和强度都有增加的趋势，其中干旱 事件的发生频率也呈现明显上升的趋势。干旱是一种发生频率高、持续时间长、影响范围广的自然灾害[1]，长 期困扰着工农业生产，造成水资源短缺、生态与环境恶化等不利影响。随着经济发展和人口膨胀，水资源短缺 现象日趋严重，这也直接导致了干旱地区的扩大与干旱化程度的加重[2]。据统计，20 世纪后 50 年中国受旱面 积和受旱成灾面积呈上升趋势，各年代旱灾成灾率也呈上升趋势[3]。美国气象学会将干旱的定义划分为四种： 气象干旱、水文干旱、农业干旱和社会经济干旱，其中气象干旱表现为降水减少或无降水，其他三种干旱成因 的形成都与气象干旱有一定关系[1] [4]。 干旱指数是研究干旱气候的基础，也是衡量干旱程度的标准和关键环节[5]。根据建立途径的不同可把干旱 指数分为两类：一类是通过研究干旱机理，力图细致地反映干旱涉及的各个物理过程，以提高对干旱强度和持 续时间的反应精度；第二类：通过气象学方法，研究降水量的统计分布规律，以反映干旱的强度和持续时间。 第二类指标计算简单，所需资料容易获取，而且由于指标不涉及具体的干旱机理，时空适应性较强，代表性指 标是 Mckee [6]等提出的标准化降水指数 SPI (Standard Precipitation Index)。 袁文平和周广胜[7]利用分布在中国不 同气候区的 7 个气象站 1951~1995 年的月降水资料， 比较分析了 SPI 和在中国已成熟应用的 Z 指数。 结果表明， SPI 计算结果与 Z 指数有极好的一致性。同时，由于 SPI 是通过概率密度函数求解累积概率，再将累积概率标 准化而得，具有稳定的计算特性，消除了降水的时空分布差异，在各个区域和各个时段均能有效地反映旱涝状 况，优于在我国广泛应用的 Z 指数。 Vicente-Serrano [8]等于 2010 年提出了标准化降水蒸散指数 SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)，该指数基于降水和蒸散两种变量，考虑了水分平衡对干旱的影响，具有对温度敏感的特点，又具备 SPI 计算简单、适合多尺度、多空间比较的优点[9]，是分析干旱演变趋势的理想指标。李伟光[10]等应用 SPEI
Characteristics of Drought Variations in Hanjiang Basin in 1961-2014 Based on SPI/SPEI
Xin’e Tao, Hua Chen, Chongyu Xu
State Key Laboratory of Water Resources & Hydropower Engineering Science, Wuhan Hubei Email: taoxine@ Received: Sep. 10th, 2015; accepted: Sep. 25th, 2015; published: Oct. 9th, 2015 Copyright © 2015 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/
பைடு நூலகம்
3. 研究方法
3.1. SPI 指标
由于不同时间、不同地区降水量变化幅度很大，直接用降水量很难在不同时空尺度上相互比较，而且降水 分布是一种偏态分布，不是正态分布，所以在降水分析中，采用 Γ 分布概率来描述降水量的变化，然后再经正
Keywords
Drought Variations, SPI, SPEI, Hanjiang Basin
基于SPI/SPEI指数的汉江流域 1961~2014年干旱变化特征分析
陶新娥，陈 华，许崇育
作者简介：陶新娥 (1991-)，女，湖北武汉人，硕士研究生，主要从事流域水资源管理研究。
文章引用: 陶新娥, 陈华, 许崇育. 基于 SPI/SPEI 指数的汉江流域 1961~2014 年干旱变化特征分析[J]. 水资源研究, 2015, 4(5): 404-415. /10.12677/jwrr.2015.45050
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 Email: taoxine@
基于 SPI/SPEI 指数的汉江流域 1961~2014 年干旱变化特征分析
收稿日期：2015年9月10日；录用日期：2015年9月25日；发布日期：2015年10月9日
摘
要
本文采用汉江流域13个气象站1961~2014年逐日气象数据(降雨、温度、相对湿度、日照时数和风速)，利用标 准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI)两个干旱指标， 分析了1961~2014年汉江流域的干旱变化特征。 结果表明：(1) 近54年来，汉江流域年降水量呈不显著下降趋势，年参照蒸发量呈显著减少趋势(−7.7 mm/10 a)，SPI指数总体上呈不显著下降趋势，而SPEI指数呈不显著上升趋势；(2) 1个月尺度的SPI指数的正负波动范 围较SPEI大，随着时间尺度延长，SPI/SPEI发生干旱的持续时间增长，旱涝变化趋于稳定；(3) 流域无旱的累 积概率超过65%，随时间尺度延长无旱发生的概率逐渐降低；(4) 流域最干旱的年份为1966年，最干旱年东南 地区的干旱等级整体上比西北地区高， 最湿润年为1983年， SPI/SPEI由西北向东南均呈现先减小再增大的趋势； 在描述各站点干旱等级时，最干旱年SPEI描述的流域干旱等级整体上高于SPI，最湿润年SPI和SPEI描述的旱涝 等级基本一致。
Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2015, 4(5), 404-415 Published Online October 2015 in Hans. /journal/jwrr /10.12677/jwrr.2015.45050
Abstract
To analyze the characteristics of drought variations in Hanjiang Basin, the standardized precipitation index (SPI) and the standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI) were calculated by using daily meteorological data (including precipitation, temperature, relative humidity, solar duration and wind speed) from 13 meteorological stations across Hanjiang Basin for 1961-2014. Results showed that: (1) in the past 54 years, the annual precipitation showed a non-significant downward trend, while the annual evapotranspiration presented a significant downward trend (−7.7 mm/10 a); the SPI index demonstrated a non-significant downward trend, and the SPEI index with a non-significant upward trend; (2) SPI values with 1-month scale had a larger fluctuation range than SPEI values, and the SPI/SPEI drought duration extended as the time scale prolong; (3) over 65% of the basin was drought-free in 1961-2014, and the drought-free cumulative probability decreased as time scale extended; (4) the driest year in Hanjiang Basin was 1966, with higher drought grade in southeast region than in northwest region overall, while the 1983 was the wettest year, with SPI/SPEI values decreased and then increased from northwest to southeast. When describing the drought grade at each station, drought grades based on SPEI were higher than SPI as a whole in the driest year, while drought grades based on SPI and SPEI were basically consistent in the wettest year in Hanjiang Basin.