基于SPEI指數(shù)的內(nèi)蒙古多時(shí)空尺度干旱特征分析

謝岷，高聚林*，孫繼穎，于曉芳，王志剛，胡樹(shù)平，張璐

?區(qū)域農(nóng)業(yè)水管理?

基于指數(shù)的內(nèi)蒙古多時(shí)空尺度干旱特征分析

謝岷1，高聚林1*，孫繼穎1，于曉芳1，王志剛1，胡樹(shù)平1，張璐2

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，呼和浩特 010019；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 圖書(shū)館，呼和浩特 010018）

分析內(nèi)蒙古地區(qū)1951—2018年的多時(shí)空尺度干旱變化特征，為該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科學(xué)減災(zāi)提供理論依據(jù)。基于1951—2018年內(nèi)蒙古地區(qū)50個(gè)基準(zhǔn)地面氣象觀測(cè)站的連續(xù)日值氣象數(shù)據(jù)，采用標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)（）和Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)分析方法研究了內(nèi)蒙古不同時(shí)空尺度干旱演化特征。時(shí)間上，1979年前后是內(nèi)蒙古地區(qū)氣候變化的一個(gè)關(guān)鍵突變點(diǎn)，大部分地區(qū)干旱有所緩解，逐步進(jìn)入濕潤(rùn)轉(zhuǎn)變期，但內(nèi)蒙古西部地區(qū)自1996年前后又進(jìn)入新一輪干旱期?？臻g上，內(nèi)蒙古中西部和赤峰、通遼的部分地區(qū)干旱形勢(shì)較為嚴(yán)峻。指數(shù)可以較好地表征內(nèi)蒙古長(zhǎng)期的干旱變化特征。

標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)；時(shí)空變化；干旱；內(nèi)蒙古

0 引 言

【研究意義】干旱受氣候、地形、地貌、土壤質(zhì)地、植被、生態(tài)等多種因素的共同影響，是一個(gè)逐步積累且十分復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和全球變暖趨勢(shì)的增加，我國(guó)面臨的干旱災(zāi)害形勢(shì)已不容樂(lè)觀，尤其是糧食主產(chǎn)區(qū)的干旱災(zāi)害發(fā)生頻率有不斷增加趨勢(shì)[1]。當(dāng)前我國(guó)面臨著水資源短缺、環(huán)境承載力下降、糧食安全與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展矛盾等問(wèn)題，如何更好地深入了解區(qū)域干旱災(zāi)害特征，進(jìn)而主動(dòng)抵御干旱災(zāi)害、降低干旱災(zāi)害損失已成為區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和防災(zāi)減災(zāi)管理亟待解決的重大科學(xué)難題?！狙芯窟M(jìn)展】干旱災(zāi)害是影響面最廣、造成經(jīng)濟(jì)損失最大、世界上最嚴(yán)重的自然災(zāi)害類型之一。據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國(guó)水旱災(zāi)害公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示，1950—2010年中國(guó)由于干旱災(zāi)害而導(dǎo)致的糧食減產(chǎn)量高達(dá)10 556億kg，因旱災(zāi)而導(dǎo)致的年均糧食減產(chǎn)量高達(dá)173億kg，占年均實(shí)際糧食總產(chǎn)量的5.23%，占各種自然災(zāi)害造成糧食總損失量的60%以上[2]。為了能夠全面準(zhǔn)確地描述干旱的發(fā)生、發(fā)展和強(qiáng)度，當(dāng)前有數(shù)以百種的干旱指數(shù)被提出并應(yīng)用。但由于干旱的形成因素復(fù)雜，很難找到一種普遍適用于各種情形的干旱指數(shù)[3]。目前，國(guó)際上常用的干旱指數(shù)主要為帕默爾指數(shù)（Palmer Drought Severity Index，）和標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（Standardized Precipitation Index，），但在實(shí)際應(yīng)用中上述2個(gè)指數(shù)均存在一定的局限性?！厩腥朦c(diǎn)】進(jìn)入新世紀(jì)后，標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index，）被提出，該指數(shù)綜合考慮了降水和溫度因子，將指數(shù)所關(guān)注的干旱對(duì)蒸散的響應(yīng)和指數(shù)的計(jì)算簡(jiǎn)便、具有多時(shí)間尺度等優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，是近年來(lái)在全球變暖背景下監(jiān)測(cè)干旱特征比較理想且有效的評(píng)價(jià)工具，在國(guó)內(nèi)外的區(qū)域尺度干旱評(píng)價(jià)與研究中均具有良好效果[4-5]。然而，目前在內(nèi)蒙古地區(qū)應(yīng)用指數(shù)對(duì)區(qū)域干旱特征的評(píng)價(jià)研究甚少?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】?jī)?nèi)蒙古地處我國(guó)北部邊疆，地域遼闊、生態(tài)類型多、氣候資源豐富，是我國(guó)重要的糧油生產(chǎn)基地，同時(shí)也是我國(guó)北方地區(qū)干旱發(fā)生最為頻繁的地區(qū)之一。鑒于此，本研究將從如何客觀地量化干旱發(fā)生和評(píng)價(jià)干旱程度入手，深入探究?jī)?nèi)蒙古地區(qū)干旱時(shí)空演變特征，以期為內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的防旱抗旱管理工作提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

內(nèi)蒙古自治區(qū)位于我國(guó)北部邊疆，范圍橫跨東北、華北和西北。區(qū)內(nèi)地形地勢(shì)西高東低，南高北低，全區(qū)總面積78 866.67 hm2，占中國(guó)陸地面積的12.3%。內(nèi)蒙古地處中溫帶大陸，水熱條件較差，降水稀少。氣溫自大興安嶺向東南、西南方向遞增。低溫區(qū)分布于大興安嶺中山地帶，年均溫低于-5～-3 ℃，是我國(guó)最寒冷的地區(qū)之一，大興安嶺以西區(qū)域的氣溫明顯遞增。內(nèi)蒙古地處季風(fēng)環(huán)流過(guò)渡帶，降水自東南向西北遞減。其中，大興安嶺山地和西遼河流域的南部山區(qū)，年降水量450 mm以上。內(nèi)蒙古西部少于250 mm，阿拉善不到100 mm。

1.2 研究數(shù)據(jù)來(lái)源

氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象局國(guó)家氣象數(shù)據(jù)中心的“中國(guó)地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集（http://data.cma.cn/data/cdcdetail/dataCode/SURF_CLI_CHN_MUL_DAY_V3.0.html）”，該數(shù)據(jù)集包含了中國(guó)699個(gè)基本氣象站1951年1月以來(lái)的氣壓、氣溫、降水量、蒸發(fā)量、相對(duì)濕度、風(fēng)向風(fēng)速、日照時(shí)間和0 cm地溫的日值數(shù)據(jù)。本研究選取該數(shù)據(jù)集當(dāng)中的內(nèi)蒙古自治區(qū)50個(gè)基準(zhǔn)地面氣象觀測(cè)站的1951—2018年連續(xù)性日值數(shù)據(jù)集（圖1）。

圖1 研究區(qū)域氣象站分布

1.3 研究方法

1.3.1 干旱等級(jí)劃分

本研究中的干旱等級(jí)劃分依據(jù)國(guó)際上通用的基于指數(shù)的五級(jí)干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)：①當(dāng)＞-0.5時(shí)，表示無(wú)干旱發(fā)生；②當(dāng)-1.0<≤-0.5時(shí)，表示有輕微干旱發(fā)生；③當(dāng)-1.5<≤-1.0時(shí)，表示有中度干旱發(fā)生；④當(dāng)-2.0<≤-1.5時(shí)，表示有嚴(yán)重干旱發(fā)生；⑤當(dāng)≤-2.0時(shí)，表示有極端干旱發(fā)生?；谠摌?biāo)準(zhǔn)可以確定某一站點(diǎn)在某一年發(fā)生干旱的程度[6]。

1.3.2 干旱指數(shù)的計(jì)算

標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)（）被廣泛用于氣候干旱評(píng)價(jià)研究，該指數(shù)綜合考慮降水、溫度和蒸散對(duì)干旱的影響，并具有多時(shí)間尺度和機(jī)理明確等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前監(jiān)測(cè)干旱特征比較理想的評(píng)價(jià)工具。本文計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)集月和年時(shí)間尺度上的值（-1和-12），具體計(jì)算方法見(jiàn)文獻(xiàn)[7]?？臻g數(shù)據(jù)分析利用ArcGIS 10.2軟件完成。

1.3.3 干旱頻率與氣候傾向率計(jì)算

干旱頻率可以在一定程度上衡量區(qū)域發(fā)生干旱的概率，干旱頻率越大代表該地區(qū)越容易發(fā)生干旱；而氣候傾向率則能夠反應(yīng)氣候要素的變化趨勢(shì)，計(jì)算方法見(jiàn)文獻(xiàn)[8-9]。

1.3.4 Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)

對(duì)于降水等時(shí)間序列數(shù)據(jù)的趨勢(shì)分析，Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法不受樣本值、分布類型等影響，被世界氣象組織推薦進(jìn)行區(qū)域性氣候變化分析，具體計(jì)算方法見(jiàn)文獻(xiàn)[10]。本研究利用-12進(jìn)行M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)，設(shè)定顯著性水平為0.05，閾值線為±1.96。Mann-Kendall檢驗(yàn)基于MATLAB R2018軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 內(nèi)蒙古地區(qū)SPEI值的年際間與月際間變化分析

為了定量研究?jī)?nèi)蒙古干旱變化特征，計(jì)算了1951—2018年間的逐年-12值以衡量各年度的干旱程度（圖2）。由圖2可知，1951—2018年間內(nèi)蒙古干旱頻率和強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，尤其是在1990年以后，中度以上的干旱（≤-1）發(fā)生次數(shù)相較前期明顯降低。但自2000年以后，中度以上干旱發(fā)生頻率和強(qiáng)度又有所增加。此外，計(jì)算了1951—2018年間逐月的-1值（圖3）。由圖3可知，內(nèi)蒙古地區(qū)1951—2018年間極端干旱主要發(fā)生在每年的3—11月之間，尤其是春旱（3—5月）和秋旱（9—11月）時(shí)期內(nèi)的發(fā)生次數(shù)與程度尤為嚴(yán)重。

圖2 內(nèi)蒙古1951—2018年際間SPEI-12變化

2.2 內(nèi)蒙古地區(qū)各盟市SPEI值的年際間變化分析

為了進(jìn)一步研究?jī)?nèi)蒙古各地區(qū)的干旱變化特征，本研究將內(nèi)蒙古劃分為東、中和西3部分來(lái)進(jìn)行分區(qū)域研究，基于各盟市多個(gè)氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算所得到的-12值，采用Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)繪制內(nèi)蒙古東、中、西3段的11個(gè)地市年均值與離差平方曲線（圖4—圖6）。

由Mann-Kendall檢驗(yàn)的UF正序列統(tǒng)計(jì)量可知，自20世紀(jì)70年代中后期開(kāi)始，內(nèi)蒙古東部區(qū)域的4個(gè)盟市（呼倫貝爾、興安盟、通遼和赤峰）的UF值總體呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明自此時(shí)期開(kāi)始，內(nèi)蒙古東部區(qū)域的4個(gè)盟市的干旱有逐漸緩解的趨勢(shì)（通遼和赤峰在后期又出現(xiàn)了波動(dòng)性下降），這種趨勢(shì)在20世紀(jì)80年代中后期均超過(guò)了0.05顯著水平，說(shuō)明自此時(shí)期開(kāi)始，內(nèi)蒙古東部區(qū)域的4個(gè)盟市整體呈顯著性濕潤(rùn)狀態(tài)。內(nèi)蒙古東部區(qū)域的4個(gè)盟市的UF和UB曲線相交于1980年前后，說(shuō)明1980年前后是氣候變濕的突變點(diǎn)。在95%置信區(qū)間范圍內(nèi)，呼倫貝爾、通遼和赤峰3地存在突變點(diǎn)，興安盟不存在突變點(diǎn)。

圖3 內(nèi)蒙古1951—2018年月際間SPEI-1變化

圖4 內(nèi)蒙古東四盟市1951—2018年SPEI-12值的M-K檢驗(yàn)

由圖5可知，自20世紀(jì)70年代后期開(kāi)始，內(nèi)蒙古中部區(qū)域的4個(gè)盟市（錫林郭勒、烏蘭察布、呼和浩特和包頭）的UF整體開(kāi)始呈上升趨勢(shì)，后期呈波動(dòng)狀的變化趨勢(shì)。包頭、烏蘭察布和錫林郭勒的上升趨勢(shì)自20世紀(jì)80年代后期均超過(guò)了0.05顯著水平，自1980年后整體呈濕潤(rùn)狀態(tài)。4個(gè)盟市UF曲線和UB曲線均相交于1979年左右，在95%置信區(qū)間范圍內(nèi)，4個(gè)盟市均存在突變點(diǎn)。

由圖6可知，1963—1996年間，內(nèi)蒙古西部3個(gè)盟市（鄂爾多斯、巴彥淖爾和阿拉善）的UF整體呈上升趨勢(shì)，可見(jiàn)這些地區(qū)的干旱有逐漸緩解的趨勢(shì)。阿拉善地區(qū)1984—2003年呈相對(duì)濕潤(rùn)狀態(tài)。巴彥淖爾地區(qū)1989—2009年呈相對(duì)濕潤(rùn)狀態(tài)。但從1996年開(kāi)始，阿拉善和巴彥淖爾地區(qū)UF又呈下降趨勢(shì)，表明該地區(qū)干旱趨勢(shì)又有所加重，且阿拉善地區(qū)自2016年度又進(jìn)入顯著干旱狀態(tài)。在95%置信區(qū)間范圍內(nèi)，內(nèi)蒙古西部3個(gè)盟市均存在多次突變點(diǎn)。

圖5 內(nèi)蒙古中四盟市1951—2018年SPEI-12值的M-K檢驗(yàn)

2.3 內(nèi)蒙古地區(qū)干旱頻率與氣候傾向率

內(nèi)蒙古地區(qū)1951—2018年干旱發(fā)生頻率整體呈東低西高、北低南高的空間分布規(guī)律。干旱發(fā)生頻率最高的地區(qū)主要集中在內(nèi)蒙古的中西部，尤其是阿拉善西北部和巴彥淖爾中部地區(qū)，發(fā)生頻率均在20%以上；干旱發(fā)生頻率最低的是東北部的根河和牙克石周邊地區(qū)，發(fā)生頻率在10%以下（圖7）。通過(guò)對(duì)1980—2018年內(nèi)蒙古地區(qū)的氣候傾向率分析可知，內(nèi)蒙古中西部和赤峰通遼南部地區(qū)的氣候傾向率為負(fù)值，說(shuō)明該地區(qū)干旱呈增加趨勢(shì)，尤其是阿拉善西北部、阿左旗、鄂托克前旗、巴林右旗和敖漢旗部分地區(qū)。而內(nèi)蒙古中部烏蘭察布、錫林郭勒、興安盟和呼倫貝爾大部分地區(qū)干旱傾向率為正值，說(shuō)明該地區(qū)正逐漸呈濕潤(rùn)趨勢(shì)（圖8）。

圖7 內(nèi)蒙古地區(qū)1980—2018年干旱發(fā)生頻率

圖8 內(nèi)蒙古地區(qū)1980—2018年氣候傾向率

3 討 論

本研究利用標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)（）分析了內(nèi)蒙古地區(qū)干旱時(shí)空變化特征，主要結(jié)果與前人的研究結(jié)果基本一致[11]。氣候突變反映氣候從一種穩(wěn)定變化趨勢(shì)跳躍式地轉(zhuǎn)變到另一種穩(wěn)定趨勢(shì)的過(guò)程，表現(xiàn)為氣候在時(shí)空上從一個(gè)統(tǒng)計(jì)特征到另一統(tǒng)計(jì)特征[12]。研究表明，我國(guó)20世紀(jì)70年代后期出現(xiàn)了一次氣候年際躍變，多地氣候的旱濕變化明顯[13-14]。在氣候突變點(diǎn)時(shí)間上，程乾生等[13]通過(guò)分析北半球1851—1984年間氣候資料發(fā)現(xiàn)1963年和1977年是我國(guó)近年來(lái)的2個(gè)顯著突變點(diǎn)。張煦庭等[15]利用月均氣象數(shù)據(jù)研究認(rèn)為內(nèi)蒙古地區(qū)1960—2015年間指數(shù)在1976年發(fā)生突變。馬梓策等[16]利用小波分析等多種方法研究了內(nèi)蒙古地區(qū)1960—2016年間氣溫和降水的突變，指出氣溫突變發(fā)生在1987年，而降雨突變東部區(qū)發(fā)生在1983年和1999年，中部地區(qū)發(fā)生在1990年和1999年，西部地區(qū)發(fā)生在1961年和2011年。本研究利用日值氣象數(shù)據(jù)對(duì)月和年時(shí)間尺度的指數(shù)進(jìn)行了分析，并將內(nèi)蒙古全境分為3部分區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立研究，結(jié)果表明內(nèi)蒙古大多數(shù)地區(qū)的氣候突變點(diǎn)發(fā)生在1979年左右，此年的降水量也是相應(yīng)階段的一個(gè)極值，此后內(nèi)蒙古多地干旱逐漸有所緩解，并在20世紀(jì)80年代中后期進(jìn)入一個(gè)相對(duì)濕潤(rùn)期；而西部阿拉善地區(qū)突變點(diǎn)在1963年。前人研究的氣候突變點(diǎn)表現(xiàn)出一定的差異性主要是由于數(shù)據(jù)的研究方法、區(qū)域和尺度的不同所造成的。但通過(guò)結(jié)合1980—2018年地表植被變化特征可以發(fā)現(xiàn)指數(shù)在內(nèi)蒙古地區(qū)干濕變化研究上有較好的相關(guān)性[17]。

在干旱發(fā)生頻率和傾向率變化的表現(xiàn)上，內(nèi)蒙古中西部部分地區(qū)和赤峰通遼南部地區(qū)一直以來(lái)都是干旱頻發(fā)的重災(zāi)區(qū)，且加重趨勢(shì)明顯；而內(nèi)蒙古東部呼倫貝爾、興安盟地區(qū)、中部烏蘭察布和錫林郭勒的部分地區(qū)近年來(lái)卻呈現(xiàn)變濕趨勢(shì)。張存厚等[18]對(duì)1970—2000年內(nèi)蒙古氣候干濕狀況的研究表明，內(nèi)蒙古東部興安盟和呼倫貝爾持續(xù)變干，赤峰和錫林郭勒則表現(xiàn)為干-濕-干交替變化趨勢(shì)，而內(nèi)蒙古中西部是濕-干-濕交替進(jìn)行。李萌等[19]對(duì)1980—2010年期間內(nèi)蒙古氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行研究表明，內(nèi)蒙古東部水分盈虧氣候傾向率減少。本研究結(jié)果與前人研究具有高度一致性，內(nèi)蒙古東中部區(qū)域近年來(lái)總體上干旱有緩解趨勢(shì)[20-21]，而西部地區(qū)總體上干旱趨勢(shì)有所加重[22]。由于內(nèi)蒙古東西跨度大，不同時(shí)空尺度對(duì)研究結(jié)果影響巨大。因此，一定時(shí)空尺度的區(qū)域干旱變化分析需要相關(guān)的其他研究來(lái)進(jìn)行佐證[21, 23]，因此本研究結(jié)果也還需今后進(jìn)一步結(jié)合內(nèi)蒙古地區(qū)的植被變化趨勢(shì)進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證。

4 結(jié) 論

1）指數(shù)可以較好地表征內(nèi)蒙古地區(qū)的干旱變化特征，經(jīng)與歷史干旱災(zāi)害數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)驗(yàn)證，二者有高度的一致性。

2）從空間范圍上來(lái)看，內(nèi)蒙古干旱變化在全區(qū)各地表現(xiàn)出較強(qiáng)的差異性，呼倫貝爾、興安盟、錫林郭勒和烏蘭察布等地干旱化態(tài)勢(shì)近年有所緩解，甚至有些地方還呈現(xiàn)出濕潤(rùn)狀態(tài)；而內(nèi)蒙古中西部、赤峰和通遼等地區(qū)，干旱化態(tài)勢(shì)逐漸增大。

3）從時(shí)間范圍上來(lái)看，1979年左右是內(nèi)蒙古地區(qū)氣候變化的一個(gè)突變點(diǎn)，內(nèi)蒙古東中部地區(qū)自1979年開(kāi)始，干旱有所緩解，各地逐步進(jìn)入一個(gè)濕潤(rùn)期。鄂爾多斯地區(qū)自1957年左右以來(lái)，干旱化態(tài)勢(shì)逐漸得到緩解，而內(nèi)蒙古西部阿拉善和巴彥淖爾兩地自1963年開(kāi)始至1996年期間，干旱態(tài)勢(shì)逐步減輕，但從1996年開(kāi)始，各地又進(jìn)入一個(gè)新的干旱期。

[1] 康蕾, 張紅旗. 我國(guó)五大糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)干旱態(tài)勢(shì)綜合研究[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2014, 22(8): 928-937.

KANG Lei, ZHANG Hongqi. Comprehensive research on the state of agricultural drought in five main grain producing areas in China[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2014, 22(8): 928-937.

[2] 楊子生, 賀一梅. 中國(guó)1950—2010年水旱災(zāi)害減產(chǎn)糧食量研究[M].北京: 社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社, 2012.

YANG Zisheng, HE Yimei. Study on grain yield reduction of China due to flood and drought disasters from 1950—2010[M]. Beijing: Social Sciences Academic Press, 2012.

[3] 趙勇, 翟家齊, 蔣桂芹, 等. 干旱驅(qū)動(dòng)機(jī)制與模擬評(píng)估[M]. 北京: 科技出版社, 2017.

ZHAO Yong, ZHAI Jiaqi, JIANG Guiqin, et al. Drought driving mechanism and simulation evaluation[M]. Beijing: Science Press, 2017.

[4] VICENTE-SERRANO S M, BEGUERíA S. Comment on “Candidate Distributions for Climatological Drought Indices (SPI and SPEI)” by James H. Stagge et al[J]. International Journal of Climatology, 2016, 36(4): 2 120-2 131.

[5] 韓會(huì)明, 劉喆玥, 劉成林, 等. 1960―2018年吉安地區(qū)干旱特征分析與短期預(yù)測(cè)[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2019, 38(11): 85-92.

HAN Huiming, LIU Zheyue, LIU Chenglin, et al. Analysis of drought characteristics and short-term prediction in Ji’an Area during 1960―2018[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2019, 38(11): 85-92.

[6] STAGGE J H, TALLAKSEN L M, GUDMUNDSSON L, et al. Response to comment on ‘Candidate Distributions for Climatological Drought Indices (SPI and SPEI)’[J]. International Journal of Climatology, 2016, 36(4): 2 132-2 138.

[7] 王盈盈, 王志良, 張澤中, 等. 基于SPEI的貴州省分區(qū)干旱時(shí)空演變特征[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2019, 38(6): 119-128.

WANG Yingying, WANG Zhiliang, ZHANG Zezhong, et al. Evaluating the spatiotemporal evolution of drought in Guizhou Province using the SPEI index[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2019, 38(6): 119-128.

[8] 史本林, 朱新玉, 胡云川, 等. 基于SPEI指數(shù)的近53年河南省干旱時(shí)空變化特征[J]. 地理研究, 2015, 34(8): 1 547-1 558.

SHI Benlin, ZHU Xinyu, HU Yunchuan, et al. Spatial and temporal variations of drought in Henan province over a 53-year period based on standardized precipitation evapotranspiration index[J]. Geographical Research, 2015, 34(8): 1 547-1 558.

[9] 施能, 陳家其, 屠其璞. 中國(guó)近100年來(lái)4個(gè)年代際的氣候變化特征[J].氣象學(xué)報(bào), 1995(4): 431-439.

SHI Neng, CHEN Jiaqi, TU Qipu. 4-Phase climate change features in the last 100 years over China[J]. Acta Meteorologica Sinica, 1995(4): 431-439.

[10] HAMED K H. Trend detection in hydrologic data: the Mann-Kendall trend test under the scaling hypothesis[J]. Journal of Hydrology, 2008, 349(3): 350-363.

[11] 沈國(guó)強(qiáng), 鄭海峰, 雷振鋒. SPEI指數(shù)在中國(guó)東北地區(qū)干旱研究中的適用性分析[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2017, 37(11): 3 787-3 795.

SHEN Guoqiang, ZHENG Haifeng, LEI Zhenfeng. Applicability analysis of SPEI for drought research in Northeast China[J]. Acta Ecologica Sinica, 2017, 37(11): 3 787-3 795.

[12] 符淙斌, 王強(qiáng). 氣候突變的定義和檢測(cè)方法[J]. 大氣科學(xué), 1992(4): 482-493.

FU Congbin, WANG Qiang. The definition and detection of the abrupt climate change[J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 1992(4): 482-493.

[13] 程乾生, 周小波, 朱迎善. 氣候突變的聚類分析[J]. 地球物理學(xué)報(bào), 1998(3): 308-314.

CHENG Qiansheng, ZHOU Xiaobo, ZHU Yingshan. Cluster analysis of climate jump[J]. Chinese Journal of Geophysics, 1998(3): 308-314.

[14] 趙嘉陽(yáng). 中國(guó)1960—2013年氣候變化時(shí)空特征、突變及未來(lái)趨勢(shì)分析[D]. 福州: 福建農(nóng)林大學(xué), 2017.

ZHAO Jiayang. Changes and mutation in temperature and precipitation of China during 1960—2013 and future prediction[D]. Fuzhou: Fujian Agriculture and Forestry University, 2017

[15] 張煦庭, 潘學(xué)標(biāo), 徐琳, 等. 基于降水蒸發(fā)指數(shù)的1960—2015年內(nèi)蒙古干旱時(shí)空特征[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2017, 33(15): 190-199.

ZHANG Xuting, PAN Xuebiao, XU Lin, et al. Analysis of spatio-temporal distribution of drought characteristics based on SPEI in Inner Mongolia during 1960—2015[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2017, 33(15): 190-199.

[16] 馬梓策, 于紅博, 張巧鳳, 等. 內(nèi)蒙古地區(qū)1960—2016年氣溫和降水特征及突變[J]. 水土保持研究, 2019, 26(3): 114-121.

MA Zice, YU Hongbo, ZHANG Qiaofeng, et al. Characteristics and abrupt change of temperature and precipitation in Inner Mongolia area over the period 1960—2016[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2019, 26(3): 114-121.

[17] 烏日汗, 紅雨, 包剛. 2001—2016年內(nèi)蒙古植被物候變化及其對(duì)生產(chǎn)力的影響[J]. 草地學(xué)報(bào), 2019, 27(6): 1 685-1 693.

WU Rihan, HONG Yu, BAO Gang. The change of vegetation phenology and its impacts on vegetation productivity in Inner Mongolia during 2001—2016[J]. Acta Agrestia Sinica, 2019, 27(6): 1 685-1 693.

[18] 張存厚, 王明玖, 李興華, 等. 近30年來(lái)內(nèi)蒙古地區(qū)氣候干濕狀況時(shí)空分布特征[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2011, 25(8): 70-75.

ZHANG Cunhou, WANG Mingjiu, LI Xinghua, et al. The characteristics of temporal and spatial distribution of climate dry-wet conditions over Inner Mongolia in recent 30 years[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2011, 25(8): 70-75.

[19] 李萌, 申雙和, 褚榮浩, 等. 近30年中國(guó)農(nóng)業(yè)氣候資源分布及其變化趨勢(shì)分析[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程, 2016, 16(21): 1-11.

LI Meng, SHEN Shuanghe, CHU Ronghao, et al. The Analysis of Agricultural Climate Resources Distribution and Its Change Trends over 30 Years in China[J]. Science Technology and Engineering, 2016, 16(21): 1-11.

[20] 遲道才, 沙炎, 陳濤濤, 等. 基于標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)的干旱敏感性分析：以呼倫貝爾市為例[J]. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)報(bào), 2018, 49(4): 433-439.

CHI Daocai, SHA Yan, CHEN Taotao, et al. Analysis of drought sensitivity based on standardized precipitation evapotranspiration Index—Taking Hulunbeier as an example[J]. Journal of Shenyang Agricultural University, 2018, 49(4): 433-439.

[21] 黃文琳, 張強(qiáng), 孔冬冬, 等. 1982—2013年內(nèi)蒙古地區(qū)植被物候?qū)Ω珊底兓捻憫?yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2019, 39(13): 4 953-4 965.

HUANG Wenlin, ZHANG Qiang, KONG Dongdong, et al. Response of vegetation phenology to drought in Inner Mongolia from 1982 to 2013[J]. Acta Ecologica Sinica, 2019, 39(13): 4 953-4 965.

[22] 孫藝杰, 劉憲鋒, 任志遠(yuǎn), 等. 1960—2016年黃土高原多尺度干旱特征及影響因素[J]. 地理研究, 2019, 38(7): 1 820-1 832.

SUN Yijie, LIU Xianfeng, REN Zhiyuan, et al. Spatiotemporal variations of multi-scale drought and its influencing factors across the Loess Plateau from 1960 to 2016[J]. Geographical Research, 2019, 38(7): 1 820-1 832.

[23] 吳瑞芬, 霍治國(guó), 曹艷芳, 等. 內(nèi)蒙古典型草本植物春季物候變化及其對(duì)氣候變暖的響應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2009, 28(8): 1 470-1 475.

WU Ruifen, HUO Zhiguo, CAO Yanfang, et al. Phenophase change of typical herbaceous plants in Inner Mongolia in spring and its response to climate warming[J]. Chinese Journal of Ecology, 2009, 28(8): 1 470-1 475.

Spatiotemporal Variation of Drought in Inner Mongolia Estimated Based on the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index

XIE Min1, GAO Julin1*, SUN Jiying1, YU Xiaofang1, WANG Zhigang1, HU Shuping1, ZHANG Lu2

(1. College of Agronomy, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010019, China;2.Library of Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, China)

Global warming is expected to increase the frequency of extreme weathers such as flooding and drought. Understanding their spatiotemporal variation is important to help mitigate its detrimental impact. The purpose of this paper is to analyze the spatiotemporal variation of drought in Inner Mongolia of China.The analysis was based on meteorological data measured from 1951 to 2018 from 50 weather stations across the region. The occurrence and severity of the drought was quantified using the standardized precipitation evapotranspiration index ().An abrupt climate change occurred around 1979. Since then, most areas in the region have seen an ease of drought stress. Since 1996, however, western Inner Mongolian have seen a return of the drought. Spatially, severe droughts occurred mainly in central-western Inner Mongolia, and southern Chifeng and Tongliao.can be used as an index to quantify drought at provincial scale. Its application to Inner Mongolia reveals that the province has undergone alternate drought and humidified climate since 1951. Drought occurred more frequently and severely in the central-western province than in other areas.

standardized precipitation evapotranspiration index; spatiotemporal variation; drought; Inner Mongolia

S166

A

10.13522/j.cnki.ggps.2020573

謝岷, 高聚林, 孫繼穎, 等. 基于指數(shù)的內(nèi)蒙古多時(shí)空尺度干旱特征分析[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2022, 41(6): 140-146.

XIE Min, GAO Julin, SUN Jiying, et al. Spatiotemporal Variation of Drought in Inner Mongolia Estimated Based on the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(6): 140-146.

1672 -3317（2022）06 - 0140 - 07

2020-10-18

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2017YFD0300802）；國(guó)家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-02-63）；華北黃土高原地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站基金項(xiàng)目（25204120）；內(nèi)蒙古自治區(qū)作物栽培與遺傳改良實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目

謝岷（1981-），男，內(nèi)蒙古烏海人。副教授，博士，主要從事農(nóng)業(yè)信息及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面研究。E-mail: xiemin@imau.edu.com

高聚林（1964-），男，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人。教授，主要從事作物生理生態(tài)系統(tǒng)研究。E-mail: nmgaojulin@163.com

責(zé)任編輯：韓 洋