干旱区研究 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (3): 723-733.doi: 10.13866/j.azr.2022.03.06 cstr: 32277.14.AZR.20220306
收稿日期:
2021-08-03
修回日期:
2021-11-03
出版日期:
2022-05-15
发布日期:
2022-05-30
作者简介:
高秉丽(1997-),女,硕士研究生,主要从事流域气候变化与水文过程研究. E-mail: 基金资助:
GAO Bingli(),GONG Jie(),LI Yan,JIN Tiantian
Received:
2021-08-03
Revised:
2021-11-03
Published:
2022-05-15
Online:
2022-05-30
摘要:
基于1960—2020年黄河流域70个气象站点逐日观测资料,利用降水量和潜在蒸散发计算标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),研究了1960—2020年黄河流域干湿演变及持续性特征,分析了气象因子对流域干湿变化的影响。结果表明:(1) 不同时间尺度上,SPEI反映的干湿等级及频率有一定的差异性,干湿等级以正常和轻度为主;年际变化上,1960—2020年黄河流域夏季呈不显著变湿趋势,流域年、春季、秋季和冬季均呈不显著的变干趋势。空间尺度上,夏季以变湿为主,SPEI呈上升趋势的站点占总站点的比例为64.29%;流域年、春季、秋季和冬季以变干为主,SPEI呈下降趋势的站点占总站点的比例分别为51.43%、62.86%、64.29%和51.43%。(2) 从干湿事件的不同时间尺度看,1970—1979年为典型的偏干时段,而1960—1969年为典型的偏湿时段,干湿事件发生频率为:秋季>夏季>春季>冬季。(3) 从干湿事件的持续性特征看,持续性干旱事件强度变大,主要发生在秋季和冬季;持续性湿润事件强度增加,主要发生在秋季。(4) 1960—2020年黄河流域年SPEI呈下降趋势,主要是由降水量、平均风速及相对湿度的降低共同作用的。
高秉丽,巩杰,李焱,靳甜甜. 基于SPEI的黄河流域多尺度干湿特征分析[J]. 干旱区研究, 2022, 39(3): 723-733.
GAO Bingli,GONG Jie,LI Yan,JIN Tiantian. Analysis of multi-scalar characteristics of dry and wet conditions in the Yellow River Basin based on SPEI[J]. Arid Zone Research, 2022, 39(3): 723-733.
表2
持续性干旱事件发生时间、强度和持续时间"
起始时间/年-月 | 跨越季节 | 持续时间 | 最小SPEI | 累计SPEI | 月平均SPEI |
---|---|---|---|---|---|
1962—02 | 冬、春 | 4个月 | -1.04 | -3.79 | -0.95 |
1965—12 | 冬 | 3个月 | -1.02 | -2.64 | -0.88 |
1970—10 | 秋、冬 | 3个月 | -0.97 | -2.16 | -0.72 |
1972—08 | 夏、秋 | 3个月 | -1.44 | -3.13 | -1.04 |
1991—07 | 夏、秋 | 3个月 | -1.07 | -2.76 | -0.92 |
1997—08 | 夏、秋 | 3个月 | -1.43 | -3.08 | -1.03 |
1998—11 | 秋、冬 | 4个月 | -1.52 | -4.28 | -1.07 |
2000—03 | 春 | 3个月 | -1.25 | -2.84 | -0.95 |
2004—02 | 冬、春 | 3个月 | -1.09 | -2.94 | -0.98 |
图7
1960—2020年黄河流域各气象站点与年均SPEI偏相关系数绝对值较高的两气象因子组合分布 注:“+”前和“+”后的字母分别表示该站点与SPEI偏相关系数绝对值最高和次高的气象因子(pcp为降水、ws为平均风速、rh为相对湿度、dh为日照时数)。Fig. 7 Spatial distribution of two meteorological factors with higher absolute value of partial correlation coefficient between annual SPEI and meteorological stations in the Yellow River Basin from 1960 to 2020"
[1] | 孙颖. 人类活动对气候系统的影响-解读IPCC第六次评估报告第一工作组报告第三章[J]. 大气科学学报, 2021, 44(5): 654-657. |
[ Sun Ying. Impact of humanactivities on climate system: An interpretation of Chapter Ⅲ of WG Ⅰ report of IPCC AR6[J]. Transactions of Atmospheric Sciences, 2021, 44(5): 654-657. ] | |
[2] | Masson-Delmotte V, Zhai P, Pirani A, et al. Climate Change 2021: The Physical Science Basis[R]. Cambridge:Cambridge University Press, 2021. |
[3] | 胡琦, 董蓓, 潘学标, 等. 1961-2014年中国干湿气候时空变化特征及成因分析[J]. 农业工程学报, 2017, 33(6): 124-132. |
[ Hu Qi, Dong Bei, Pan Xuebiao, et al. Spatiotemporal variation and causes analysis of dry-wet climate over period of 1961-2014 in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2017, 33(6): 124-132. ] | |
[4] |
齐贵增, 白红英, 赵婷, 等. 秦岭陕西段南北坡植被对干湿变化响应敏感性及空间差异[J]. 地理学报, 2021, 76(1): 44-56.
doi: 10.11821/dlxb202101004 |
[ Qi Guizeng, Bai Hongying, Zhao Ting, et al. Sensitivity and areal differentiation of vegetation responses to hydrothermal dynamics on the southern and northern slopes of the Qinling Mountains in Shaanxi Province[J]. Acta Geographica Sinica, 2021, 76(1): 44-56. ]
doi: 10.11821/dlxb202101004 |
|
[5] |
Wu Z T, Yu L, Du Z Q, et al. Recent changes in the drought of China from 1960 to 2014[J]. International Journal of Climatology, 2020, 40(7): 3281-3296.
doi: 10.1002/joc.6397 |
[6] | 王东, 张勃, 安美玲, 等. 基于SPEI的西南地区近53 a干旱时空特征分析[J]. 自然资源学报, 2014, 29(6): 1003-1016. |
[ Wang Dong, Zhang Bo, An Meiling, et al. Temporal and spatial distributions of drought in Southwest China over the past 53 years based on Standardized Precipitation Evapotranspiration Index[J]. Journal of Natural Resources, 2014, 29(6): 1003-1016. ] | |
[7] | 马彬, 张勃, 周丹, 等. 基于标准化降水蒸散指数的中国东部季风区干旱特征分析[J]. 自然资源学报, 2016, 31(7): 1185-1197. |
[ Ma Bin, Zhang Bo, Zhou Dan, et al. Analysis of drought characteristics of the East China monsoon area based on Standardized Precipitation Evapotranspiration Index[J]. Journal of Natural Resources, 2016, 31(7): 1185-1197. ] | |
[8] | 赵林, 于家烁, 薄岩, 等. 基于SPEI的湖北省近52年干旱时空格局变化[J]. 长江流域资源与环境, 2015, 24(7): 1230-1237. |
[ Zhao Lin, Yu Jiashuo, Bo Yan, et al. Temporal and spatial distribution of drought in Hubei Province during 1961-2012 based on SPEI[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2015, 24(7): 1230-1237. ] | |
[9] | 胡娜娜, 延军平, 李双双, 等. 气候暖干化背景下黄土高原旱涝时空演变特征[J]. 干旱区研究, 2013, 30(4): 705-711. |
[ Hu Nana, Yan Junping, Li Shuangshuang, et al. Spatiotemporal evolution of drought and flood in the Loess Plateau under climate drying-warming[J]. Arid Zone Research, 2013, 30(4): 705-711. ] | |
[10] | 黄春艳. 黄河流域的干旱驱动及评估预测研究[D]. 西安: 西安理工大学, 2021. |
[ Huang Chunyan. Drought Driving and Assessment Prediction in the Yellow River Basin[D]. Xi’an: Xi’an University of Technology, 2021. ] | |
[11] | 王飞, 王宗敏, 杨海波, 等. 基于SPEI的黄河流域干旱时空格局研究[J]. 中国科学: 地球科学, 2018, 48(9): 1169-1183. |
[ Wang Fei, Wang Zongmin, Yang Haibo, et al. Study of the temporal and spatial patterns of drought in the Yellow River Basin based on SPEI[J]. Science China Earth Sciences, 2018, 48(9): 1169-1183. ] | |
[12] | 黄婷婷, 林青霞, 吴志勇, 等. 黄河流域干旱时空特征及其与ENSO的关联性分析[J]. 人民黄河, 2021, 43(11): 52-58. |
[ Huang Tingting, Lin Qingxia, Wu Zhiyong, et al. Spatial and temporal characteristics of drought in the Yellow River Basin and their correlation with ENSO[J]. Yellow River, 2021, 43(11): 52-58. ] | |
[13] | 任怡. 黄河流域干旱特征及抗旱能力研究[D]. 西安: 西安理工大学, 2017. |
[ Ren Yi. Analysis of Drought Characteristics and Drought Resistance Ability of the Yellow River[D]. Xi’an: Xi’an University of Technology, 2017. ] | |
[14] | 周帅, 王义民, 畅建霞, 等. 黄河流域干旱时空演变的空间格局研究[J]. 水利学报, 2019, 50(10): 1231-1241. |
[ Zhou Shuai, Wang Yimin, Chang Jianxia, et al. Research on spatio-temporal evolution of drought patterns in the Yellow River Basin[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2019, 50(10): 1231-1241. ] | |
[15] | 杨睿, 耿广坡, 周洪奎, 等. 基于SPEI_PM指数的渭河流域气象干旱时空演变特征[J]. 中国农业气象, 2021, 42(11): 962-974. |
[ Yang Rui, Geng Guangpo, Zhou Hongkui, et al. Spatial-temporal evolution of meteorological drought in the Wei River Basin based on SPEI_PM[J]. Chinese Journal of Agrometeorology, 2021, 42(11): 962-974. ] | |
[16] | 王作亮, 文军, 李振朝, 等. 典型干旱指数在黄河源区的适宜性评估[J]. 农业工程学报, 2019, 35(21): 186-195. |
[ Wang Zuoliang, Wen Jun, Li Zhenchao, et al. Evaluation of suitability using typical drought index in source region of the Yellow River[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2019, 35(21): 186-195. ] | |
[17] |
Chen H P, Sun J Q. Changes in drought characteristics over China using the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index[J]. Journal of Climate, 2015, 28(13): 5430-5447.
doi: 10.1175/JCLI-D-14-00707.1 |
[18] | 杨泽康, 田佳, 李万源, 等. 黄河流域生态环境质量时空格局与演变趋势[J]. 生态学报, 2021, 41(19): 7627-7636. |
[ Yang Zekang, Tian Jia, Li Wanyuan, et al. Spatio-temporal pattern and evolution trend of ecological environment quality in the Yellow River Basin[J]. Acta Ecologica Sinica, 2021, 41(19): 7627-7636. ] | |
[19] |
张志强, 刘欢, 左其亭, 等. 2000-2019年黄河流域植被覆盖度时空变化[J]. 资源科学, 2021, 43(4): 849-858.
doi: 10.18402/resci.2021.04.18 |
[ Zhang Zhiqiang, Liu Huan, Zuo Qiting, et al. Spatiotemporal change of fractional vegetation cover in the Yellow River Basin during 2000-2019[J]. Resources Science, 2021, 43(4): 849-858. ]
doi: 10.18402/resci.2021.04.18 |
|
[20] | 徐一丹, 任传友, 马熙达, 等. 基于SPI/SPEI指数的东北地区多时间尺度干旱变化特征对比分析[J]. 干旱区研究, 2017, 34(6): 1250-1262. |
[ Xu Yidan, Ren Chuanyou, Ma Xida, et al. Change of drought at multiple temporal scales based on SPI/SPEI in Northeast China[J]. Arid Zone Research, 2017, 34(6): 1250-1262. ] | |
[21] | 吴霞, 王培娟, 霍治国, 等. 1961-2015年中国潜在蒸散时空变化特征与成因[J]. 资源科学, 2017, 39(5): 964-977. |
[ Wu Xia, Wang Peijuan, Huo Zhiguo, et al. Spatio-temporal distribution characteristics of potential evapotranspiration and impact factors in China from 1961 to 2015[J]. Resources Science, 2017, 39(5): 964-977. ] | |
[22] |
Vicente-Serrano S M, Beguería S, López-Moreno J I. A multiscalar drought index sensitive to global warming: The Standardized Precipitation Evapotranspiration Index[J]. Journal of Climate, 2010, 23(7): 1696-1718.
doi: 10.1175/2009JCLI2909.1 |
[23] | 周丹, 张勃, 罗静, 等. 基于SPEI的华北地区近50年干旱发生强度的特征及成因分析[J]. 自然灾害学报, 2014, 23(4): 192-202. |
[ Zhou Dan, Zhang Bo, Luo Jing, et al. SPEI-based intensity characteristics and cause analysis of drought in North China during recent 50 years[J]. Journal of Natural Disasters, 2014, 23(4): 192-202. ] | |
[24] | 刘珂, 姜大膀. 基于两种潜在蒸散发算法的SPEI对中国干湿变化的分析[J]. 大气科学, 2015, 39 (1): 23-36. |
[ Liu Ke, Jiang Dabang. Analysis of dryness/wetness over China using Standardized Precipitation Evapotranspiration Index based on two evapotranspiration algorithms[J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 2015, 39 (1): 23-36. ] | |
[25] | 刘钰, 蔡林根. 参照腾发量的新定义及计算方法对比[J]. 水利学报, 1997(6): 28-34. |
[ Liu Yu, Cai Lingen. Update definition and computation of reference evapotranspiration comparison with former method[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 1997(6): 28-34. ] | |
[26] | 沈国强, 郑海峰, 雷振锋. SPEI 指数在中国东北地区干旱研究中的适用性分析[J]. 生态学报, 2017, 37(11): 3787-3795. |
[ Shen Guoqiang, Zheng Haifeng, Lei Zhenfeng. Applicability analysis of SPEI for drought research in Northeast China[J]. Acta Ecologica Sinica, 2017, 37(11): 3787-3795. ] | |
[27] |
贾艳青, 张勃. 1960-2017年中国北方气候干湿变化及其与ENSO的关系[J]. 地理科学, 2020, 40(12): 2115-2124.
doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2020.12.018 |
[ Jia Yanqing, Zhang Bo. Correlation analysis of variation of dry-wet climate and ENSO in northern China during 1960-2017[J]. Scientia Geographica Sinica, 2020, 40(12): 2115-2124. ]
doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2020.12.018 |
|
[28] | 徐冬平, 卜金洋, 杨军辉. 黄河流域水分盈亏量时空变化及其影响因素[J]. 干旱区研究, 2016, 33(4): 739-746. |
[ Xu Dongping, Bu Jinyang, Yang Junhui. Spatiotemporal change of water budget and its affecting factors in the Yellow River Basin[J]. Arid Zone Research, 2016, 33(4): 739-746. ] | |
[29] |
杨金虎, 张强, 王劲松, 等. 近60年来西南地区旱涝变化及极端和持续性特征认识[J]. 地理科学, 2015, 35(10): 1333-1340.
doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2015.010.1333 |
[ Yang Jinhu, Zhang Qiang, Wang Jinsong, et al. Extreme and persistent feature of drought and flood of Southwest China in past 60 years[J]. Scientia Geographica Sinica, 2015, 35(10): 1333-1340. ]
doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2015.010.1333 |
|
[30] | 曹永强, 路洁, 李玲慧. 基于SPEI指数的辽宁省多尺度旱涝特征分析[J]. 中国水利水电科学研究院学报, 2021, 19(2): 210-220. |
[ Cao Yongqiang, Lu Jie, Li Linghui. Analysis of multi-scale drought and flood characteristics in Liaoning Province based on SPEI[J]. Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research, 2021, 19(2): 210-220. ] | |
[31] |
侯青青, 裴婷婷, 陈英, 等. 1986-2019年黄土高原干旱变化特征及趋势[J]. 应用生态学报, 2021, 32(2): 649-660.
doi: 10.13287/j.1001-9332.202102.012 pmid: 33650375 |
[ Hou Qingqing, Pei Tingting, Chen Ying, et al. Variations of drought and its trend in the Loess Plateau from 1986 to 2019[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2021, 32(2): 649-660. ]
doi: 10.13287/j.1001-9332.202102.012 pmid: 33650375 |
[1] | 袁征, 张志高, 闫瑾, 刘嘉毅, 胡柱钰, 王赟, 蔡茂堂. 1960—2020年黄河流域不同等级降水时空特征[J]. 干旱区研究, 2024, 41(8): 1259-1271. |
[2] | 吴思源, 郝利娜. 2001—2021年黄河流域植被覆盖变化及其驱动因素[J]. 干旱区研究, 2024, 41(8): 1373-1384. |
[3] | 张宏伟, 别强, 石莹, 苏晓杰, 李欣璋. 黄河流域上游植被覆盖变化特征及其影响因素[J]. 干旱区研究, 2024, 41(8): 1385-1394. |
[4] | 李冰洁, 范志韬, 曲芷程, 姚顺予, 宿夏姝, 刘东伟, 王立新. 基于InVEST-PLUS模型的黄河流域内蒙古段生态系统碳储量评价及预测[J]. 干旱区研究, 2024, 41(7): 1217-1227. |
[5] | 山建安, 朱睿, 尹振良, 杨华庆, 张薇, 方春爽. 基于CMIP6模式的中国西北地区干旱时空变化[J]. 干旱区研究, 2024, 41(5): 717-729. |
[6] | 刘如龙, 赵媛媛, 陈国清, 迟文峰, 刘正佳. 内蒙古黄河流域1990—2020年生境质量评估[J]. 干旱区研究, 2024, 41(4): 674-683. |
[7] | 康国强, 马敏劲, 曹译丹, 陈然. 2013—2023年兰州山谷持续性冷池空气污染特征[J]. 干旱区研究, 2024, 41(3): 375-386. |
[8] | 陶际峰, 包玉龙, 郭恩亮, 金额尔德木吐, 呼斯乐, 包玉海. 近40 a内蒙古冬旱时空演变特征[J]. 干旱区研究, 2024, 41(3): 387-398. |
[9] | 徐铭璟, 冯强, 吕萌. 生态系统服务权衡及其影响因素——以黄河流域山西段为例[J]. 干旱区研究, 2024, 41(3): 467-479. |
[10] | 王若凡, 刘雨欣, 李佩钢, 唐悦, 谢微. 黄河兰州段河岸带沉积物磷的形态分布及释放风险[J]. 干旱区研究, 2024, 41(12): 2035-2044. |
[11] | 杨晓娟, 韩立新, 吕超. 环境条件对黄河流域植被干旱状态的影响特征分析[J]. 干旱区研究, 2024, 41(12): 2083-2093. |
[12] | 陆莹, 张敏, 王彦阁. 内蒙古黄河流域生态保护恢复优先区识别[J]. 干旱区研究, 2024, 41(11): 1946-1955. |
[13] | 戴文渊, 玛久草, 陈亦晨, 郑志祥, 张芮, 张江科. 黄河流域甘肃段水生态安全驱动力分析及动态演变[J]. 干旱区研究, 2024, 41(10): 1662-1671. |
[14] | 吕潇雨, 郭浩, 孟翔晨, 包安明, 田芸菲, 朱丽. 基于三维识别的中国干旱事件演变特征分析[J]. 干旱区研究, 2023, 40(6): 849-962. |
[15] | 齐润泽, 潘竟虎. 河湟地区生态脆弱性时空演变及影响因素研究[J]. 干旱区研究, 2023, 40(6): 1002-1013. |
|