中國西北地區降水量及極端干旱氣候變化特征

黃小燕，李耀輝，馮建英，王勁松，王芝蘭，王圣杰，張 宇

1 中國氣象局蘭州干旱氣象研究所, 甘肅省干旱氣候變化與減災重點實驗室，中國氣象局干旱氣候變化與減災重點開放實驗室，蘭州 730020 2 西北師范大學, 地理與環境科學學院, 蘭州 730070

中國西北地區降水量及極端干旱氣候變化特征

黃小燕1,*，李耀輝1，馮建英1，王勁松1，王芝蘭1，王圣杰2，張 宇1

1 中國氣象局蘭州干旱氣象研究所, 甘肅省干旱氣候變化與減災重點實驗室，中國氣象局干旱氣候變化與減災重點開放實驗室，蘭州 730020 2 西北師范大學, 地理與環境科學學院, 蘭州 730070

采用1960—2011年西北地區111個觀測站逐日氣象資料，利用FAO Penman-Monteith模型，計算出各氣象站的潛在蒸散量，由此計算出各站的濕潤指數，并對其進行標準化，統計極端干旱發生頻率。對西北全區和不同自然區的降水量及極端干旱發生頻率的時空變化特征進行了探討分析。結果表明：近52年來西北全區年降水量變化傾向率表現出微弱的上升趨勢，平均每年上升0.17 mm。由該區年降水量變化的空間差異，可將研究區劃分為3個部分：明顯增加區、輕度增加區、減少區。西北全區極端干旱發生頻率的平均值為3.8 月/a，氣候變化傾向率總體上表現出明顯的下降趨勢，平均每年下降0.011 月。根據西北地區極端干旱發生頻率變化的空間差異，也可將研究區劃分為3個部分：明顯減少區、輕度減少區、增加區。極端干旱發生頻率與降水量和平均氣溫表現為顯著的負相關性，與無雨總日數呈現出顯著的正相關性。

西北地區；降水量；濕潤指數；極端干旱；時空特征

在全球氣候變化的背景下[1- 2]，近年來極端天氣、氣候事件的發生頻率和發展強度都在急劇增加，嚴重威脅人類的生存和社會的可持續發展，引起了國內外學者的廣泛關注[3- 9]。嚴中偉等[10]對中國極端氣候變化格局進行分析，揭示了中國區域氣候要素極值的變化格局。江志紅等[11]從觀測、理論及模擬預估等方面對近十多年來國內外極端降水氣候事件的研究作了綜述，并給出IPCC第四次評估報告對我國21世紀極端降水指數變化的預估結果。王冀等[12]研究發現中國區域極端氣溫指數的變化是一致增加(減少)趨勢。翟盤茂等[13]研究發現中國北方夜間溫度極端偏低的日數顯著趨于減少，白天溫度偏高的日數則趨于增多，華北地區強降水事件趨于減少，西北地區強降水事件趨于增多。對西北地區極端高溫[14]和極端低溫[15]事件的研究表明西北地區極端高溫的高值區在新疆大部分地區、河西走廊西部、隴東南、寧夏北部和陜西，這些地方的高溫閾值在30 ℃以上；極端低溫的低值主要出現在北疆和青海高原，這些地方的閾值在-20 ℃以下。

我國早期關于極端氣候的研究多開展于極端氣溫和降水方面，近年來關于極端干旱的研究也逐漸開展起來：侯威等[16]研究了河北、山西、黃河中下游、江淮和西北東部地區年極端干旱事件的概率，發現4個地區近500年來極端干旱事件概率的變化與古里雅冰芯δ18O含量的變化相反。馬柱國等[17]利用地表濕潤指數對我國北方極端干旱的分布特征進行了研究，發現在東北和華北地區，近10年極端干旱頻率顯著增加，是近百年少有的大范圍高強度的極端干旱頻發期。對我國西南地區[18]的研究發現，四川盆地西南部、橫斷山區南端、廣西南部沿海和貴州北部是近50年來年極端干旱發生頻率明顯增加的地區。對石羊河流域[19]極端干旱事件的研究發現1960—2009年石羊河流域極端干旱事件頻率在波動中呈減少趨勢，極端濕潤事件頻率卻在波動中呈增加趨勢，20世紀60年代和70年代是石羊河流域極端干旱事件持續頻發年代。鮑艷等[20]通過RegCM3模式，對2001年夏季西北地區極端干旱事件進行了模擬。還有學者利用氣候變化檢測監測與指數專家組(Expert Team on Climate Change Detection and Indices，簡稱ETCCDI)[21]推薦的極端氣溫和降水指標開展研究：You等[22]對中國12個極端氣溫指數和6個極端降水指數進行研究，發現極端氣溫指數和平均氣溫有較好的相關性；黃小燕等[23]研究發現我國大陸CDD(Consecutive dry days)在春季和冬季呈下降趨勢，秋季呈上升趨勢；Wang等[24- 25]發現SDII(Simple daily intensity index)在西北大部分地區表現為上升趨勢；Wang等[26]研究表明CWD(Consecutive wet days)在新疆大部分地區呈上升趨勢；楊志剛等[27]對西藏色林錯流域極端氣溫事件變化也進行研究。

所謂氣象干旱，就是一個地區在長期無降水或降水異常偏少的氣候背景下，由于降水與蒸散收支不平衡造成的水分異常短缺現象[28]，也是極端氣候的一種表現，因此干旱問題就歸結為研究降水(入)和蒸發(出)兩個方面[17]。之前一些研究受研究區域或干旱指標的限制，對整個西北地區極端干旱氣候變化研究甚少，對該區降水量與極端干旱氣候的關系的研究更少。本文綜合考慮蒸發和降水兩個方面，通過年代際、年際等時間尺度的降水量及極端干旱氣候變化，分析了西北地區及西北不同自然區降水量及極端干旱氣候的空間分布、預測其變化趨勢，對西北地區氣候轉型問題形成更加深刻的認識，同時對未來西北地區生態環境和國民經濟建設等提供可靠的科學依據。

1 數據來源與研究方法

本文中西北地區包括甘肅省、陜西省、青海省、寧夏回族自治區和新疆維吾爾自治區。所用資料是國家氣象信息中心提供，根據(1)各站缺測數不超過20d；(2)資料連續長度在50a以上這兩個條件，篩選出符合條件的域內111個氣象站(圖1)1960—2011年逐日降水量、日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日照時數、日平均相對濕度、日平均風速等資料。計算出各氣象站日潛在蒸散量，由此再利用月潛在蒸散量、月降水量資料，計算出月地表濕潤指數。

圖1 西北地區氣象站點分布圖Fig.1 Distribution of meteorological stations in Northwest China

濕潤指數是一個理想的能夠表征地表干濕狀況的物理量[29]，其計算方法有很多種[30,31]，本文采用聯合國糧農組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations，簡稱FAO)1998年修正的Penman-Monteith模型[32]。此方法也是目前認為較好的計算方法[33]，其計算公式如下：

(1)

式中，K為地表濕潤指數，R為降水量(mm/d)；ET0為潛在蒸散量(mm/d)。

潛在蒸散量ET0的計算采用下式：

(2)

式中，ET0為潛在蒸散量(mm/d)；Rn為凈輻射(MJ m-2d-1)；G為土壤熱通量(MJ m-2d-1)；γ為干濕常數(kPa/℃)；Δ為飽和水汽壓曲線斜率(kPa/℃)；U2為2m高處的風速(m/s)；es為平均飽和水汽壓(kPa)；ea為實際水汽壓(kPa)；T為平均氣溫(℃)。具體計算方法參閱文獻[34]。

反距離加權(IDW)插值法：它是一種常見而簡便的空間插值方法，屬于精確性插值。它是基于相近相似的原理：即兩個物體離得近，它們的性質就越相似，反之，離得越遠則相似性越小[35]。本文在ArcGIS9.3環境下通過IDW插值法繪制西北地區降水量及極端干旱傾向率的空間分布圖，進行降水量及極端干旱變化的空間差異分析。采用經驗正交函數分析方法(EOF)分析西北地區不同空間模態降水量的長期變化趨勢[36]。

趙松喬[37]根據我國自然地理環境中最主要的地域差異，將我國劃分為三大自然區，即東部季風區、西北干旱區、青藏高寒區。西北地區氣候類型復雜，涵蓋以上3種自然區，本文把以上3種自然區簡稱為東部區、西北區、青藏區(圖1)，并對3種自然區的降水量和極端干旱發生頻率變化進行了分區討論。將K的標準化變量小于等于-0.5的定義為極端干旱[17]。

為了驗證數據的可靠性，本文選取西北地區1960—2000年干旱等級數據集(數據由國家氣象信息中心提供)，篩選出屬于西北地區與降水量等氣象要素站對應的氣象站10個。圖2中列出其中4個站(伊寧、烏魯木齊、西寧和格爾木)，其他站圖略，圖中紅色五角星曲線表示旱澇等級，采用3個等級表示各地降水情況，即0級正常、1級偏旱、2級旱，黑色圓點曲線表示極端干旱發生頻率。從圖2中可以看出，干旱發生年份與極端干旱發生頻率較高年份基本對應。

2 降水量變化

2.1 降水量年際變化

圖3是1960—2011年西北全區與不同自然區年降水量年際變化趨勢。1960年以來西北全區年降水量平均值為276.1 mm(圖3)，降水量變化傾向率表現出微弱上升趨勢，平均每年上升0.17 mm。不同年代年降水量變化存在一定差異：20世紀60年代到90年代初期，年降水量變化趨勢比較平穩，大部分都在平均值附近波動變化；90年代中期以來，年降水量呈現出顯著攀升趨勢，說明了西北地區90年代中期以來降水量有明顯增加趨勢。

圖2 1960—2000年旱澇等級與極端干旱發生頻率年際變化Fig.2 Annual variation of the extreme drought frequency and drought level during 1960—2000

圖3 1960—2011年西北地區年降水量年際變化趨勢Fig.3 Annual variation of the annual precipitation in Northwest China during 1960—2011

西北不同自然區年降水量年際變化趨勢差異也較大，東部區年降水量平均值為497.2 mm(圖3)，屬3個不同自然區中最高值，降水量變化傾向率表現出明顯下降趨勢，平均每年下降1.22 mm。該區20世紀60年代到70年代表現出先上升后下降的趨勢，且大部分以正距平為主，說明在此期間東部區降水量相對較大；70年代到80年代中期表現出緩慢上升趨勢；80年代中期以來表現出先下降后上升的趨勢，且2000年以后上升趨勢顯著，說明2000年以來東部區降水量變化略有改善。

1960年以來，西北區年降水量平均值為133.8 mm(圖3)，為3個不同自然區中最低值，降水變化傾向率呈現出顯著上升趨勢，平均每年上升0.65 mm。該區60年代到70年代降水量變化呈上升趨勢；70年代到80年代初期變化趨勢平穩；80年代初期以來有明顯的波動上升趨勢。該區降水量變化大致可以分為兩個階段：80年代末期以前大部分值都在平均值之下，也就是說該階段降水量相對較少，但也表現出明顯的上升趨勢；80年代末期以來大部分值都在平均值之上，即表現為正距平，說明該階段降水量相對較多，且到目前為止上升趨勢比較顯著。

青藏區年降水量平均值為338.6 mm(圖3)，最低值為288.7 mm(1962年)，最高值為419.9 mm(1967年)，極差達到131.2 mm，說明年降水量變幅較大。降水量變化傾向率呈明顯上升趨勢，平均每年上升0.51 mm。降水量變化大致可以分為3個階段：20世紀60年代到80年代中期為第1階段，表現出微弱波動上升趨勢；80年代中期到90年代末期為第2階段，為明顯下降趨勢；2000年以來則為第3個階段，為急劇的攀升趨勢。即近52年來表現出“上升—下降—上升”趨勢，且以2000年以來上升趨勢突出，說明近12年來青藏區降水量變化大有改善。

2.2 降水量空間變化

圖4 1960—2011年西北地區年降水量傾向率的空間變化Fig.4 Spatial distribution of change trends of the annual precipitation in Northwest China during 1960—2011

近52年來，西北地區年降水量年際變化表現出了不同的空間差異(圖4)，總體上西北大部分地區降水量年際變化趨勢呈增加趨勢。根據西北地區年降水量變化的空間差異，可將研究區劃分為3個部分：(1)明顯增加區，即降水量增加趨勢最為明顯地區。該區主要包括天山山脈以北的北疆地區、阿爾泰山附近、昆侖山脈東南部、巴顏喀拉山脈附近、唐古拉山北部以及河西走廊等地區。降水量變化傾向率在0.5—2.9 mm/a之間，其中新疆烏魯木齊氣象站點降水量增加趨勢最顯著，變化傾向率達到2.9 mm/a。這與施雅風等[38]劃分的西北氣候由暖干向暖濕轉型的3個氣候區中顯著轉型區基本一致。(2)輕度增加區，即降水量增加趨勢緩慢的地區。該區域主要包括天山山脈以南的南疆地區和甘肅酒泉地區，降水量變化傾向率在0.0—0.5 mm/a之間。(3)減少區，即降水量依然減少的區域。該區域主要在西北東部區，降水量變化傾向率在-3.9—0.0 mm/a之間。以甘肅南部的定西、寧夏南部以及秦嶺山脈以北的黃河流域附近減少最為顯著，其中華山氣象站降水量減少趨勢最大，氣候變化傾向率為-3.9 mm/a。

2.3 EOF分析

為分析不同空間模態降水量的長期變化趨勢，對西北地區降水量進行EOF分解。表1列出了前10個特征向量的方差貢獻率和累計方差貢獻率，由表可知，前10個特征向量占總方差的66.98%。對特征向量的收斂性進行分析，并用公式(3)[39- 40]對特征向量進行顯著性檢驗，結果表明前6個特征值有意義：

(3)

表1 前10個特征向量占總方差的百分比Table 1 The first-ten eigenvalues and their contributions for the total variance

圖5給出前3個特征向量場，用以解釋降水量的整體空間異常結構，圖中紅色曲線表示正值，黑色曲線表示特征值零線，藍色虛線表示負值。由第一特征向量場(圖5)可以看出，特征值零線穿越新疆中部至青海西部，新疆東部、青海東部、甘肅、寧夏以及陜西地區表現為同一符號的正值分布，與新疆西部和青海西部呈反相變化特征，這種特征值占總體方差的16.8%。第二特征向量(圖5)除甘肅東南部、寧夏、陜西北部外，其他地區表現為同一符號的負值，即表現出西北地區少雨的氣候特征，這種全區一致的特征值占總體方差的15.08%。第三特征向量(圖5)表現出了西北地區年降水量場南北相反的變化趨勢，這種特征占總體方差的7.71%。特征值零線從西到東基本穿越南北疆分界—祁連山河西走廊地區—甘肅東部—陜西北部，青海、甘肅河西走廊以及陜西南部為正值區。

圖5 西北地區年降水量的前3個特征向量場Fig.5 The first-three eigenvalues of annual precipitation in Northwest China

與文獻[36]對比發現，西北地區1960—2011年年降水量的第一特征向量大值區與1961—2000年年降水量一致。第二、第三個特征向量與1961—2000年年降水量相比大致相同，但也存在差異，說明經過10a的氣候演變，年降水量的總體空間異常結構沒有發生變化。參考以上分析得到西北地區年降水量的5個主要氣候區(圖6)：第Ⅰ區，陜西中南部。主要包括陜西中部和南部地區，有10個測站；第Ⅱ區，黃土高原西部區。主要包括甘肅東部、寧夏及陜西北部地區，有23個測站；第Ⅲ區，青藏高原東北區。主要包括新疆東南部、青海及甘肅河西走廊地區，有36個測站；第Ⅳ區，新疆東北區。主要包括新疆東北部地區，有20個測站；第Ⅴ區，新疆西部區。主要包括新疆西部地區，有20個測站。此氣候區劃分與黃玉霞等[36]將西北地區劃分為6個主要氣候區有所差異。圖6列出了以上5個氣候區的年平均降水量的年際變化，總體上第Ⅰ、Ⅱ區近52年來降水量表現出明顯的下降趨勢，其中第Ⅱ區每10年下降約11 mm；第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ區表現出明顯的上升趨勢，以新疆地區上升趨勢最為顯著，第Ⅴ區平均每10a上升9 mm。

圖6 1960—2011年西北不同氣候區降水量年際變化及分區Fig.6 Annual variation of the annual precipitation for different climatic zones and subareas in Northwest China during 1960—2011

3 極端干旱變化

3.1 極端干旱年際變化

極端干旱的年際變化統計方法是：計算逐個月份地表濕潤指數的標準化變量，然后分別計算每一年月地表濕潤指數的標準化變量小于等于-0.5的月數，作為該年極端干旱發生的頻率[17]。圖7是1960—2011年西北全區與不同自然區極端干旱年際變化趨勢。由圖7可見，1960—2011年，西北全區極端干旱發生頻率的平均值為3.8 月/a，氣候變化傾向率總體上表現出明顯的下降趨勢，平均年下降0.011 月。不同年代也存在一定差異：20世紀60年代到80年代中期變化趨勢比較平穩，且大部分都在平均值之上，說明80年代中期以前極端干旱發生頻率以正距平為主；80年代中期到90年代表現出明顯下降趨勢；90年代到90年代末期又表現出明顯攀升趨勢；2000年以來又表現出顯著下降趨勢。雖然20世紀80年代中期以來極端干旱發生頻率波動較大，即表現出了“下降—上升—下降”趨勢，但總體上都在平均值之下波動變化，說明了西北全區80年代中期以來極端干旱發生頻率有所下降。

圖7 1960—2011年西北地區極端干旱發生頻率年際變化趨勢Fig.7 Annual variation of the extreme drought frequency in Northwest China during 1960—2011

不同自然區極端干旱發生頻率也有一定的差異，東部區極端干旱發生頻率平均值為4.7 月/a(圖7)，氣候變化傾向率總體上表現出微弱上升趨勢，平均每年上升0.004 月。20世紀70年代中期以前變化趨勢較為平穩；70年代中期到80年代初期表現出明顯上升趨勢；80年代初期到90年代末期變化幅度較大即表現出顯著地先下降后上升趨勢；2000年以來又呈下降趨勢?？梢钥闯鲭m然總體上東部區極端干旱發生頻率表現出上升趨勢，但2000年以來該區極端干旱發生頻率還是有所緩解。

1960年以來，西北區極端干旱發生頻率平均值為2.9 月/a(圖7)，氣候變化傾向率呈顯著下降趨勢，平均每年下降0.016 月，下降幅度大于西北全區。20世紀80年代中期以前變化趨勢較為平穩，但大部分都在平均值之上，說明在此之前極端干旱發生頻率較大；80年代初期到90年代末期表現出明顯的先下降后上升趨勢；2000年以來則為顯著下降趨勢。總體上80年代中期以來極端干旱發生頻率大部分都在平均值以下，尤其是90年代末期以來下降趨勢較為顯著，說明了西北區90年代末期以來極端干旱發生頻率大有改善。

青藏區近52年來極端干旱發生頻率平均值為4.6 月/a(圖7)，氣候變化傾向率呈明顯下降趨勢，平均每年下降0.017 月，在3個自然區中下降幅度最大。不同的年代依然有差異：20世紀60年代到70年代極端干旱發生頻率表現出微弱上升趨勢；70年代到2005年左右表現出波動下降趨勢；2005年以來該區極端干旱發生頻率略有回升趨勢。

3.2 極端干旱空間變化

1960年來，西北全區極端干旱年際變化也表現出不同的空間差異(圖8)，總體上該區大部分地區極端干旱發生頻率呈減少趨勢。根據西北地區極端干旱發生頻率變化的空間差異，也可將研究區劃分為3個部分：(1)明顯減少區，即極端干旱發生頻率減少最明顯的區域。該區主要包括天山山脈以北的北疆地區、阿爾泰山西側、昆侖山脈東南部、巴顏喀拉山脈附近、唐古拉山北部以及河西走廊等地區。極端干旱變化傾向率在-0.7—-0.2 月/10a之間，其中天山山脈北部的奇臺氣象站變化傾向率最大，達到-0.7 月/10a。(2)輕度減少區，即極端干旱發生頻率緩慢減少的區域。該區主要包括天山山脈以南的南疆地區、祁連山脈以西巴顏喀拉山脈以東的地區以及黃土高原以南秦嶺山脈以北的陜西中部地區。極端干旱變化傾向率在-0.2—0.0 月/10a之間。(3)增加區，即極端干旱發生頻率繼續增加的區域。該區主要包括甘肅東南部大部分地區、寧夏全部、秦嶺山脈以南以及黃土高原以北地區。極端干旱變化傾向率在0.00—0.42 月/10a之間，其中甘肅東南部榆中氣象站變化傾向率最大，達到0.42 月/10a。說明西北東部區大部分地區極端干旱發生頻率是呈增加趨勢，而其他兩個自然區呈減少趨勢。極端干旱變化的3個部分與以上將西北地區降水量變化劃分的3個部分基本相對應，也進一步說明降水量的變化對極端干旱發生頻率的變化有非常好的應對關系。

圖8 1960—2011年西北地區極端干旱傾向率的空間變化Fig.8 Spatial distribution of change trends of the extreme drought frequency in Northwest China during 1960—2011

4 極端干旱發生頻率的影響因素分析

極端干旱變化在很大程度上取決于降水的變化，而降水又受到各種要素綜合作用的影響，首先大氣環流對局地的降水起到了基礎性的作用，其次地理位置及水汽輸送對降水的影響比較顯著，此外下墊面如地形等對降水量的空間分布又有一定調節作用。本文選取了降水量、無雨總日數及平均氣溫，采用多元回歸分析方法來研究極端干旱發生頻率與影響因子之間的相關性，以及影響其變化的主導因素。從極端干旱發生頻率與氣候因子的偏相關系數(表2)看，降水量和平均氣溫與極端干旱發生頻率負相關，這些氣候因素的增加會對極端干旱發生頻率的減少起著非常重要的作用，而總無雨日數與極端干旱發生頻率正相關，即總無雨日數的增加會導致極端干旱發生頻率的增加，反之減少。

從氣候因子的變化趨勢(表3)看，不同氣候因子變化趨勢及其顯著程度不同，進而對極端干旱發生頻率的影響也不同。西北全區，降水量和平均氣溫增加1個單位，極端干旱發生頻率分別減少0.005、0.189 月/a，總無雨日數增加一個單位，極端干旱發生頻率減少0.032 月/a，但降水量和總無雨日數的變化趨勢都沒有通過顯著性檢驗，而平均氣溫的增加趨勢顯著，因此平均氣溫是影響西北全區極端干旱發生頻率減少的主要因素。東部區，降水量和平均氣溫增加1個單位，極端干旱發生頻率分別減少0.002、0.033 月/a，總無雨日數增加一個單位，極端干旱發生頻率增加0.036 月/a，且總無雨日數增加趨勢的顯著性最強，因此總無雨日數的增加也是影響該區極端干旱發生頻率增加的主要因素。西北區，降水量和平均氣溫增加1個單位，極端干旱發生頻率分別減少0.010、0.067 月/a，總無雨日數減少一個單位，極端干旱發生頻率減少0.034 月/a，極端干旱發生頻率與降水量的相關系數、降水量變化趨勢都通過了0.01的顯著性檢驗，因此降水量增加是影響該區極端干旱發生頻率減少的主要因素。青藏區，降水量和平均氣溫增加1個單位，極端干旱發生頻率分別減少0.0、0.182 月/a，而總無雨日數減少1個單位，極端干旱發生頻率減少0.054 月/a，且平均氣溫的增加趨勢通過了0.001的顯著性檢驗，因此平均氣溫的增加是影響該區極端干旱發生頻率減少的主要因素。

表2 極端干旱發生頻率與氣象要素的多元回歸系數Table 2 Multivariate regression coefficients between meteorological elements and the extreme drought frequency in Northwest China

*、**分別表示通過0.05、0.01的置信度檢驗

表3 氣象要素的變化傾向率Table 3 Change trends of the meteorological elements

*、**、***分別表示通過0.05、0.01、0.001的置信度檢驗

5 結論

(1)1960年以來西北全區年降水量平均值為276.1 mm，其變化傾向率呈微弱上升趨勢，平均每年上升0.17 mm；西北東部區降水量表現出明顯下降趨勢，而西北區和青藏區則表現為顯著上升趨勢。

(2)根據西北地區年降水量變化的空間差異，可將研究區劃分為3個部分：①明顯增加區，降水量變化傾向率在0.5—2.9 mm/a之間。②輕度增加區，降水量變化傾向率在0.0—0.5 mm/a之間。③減少區，降水量變化傾向率在-3.9—0.0 mm/a之間。

(3)近52年來西北全區極端干旱發生頻率的平均值為3.8 月/a，氣候變化傾向率總體上表現出明顯的下降趨勢，平均年下降0.011 月；西北不同自然區除東部區外其他兩個自然區極端干旱發生頻率也表現出顯著地下降趨勢。

(4)根據西北地區極端干旱發生頻率變化的空間差異，也可將研究區劃分為3個部分：①明顯減少區，極端干旱變化傾向率在-0.2—-0.7月/10a之間。②輕度減少區，極端干旱變化傾向率在-0.2—0.0 月/10a之間。③增加區，極端干旱變化傾向率在0.00—0.42 月/10a之間。

(5)極端干旱發生頻率與降水量和平均氣溫表現出負相關性，與無雨總日數呈顯著的正相關性。

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Climate characteristics of precipitation and extreme drought events in Northwest China

HUANG Xiaoyan1,*, LI Yaohui1, FENG Jianying1, WANG Jinsong1, WANG Zhilan1, WANG Shengjie2, ZHANG Yu1

1InstituteofAridMeteorologyLanzhouCMA,KeyLaboratoryofAridClimateChangeandReducingDisasterofGansuProvince,KeyOpenLaboratoryofAridClimateChangeandReducingDisasterofCMA，Lanzhou730020,China2CollegeofGeographyandEnvironmentalScience,NorthwestNormalUniversity,Lanzhou730070,China

Based on the daily data observed at 111 meteorological stations in Northwest China from 1960 to 2011, the potential evaporation was calculated using the FAO Penman-Monteith model, and then the humid index was derived, as well as the extreme drought frequency. The temporal and spatial variations of the precipitation and extreme drought frequency were discussed in this paper. The results indicated that the precipitation in Northwest China has increased by 0.17 mm per year in the last 52 years. According to the spatial variation of precipitation, the study area could be divided into three subregions including obvious increasing, light increasing and decreasing. The mean extreme drought frequency was 3.8 months per year during 1960—2011, at a decreasing rate of 0.011 months per year. The variation of the extreme drought frequency also showed a spatial diversity and could be divided into three subregions including obvious decreasing, light decreasing and increasing. The extreme drought frequency showed a negative correlation with precipitation and average temperature, and a positive correlation with rainless days.

Northwest China; precipitation; humid index; extreme drought; temporal and spatial characteristics

2010年公益性行業(氣象)科研專項經費(GYHY201006023); 國家自然基金資助項目(41175081, 41201370); 碩士科研啟動項目(KYS2012SSKY06)

2013- 05- 10;

日期:2014- 04- 17

10.5846/stxb201305101013

*通訊作者Corresponding author.E-mail: xyhuang0529@sina.cn

黃小燕，李耀輝，馮建英，王勁松，王芝蘭，王圣杰，張宇.中國西北地區降水量及極端干旱氣候變化特征.生態學報,2015,35(5):1359- 1370.

Huang X Y, Li Y H, Feng J Y, Wang J S, Wang Z L, Wang S J, Zhang Y.Climate characteristics of precipitation and extreme drought events in Northwest China.Acta Ecologica Sinica,2015,35(5):1359- 1370.