基于SPI的石羊河流域氣候干濕變化及干旱事件的時空格局特征研究

張利利,周俊菊,張恒瑋, 王 蓓,曹建軍

西北師范大學地理與環境科學學院, 蘭州 730070

基于SPI的石羊河流域氣候干濕變化及干旱事件的時空格局特征研究

張利利,周俊菊*,張恒瑋, 王 蓓,曹建軍

西北師范大學地理與環境科學學院, 蘭州 730070

利用石羊河流域4個氣象站1960—2013年逐月降水量資料,應用標準化降水指數(SPI)、游程理論等方法,分析石羊河流域近54年的氣候干濕變化及不同時間尺度干旱事件時空演變特征。結果表明：①不同時間尺度SPI對降水量變化的敏感程度存在較大差異,時間尺度越小,SPI對一次降水的反應越明顯。②石羊河流域年代際、年際和季的SPI在波動中均呈增加趨勢,其中,冬季濕潤化速度最快,對年濕潤化過程的貢獻最顯著。③1960—2013年,石羊河流域不同時間尺度干旱事件持續時間、干旱程度和干旱強度均呈減少趨勢,且波動漸趨平緩；石羊河流域農業干旱和水文干旱最嚴重的時期分別為1964—1965年和1962—1964年。④兩種時間尺度干旱事件持續時間的減少速度從上游至下游均逐漸變慢,上游烏鞘嶺地區是農業干旱持續時間最長區域,永昌和下游民勤地區是水文干旱持續時間較長區域；兩種時間尺度干旱事件干旱程度減少速度最快區域均在上游烏鞘嶺地區；武威和民勤地區3月尺度干旱強度稍有上升,其它地區不同時間尺度干旱事件干旱強度均呈下降趨勢,永昌地區是多尺度干旱事件干旱強度較大區域。

氣候變化；干旱事件；標準化降水指數；石羊河流域

干旱是由于較長時段降水不足而引起水分供應失衡的氣候事件[1],是氣候災害中最主要的災害之一,它具有出現頻率高、持續時間長、波及范圍大的特點。干旱的頻繁發生和長期的持續不但給國民經濟特別是對農業生產帶來巨大損失,還會造成水資源短缺、沙塵暴增加、荒漠化加劇等諸多不利的生態影響[2- 3]。近年來,在全球氣候變化背景下隨著極端天氣氣候事件頻繁出現,干旱的發生頻率和強度明顯增加[4]。干旱對濕潤半濕潤地區產生的影響是不言而喻的,而對于干旱地區和極端干旱地區,干旱發生也會導致區域地表變干,直接影響當地的旱生植物的生長發育,也易成為沙塵暴的源地[5]。所以中國北方干旱化問題一直是氣象學和其他學科的一個重要研究課題,特別是對西北典型干旱區的研究備受關注[6]。由于干旱的形成原因異常復雜,影響因素很多,許多干旱指標都是針對具體的研究目的而設定。根據建立途徑的不同可以把干旱指標大致歸納為兩類：一類是通過研究干旱機理,力圖細致地反映干旱涉及的各個物理過程,以PDSI(Palmer drought severity index)[7]為代表,該類指標的物理機制較為明確,但其計算繁雜,對資料要求較高,部分參數只能靠經驗估計,則計算精度大大降低；另一類干旱指標則是通過氣象學方法研究降水量的統計分布規律,以反映干旱的強度和持續時間,此類指標僅需逐月降水量數據,計算簡單,而且由于指標不涉及具體的干旱機理,時空適應性較強,代表性指標是McKee等于1993年提出的標準化降水指標(SPI)為代表[8- 9]。SPI指標能夠較好地反映干旱強度和持續時間,對干旱變化反應較敏感,同時多時間尺度應用的特性可以為水資源評估和不同時間尺度的干旱監測服務[10]。翟祿新等[11]研究得出標準化降水指數(SPI)作為一種干旱重建指標,適用于西北地區,也可以作為氣候變化的監測指標。Wu等[12-13]的研究表明,在干旱氣候條件下,應該更多地關注干旱持續時間而不只是干旱強度,強調干旱持續時間和強度對干旱研究的重要性。袁文平等[14]指出基于現有干旱指標的研究成果,未來應加強在應用某種干旱指標時動態評估干旱發生時間,并利用累積系數建立反映累積效應的機制以準確反映干旱累積效應。

石羊河屬西北干旱區內陸河流,地處蒙新、黃土、青藏三大高原交匯過渡帶,是生態環境變化敏感區域之一。特殊的地理條件和氣候特征決定了石羊河流域是一個干旱頻繁發生的地區[15]。截至目前,關于石羊河流域干濕變化的最新研究成果：時間上,夏季干旱發生頻率最高,冬季頻率最低[15]；冬季是暖濕化趨勢最明顯的季節,其次是秋季,極端干旱事件頻率在波動中呈減少趨勢,極端濕潤事件頻率在波動中呈增加趨勢[16]；空間上,發生干旱頻率最高的是武威站,最低的是民勤和烏鞘嶺站[17]。以上多是基于某種干旱指數對石羊河流域季節和年的干濕變化等進行研究,而對干旱事件的持續時間、強度時空演變特征的分析鮮有報道。本文旨在探討石羊河流域近54年氣候干濕變化特征,揭示干旱事件的時空演變規律,以期為流域農業生產和水文干旱監測提供科學依據。

1 數據與方法

1.1 研究區概況

石羊河流域位于甘肅省河西走廊東部,祁連山北麓,東經101°41′—104°16′,北緯36°29′—39°27′之間,流域總面積4.16×104km2,地勢南高北低,自西南向東北傾斜,全流域可分為南部祁連山區,中部走廊平原區,北部低山丘陵及荒漠區四大地貌單元。石羊河流域由于地處內陸,屬于典型的大陸性溫帶干旱氣候,太陽輻射強,日照充足,夏季短而炎熱,冬季長而寒冷,溫差大,降水少,蒸發強烈,空氣干燥,流域上游年平均氣溫低于6℃,降水量400—600mm,中游年平均氣溫低于6—8℃,降水量150—250mm,下游年平均氣溫高于8℃,降水量不足150mm。

1.2 數據來源

石羊河流域烏鞘嶺、武威、永昌和民勤4個氣象站的1960—2013年及2014年1—2月份逐月降水量數據均來源于中國氣象科學數據共享服務網(http://cdc.cma.gov.cn/home.do)。本文主要分析對象為不同時間尺度SPI(基于時間尺度內的降水量)、年SPI(基于年降水量)和季節SPI(基于季節的降水量,其中春季為3—5月份、夏季為6—8月份、秋季為9—11月份、冬季為12—2月份)[18- 19]。對于54年的時間序列可以獲得比較可信的趨勢結果[20],而且所有數據皆經一致性檢驗與處理。

1.3 研究方法

采用標準化降水指數、游程理論來獲得干旱事件的特征指標,分析本地的干濕時間特征；應用ArcGIS10.0軟件制圖分析石羊河流域干旱事件空間格局特征；使用MK趨勢檢驗方法[21],在Minitab軟件里基于MK程序對變化趨勢的顯著性水平進行MK檢驗統計。為了反映石羊河流域近54年每次農業干旱和水文干旱的持續月數、干旱程度和強度的變化特征,本研究選用3月尺度SPI值(3月尺度SPI對年內旱澇暴發時間與持續影響更為敏感,可以反映短期氣象旱澇特征,與農業干旱關系密切)和12月尺度SPI值(12月尺度SPI對長期旱澇影響及持續時段具有顯著標識功能,可以反映長期降水變化,通常與河流水位,水庫水位,甚至地下水位相關度較高)[22-23]作為研究時間尺度。

1.3.1 標準化降水指數SPI及旱澇等級劃分

由于不同時間,不同地區降水量變化幅度很大,直接用降水量很難在不同時空尺度上相互比較,而降水分布是一種偏態分布,不是正態分布,所以可在降水分析中,采用Γ分布概率來描述降水量的變化,然后再經正態標準化求得SPI值,SPI具體計算步驟參見文獻[24]。依據相關研究[20,25-26],結合石羊河流域實際情況,對SPI旱澇等級進行劃分(表1)。

表1 SPI旱澇等級

SPI: 標準化降水指數Standard Precipitation Index

1.3.2 游程理論

2 結果與分析

2.1 不同時間尺度SPI敏感性特征

從圖1可以發現,不同時間尺度的SPI對降水量變化的敏感程度存在較大差異,時間尺度越小,SPI對一次降水的反應越明顯,其值可能會發生較大變化,甚至是正負波動,時間尺度越大,SPI對于一次降水的反應越不顯著,只有持續的多次降水才會使之發生波動,干濕波動周期亦相應延長；相同時段不同時間尺度發生干濕頻次亦存在較大差異,1960—2013年,1月、3月、6月和12月尺度干旱發生頻次分別為：27.6次/10a、16.85次/10a、12.96次/10a和7.78次/10a,重濕以上的發生頻次分別為：27.4次/10a、16.85次/10a、12.78次/10a和7.96次/10a,說明隨著時間尺度的延長,干旱和濕潤的發生頻次均為減少趨勢。以上分析表明,SPI1和SPI3能夠反映短期氣象旱澇特征,與農業干旱關系密切；SPI6和SPI12可以清楚地反映長期的旱澇變化特征,其中,12個月尺度SPI對長期旱澇影響及持續時段具有顯著的標識功能,通常與河流水位,水庫水位,甚至地下水位相關度較高,因此,多種時間尺度的SPI綜合應用可實現對旱澇的綜合監測評估。

圖1 石羊河流域近54年不同時間尺度SPI變化過程Fig.1 Evolution of the SPI at different time scales in Shiyang River basin nearly 54 years

2.2 石羊河流域氣候干濕變化特征

2.2.1 SPI年際及年代際變化特征

由圖2可知,1960—2013年石羊河流域年SPI在波動中呈增加趨勢,其變化傾向率為0.156/10a,經MK趨勢檢驗,未通過P<0.05的顯著性信度水平；干旱年和濕潤年分別為25a和29a,雖然干旱年和濕潤年的年數相差不多,但干旱年和濕潤年達到的等級程度相差較大(圖3),屬于極干、重干、中干、微干、微濕、中濕、重濕和極濕的年數分別為2a、4a、2a、17a、19a、10a、0a、0a,其中,1962年和1991年的SPI值分別為-2.93和-2.27,屬極干旱年份。據《甘肅省歷史氣候資料》記載：1962年武威全縣各河流4月平均流量比上年減少54.4%,5月減少56%,50萬畝夏田未灌水,主要是由當年降水量較少、工農業大量使用河水所致；1991年大旱使武威市農作物受災面積達到39.5%,受災嚴重。說明基于年降水量的SPI能夠較好的監測到干旱年份及干旱等級。從圖4可以看出,1960s和1970s 的SPI為負值,為干旱期,1960s為最干年代,這與王鶯等[17]的研究結論一致；1980s、1990s和2000s 的SPI為正值,為濕潤期,2000s為最濕潤年代。其年代際SPI值大小的分布規律與周俊菊等[16]基于濕潤指數所得研究結論基本一致。據以上分析可知,石羊河流域有濕潤化的發展趨勢,這與王菱等[29]的東經100°以西的西北地區有干暖型向濕暖型轉變,周俊菊等[16]的石羊河流域有濕化趨勢,吳紹洪等[30]的青藏高原大多數地區的干濕狀況由干向濕發展,靳立亞等[31]的甘肅西部的夏、秋兩季氣候有濕潤化趨勢的結論基本一致。

圖 2 1960—2013年石羊河流域年SPI變化Fig.2 Evolution of SPI in Shi River Basin during 1960—2013

圖3 年SPI不同等級的頻率統計Fig.3 Frequency statistics of annual and seasonal SPI

圖4 SPI的年代際變化Fig.4 Decadal change of SPI

2.2.2 SPI季節變化特征

圖5 1960—2013年石羊河流域不同季節SPI變化Fig.5 Change of different seasons SPI during 1960—2013

圖6 不同季節SPI頻次統計Fig.6 Frequency statistics of different seasonal SPI for seasonal drought

由圖5可知,1960—2013年石羊河流域不同季節SPI均呈緩慢上升趨勢,經MK趨勢檢驗,冬季上升趨勢極顯著(P≤0.01),其他季節未通過P≤0.05的顯著性水平,上升趨勢均不顯著,但不同季節SPI增加速度和干濕等級頻次的分布存在較大差異。春季,SPI變化傾向率為0.083/10a,干旱季和濕潤季分別為28a和26a,中度及以上干濕季發生頻率為35.18%,其中,1967年春季SPI值為2.32,濕潤等級為極濕；夏季,SPI變化傾向率為0.108/10a,干旱季和濕潤季均為27a,中度及以上干濕季發生頻率為25.93%,其中,1962年和1991年夏季SPI值分別為-3.15和-2.63,干旱等級為極干；秋季,SPI變化傾向率為0.055/10a,干旱季和濕潤季分別為26a和28a,中度及以上干濕季發生頻率為29.63%,其中,1971年秋季為極濕季,SPI值為2.52,1972年和1993年秋季為極干季,SPI值分別為-2.29和-2.12；冬季,SPI變化傾向率為0.256/10a,干旱季和濕潤季均為27a,中度及以上干濕季發生頻率為40.74%,其中,1964年和1970年冬季為極干季,SPI值分別為-2.06和-2.2。以上分析表明,冬季濕潤化速度最快,對年濕潤化過程的貢獻最為顯著這與前人研究結果基本一致[16]；1962年和1991年極端干旱年的發生主要是由該年夏季極端干旱所致,1963年的重旱主要是受該年的夏旱和秋旱影響,1972年的重旱主要是由該年的秋旱所致,2013年的重旱主要是受該年的春旱和秋旱影響(表2)。

表2 極干和重干年份的年和季節干旱等級對照表

2.3 石羊河流域干旱事件時空變化特征

2.3.1 石羊河流域干旱事件時間變化特征

(1) 干旱事件持續時間變化特征

在3月尺度和12月尺度中,一次干旱事件開始到結束所跨越年份定為該次事件的名稱(圖7、圖8和圖9)。由圖7可知,不同時間尺度干旱事件持續時間變化特征存在差異。①3月尺度,干旱事件持續時間整體呈極顯著的減少趨勢(P≤0.01,變化傾向率約為-0.418月/10a),干旱事件持續時間的離散程度亦漸趨平緩,其中,1960s、1980s、1990s干旱事件平均持續時間分別為3.82個月、4.27個月、3.17個月,1970s最長為4.67個月,2000s最短為2.5個月；近54年的干旱事件平均持續時間為3.527個月,大多數干旱事件持續時間處于1—8個月之間,其中,持續時間最長的是1974—1975干旱事件,持續時間長達18個月。②12月尺度,干旱事件持續時間整體亦呈減少趨勢,但減少趨勢不顯著(變化傾向率約為-0.809月/10a),干旱事件持續時間的離散程度亦有漸趨平緩的趨勢,其中,1970s、1980s、2000s干旱事件平均持續時間分別為6.63個月、7.44個月、6.1個月,1960s最長為11.6個月,1990s最短為5.1個月；近54年的干旱事件平均持續時間為6.905個月,大多數干旱事件持續時間處于1—20個月之間,其中,持續時間最長的是1962—1964干旱事件,持續時間長達27個月,其次是1965—1967、1974—1976、1990—1992干旱事件,其持續時間分別為24、23、24個月。以上分析表明,3月尺度和12月尺度干旱事件持續時間整體變化趨勢基本一致,但12月尺度干旱事件平均持續時間和減少速度均大于3月尺度。

圖7 1960—2013年石羊河流域SPI3(a)、SPI12(b)干旱事件持續時間變化Fig.7 Change of SPI3(a) and SPI12(b) drought events duration of the Shiyang River Basin during 1960—2013

(2) 干旱事件干旱程度變化特征

據圖8可知,近54年石羊河流域不同時間尺度干旱事件干旱程度及其離散程度均呈較明顯的下降趨勢。其中,3月尺度,干旱事件干旱程度在0.02—16.13之間波動,干旱程度平均值為2.835,最嚴重的是1964—1965事件,其SPI3絕對值累計值為16.13,次之的是1974—1975、1972—1973和1962事件,其值分別為15.35、15.18和14.49；12月尺度,干旱事件干旱程度在0.02—51.66之間波動,干旱程度平均值為5.942,最嚴重的是1962—1964事件,其SPI12絕對值累計值為51.66,次之的是1990—1992、1965—1967和1974—1976事件,其值分別為36.43、30.61和24.28。結合圖8中5次滑動平均線可以看出：3月尺度和12月尺度具體時段干旱程度變化趨勢與其干旱持續時間變化趨勢基本一致,也就是說一般干旱持續時間較長的干旱事件干旱程度也較重。綜合以上分析,從水分虧缺量來看,1964—1965事件的SPI3絕對值和1962—1964事件的SPI12絕對值的累計值最大,說明1964—1965年是石羊河流域近54年農業干旱最嚴重的時期,1962—1964年是近54年水文干旱最嚴重的時期,以上結論與已有研究結果[32]基本一致。

圖8 1960—2013年石羊河流域SPI3(a)、SPI12(b)干旱事件干旱程度變化Fig.8 Change of SPI3(a) and SPI12(b) drought events severity of the Shiyang River Basin during 1960—2013

(3) 干旱事件干旱強度變化特征

據圖9可知,3月尺度和12月尺度干旱事件干旱強度整體均呈減小趨勢,變化傾向率分別為-0.0421/10a和-0.0583/10a,經MK趨勢檢驗,減少趨勢均不顯著。3月尺度,近54年干旱事件干旱強度的平均值為0.587,86.87%的干旱事件干旱強度在0.02—1之間波動,最強的是1991事件,值為2.308,為極干事件,其次是1962事件,干旱強度為2.07,也為極干事件；12月尺度,干旱事件干旱強度的平均值為0.524,83.33%的干旱事件干旱強度在0.02—1之間波動,最強的是1962—1964事件,值為1.913,為重干事件,其次是1972—1973事件,值為1.79,也達到重干。據分析可知,石羊河流域短尺度干旱事件強度與長尺度干旱事件強度相比,下降速度更慢,干旱強度的平均值和波動幅度更大。所以從干旱事件的整體來看,農業干旱強度比水文干旱強度嚴重。

2.3.2 石羊河流域干旱事件空間格局特征

(1) 干旱事件持續時間空間特征

近54年來,石羊河上中下游不同地區不同時間尺度干旱事件持續時間及其變化存在明顯差異。3月尺度,上中下游干旱事件持續時間均呈減少趨勢,經MK趨勢檢驗,上游烏鞘嶺地區減少速度最快,變化傾向率為-0.782月/10a,減少趨勢較顯著(P≤0.05),其次是中游地區,平均變化傾向率為-0.209月/10a,減少趨勢不顯著,下游民勤地區干旱事件持續時間減少速度最慢,減少趨勢亦不顯著(變化傾向率為-0.119月/10a)；干旱事件持續時間平均值的最低值在永昌地區,而石羊河流域東部亦存在從上游到下游(烏鞘嶺-武威-民勤)逐漸遞減的變化趨勢。12月尺度,上中下游干旱事件持續時間均呈減少趨勢,永昌地區減少速度最快,就平均情況來看,從上游到下游干旱事件持續時間減少速度逐漸變慢；干旱事件持續時間平均值的低值區在武威地區,高值區在永昌地區,從整體來看,從上游到下游,干旱事件持續時間平均值逐漸增加。以上分析表明,兩種時間尺度干旱事件持續時間的減少速度均從上游到下游逐漸變慢,就持續時間平均值而言,上游烏鞘嶺地區是農業干旱持續時間最長區域,永昌地區和下游民勤地區是水文干旱持續時間較長區域。

圖9 1960—2013年石羊河流域SPI3(a)、SPI12(b)干旱事件干旱強度變化Fig.9 Change of SPI3 (a) and SPI12 (b) drought events intensity of the Shiyang River Basin during 1960—2013

圖10 SPI3和SPI12干旱事件持續時間變化傾向率及平均值空間分布Fig.10 Spatial distribution of change trend rate and average value for SPI3 and SPI12 drought events duration

(2) 干旱事件干旱程度空間特征

近54年來,3月尺度和12月尺度石羊河流域各站點干旱事件的干旱程度在波動中均呈減少趨勢。3月尺度,干旱事件干旱程度變化傾向率的空間分布規律和持續時間變化傾向率的空間分布規律基本一致。12月尺度,上游烏鞘嶺地區干旱事件干旱程度減少速度最快,其次是永昌地區,武威地區減少速度最慢；干旱事件干旱程度平均值的最大值在下游民勤地區,最小值在武威地區。以上分析表明,兩種時間尺度干旱事件干旱程度減少速度最大的地區均在上游烏鞘嶺地區,水分虧缺狀況有所緩解,濕潤化趨勢明顯,而干旱事件干旱程度平均值出現了截然相反的空間格局特征,從干旱事件干旱程度平均值來看,武威地區的農業水分虧缺量比較大,而民勤地區的水文水分虧缺量比較大。

圖11 SPI3和SPI12干旱事件干旱程度變化傾向率及平均值空間分布Fig.11 Spatial distribution of change trend rate and average value for SPI3 and SPI12 drought events severity

(3) 干旱事件干旱強度空間特征

從圖12可以看出,3月尺度和12月尺度干旱事件干旱強度變化傾向率具有相同的空間分布格局,烏鞘嶺地區減少速度最快,然后依次為永昌地區、民勤地區、武威地區,不同的是3月尺度武威地區和民勤地區干旱事件干旱強度有輕微的增加趨勢,經MK趨勢檢驗,增加趨勢均不顯著；近54年干旱事件干旱強度的平均值,3月尺度的最大值在中游武威和永昌地區,最小值在上游烏鞘嶺地區,12月尺度的最大值在中游的永昌地區,最小值在武威地區,據以上分析可知,永昌是多尺度干旱事件干旱強度較大的地區,該地區是嚴重的農業干旱事件和水文干旱事件的多發區。

圖12 SPI3和SPI12干旱事件干旱強度的變化傾向率及平均值空間分布Fig.12 Spatial distribution of change trend rate and average value for SPI3 and SPI12 drought events intensity

3 結論

(1)不同時間尺度SPI對降水量變化的敏感程度存在較大差異,時間尺度越小,SPI對于一次降水的反應越明顯,SPI1和SPI3能夠反映短期氣象旱澇特征,與農業干旱關系密切；SPI6和SPI12可以清楚地反映長期的旱澇變化特征。

(2)石羊河流域年代際、年際和季的SPI在波動中均呈增加趨勢,濕潤化趨勢明顯,其中,1962年和1991年為極干年份；1960s為最干旱年代,2000s為最濕潤年代；冬季濕潤化的速度最快,對年濕潤化過程的貢獻最為顯著,其次為夏季。

(3)近54年石羊河流域不同時間尺度干旱事件持續時間、干旱程度和干旱強度均呈減少趨勢,且波動漸趨平緩,短尺度干旱事件強度與長尺度干旱事件強度相比,下降的速度更慢,平均值和波動幅度更大。綜合來看,1964—1965年是石羊河流域近54年農業干旱最嚴重的時期,1962—1964年是近54年水文干旱最嚴重的時期。從干旱事件干旱強度來看,農業干旱比水文干旱嚴重。

(4)從空間格局來看,兩種時間尺度干旱事件持續時間的減少速度從上游到下游均逐漸變慢,上游烏鞘嶺地區農業干旱持續時間最長,中游永昌和下游民勤地區的水文干旱持續時間最長；兩種時間尺度干旱事件干旱程度減少速度最快的地區均在上游烏鞘嶺地區,水分虧缺狀況有所緩解,濕潤化趨勢明顯,而干旱事件干旱程度平均值出現了截然相反的空間格局特征；除武威和民勤地區3月尺度干旱強度稍有上升趨勢之外,其它地區不同時間尺度干旱事件干旱強度均呈下降趨勢,而永昌是多尺度干旱事件干旱強度較大的地區,為農業干旱事件和水文干旱事件的多發區。

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Temporal and spatial patterns of climate drought-wet and drought event based on Standard Precipitation Index in Shiyang River Basin

ZHANG Lili, ZHOU Junju*, ZHANG Hengwei, WANG Bei, CAO Jianjun

CollegeofGeographyandEnviromentalScience,NorthwestNormalUniversity,Lanzhou730070,China

Shiyang River Basin is located in the northwest China, and it is a typical fragile ecosystem area. This region is extremely sensitive to climatic changes, and therefore, monitoring these changes can provide an important evidence for revealing trends indrought-wet transition mechanisms in drought-prone and arid regions of Northwestern China, this study aimed to investigate monthly precipitation data obtained from four stations in Shiyang River Basin. In particular, the Standard Precipitation Index (SPI) and Theory of Runs were adopted to analyze changes in climate drought-wet and space-time evolution of drought events on different time scale during a period of 54 years i.e., from 1960 to 2013. The main results of this study suggest that SPI characteristics at different time scale lead to SPI values were substantial sensitive to precipitation changes, and a smaller time scale resulted in a more sensitive response to one precipitation event. The inter-decadal, inter-annual and seasonal SPI showed an increasing trend. The wetting rate was the fastest in winter, which makes the largest contribution to annual wetting. The drought event duration, drought severity and drought intensity on different time scales showed a decreasing trend, and the fluctuations noticedwere gradually mild. The most serious agricultural drought and hydrological drought occurred during 1964 to 1965 and 1962 to1964, respectively. The drought event duration during two time scales reduced gradually from upstream to downstream, and the longest agricultural drought occurred in Wushaoling areas, whereas the longest hydrological drought occurred in Yongchang and Minqin region. Drought severity of the drought events during the two time scales reduced the fastest in Wushaoling areas. Except for the three-month scale for drought intensity showing a slight increase in Wuwei and Minqin regions, the intensity of drought events showed a decreasing trend in other regions on different time scales. More frequent drought events and relatively higher drought intensity were noted in the middle reaches of the river, especially in Yongchang region.

climatic change; drought event; standard precipitation index; Shiyang River Basin

國家自然科學基金地區項目(41461109)；西北師范大學青年教師科研能力提升計劃項目(NWNU-LKQN- 12- 18)；國家自然科學基金項目(41261104)；國家社科基金青年項目(12CTJ001)；甘肅省青年科技基金計劃項目(1107RJYA077)

2015- 08- 15;

日期:2016- 06- 13

10.5846/stxb201508151709

*通訊作者Corresponding author.E-mail: yzh_su@163.com

張利利,周俊菊,張恒瑋, 王蓓,曹建軍.基于SPI的石羊河流域氣候干濕變化及干旱事件的時空格局特征研究.生態學報,2017,37(3):996- 1007.

Zhang L L, Zhou J J, Zhang H W, Wang B, Cao J J.Temporal and spatial patterns of climate drought-wet and drought event based on Standard Precipitation Index in Shiyang River Basin.Acta Ecologica Sinica,2017,37(3):996- 1007.