西藏青稞生育期干旱強(qiáng)度變化特征分析*

史繼清，豆永麗，張歆平，奚 鳳，羅 珍，甘臣龍

西藏青稞生育期干旱強(qiáng)度變化特征分析*

史繼清1,2，豆永麗3**，張歆平4，奚 鳳5，羅 珍1，甘臣龍6

（1. 西藏自治區(qū)氣候中心，拉薩 850000；2. 日喀則國(guó)家氣候觀象臺(tái)，日喀則 857000；3. 西藏自治區(qū)氣象信息網(wǎng)絡(luò)中心，拉薩 850000；4. 西藏自治區(qū)氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心，拉薩 850000；5. 西藏自治區(qū)氣象臺(tái)，拉薩 850000；6. 墨竹工卡縣氣象局，拉薩 850200）

基于1981?2020年西藏青稞主要種植區(qū)25個(gè)氣象站逐日氣象資料，計(jì)算逐日氣象干旱綜合指數(shù)（MCI），采用Mann-Kendall 突變檢驗(yàn)、Morlet小波分析和R/S分析法分析近40a該區(qū)青稞各生育期干旱強(qiáng)度的時(shí)空分布及趨勢(shì)變化，以期為西藏農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明: （1）西藏青稞不同生育期干旱特征具有差異性，播種?分蘗期干旱強(qiáng)度增強(qiáng)趨勢(shì)不明顯，全生育期干旱強(qiáng)度減弱趨勢(shì)較分蘗?抽穗期和抽穗?成熟期明顯。（2）播種?分蘗期干旱強(qiáng)度在21世紀(jì)00年代達(dá)到最低，分蘗?抽穗期、抽穗?成熟期和全生育期在20世紀(jì)80年代達(dá)到最高；分蘗?抽穗期、抽穗?成熟期和全生育期干旱強(qiáng)度分別在1989年、2001年和1989年出現(xiàn)顯著的減弱突變。（3）播種?分蘗期的干旱強(qiáng)度整體偏弱，分蘗?抽穗期地區(qū)間差異較小，抽穗?成熟期則空間差異較大；全生育期干旱強(qiáng)度整體呈現(xiàn)由研究區(qū)中部和南部邊緣地區(qū)向東西加重的分布特征。（4）播種?分蘗期、抽穗?成熟期和全生育期未來(lái)干旱強(qiáng)度分別在15a、33a、33a尺度上有持續(xù)偏旱的趨勢(shì)，分蘗?抽穗期在13a尺度上有持續(xù)偏濕的趨勢(shì)。

西藏；干旱強(qiáng)度；趨勢(shì)分析；MCI指數(shù)；青稞

政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（IPCC）第六次評(píng)估報(bào)告[1]指出，基于歷史觀測(cè)和21世紀(jì)模式模擬試驗(yàn)，全球尺度上陸地升溫造成了大氣蒸發(fā)需求和干旱事件強(qiáng)度的增加（高信度）。中國(guó)年平均氣溫較常年同期偏高0.79℃，為1951年以來(lái)連續(xù)第五暖年[2]。近年來(lái)，眾多學(xué)者和專家對(duì)中國(guó)干旱的頻率、強(qiáng)度、時(shí)空格局等均進(jìn)行過(guò)研究探討，如河南[3]、陜西[4]、海河流域[5]、新疆天山草地[6]、呼倫貝爾草原[7]和內(nèi)蒙古[8]有干旱化加重趨勢(shì)，而陜北[9]和新疆[10]干旱風(fēng)險(xiǎn)則呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。中國(guó)干旱發(fā)生的范圍不斷擴(kuò)大，旱災(zāi)高發(fā)區(qū)由北方干旱半干旱地區(qū)向南方和東部濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)地區(qū)發(fā)展[11]。未來(lái)氣候變化將使中國(guó)面臨干旱持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)和強(qiáng)度加重的情景，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生較大影響。

干旱問(wèn)題復(fù)雜且涉及面廣，目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的干旱類(lèi)型有氣象干旱、農(nóng)業(yè)干旱、水文干旱和經(jīng)濟(jì)社會(huì)干旱等，而氣象干旱是其他類(lèi)型干旱的起因和監(jiān)測(cè)評(píng)估的基礎(chǔ)[12]，因此可以通過(guò)選取合適的氣象干旱指標(biāo)對(duì)農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)提供理論支撐[13]。表征氣象干旱狀況的指標(biāo)眾多，分為降水距平百分率指數(shù)（PA）[14]、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）[15]、Z指數(shù)[16]等單要素指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)（SPEI）[17?18]、綜合氣象干旱指數(shù)（CI）[19]等多要素指標(biāo)，這些指標(biāo)或考慮了降水，或考慮了氣溫，或綜合考慮了氣溫、降水和蒸發(fā)量等，但存在干旱監(jiān)測(cè)滯后、干旱發(fā)展過(guò)程中等級(jí)異常跳變、嚴(yán)重干旱事件反應(yīng)偏輕等問(wèn)題[20?21]。因此，國(guó)家氣候中心通過(guò)大量調(diào)研和對(duì)比檢驗(yàn)推出了改進(jìn)的氣象干旱綜合指數(shù)（MCI），彌補(bǔ)了以上干旱指標(biāo)的不足。

西藏以高原為主，位于中國(guó)地勢(shì)第一級(jí)階梯。藏南地殼活躍，為兩大板塊碰撞處，雅魯藏布大峽谷為世界之最；藏北海拔超過(guò)4500m，地表波狀起伏。干旱變化主要由降水和氣溫變化共同主導(dǎo)，長(zhǎng)時(shí)間無(wú)降水是導(dǎo)致西藏地區(qū)干旱發(fā)生的重要原因[22]，且西藏干旱災(zāi)害的高發(fā)期多出現(xiàn)在春夏季，亦是青稞的主要發(fā)育期[23]。青稞是西藏主要的糧食作物，主要分布在西藏高原雅魯藏布江中游河谷的拉薩、日喀則、山南市以及藏東三江流域的昌都市和藏東南的林芝市。近幾十年來(lái)，該區(qū)域年平均氣溫顯著升高，而降水總量微弱增加，干旱趨勢(shì)加重，且半濕潤(rùn)區(qū)的干旱趨勢(shì)大于濕潤(rùn)區(qū)[24?25]。目前雖有學(xué)者基于MCI指數(shù)評(píng)價(jià)了中國(guó)[26]、安徽[13]、呼倫貝爾市[7]、內(nèi)蒙古[20]、東北[27]、青海[28]等區(qū)域的干旱演化規(guī)律，也得到了驗(yàn)證，然而以西藏地區(qū)為研究對(duì)象[22?23,29]，長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)序列數(shù)據(jù)系統(tǒng)闡述過(guò)去40a干旱變化及其未來(lái)趨勢(shì)預(yù)測(cè)的相關(guān)研究甚少，因此，利用1981?2020年氣象數(shù)據(jù)構(gòu)建MCI指數(shù)，選用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)、Morlet小波分析和R/S分析法對(duì)西藏青稞生育期干旱發(fā)生特征進(jìn)行準(zhǔn)確有效的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，不僅可以為該區(qū)農(nóng)牧業(yè)干旱和風(fēng)險(xiǎn)管理提供理論支撐，還可為該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定作出貢獻(xiàn)。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)及其來(lái)源

根據(jù)史繼清等[24, 30]對(duì)西藏青稞種植的研究，選取西藏25個(gè)站點(diǎn)所在區(qū)域作為青稞主要種植區(qū)（圖1）。所選站點(diǎn)的逐日氣象資料（1981?2020年）來(lái)源于西藏自治區(qū)氣象局；生育期資料來(lái)自西藏自治區(qū)氣候中心生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象研究室（表1）。

圖1 西藏青稞主要種植區(qū)的氣象站點(diǎn)分布

注：基于審圖號(hào)為藏S（2022）004號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)底圖制作，底圖無(wú)修改。下同。

Note：Based on the standard base drawing with the drawing review number of Zang S (2022) 004, the base drawing has no modification. The same as below.

1.2 生育期干旱強(qiáng)度計(jì)算方法

1.2.1 利用氣象干旱綜合指數(shù)進(jìn)行干旱等級(jí)劃分

采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20481-2017 氣象干旱等級(jí)氣象[12]中改進(jìn)的MCI指數(shù)，某站某日氣象干旱綜合指數(shù)（MCI）計(jì)算式為

根據(jù)MCI的計(jì)算結(jié)果，將氣象干旱等級(jí)劃分為無(wú)旱、輕旱、中旱、重旱和特旱，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表1 西藏青稞主要種植區(qū)生育期資料（月旬）

注：E為每月前10d，M為每月中間10d，L為每月最后10d（也有可能是8d、9d、11d）。

Note: E- is the first ten-day of a month, M- is the middle ten-day of a month, L- is the last ten-day of a month（it could also be eight, nine, or eleven days）.

表2 氣象干旱綜合指數(shù)（MCI）等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.2 干旱過(guò)程和干旱強(qiáng)度

當(dāng)研究時(shí)段內(nèi)至少出現(xiàn)一次干旱過(guò)程，且累計(jì)評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)干旱持續(xù)時(shí)間超過(guò)所評(píng)價(jià)時(shí)段的1/4時(shí)，則認(rèn)為該時(shí)段發(fā)生干旱事件[31]。當(dāng)MCI指數(shù)至少連續(xù)10d為輕旱及以上等級(jí)，則確定為一次干旱過(guò)程[32]。干旱過(guò)程時(shí)段內(nèi)第一次出現(xiàn)輕旱的日期，為干旱過(guò)程開(kāi)始日；當(dāng)MCI指數(shù)連續(xù)10d判別為無(wú)旱等級(jí)時(shí)，則干旱過(guò)程結(jié)束，將最后一次MCI指數(shù)達(dá)到無(wú)旱等級(jí)時(shí)的日期定義為干旱過(guò)程結(jié)束日期。干旱過(guò)程開(kāi)始?結(jié)束所持續(xù)的時(shí)間為干旱持續(xù)時(shí)間。將一次干旱過(guò)程內(nèi)累計(jì)的輕旱及以上等級(jí)MCI指數(shù)之和定義為這次干旱過(guò)程的強(qiáng)度。

干旱強(qiáng)度（D）計(jì)算式為

1.3 生育期干旱強(qiáng)度變化趨勢(shì)分析方法

1.3.1 利用Hurst指數(shù)和R/S分析變化趨勢(shì)

Hurst指數(shù)是由英國(guó)水文專家Hurst在研究尼羅河水庫(kù)水流量和貯存能力的關(guān)系時(shí)提出的，通常用于分析長(zhǎng)時(shí)間序列相關(guān)性[33]。Hurst指數(shù)(H)可反映將來(lái)對(duì)現(xiàn)有狀態(tài)的持續(xù)性。當(dāng)0.5

計(jì)算比值

式中，H為Hurst 指數(shù)。

對(duì)方程兩邊求對(duì)數(shù)，得到

1.3.2 利用Morlet小波分析干旱強(qiáng)度的變化周期

干旱強(qiáng)度的時(shí)間變化分析利用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)法，該方法不需要樣本遵循一定的分布，也不受異常值的干擾[35]；空間分布采用ArcGIS 10.4軟件中Kriging插值進(jìn)行分析；Morlet小波分析用于該研究中干旱發(fā)生的周期性[36]。

2 結(jié)果與分析

2.1 青稞生育期干旱強(qiáng)度的年際變化特征

由圖2可見(jiàn)，1981?2020年青稞播種?分蘗期、分蘗?抽穗期、抽穗?成熟期和全生育期的干旱強(qiáng)度值（D）分別在?57.9～?15.3、?73.6～0.0、?134.9～0和?228.6～0.0范圍，多年平均值分別為?29.2、?41.5、?41.5和?97.1，氣候傾向率分別為?0.23·10a?1、2.03·10a?1、6.41·10a?1和10.92·10a?1，全生育期的減弱趨勢(shì)較分蘗?抽穗期和抽穗?成熟期干旱強(qiáng)度明顯。

播種?分蘗期，以2015年干旱強(qiáng)度最高，D值為?57.9，2004年最低，D值為?15.3；各年代的平均干旱強(qiáng)度均相對(duì)較低，其中，21世紀(jì)00年代最低，D值為?26.7，其余年代值均在?30.0左右。分蘗?抽穗期，干旱強(qiáng)度最強(qiáng)年份為2009年，D值為?73.6，最弱年份為2000年，D值為0；各年代中，20世紀(jì)80年代的平均干旱強(qiáng)度最高，D值為?51.1，21世紀(jì)00年代最低，D值為?28.8。抽穗?成熟期，1983年干旱強(qiáng)度最高，D值達(dá)?134.9，2000年、2004年和2016?2017年D值均為0.0；各年代中，除20世紀(jì)80年代干旱強(qiáng)度最高（D值為?61.1），其余年代D值介于?40.0～?30.0。全生育期，干旱強(qiáng)度最強(qiáng)年份在1984年，D值為?228.6，最弱年份為2004年和2008年的0.0；各年代中，20世紀(jì)80年代干旱強(qiáng)度最高，D值為?135.2，其余年代值相對(duì)偏低。

圖2 1981?2020年西藏青稞生育期干旱強(qiáng)度（D，MCI指數(shù)之和）年際變化及其M?K突變檢驗(yàn)（所有站點(diǎn)平均值）

利用M?K方法對(duì)西藏青稞生育期干旱強(qiáng)度進(jìn)行突變檢驗(yàn)，其中UF（K）為時(shí)間順序統(tǒng)計(jì)曲線、UB（K）為時(shí)間逆序統(tǒng)計(jì)曲線。播種?分蘗期平均干旱強(qiáng)度（D）的UF（K）線在年際間波動(dòng)較大，并與UB（K）線在1983年首次交叉，之后還有多個(gè)交點(diǎn)，可見(jiàn)播種?分蘗期的干旱強(qiáng)度年際波動(dòng)大，但均未發(fā)生顯著突變。分蘗?抽穗期平均干旱強(qiáng)度的UF（K）和UB（K）線在1989年相交，之后UF（K）線持續(xù)上升，并在2003年通過(guò)0.05水平的臨界線，可見(jiàn)自1981?1989年分蘗?抽穗期的干旱強(qiáng)度呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài)，1989年出現(xiàn)顯著減弱突變；2008年后UF（K）線呈下降趨勢(shì)，干旱強(qiáng)度又開(kāi)始增加，但未達(dá)到顯著突變。抽穗?成熟期平均干旱強(qiáng)度的UF（K）和UB（K）線在1992年出現(xiàn)交點(diǎn)，之后UF（K）線持續(xù)上升，并在2001年通過(guò)0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，UF（K）線在0.05的臨界線上下小幅波動(dòng)后于2008年開(kāi)始下降。全生育期平均干旱強(qiáng)度的UF（K）和UB（K）線與分蘗?抽穗期變化基本一致，均在1989年出現(xiàn)顯著的減弱突變。

2.2 青稞生育期干旱強(qiáng)度空間分布特征

由圖3a可見(jiàn)，近40a青稞播種?分蘗期各站點(diǎn)干旱強(qiáng)度平均值在?56.0～?14.7，干旱強(qiáng)度整體偏弱，其中聶拉木站值最小，江孜站值最大。林芝市大部、拉薩市南部、昌都市邊緣地區(qū)以及日喀則市和山南市東部干旱強(qiáng)度平均值偏大，均值大于?28.0；聶拉木、定日和錯(cuò)那等站值偏小，在?36.0以下。

由圖3b可見(jiàn)，分蘗?抽穗期干旱強(qiáng)度整體呈現(xiàn)西低東高的特點(diǎn)。各站點(diǎn)干旱強(qiáng)度平均值在?66.4～?34.7，地區(qū)間差異較小，易發(fā)生研究區(qū)范圍的干旱。干旱強(qiáng)度平均值最小值位于昌都市東南部，均在?50.0以下；最大值較分散，主要涵蓋聶拉木、拉薩、墨竹工卡、錯(cuò)那和加查等站。林芝市西部干旱強(qiáng)度平均值介于?48～?46。

圖3 1981?2020年西藏青稞生育期干旱強(qiáng)度（D值）的空間分布

由圖 3c 可見(jiàn)，抽穗?成熟期各站點(diǎn)干旱強(qiáng)度平均值在?86.4～?21.9，區(qū)域干旱強(qiáng)度空間差異較大；聶拉木和錯(cuò)那等站值最大，即干旱強(qiáng)度最弱；拉薩市南部、山南市西北角、日喀則市東北角干旱強(qiáng)度平均值均在?72.0以下，是干旱最重的區(qū)域；其余區(qū)域分布著?72.0～?42.0的干旱強(qiáng)度平均值。

由圖3d可見(jiàn)，全生育期各站點(diǎn)干旱強(qiáng)度平均值在?249.0～?68.9，昌都市西北角值偏小，為干旱嚴(yán)重區(qū)域；研究區(qū)中部和南部邊緣地區(qū)值偏大，尤其錯(cuò)那、米林和察隅等站干旱最輕；干旱強(qiáng)度整體呈現(xiàn)由研究區(qū)中部和南部邊緣地區(qū)向東西加重的分布特征。

2.3 青稞生育期干旱強(qiáng)度變化趨勢(shì)

2.3.1 變化周期

1981?2020年西藏青稞生育期干旱強(qiáng)度小波分析結(jié)果見(jiàn)圖4，小波系數(shù)大小表示信號(hào)強(qiáng)弱，等值線中心為正表示該年份偏濕，為負(fù)表示該年份偏旱。由圖4a1可見(jiàn)，播種?分蘗期，干旱強(qiáng)度存在5a和8a左右的短周期以及15a左右的長(zhǎng)周期，5a和8a左右時(shí)間尺度上分別出現(xiàn)5次和3次明顯的旱濕交替，15a左右時(shí)間尺度上出現(xiàn)2次明顯的旱濕交替。結(jié)合小波方差（圖4a2）發(fā)現(xiàn)，在3a、5a、8a和15a時(shí)間尺度上震蕩明顯，且15a、5a和3a分別為第一主周期和第二、三周期。由于當(dāng)前（2020年）的小波系數(shù)圖在15a長(zhǎng)周期和5a短周期上并未閉合，說(shuō)明西藏青稞播種?分蘗期在15a長(zhǎng)周期上將持續(xù)偏旱趨勢(shì)，而在5a短周期內(nèi)將持續(xù)偏濕趨勢(shì)。

由圖4b1、d1可見(jiàn)，近40a青稞分蘗?抽穗期和全生育期干旱強(qiáng)度均在5a、13a和33a尺度上存在明顯的高低值交替現(xiàn)象，結(jié)合走勢(shì)（圖4b2、d2）得出，33a、5a和13a分別為第一主周期和第二、三周期。在33a主周期上，1981?2020年西藏青稞種植區(qū)兩個(gè)生育期干旱強(qiáng)度均經(jīng)歷1次旱濕交替的周期，且當(dāng)前該區(qū)生育期正處于旱濕交替的過(guò)渡期，未來(lái)短期內(nèi)仍將有偏旱的趨勢(shì)。在13a周期上，該區(qū)域目前處于偏濕期，且有持續(xù)偏濕的趨勢(shì)。

由圖4c可見(jiàn)，近40a青稞抽穗?成熟期干旱強(qiáng)度在5a、21a和33a的周期上存在較明顯的振蕩現(xiàn)象，其中33a尺度的能量最強(qiáng)，為第一主周期，21a和5a分別為第二、三周期。在33a和5a周期上，目前正處于偏旱時(shí)期，且有持續(xù)偏旱的趨勢(shì)。

2.3.2 未來(lái)趨勢(shì)

運(yùn)用R/S分析法對(duì)西藏青稞生育期干旱的未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)見(jiàn)圖5。由圖可見(jiàn)，播種?分蘗期和分蘗?抽穗期干旱強(qiáng)度的Hurst指數(shù)均＞0.5，決定系數(shù)約為0.90，表明時(shí)間序列前后具有微弱持續(xù)性。未來(lái)西藏青稞的播種?分蘗期和分蘗?抽穗期干旱變化趨勢(shì)均與過(guò)去40a變化趨勢(shì)一致，即干旱強(qiáng)度將持續(xù)呈現(xiàn)上升（播種?分蘗期）和下降（分蘗?抽穗期）趨勢(shì)，干旱化的態(tài)勢(shì)也將繼續(xù)加劇（播種?分蘗期）和減輕（分蘗?抽穗期），這與15a（播種?分蘗期）和13a（分蘗?抽穗期）尺度的小波分析結(jié)果較一致。

抽穗?成熟期和全生育期干旱強(qiáng)度的Hurst指數(shù)均＜0.5，決定系數(shù)均＞0.92，表明未來(lái)西藏青稞的抽穗?成熟期和全生育期干旱強(qiáng)度變化趨勢(shì)可能逆轉(zhuǎn)成上升趨勢(shì)，干旱化將有所加劇，這與其第一主周期（33a）尺度的分析結(jié)果較一致。

圖4 1981?2020年青稞生育期干旱強(qiáng)度小波分析(1)和小波方差(2)

圖5 1981?2020年青稞生育期干旱強(qiáng)度的R/S分析

結(jié)合圖2預(yù)測(cè)，未來(lái)播種?分蘗期、抽穗?成熟期和全生育期的干旱強(qiáng)度預(yù)計(jì)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，且2021?2035年干旱強(qiáng)度將分別上升0.34、9.62和16.38；分蘗?抽穗期的干旱強(qiáng)度預(yù)計(jì)會(huì)保持下降趨勢(shì)，未來(lái)15a干旱強(qiáng)度將繼續(xù)下降3.04。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

（1）播種?分蘗期的干旱強(qiáng)度增強(qiáng)趨勢(shì)不明顯，在21世紀(jì)00年代達(dá)到最低值。分蘗?抽穗、抽穗?成熟和全生育期的干旱強(qiáng)度氣候傾向率分別為2.03·10a?1、6.41·10a?1、10.92·10a?1，全生育期干旱強(qiáng)度的減弱趨勢(shì)較分蘗?抽穗期和抽穗?成熟期明顯，且干旱強(qiáng)度均在20世紀(jì)80年代最高。

（2）對(duì)西藏青稞生育期干旱強(qiáng)度進(jìn)行突變檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，播種?分蘗期的干旱強(qiáng)度年際波動(dòng)大，但未顯著突變。分蘗?抽穗期和全生育期干旱強(qiáng)度均在1989年出現(xiàn)顯著的減弱突變，抽穗?成熟期在2001年通過(guò)0.05水平的顯著性檢驗(yàn)。

（3）播種?分蘗期的干旱強(qiáng)度整體偏弱，林芝市大部、拉薩市南部、昌都市邊緣地區(qū)以及日喀則市和山南市東部的干旱強(qiáng)度偏弱，聶拉木、定日和錯(cuò)那等站偏強(qiáng)。分蘗?抽穗期的干旱強(qiáng)度整體呈現(xiàn)西低東高的特點(diǎn)，且地區(qū)間差異較小。抽穗?成熟期的區(qū)域干旱強(qiáng)度空間差異較大，聶拉木和錯(cuò)那等站干旱強(qiáng)度最弱，拉薩市南部、山南市西北角、日喀則市東北角干旱最嚴(yán)重。全生育期的干旱強(qiáng)度整體呈現(xiàn)由研究區(qū)中部和南部邊緣地區(qū)向東西部加重的分布特征。

（4）對(duì)西藏青稞生育期未來(lái)干旱趨勢(shì)分析發(fā)現(xiàn)，播種?分蘗期在15a尺度上呈現(xiàn)旱濕交替的周期性可能性較大，且未來(lái)幾年有持續(xù)偏旱趨勢(shì)；分蘗?抽穗期在13a尺度上呈現(xiàn)旱濕交替可能性較大，未來(lái)有持續(xù)偏濕趨勢(shì)；抽穗?成熟期和全生育期均在33a尺度上呈現(xiàn)旱濕交替可能性較大，未來(lái)有持續(xù)偏旱趨勢(shì)。此外，2021?2035年播種?分蘗期、抽穗?成熟期和全生育期的干旱強(qiáng)度值將分別上升0.34、9.62和16.38，分蘗?抽穗期的干旱強(qiáng)度值將繼續(xù)下降3.04。

3.2 討論

本研究對(duì)西藏青稞生育期干旱強(qiáng)度的時(shí)間變化特征做了詳盡分析研究，結(jié)果表明，基于MCI指數(shù)為干旱指標(biāo)得出的播種?分蘗期干旱強(qiáng)度在21世紀(jì)00年代達(dá)到最低，與袁雷等[29]對(duì)西藏西部地區(qū)雨季干旱強(qiáng)度的結(jié)論一致，而分蘗?抽穗期、抽穗?成熟期和全生育期的干旱強(qiáng)度在20世紀(jì)80年代達(dá)到最高，與其對(duì)西藏東部地區(qū)雨季的結(jié)論有所不同，可見(jiàn)地域和時(shí)段的差異會(huì)對(duì)變化特征產(chǎn)生一定的影響。與此同時(shí)，得出播種?分蘗期和分蘗?抽穗期與袁雷等[29]得出的沿江一線和東部地區(qū)變化相對(duì)穩(wěn)定，抽穗?成熟期和全生育期與南部邊緣變化相對(duì)較劇烈的結(jié)論一致。文中“在播種?分蘗期的干旱強(qiáng)度最強(qiáng)年份為2015年、在分蘗?抽穗期為2009年”與史繼清等[24]基于干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)得出的最高值年份（2009年和2015年）吻合，此外，對(duì)“在分蘗?抽穗期的干旱強(qiáng)度最強(qiáng)年份為2009年，在抽穗?成熟期為1983年”，也印證了張核真等[22]對(duì)西藏地區(qū)典型干旱年包括1967年、1982?1983年和2009年的判斷，由于本研究時(shí)段未涉及1981年前，而張核真等未涉及2010年后，導(dǎo)致部分典型年份的不一致也是可以解釋的。

分蘗?抽穗期、抽穗?成熟期和全生育期的M?K統(tǒng)計(jì)量曲線變化走勢(shì)與金建新等[37]利用UNEP干旱指數(shù)得出的M?K變化趨勢(shì)較為同步，但兩者突變年份存在不同，可能由于干旱指標(biāo)、站點(diǎn)及時(shí)段的差別選取所致。干旱強(qiáng)度的大小亦可反映干旱的危險(xiǎn)性程度，抽穗?成熟期干旱強(qiáng)度的強(qiáng)弱區(qū)與史繼清等[24]基于自然水分虧缺率指數(shù)的干旱危險(xiǎn)性區(qū)域基本一致。

西藏青稞不同生育期干旱嚴(yán)重區(qū)集中在日喀則市東部、山南市北部、拉薩市南部和昌都市大部，干旱弱區(qū)位于林芝市中部，與熊俊楠等[23]得出的區(qū)域范圍比較吻合。

相較趙俊芳等[38]對(duì)西藏地區(qū)未來(lái)氣候情景下的干濕狀況分析，文中“西藏青稞分蘗?抽穗期在2021?2033年有持續(xù)偏濕的趨勢(shì)”與其“2021?2030年濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)的濕潤(rùn)趨勢(shì)非常明顯”完全吻合。“抽穗?成熟期和全生育期在2021?2053有持續(xù)偏旱的趨勢(shì)”與其“2031?2050年濕潤(rùn)地區(qū)的干旱程度擴(kuò)大趨勢(shì)明顯”較一致，與“2011?2050年西藏氣候總體上呈暖濕化趨勢(shì)”結(jié)論不同，究其原因可能是預(yù)測(cè)年份和研究區(qū)域的差異導(dǎo)致。

本文基于MCI指數(shù)首次分析西藏青稞生育期的干旱強(qiáng)度及未來(lái)趨勢(shì)判別，較西藏氣象業(yè)務(wù)中單純依靠降水距平百分率指數(shù)進(jìn)行干旱監(jiān)測(cè)的適用性更強(qiáng)。雖然引進(jìn)了季節(jié)調(diào)節(jié)系數(shù)Ka，根據(jù)不同區(qū)域不同季節(jié)對(duì)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，使干旱監(jiān)測(cè)服務(wù)更具針對(duì)性，但是對(duì)于西藏這個(gè)氣候類(lèi)型多樣的地區(qū)，青稞又是其主要的糧食作物，Ka的取值針對(duì)性不強(qiáng)，在今后的研究中可以考慮根據(jù)西藏地區(qū)具體氣候特征進(jìn)行系數(shù)調(diào)整。此外，未來(lái)可以通過(guò)選擇多種數(shù)據(jù)結(jié)合和評(píng)估方法為西藏地區(qū)的干旱監(jiān)測(cè)和評(píng)估做進(jìn)一步研究。

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Analysis on Change Characteristics of Drought Intensity during the Growth Period of Highland Barley in Tibet

SHI Ji-qing1,2, DOU Yong-li3, ZHANG Xin-ping4, XI Feng5, LUO Zhen1, GAN Chen-long6

(1. Tibet Climate Center, Lhasa 850000, China; 2. Shigatse National Climate Oberservatory, Shigatse 857000; 3. Information and Internet Center of Tibet Meteorological Bureau, Lhasa 850000; 4. Tibet Meteorological Disaster Prevention Technology Center, Lhasa 850000; 5. Meteorological Observatory of Tibet Autonomous Region, Lhasa 850000; 6. Maizhokunggar County Meteological Bureau, Lhasa 850200)

Based on the daily meteorological data of 25 meteorological stations in the main highland barley planting areas in Tibet from 1981 to 2020, the daily meteorological drought comprehensive index (MCI) was calculated. The Mann-Kendall mutation test, Morlet wavelet analysis and R/S analysis were used to analyze the temporal and spatial distribution and trend change of drought intensity in each growth period of the region in the past 40 years, in order to provide a scientific basis for agricultural production safety and local disaster prevention and mitigation in Tibet. The results showed that: (1)the drought characteristics of Tibetan highland barley at different growth stages were different, and the drought intensity at the sow-tillering stage was not significantly increased, while the drought intensity at the whole growth stage was significantly decreased compared with that at the tiller-heading stage and the heading-maturity stage.（2）The drought intensity at the sow-tillering stage reached the lowest level in the 2000s, and the tiller-heading stage, head-maturity stage and the whole growth reached the highest level in the 1980s. The drought intensity of tiller-heading stage, head-maturity stage and the whole growth stage showed significant weakening mutations in 1989, 2001 and 1989, respectively. (3)The drought intensity at the sow-tillering stage was weakened as a whole, and the regional difference between tiller-heading stage was small, while the spatial difference between head-maturity stage was large. The drought intensity in the whole growth period showed a distribution feature of increasing from the central and southern marginal areas of the study area to the east and west. (4) The future drought intensity in the sow-tillering stage, the head-maturity stage and the whole growth stage has a trend of continuous drought on the scale of 15 years, 33 years and 33 years respectively, and the tiller-heading stage has a trend of continuous wet on the scale of 13 years.

Tibet; Drought intensity; Trend analysis; MCI index; Barley

10.3969/j.issn.1000-6362.2023.09.007

史繼清,豆永麗,張歆平,等.西藏青稞生育期干旱強(qiáng)度變化特征分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2023,44(9):834-844

2022?10?25

西藏自治區(qū)自然科學(xué)基金（XZ202001ZR0033G）；西藏自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目（XZ202001ZY0020N）；西藏自治區(qū)科技重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（XZ202001ZY0023N）

豆永麗，碩士，副研級(jí)高工，主要從事氣象信息技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和質(zhì)控研究，E-mail: 137850175@qq.com

史繼清，E-mail: 549923050@qq.com