地理研究 2017 , 36 (2): 345-360 https://doi.org/10.11821/dlyj201702012

研究论文

1961-2013年黄土高原地区旱涝特征及极端和持续性分析

刘宇峰¹^,, 原志华², 李文正¹, 孔伟³, 张莉⁴, 吴林⁵

1. 咸阳师范学院资源环境与历史文化学院,咸阳 712000
2. 咸阳师范学院经济与管理学院,咸阳 712000
3. 河北北方学院生态建设与产业发展研究中心,张家口 075000
4. 陕西师范大学西北历史环境与经济社会发展研究院,西安 710062
5. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心,石家庄 050021

Extreme and persistent analysis of drought-flood variationin the Loess Plateau during 1961-2013

LIU Yufeng¹^,, YUAN Zhihua², LI Wenzheng¹, KONG Wei³, ZHANG Li⁴, WU Lin⁵

1. College of Resources Environment and History Culture, Xianyang Normal University, Xianyang 712000, Shaanxi, China
2. College of Economics and Management, Xianyang Normal University, Xianyang 712000, Shaanxi, China
3. Research Center of Ecological Construction and Industrial Development, Hebei North University, Zhangjiakou 075000, Hebei, China
4. Center for Historical Environment and Socioeconomic Development in Northwest China, Shaanxi Normal University, Xi'an 710026, China
5. The Center for Agricultural Resources Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, CAS, Shijiazhuang 050021, China

收稿日期: 2016-09-24

修回日期: 2016-12-17

网络出版日期: 2017-02-20

基金资助: 国家自然科学基金项目（41271159）陕西省社会科学基金项目（2014D20）陕西省教育厅科研计划项目（16JK1828）陕西省普通高等学校优势学科建设项目（历史地理学：0602）

作者简介:

作者简介：刘宇峰（1981- ）,男,讲师,博士,主要从事区域环境演变研究。E-mail:yfliu518@163.com

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摘要

基于1961-2013年黄土高原地区54个气象站点逐日降水和气温资料,采用降水和蒸发均一化旱涝指数,从多时间尺度对旱涝的演变特征及极端和持续性旱涝事件进行分析,结果表明：① 近53年,黄土高原地区具有明显的变旱趋势。② 年代变化上,20世纪60-80年代整体偏涝,90年代整体偏旱,21世纪初进入全面干旱期;季节变化上,春、夏、秋、冬四季均呈变旱趋势,且最显著的是春、夏、秋三季;年代际旱涝变化存在突变现象,突变时间发生在1992年。③ 空间变化上,在降水和温度双重因子的共同驱动下,年际旱涝指数表示的变旱区域涉及整个黄土高原,四季的旱涝变化具有一定区域差异,但以大范围的涝转旱为主;春季显著变旱决定着年际变旱的空间分布。④ 年代际极端洪涝总体为减少趋势,而极端干旱则为增加趋势;春、夏、秋三季极端旱涝发生频次较多且最多的是夏季,春、冬两季极端洪涝的发生频次多于极端干旱,而夏、秋两季极端干旱的发生频次多于极端洪涝;极端干旱与极端洪涝分别在1989年和1996年发生增多和减少突变;增温对极端干旱/极端洪涝的影响越来越突出,是促进和维持极端干旱、抑制和减少极端洪涝的重要因素。⑤ 持续性干旱事件有增多的趋势,但干旱强度却呈减弱趋势;持续性洪涝事件总体为减少趋势,但洪涝强度并没有明显的趋势;持续性干旱事件与洪涝事件多发区主要集中在黄土高原西北部和东南部。

关键词： 旱涝演变 ; 极端旱涝 ; 持续性旱涝 ; 黄土高原

Abstract

Based on the daily precipitation and temperature data of 54 meteorological stations in the Loess Plateau during 1961-2013, by using homogenized drought-flood index (DFI) of precipitation and latency evaporation,extreme and persistent characteristics of drought-flood are analyzed in multi-time scale. The results showed that: (1) The Loess Plateau saw a significant drought trend in recent 53 years. (2) On the interdecadal timescale, water-loggings were frequent in the 1960s, 1970s, 1980s, while the 1990s was drouthy, then total drought period occurred since the early 21st century. On the inter-seasonal scales, drought trends were found in four seasons, among them spring, summer and autumn were remarkable; Moreover, the interdecadal variation presented a jump phenomenon in 1992. (3) In spatial variation, driven by both precipitation and temperature factors, the interannual DFI indicated that there was a consistent drought trend in the whole Loess Plateau. There existed a regional difference of seasonal drought and flood variation, but the drought trend covered the wide range. The spatial distribution of interannual drought was determined by drought areas in spring. (4) The interdecadal extreme flood frequency decreased, while extreme drought increased. The extreme drought-flood frequencies were higher in spring, summer and autumn, especially in summer. The frequency of extreme flood was higher than that of extreme drought in spring and winter, however, in summer and autumn, it occurred in the other way. An abrupt increase of extreme drought occurred in 1989 while the number of extreme flood events was reducing since 1996. The impacts of temperature increase on extreme drought and flood were becoming more and more prominent, which was the important factor promoting and sustaining extreme drought, as well as repressing and reducing extreme flood. (5) A growing trend of persistent drought events was going on, while the intensity was weakening. The persistent flood events showed a decreasing trend, while their intensity was not obvious. The northwest and southeast parts of the Loess Plateau were frequency-occurring areas of persistent drought and flood events.

Keywords： variation of drought-flood ; extreme drought-flood ; persistent drought-flood ; Loess Plateau

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刘宇峰, 原志华, 李文正, 孔伟, 张莉, 吴林. 1961-2013年黄土高原地区旱涝特征及极端和持续性分析[J]. , 2017, 36(2): 345-360 https://doi.org/10.11821/dlyj201702012

LIU Yufeng, YUAN Zhihua, LI Wenzheng, KONG Wei, ZHANG Li, WU Lin. Extreme and persistent analysis of drought-flood variationin the Loess Plateau during 1961-2013[J]. 地理研究, 2017, 36(2): 345-360 https://doi.org/10.11821/dlyj201702012

1 引言

气候变化已成为社会公众普遍关注的全球性环境问题。近百年来,气候变化趋势非常明显,IPCC第五次评估报告指出,全球气候系统变暖是毋庸置疑的事实。1951-2012年全球平均气温升高了0.72 ℃,由于气候变暖而导致极端气候事件的发生频率增多、强度加大是一个全球性的趋势^[1,2]。极端气候事件的发生对区域粮食安全、水资源安全、生态环境安全等都具有重要影响。其中,旱、涝灾害具有影响范围广、发生频率高、持续时间长、造成的经济损失大等特点,是最突出的两类极端气候事件,对人类的生存发展产生严重威胁。中国自古以来就是一个旱涝灾害频发的国家。据史料记载,中国在公元前1766年至公元1937年间曾发生各类自然灾害5258次,其中旱涝灾害次数所占比例高达41%,是发生频率最高的自然灾害^[3,4]。另据彭克强研究,中国农作物旱涝受灾面积和成灾面积占比在1978-2006年期间分别介于66.2%~89.3%和68.0%~90.5%之间^[4],充分说明旱涝灾害是农作物大面积成灾减产甚至绝收的罪魁祸首。因此,区域旱涝问题已受到世界各国政府部门及相关科研机构的广泛关注,旱涝研究不仅对理解和认识全球气候变化的区域响应具有重要的科学意义,而且对区域防灾减灾、农牧业经济的可持续发展等具有重要的实际意义。

黄土高原位于中国内陆腹地,地处黄河中上游和海河上游地区,西起日月山,东至太行山,南靠秦岭,北抵鄂尔多斯高原,总体地势西北高、东南低,总面积约为6.44×10⁵ km^2[5]（图1）;在气候上属大陆性季风气候,雨热同期,降水具有年际和季节分布不均、变率大的特点;自然因素和人类活动的双重作用使黄土高原地区的生态环境极度脆弱,是全国水土保持综合治理的重点区域^[5,6]。在自然灾害区划方案中,黄土高原属于大陆中部自然灾害带中的一个二级区,是该带内自然灾害最严重的地区^[7]。历史上,该地区自然灾害种类繁多,尤以干旱和洪涝灾害特别是干旱灾害表现得最为突出^[8]。近年来,许多学者基于不同气候数据资料,采用不同方法对黄土高原的旱涝灾害尤其是干旱灾害开展了部分研究工作,取得了一定的进展。例如,王静爱等基于中国自然灾害数据库,对黄土高原1949-1990年的干旱、洪涝等多种自然灾害的时空分异特征进行了综合研究^[7];王毅荣利用黄土高原1961-2000年51个气象站点的降水资料,采用EOF、小波分析等方法分析了典型旱涝年降水的空间分布和分维特征^[9];孙智辉等基于SPI对陕西黄土高原1971-2010年不同时间尺度的干旱特征进行了研究^[10];张健等根据历史文献资料及18个代表气象站点资料,采用旱涝等级法研究了黄河中游地区过去336年的旱涝变化规律及时空演变特点^[11];马琼等利用1960-2012年的降水和气温数据,采用SPEI分析了甘肃黄土高原四季干旱的时空演变特征^[12];姚玉璧等采用基于相对湿度的干旱指数分析法研究了黄土高原1961-2010年春季干旱的时空变化、异常分布及次区域演变特征^[13]。从以上文献分析来看,以往对黄土高原旱涝灾害的研究尚存在一些不足,如大多数研究主要集中在黄土高原旱涝（尤其是干旱）的时空特征分析上,且部分研究只针对局部黄土高原,缺乏黄土高原全域性旱涝灾害的多时间尺度变化和空间分异、极端旱涝及持续性旱涝特征的系统研究。基于此,拟利用黄土高原地区最新的气候数据资料,从多时间尺度角度对黄土高原的旱涝特征及极端和持续性旱涝事件进行全面分析,以期为当地农牧业生产、防汛抗旱工作提供决策参考。

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图1 黄土高原地理位置及气象站点分布

Fig. 1 Study area and distribution of meteorological stations

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

黄土高原地区DEM来源于地理空间数据云（http://www.gscloud.cn/）,气候资料来源于中国气象科学数据共享服务网（http://cdc.cma.gov.cn）,为保证资料的稳定性、连续性,最终选取黄土高原地区54个国家基准气象站点（图1）1961-2013年逐日降水和平均气温数据进行旱涝分析,同时对所选数据利用极值检验及时间一致性检验进行严格的质量控制,保证数据资料的可信度。采用气象学标准对季节进行划分：即3-5月为春季,6-8月为夏季,9-11月为秋季,12月-次年2月为冬季。

2.2 研究方法

目前,用于表征区域旱涝（干湿）状况的指标有很多,主要包括面积指数、降水指数、土壤水分指数、温度指数和综合指数五大类^[14],较常用的有降水距平百分率、Z指数、标准化降水指数（SPI）、植物水分亏缺指数、土壤湿度干旱指数、帕默尔干旱指数（PDSI）、降水蒸发均一化指数、标准化降水蒸散指数（SPEI）等^[15-18]。众所周知,区域旱涝（干湿）状况受降水、气温、相对湿度等多种自然和人为因素的控制,那么考虑多因子的一些综合性旱涝（干湿）指数更能客观地反映实际情况,降水蒸发均一化指数不仅同时考虑降水和蒸发两个重要物理分量对旱涝的影响,而且具有资料要求较少、计算过程简单方便等突出优点,同时在国内其他地区获得较成功的应用^[19],因此拟采用降水蒸发均一化指数来反映黄土高原地区的旱涝变化。此外,对于潜在蒸发量的计算,亦有多种方法,较为流行的是彭曼（Penman）法以及以此为基础衍生出来的修正或改进后的Penman法^[20],但这些方法在目前的资料条件下可操作性仍然不强,而桑斯威特（Thornthwaite）法较好地弥补了这方面的缺陷^[21],因此,采用改进后的Thornthwaite法计算黄土高原地区的潜在蒸发量。

2.2.1 旱涝指数的计算旱涝指数的计算采用王鹏祥定义的降水蒸发均一化指标,计算公式如下^[22]：

$\begin{matrix} I = \frac{ΔR}{σ_{R}} - \frac{ΔE}{σ_{E}} \end{matrix}$ （1）

式中： $\begin{matrix} ΔR \end{matrix}$ 、 $\begin{matrix} ΔE \end{matrix}$ 、 $\begin{matrix} σ_{R} \end{matrix}$ 、 $\begin{matrix} σ_{E} \end{matrix}$ 分别为降水量和潜在蒸发量的距平和均方差; $\begin{matrix} I \end{matrix}$ <0表示偏旱, $\begin{matrix} I \end{matrix}$ >0表示偏涝。

2.2.2 地表潜在蒸发的计算采用改进的Thornthwaite法计算潜在蒸发,表达式如下^[21,23]：

$\begin{matrix} P_{ei} = \{\begin{matrix} 0 \\ 1.6 d (10 T_{i} {/ I)}^{a} \\ a_{1} + a_{2} T_{i} + a_{3} T_{i}^{2} \end{matrix} \begin{matrix} T_{i} \leq 1 \\ 1 < T_{i} \leq 26.5 ℃ \\ T_{i} > 26.5 ℃ \end{matrix} \end{matrix}$ （2）

$\begin{matrix} I = \overset{12}{\sum_{i = 1}} (T_{i} {/ 5)}^{1.514} \end{matrix}$ （3）

$\begin{matrix} a = 0.49239 + 1.792 \times 10^{- 2} I - 7.71 \times 10^{- 5} I^{2} + 6.75 \times 10^{- 7} I^{3} \end{matrix}$ （4）

式中：d为每月的天数除以30;T_i为第i个月的平均温度;I为每个的月总加热指数; $\begin{matrix} a_{1} = - 415.8547, a_{2} = 32.2441, a_{3} = - 0.4325 \end{matrix}$ 。

2.2.3 区域平均序列的计算区域平均值的计算采用如下方法：首先依据经纬度把黄土高原地区分为2°×2°的网格,对各个网格中所有气象站点的数据求算术平均,即得到该网格的值;其次,利用面积加权平均法计算得到黄土高原地区气候要素的数据序列,具体公式如下^[24,25]：

$\begin{matrix} {\hat{Y}}_{k} = \frac{\overset{m}{\sum_{i = 1}} (\cos θ_{i}) \times Y_{ik}}{\overset{m}{\sum_{i = 1}} \cos θ_{i}} (i = 1,2, \dots, m) \end{matrix}$ （5）

式中： $\begin{matrix} {\hat{Y}}_{k} \end{matrix}$ 是第 $\begin{matrix} k \end{matrix}$ 年的区域平均值; $\begin{matrix} m \end{matrix}$ 为网格数; $\begin{matrix} Y_{ik} \end{matrix}$ 为第 $\begin{matrix} i \end{matrix}$ 个网格中第 $\begin{matrix} k \end{matrix}$ 年的平均值; $\begin{matrix} θ_{i} \end{matrix}$ 为第 $\begin{matrix} i \end{matrix}$ 个网格中心的纬度。此外,对于旱涝的趋势变化及突变特征,采用气候倾向率和M-K突变检验进行分析,具体计算方法见参考文献^[26]。

3 结果分析

3.1 黄土高原旱涝的时间变化特征

3.1.1 旱涝趋势变化特征在月、季短时间尺度上,1961-2013年黄土高原旱涝指数值呈现明显的振荡波动,旱涝交替非常频繁,特别是月尺度旱涝指数在各月间变化较大（图2）。由图2中的5 a滑动平均曲线可以看出,黄土高原旱涝变化在近53年具有显著的阶段性特征：① 20世纪60-80年代中期,旱涝指数波动变化但以正值为主,即该时期整体相对偏涝;② 20世纪80年代中期至20世纪90年代中期,旱涝指数在高、低位之间循环振荡,旱涝交替频繁,旱、涝变化的强度旗鼓相当,如1987年春、夏季严重偏涝（旱涝指数分别为1.31、1.47）,1989年冬季（旱涝指数-1.79）和1990年秋季（旱涝指数-1.86）又严重偏旱;③ 20世纪90年代中期至21世纪初,旱涝指数基本上属低位振荡,绝大多数时段的旱涝指数为负值,说明该时期整体偏旱,但2010年秋季以后,旱涝指数呈增加趋势,干旱趋势有所逆转。

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图2 1961-2013年黄土高原不同时间尺度旱涝变化注：旱涝指数I<0表示偏旱;旱涝指数I>0表示偏涝;下同。

Fig. 2 The changes of drought-flood with different timescales in the Loess Plateau region during 1961-2013

在年际尺度上,1961-2013年黄土高原旱涝指数呈现显著的下降趋势,5 a滑动平均曲线显示其变化分为2个阶段,即20世纪90年代初期为涝旱的转折点,其中90年代初期之前为偏涝,连续7个月以上偏涝主要发生在1963年11月至1964年10月、1966年9月至1967年9月、1983年3月至11月、1990年1月至8月、1992年5月至1993年1月;此外,在1965年5月至1966年3月出现连续11个月的干旱现象;90年代初期之后为偏旱,连续7个月以上偏旱主要发生在1998年8月至1999年4月、1999年6月至12月、2005年3月至9月、2008年11月至2009年4月。可以看出,近53年,90年代中期前后分别出现连续性偏涝和偏旱,其中偏涝持续时间最长达13个月,偏旱最长持续11个月,且均发生在90年代中期以前。

3.1.2 旱涝年内及年代变化特征图3为1961-2013年黄土高原旱涝年内变化特征,统计尺度为3个月旱涝指数。可以看出：① 从不同季节旱涝变化的趋势来看,春、夏、秋、冬四个季节的旱涝指数都呈现不同程度的下降趋势,其中春、夏、秋三季的下降趋势较显著（P<0.01）,而冬季的下降趋势并不显著（P>0.05）,反映了黄土高原近53年春、夏、秋三季具有明显的由涝变旱的趋势,尤以春、夏两季表现得最为突出;② 从旱涝变化的阶段性来看,5 a滑动平均曲线显示四个季节的旱涝指数变化基本上均分为两个阶段,其中春季旱涝指数在20世纪90年代中期发生明显转折,黄土高原总体由涝转旱（图3a）;夏季旱涝指数从90年代末期开始基本都为负值,即进入相对偏旱期,强度与春季相当（图3b）;秋季从80年代中期开始进入相对偏旱期,时间上较春、夏两季早10 a以上,但干旱强度较春、夏两季明显偏弱（图3c）;冬季在涝旱转换的时间点上与春季类似,亦是以90年代中期为转折点,进入相对偏旱期,但总体干旱强度远逊于前三个季节（图3d）。

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图3 1961-2013年黄土高原旱涝季节变化特征

Fig. 3 Seasonal variations of drought-flood in the Loess Plateau during 1961-2013

1961-2013年黄土高原旱涝具有明显的年代变化特点（图4）。20世纪60-80年代的绝大多数年份为偏涝年且强度较大,三个年代旱涝指数平均值分别是0.68、0.56、0.44,说明随着时间的推移,黄土高原的洪涝强度逐渐减弱;90年代旱涝指数平均值为-0.34,整体偏旱,该时代前期旱涝基本是相间分布且多涝年,但末期干旱频繁且强度较大;21世纪初,旱涝指数除2003年外全部为负值,平均值达历史最低值（-0.89）,反映黄土高原自21世纪以来干旱灾害频发且强度较大,进入全面干旱期。

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图4 1961-2013年黄土高原旱涝年代变化特征

Fig. 4 Interdecadal variations of drought-flood in theLoess Plateau during 1961-2013

3.2 黄土高原旱涝突变特征

图5为黄土高原1961-2013年旱涝指数变化的M-K突变检验曲线,由UF曲线可见,自20世纪80年代中期以来,黄土高原有一明显的变旱趋势,2002年UF曲线首次到达临界点且在2004年以后全部超越临界线,表明这种变旱趋势在2004年以后是十分显著的（ $\begin{matrix} U_{0.01} = \end{matrix} \begin{matrix} 2.56 \end{matrix}$ ）,且在未来还会持续。根据UF和UB曲线交点的位置,确定黄土高原20世纪80年代中期的变旱是一突变现象,具体是从1992年开始的;王毅荣研究也认为黄土高原地区在1989年以后干旱事件明显增加且程度加重^[27]。进一步分析黄土高原年均气温和降水量的突变时间,发现年均气温从1990年开始发生增暖突变且这种趋势在1997年以后表现得更显著,这与赵安周等^[28,29]的研究结果一致,但较全国年平均气温的突变时间（1987年）晚3年^[30];而降水早在1978年就发生了减少突变,突变时间与其他学者^[31,32]的研究结果（20世纪80年代中期或20世纪90年代初）相比偏早,这可能与选取的气象站点的数量、采用不同的时间跨度等因素有关。由此来看,黄土高原在降水发生减少突变的初期,其旱涝变化并未出现持续的变旱趋势,而直到进入气候变暖的显著期以后才发生持续变旱现象,进一步反映全球气候变化背景下增温对黄土高原干旱化的显著影响。

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图5 1961-2013年黄土高原地区旱涝M-K检验

Fig. 5 The Mann-Kendall test of drought-flood in theLoess Plateau during 1961-2013

3.3 黄土高原年及季节旱涝指数倾向率空间变化

3.3.1 年旱涝指数倾向率空间分布为深刻认识黄土高原1961-2013年旱涝变化的空间分布格局,利用ArcGIS软件中的反距离加权（IDW）方法对黄土高原年、季节旱涝指数、降水量和蒸发量的趋势系数进行空间插值,结果如图6所示。由图6a可知,黄土高原地区年旱涝指数的下降趋势具有全域性,即表现出一致的变旱趋势,但年旱涝指数的下降幅度存在明显的空间差异,总体是西北、东南两翼较小而中部较大。具体表现为：54个气象站点的年旱涝指数倾向率介于-0.08/10 a~-0.83/10 a,其中有39个站点的变旱趋势较显著（α=0.05）,主要分布在黄土高原沟壑区、西部农灌区、黄土丘陵沟壑区南部、河谷平原区北部以及土石山区北部。为详细了解黄土高原旱涝变化的主要驱动因子,对降水和蒸发的空间趋势变化进行了分析（图6f~图6o）。

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图6 1961-2013年黄土高原年际和季节旱涝指数、降水量、蒸发量趋势系数的空间分布

Fig. 6 The trend coefficient spatial distribution of annual and seasonal drought-flood index,precipitation, and evaporation during 1961-2013

从年际降水和蒸发的空间分布可知（图6f、图6g）,黄土高原年际降水倾向率自西北向东南减小,由正倾向率演变为负倾向率。降水呈增加趋势的站点包括青海的西宁、贵德和门源,甘肃的临夏,陕西的榆林,内蒙古的包头和临河以及山西的五寨和大同,这9个站点中除西宁（15.49 mm/10 a）和五寨（5.20 mm/10 a）外,其他站点的降水增加趋势很微弱,速率均在1.00 mm/10 a以下;其余45个站点的年际降水都呈现不同程度的下降趋势,尤其是黄土高原地区的东部和东南部表现的最突出,例如五台山的下降速率达到60.93 mm/10 a。年际潜在蒸发的增加趋势在空间分布上具有全域性,除陕西的华山和河南的孟津外,其余52个站点的倾向率均为正,增加幅度最大的是临汾和武功。由此来看,黄土高原旱涝指数所揭示的变旱区域与降水减少区的范围具有明显差异,由旱涝指数表示的变旱区域涉及整个黄土高原地区,而降水减少的区域约占黄土高原的80%,这充分说明黄土高原在近53年出现变旱趋势,是降水和温度两个因子共同驱动的结果。

3.3.2 季节旱涝指数倾向率空间分布春季旱涝指数倾向率空间变化与年旱涝指数倾向率的空间分布比较相似,负高倾向率中心与年负高倾向率中心基本一致（图6b）。具体为：所有站点旱涝指数倾向率在-0.76/10 a~0.02/10 a之间,除西宁有微弱的变涝趋势外（未通过显著性检验）,其余地区均表现出不同程度的变旱趋势,显著变旱区（42个站点, $\begin{matrix} α \end{matrix}$ =0.05）类似于年变化,亦集中分布在黄土高原沟壑区、黄土高原西部农灌区、黄土丘陵沟壑区南部、河谷平原区北部以及土石山区北部。春季降水、蒸发趋势变化格局亦类似于年降水、蒸发趋势空间分布（图6h、图6i）,降水在黄土高原沟壑区西部、黄土高原北部农灌区、沙地沙漠区北部以及黄土丘陵沟壑区东北部为增加趋势,其余地区均为减少趋势;而蒸发除陕西华山外,其余地区均呈增加趋势。综合来看,黄土高原西部和北部部分地区春季旱涝变化的主要驱动因子为温度,而其余绝大部分地区则是降水和温度双重因子驱动的结果。

夏季旱涝指数倾向率除在黄土高原东南部边缘狭长地带和青海西宁为正值外,其余地区均为负值且负高倾向率主要集中在黄土高原西部和东北部（图6c）。具体为：旱涝指数倾向率介于-0.73/10 a~0.27/10 a,其中陕西（长武、武功、华山）、河南（三门峡、孟津、郑州）及青海（西宁）三省7个站点呈不显著的变涝趋势,其余47个站点均为变旱趋势,且有55%的站点通过α=0.05的显著性水平检验,主要集中在黄土高原沟壑区、农灌区、黄土丘陵沟壑区东北部及东南部、河谷平原区北部及土石山区北部。有13个站点的夏季降水呈增加趋势（图6j）,主要集中在陕西（吴起、洛川、长武、武功）,其余9个站点零星分散在青海、甘肃、内蒙古、河南;剩余41个站点的夏季降水均表现出下降趋势,尤其是土石山区北部表现的最明显;夏季蒸发整体呈增加趋势,只有陕西的长武和华山、山西的榆社和阳城4个站点出现微弱的减少趋势（图6k）。可见,黄土高原夏季旱涝变化只有很少一部分地区主要受单因子控制,如武功呈变涝趋势主要受降水因子的驱动,而吴起呈变旱趋势则主要受温度因子的驱动;绝大部分地区夏季旱涝变化则受降水和温度双因子的控制。

秋季旱涝指数负倾向率分布范围较春、夏两季有所增加,几乎涉及整个黄土高原地区,但负高倾向率带主要集中在黄土高原西南部（图6d）。具体表现：旱涝倾向率介于-0.66/10 a~0.19/10 a,仅青海西宁、山西的河曲和五寨3个站点为微弱的变涝趋势（未通过显著性检验）,其余51站点均为变旱趋势,且58%的站点通过 $\begin{matrix} α \end{matrix}$ =0.05的显著性水平检验,集中分布于黄土高原沟壑区、农灌区、黄土丘陵沟壑区南部、河谷平原区、土石山区的北部和南部。秋季降水在黄土高原北部地区总体为增加趋势,而在南部的绝大部分地区为减少趋势（图6l）;其中,陕西（华山、榆林）、宁夏（惠农）、内蒙古（东胜、临河、包头、呼和浩特）、青海（西宁）、山西（五寨、大同、右玉）5省11个站点的降水呈增加趋势,其他站点都为减少趋势。秋季蒸发变化格局类似于春季、夏季,整体亦呈增加趋势,只有陕西的长武、山西的河曲和榆社为减少趋势。因此,对于黄土高原绝大部分地区的秋季旱涝变化而言,同样是降水和温度双重因子驱动的结果,而个别地区则突出了单因子的作用,如黄土高原北部农灌区呈变旱趋势的主要驱动因子是温度。

冬季与春、夏、秋三季相比,共同点是绝大部分地区为变旱趋势但范围有所缩小,不同点是显著变旱的区域分布差异较大（图6e）。具体为：旱涝倾向率介于-0.26/10 a~0.11/10 a,有10个站点呈变涝趋势但并不显著,且80%的站点集中在黄土高原沟壑区南部,其余44个站点均为变旱趋势,通过 $\begin{matrix} α \end{matrix}$ =0.05的显著性水平检验的站点仅占20%（9个）,主要分布在黄土高原东南部。冬季降水在绝大部分地区为增加趋势（图6n）,少部分地区（17个站点）为减少趋势,集中分布在山西（11个）;所有站点冬季蒸发都呈现上升趋势（图6o）,其中表现最明显是黄土高原东南部。可见,黄土高原冬季旱涝变化的主要驱动因子是温度。

综上所述,在年际尺度上,黄土高原地区近53年总体表现出明显的全域性由涝转旱趋势,降水的减少和蒸发的增加是其产生的重要原因;马柱国等对中国北方干旱化的研究结果显示^[21],西北东部和华北地区在20世纪80年代以来,干旱化趋势明显且有不断加剧的特点,主要原因是区域降水减少及气温升高所致,这与本文的研究结果基本一致。在季节尺度上,黄土高原地区在春、夏、秋、冬四季的旱涝转换具有一定的区域差异,但均以大范围的涝转旱为主,而旱转涝发生范围较小且多数不显著;此外,春、夏、秋三季涝转旱分布区域与年际相类似,尤其是春季的显著变旱分布区与年际高度相似,说明春季显著变旱决定着年际变旱的空间分布。

3.4 黄土高原极端旱涝的多时间尺度变化及突变特征

为充分认识黄土高原近53年极端旱涝的演变特征,对极端旱涝采用如下定义^[33]：当月旱涝指数≥1时定义为极端洪涝月;当月旱涝指数≤-1时则定义为极端干旱月,各气象站出现1次极端洪涝月或极端干旱月则记为1站次。

3.4.1 年代变化通过统计1961-2013年黄土高原极端旱涝的发生频次（图7）,发现20世纪60年代以来,黄土高原极端洪涝发生频次总体表现为减少趋势,其中70年代发生频次最多（21.37%）,60年代次之（21.09%）,90年代最少（18.72%）。极端干旱呈现明显的增加趋势,其中80年代以前增加较缓慢,而从90年代开始突然迅速增加,尤其是进入到21世纪,极端干旱的发生比例高达36.55%,几乎是最少的60年代的3倍。

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图7 黄土高原各年代极端旱涝发生比例

Fig. 7 Proportion of interdecadal extremedrought-flood in the Loess Plateau

3.4.2 年际变化从黄土高原极端旱涝的年际变化可以看出（图8）,极端洪涝在新旧世纪存在明显差异,20世纪极端洪涝年均发生比例为2.07%,其中有24年的发生比例均超过多年平均,尤其是1964年和1967年,这一比例高达4.04%和3.56%,且在1975-1979年和1988-1993年两个时段,连续5年和6年出现超过多年平均发生比例的极端洪涝事件;21世纪初的14年,黄土高原极端洪涝发生比例有所下降,多年平均值为1.37%,较20世纪偏少0.70%。极端干旱在1996年以前明显偏少,发生比例多年平均值仅1.50%,而1997-2013年均发生比例上升到2.70%,比1961-1996年偏多1.20%,但在2009年以后,极端干旱事件又逐年减少。

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图8 黄土高原年际极端旱涝发生比例

Fig. 8 Proportion of inter-annual extremedrought-flood in the Loess Plateau

3.4.3 季节变化图9和图10给出黄土高原极端旱涝发生比例的季节内变化情况,从月变化来看（图9）,极端旱涝基本集中在3-11月份,发生比例均在8.00%以上,其中极端洪涝发生比例最大（11.95%）的是8月份,极端干旱发生比例最大的是6月（12.02%）和7月（11.99%）;1月、2月、12月的极端旱涝发生比例均在4%以下。从季节分布来看（图10）,春、夏、秋三季极端旱涝发生频次较多且最多的是夏季,极端洪涝和极端干旱的发生比例分别是34.07%和34.66%,而冬季是极端旱涝发生频次最少的季节。此外,春、冬两季极端洪涝的发生频次多于极端干旱,而夏、秋两季极端干旱的发生频次要多于极端洪涝。

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图9 黄土高原各月极端旱涝发生比例

Fig. 9 Proportion of monthly extremedrought-flood in the Loess Plateau

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图10 黄土高原各个季节极端旱涝发生比例

Fig. 10 Proportion of seasonal extremedrought-flood in the Loess Plateau

3.4.4 突变特征图11和图12分别是黄土高原地区极端干旱与极端洪涝发生比例的突变检验曲线。由图11可知,UF曲线自20世纪80年代中期以来呈现明显的上升趋势,即极端干旱发生比例明显增加,且在1998年以后超过临界线,说明这种增加趋势是非常显著的（ $\begin{matrix} U_{0.01} = 2.56 \end{matrix}$ ）;UF和UB曲线在临界线之间有一交点,位于1989和1990年之间,则极端干旱从1989年开始发生了增多突变。图12显示,极端洪涝发生比例自20世纪90年代初期（1993年）开始出现明显的减少趋势,且在2008年以后表现得十分显著（ $\begin{matrix} U_{0.01} = 2.56 \end{matrix}$ ）;根据UF和UB曲线交点的位置,确定极端洪涝发生比例以1996年为转折点出现减少突变。

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图11 1961-2013年黄土高原地区极端干旱M-K检验

Fig. 11 The Mann-Kendall test of extreme drought in the Loess Plateau during 1961-2013

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图12 1961-2013年黄土高原地区极端洪涝M-K检验

Fig. 12 The Mann-Kendall test of extreme flood in theLoess Plateau during 1961-2013

为了解黄土高原地区极端旱涝在突变前后与降水、气温之间的关系,采用皮尔逊（Pearson）相关系数法对它们的关系进行了分析,结果见表1。

表1 极端旱涝与降水、气温的相关关系

Tab. 1 The correlation between extreme drought-flood and precipitation, temperature

气候因子	极端干旱			极端洪涝
气候因子	1961-2013	1961-1988（突变前）	1989-2013（突变后）	1961-2013	1961-1995（突变前）	1996-2013（突变后）
降水	-0.586^**	-0.743^**	-0.643^**	0.728^**	0.849^**	0.513^*
气温	0.776^**	0.582^**	0.617^**	-0.618^**	-0.336^*	-0.470^*

注：^**表示相关性在0.01水平上显著（双侧）,^*表示相关性在0.05水平上显著（双侧）。

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由表1可见,黄土高原极端旱涝与降水、气温高度相关,其中,极端干旱/极端洪涝在突变前后与降水的相关性程度均高于气温,然而极端干旱/极端洪涝在突变后与降水的相关性程度有所减弱,但与气温的相关性程度有所加强,表明随着时间的推移,增温对极端干旱/极端洪涝的影响更加突出,是促进和维持极端干旱、抑制和减少极端洪涝的重要因素。

3.5 黄土高原持续性旱涝特征

持续性干旱或洪涝事件对区域农业生产、生态环境等的影响更加严重,以往针对黄土高原的旱涝研究很少涉及旱涝事件的持续性特征分析,参考前人研究成果^[33],如果旱涝指数连续3个月或以上小于-0.5,且其中的最小值小于-1,则该过程称为一次持续性干旱事件,而旱涝指数连续3个月或以上大于0.5,且其中的最大值大于1,那么该过程称为一次持续性洪涝事件;在上述定义中,如果在连续两次持续性干旱或洪涝事件期间只有一个月的旱涝指数大于-0.5或小于0.5,则将这两次持续性干旱或洪涝事件定义为一次较强的事件,同时将持续性干旱或洪涝事件中旱涝指数的最小值或最大值作为该次持续性干旱或洪涝事件的强度。

3.5.1 持续性干旱事件近53年,整个黄土高原共有9次持续性干旱事件（表2）,在干旱持续时间上,除1997年持续4个月外,其余年份均持续3个月;年代变化上,20世纪90年代有4次,21世纪初有5次;在趋势变化上,持续性干旱事件有增多的趋势;在干旱强度变化上,从1998年9月开始持续性干旱事件累计旱涝指数小于-6,且最小旱涝指数（-3.29）和月平均旱涝指数（-2.23）是9次持续性干旱事件中的最小值,说明1998年9月至11月发生了最强的持续性干旱事件;此外,1991年、1997年和2001年开始的持续性干旱事件亦较强,累计旱涝指数均小于-5;干旱强度在趋势变化上总体显示出减弱趋势;在季节分布上,持续性干旱事件在春季共发生5次,累计8个月,夏季有4次,累计10个月,秋季有3次,累计7个月,冬季有2次,累计3个月,由此来看,黄土高原发生持续性干旱事件概率最大的是春、夏两季,秋、冬两季相对较小。杨金虎等对西南地区的干旱研究得出^[33],20世纪90年代中期以来出现多次持续性干旱事件,开始年月为1998年9月、2000年12月、2002年2月、2003年8月、2005年4月、2006年6月、2009年7月和2011年4月,可见,西南地区持续性干旱事件的发生时间与黄土高原相比并不完全一致,但也在一定程度上说明20世纪90年代中期以来中国出现大范围持续性干旱事件的基本事实。

表2 1961-2013年黄土高原持续性干旱特征

Tab. 2 The characteristics of persistent drought events in the Loess Plateau during 1961-2013

开始年份（月）	跨越季节	持续时间（月）	最小旱涝指数（干旱强度）	累计旱涝指数	月平均旱涝指数
1990(9)	秋季	3	-1.42	-3.38	-1.13
1991(7)	夏、秋季	3	-2.27	-5.74	-1.91
1997(5)	春、夏季	4	-2.18	-5.65	-1.41
1998(9)	秋季	3	-3.29	-6.70	-2.23
2000(3)	春季	3	-2.64	-4.73	-1.58
2001(5)	春、夏季	3	-2.01	-5.38	-1.79
2002(1)	冬、春季	3	-1.86	-3.56	-1.19
2006(6)	夏季	3	-1.35	-3.46	-1.15
2009(2)	冬、春季	3	-1.95	-3.40	-1.13

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从空间分布来看（图略）,54个站点在近53年累计发生741次持续性干旱事件,最多22次（河南三门峡）,最少6次（青海门源）,平均13次/站;持续性干旱事件发生频次较多的地区主要集中在黄土高原东南部和西北部。

3.5.2 持续性洪涝事件黄土高原共发生持续性洪涝事件7次（表3）,在持续时间上,有1次7个月、2次5个月、3次4个月和1次3个月,较干旱事件的持续时间相对偏长;年代分布上集中在20世纪90年代初期以前,其中60年代2次,70年代1次,80年代2次,90年代2次,而在90年代初期以后再没有出现过持续性洪涝事件,故在趋势变化上为减少趋势;在洪涝强度变化上,最突出的是从1964年4月开始且持续时间长达7个月的洪涝事件,累计旱涝指数为10.05,最大旱涝指数（2.42）和月平均旱涝指数（1.44）均列第三位,此外,1991年、1990年和1961年开始的3次持续性洪涝事件强度相对较强,其累计旱涝指数均大于5,最大旱涝指数均大于2.36,但持续时间相对较短,仅3~4个月;洪涝强度在时间变化上并没有明显的趋势;在季节变化上,持续性洪涝事件在春季发生6次,累计13个月,夏季6次,累计12个月,秋季3次,累计4个月,冬季1次,累计1个月,因此,春、夏两季是黄土高原持续性洪涝事件发生概率最大的季节。此外,通过对比研究发现,黄土高原持续性洪涝事件消失的时间较西南地区（20世纪90年代中期）早5年左右^[33]。

表3 1961-2013年黄土高原持续性洪涝特征

Tab. 3 The characteristics of persistent flood events in the Loess Plateau during 1961-2013

开始年份（月）	跨越季节	持续时间（月）	最大旱涝指数（洪涝强度）	累计旱涝指数	月平均旱涝指数
1961（8）	夏、秋季	4	2.36	5.73	1.43
1964（4）	春、夏、秋季	7	2.42	10.05	1.44
1977（4）	春、夏季	5	1.06	4.15	0.83
1983（3）	春、夏季	4	1.04	4.01	1.00
1984（5）	春、夏、秋季	5	1.41	4.93	0.99
1990（2）	冬、春季	3	2.43	5.12	1.71
1991（3）	春、夏季	4	2.51	5.86	1.47

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在空间分布上,54个站点在近53年累计发生持续性洪涝事件660次,最多20次（河南三门峡）,最少6次（宁夏同心）,平均12次/站;持续性洪涝事件发生频次较多的地区类似于持续性干旱事件,亦主要分布在黄土高原的西北部和东南部,但东南部的分布范围有所缩小。

4 结论与讨论

利用黄土高原1961-2013年54个气象站点的气候资料,采用降水和潜在蒸发均一化指标,从多时间尺度探讨了黄土高原近53年旱涝变化的空间分异、极端旱涝及持续性旱涝事件的特征,研究结果表明：

（1）在趋势变化上,1961-2013年黄土高原旱涝变化大致分为三个阶段：20世纪60-80年代中期,为相对偏涝期;80年代中期至90年代中期,旱涝交替频繁,旱、涝变化的强度旗鼓相当;90年代中期至21世纪初,为相对偏旱期。近53年,90年代中期前后分别出现连续性偏涝和偏旱,其中偏涝持续时间最长达13个月,偏旱最长持续11个月,且均发生在90年代中期以前;黄土高原在年代际尺度上存在明显的涝旱转换,转折点出现在1992年。

（2）在年内及年代变化上,黄土高原近53年春、夏、秋、冬四个季节的旱涝指数都呈现不同程度的下降趋势（由涝变旱）,且最显著的是春、夏、秋三季。黄土高原旱涝指数年代变化差异较大,20世纪60-80年代的绝大多数年份为偏涝年且强度较大,但随着时间的推移,洪涝灾害有减弱的趋势;90年代整体偏旱,其中前期旱涝相间分布,后期旱灾频繁且强度较大;21世纪初,干旱灾害频发且强度较大,进入全面干旱期。

（3）在空间趋势变化上,黄土高原地区年代际旱涝变化表现出明显的由涝转旱趋势,旱涝指数表示的变旱区域涉及整个黄土高原,而降水减少的区域约占黄土高原的80%,反映黄土高原出现变旱趋势,是降水和温度两个因子共同驱动的结果。春、夏、秋、冬四季的旱涝转换具有一定的区域差异,但均以大范围的涝转旱为主,而旱转涝发生范围较小且多数不显著;春季、夏季和秋季旱涝变化受降水和温度双重因子的共同驱动,而对于冬季温度是主要的驱动因子;春季的显著变旱分布区与年际高度相似,说明春季显著变旱决定着年际变旱的空间分布。

（4）从极端旱涝的多时间尺度来看,黄土高原极端洪涝发生频次在年代际尺度上总体表现为减少的趋势,而极端干旱则呈现明显的增加趋势;在季节尺度上,春、夏、秋三季极端旱涝发生频次较多且最多的是夏季,春、冬两季极端洪涝的发生频次多于极端干旱,而夏、秋两季极端干旱的发生频次要多于极端洪涝;在月尺度上,极端旱涝基本集中在3-11月份,其中极端洪涝发生比例最大的是8月份,极端干旱发生比例最大的是6月和7月份;极端干旱与极端洪涝发生比例分别以1989年和1996年为转折点发生增多和减少突变;极端旱涝与降水、气温高度相关,在全球气候变暖背景下,增温对极端干旱/极端洪涝的影响更加突出,是促进和维持极端干旱、抑制和减少极端洪涝的重要因素。

（5）在旱涝发生的持续性特征上,持续性干旱事件有增多的趋势,且发生概率最大的是春、夏两季,然而干旱强度呈现减弱趋势;持续性洪涝事件总体为减少趋势,且发生概率最大的是依然是春、夏两季,然而洪涝强度并没有表现出明显的变化趋势;持续性干旱事件与持续性洪涝事件多发区在空间分布上基本类似,主要集中在黄土高原西北部和东南部。

在全球气候变化背景下,区域旱涝变化受多种自然和人为因素的影响,其驱动机制异常复杂,因此,对于黄土高原地区的旱涝演变及其驱动因素,还有很多内容需要进一步深入研究：① 探讨人类活动对黄土高原旱涝演变的驱动作用;② 进一步揭示黄土高原地区旱涝变化特别是极端旱涝、持续性旱涝事件的大气环流背景及其物理驱动机制;③ 不断提高旱涝变化研究的时间和空间分辨率,采用多种旱涝指数进行对比研究,挖掘更加有效的气候变化信号,提高研究结果的可信度。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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[10]	孙智辉, 王治亮, 曹雪梅, 等. 基于标准化降水指数的陕西黄土高原地区1971-2010年干旱变化特征 . 中国沙漠, 2013, 33(5): 1560-1567. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2013.00223 Magsci [本文引用: 1] 摘要利用陕西黄土高原地区68个气象站降水资料,选择标准化降水指数（SPI）为干旱指标,分析了该地区最近40年（1971—2010年）的月、季、年干旱特征,在此基础上利用经验正交函数(EOF)分解方法进行了干旱分区,并分析了全年及各季节干旱站次比和干旱强度的年际变化。结果表明:EOF分解第1、2、3特征向量分别反映了陕西黄土高原地区干旱的一致变化、南-北反向分布和中部-南北反向分布的不同特点;年度干旱站次比和干旱强度有明显的阶段性分布特点,在年代之间有重-轻-重-轻的变化趋势。2001年以来,年度和夏、秋、冬季干旱强度都有不同程度降低,春季干旱有增强趋势。陕北和关中地区的春季、夏季干旱变化趋势相反,秋季、冬季干旱变化趋势一致。地区平均每年出现干旱月3.8个,几乎每年都有干旱月出现,最多的一年可出现6—9个干旱月。 [Sun Zhihui, Wang Zhiliang, Cao Xuemei, et al. Characteristics of drought change in the Loess Plateau Area of Shaanxi based on the Standardized Precipitation Index during 1971-2010. Journal of Desert Research, 2013, 33(5): 1560-1567.] https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2013.00223 Magsci [本文引用: 1] 摘要利用陕西黄土高原地区68个气象站降水资料,选择标准化降水指数（SPI）为干旱指标,分析了该地区最近40年（1971—2010年）的月、季、年干旱特征,在此基础上利用经验正交函数(EOF)分解方法进行了干旱分区,并分析了全年及各季节干旱站次比和干旱强度的年际变化。结果表明:EOF分解第1、2、3特征向量分别反映了陕西黄土高原地区干旱的一致变化、南-北反向分布和中部-南北反向分布的不同特点;年度干旱站次比和干旱强度有明显的阶段性分布特点,在年代之间有重-轻-重-轻的变化趋势。2001年以来,年度和夏、秋、冬季干旱强度都有不同程度降低,春季干旱有增强趋势。陕北和关中地区的春季、夏季干旱变化趋势相反,秋季、冬季干旱变化趋势一致。地区平均每年出现干旱月3.8个,几乎每年都有干旱月出现,最多的一年可出现6—9个干旱月。
[11]	张健, 满志敏, 肖薇薇, 等. 1644-2009年黄河中游旱涝序列重建与特征诊断 . 地理研究, 2013, 32(9): 1579-1590. https://doi.org/10.11821/dlyj201309001 Magsci [本文引用: 1] 摘要据清代各县级政区的历史沿革,及现存历史文献资料的详细程度,选取黄河中游18个代表站点,在提高空间分辨率的基础上,采用旱涝等级法与面积加权法重建了1644-2009年各站点旱涝等级序列。利用小波分析、累积距平、滑动t-检验等方法,检测了全区过去366年旱涝发生的周期、阶段性和突变点。结果显示:旱涝序列存在21年、70年、114年左右的多年代际尺度周期信号;1644-1683年、1737-1775年、1885-1921年为多雨期,1684-1736年、1776-1814年、1922-2001年为少雨期;目前黄河中游开始进入雨涝多发期;1815-1895年旱涝波动频繁,气候进入不稳定期;过去366年存在2个由干旱转为雨涝期的气候突变点,分别位于1723-1726和1814-1816年。 [Zhang Jian, Man Zhimin, Xiao Weiwei, et al. Research on sequence reconstruction and characteristics diagnosis of droughts and floods in the Middle Yellow River since the Qing Dynasty: 1644-2009. Geographical Research, 2013, 32(9): 1579-1590.] https://doi.org/10.11821/dlyj201309001 Magsci [本文引用: 1] 摘要据清代各县级政区的历史沿革,及现存历史文献资料的详细程度,选取黄河中游18个代表站点,在提高空间分辨率的基础上,采用旱涝等级法与面积加权法重建了1644-2009年各站点旱涝等级序列。利用小波分析、累积距平、滑动t-检验等方法,检测了全区过去366年旱涝发生的周期、阶段性和突变点。结果显示:旱涝序列存在21年、70年、114年左右的多年代际尺度周期信号;1644-1683年、1737-1775年、1885-1921年为多雨期,1684-1736年、1776-1814年、1922-2001年为少雨期;目前黄河中游开始进入雨涝多发期;1815-1895年旱涝波动频繁,气候进入不稳定期;过去366年存在2个由干旱转为雨涝期的气候突变点,分别位于1723-1726和1814-1816年。
[12]	马琼, 张勃, 王东, 等. 1960-2012年甘肃黄土高原干旱时空变化特征分析: 基于标准化降水蒸散指数 . 资源科学, 2014, 36(9): 1834-1840. [本文引用: 1] [Ma Qiong, Zhang Bo, Wang Dong, et al. The temporal and spatial distribution of drought on the Loess Plateau based on the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index from 1960 to 2012. Resources Science, 2014, 36(9): 1834-1840.] [本文引用: 1]
[13]	姚玉璧, 王劲松, 王莺, 等. 黄土高原春季干旱时空分异特征 . 高原气象, 2015, 34(1): 30-38. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00179 Magsci [本文引用: 1] 摘要采用基于相对湿润度的干旱指数分析方法和黄土高原19612010年气候要素资料, 研究了黄土高原春季干旱时空变化、异常分布和次区域演变特征.结果表明: 19612010年黄土高原春季干旱强度变化呈现明显中心区域强、周边区域弱的分布特征, 其中中部腹地干旱强度增加趋势倾向率最大, 中部周边干旱强度增加次之, 东北部和西部边缘呈减弱趋势.研究区不同区域春季干旱强度呈同位相变化是干旱变化的首要空间分布模态, 异常中心区域在陕北、陇东及宁夏西南部.东西部反相位分布模态反映了黄土高原东西部所受大气系统影响差异性的特征.根据载荷向量不同模态空间异常分布型, 可将春季干旱划分为西北部型、东北部型和南部型等3个次区域异常型, 南部春季干旱强度时间序列呈显著增强趋势, 其由弱变强的突变点出现在1977年, 西北部和东北部干旱强度也呈波动增强趋势, 但未通过显著性检验, 没有突变.西北部和南部春季干旱指数存在显著的3~4年振荡周期, 东北部存在显著的5～6年振荡周期. [Yao Yubi, Wang Jingsong, Wang Ying, et al. Anomaly temporal-spatial distribution of spring drought on Loess Plateau in China. Plateau Meteorology, 2015, 34(1): 30-38.] https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00179 Magsci [本文引用: 1] 摘要采用基于相对湿润度的干旱指数分析方法和黄土高原19612010年气候要素资料, 研究了黄土高原春季干旱时空变化、异常分布和次区域演变特征.结果表明: 19612010年黄土高原春季干旱强度变化呈现明显中心区域强、周边区域弱的分布特征, 其中中部腹地干旱强度增加趋势倾向率最大, 中部周边干旱强度增加次之, 东北部和西部边缘呈减弱趋势.研究区不同区域春季干旱强度呈同位相变化是干旱变化的首要空间分布模态, 异常中心区域在陕北、陇东及宁夏西南部.东西部反相位分布模态反映了黄土高原东西部所受大气系统影响差异性的特征.根据载荷向量不同模态空间异常分布型, 可将春季干旱划分为西北部型、东北部型和南部型等3个次区域异常型, 南部春季干旱强度时间序列呈显著增强趋势, 其由弱变强的突变点出现在1977年, 西北部和东北部干旱强度也呈波动增强趋势, 但未通过显著性检验, 没有突变.西北部和南部春季干旱指数存在显著的3~4年振荡周期, 东北部存在显著的5～6年振荡周期.
[14]	章明亮, 李燕欣. 国内常用旱涝指标的分类研究 . 气象科技, 1993, (3): 81-87. [本文引用: 1] [Zhang Mingliang, Li Yanxin. The research of drought-flood index classification in China. Meteorological Science and Technology, 1993, (3): 81-87.] [本文引用: 1]
[15]	陈少勇, 郭俊瑞, 吴超. 基于降水量距平百分率的中国西南和华南地区的冬旱特征 . 自然灾害学报, 2015, 24(1): 23-31. [本文引用: 1] [Chen Shaoyong, Guo Junrui, Wu Chao. Characteristics of winter drought in southwest-south China based on precipitation anomaly percentage. Journal of Natural Disasters, 2015, 24(1): 23-31.] [本文引用: 1]
[16]	张桂香, 霍治国, 吴立, 等. 1961-2010年长江中下游地区农业洪涝灾害时空变化 . 地理研究, 2015, 34(6): 1097-1108. https://doi.org/10.11821/dlyj201506009 Magsci 摘要为揭示长江中下游地区农业洪涝灾害的发生、分布及时空演变特征,基于1961-2010年研究区内426个气象站点的逐日降水数据,以湖北省单站洪涝等级标准为初始指标,对该指标临界值在-50~100 mm范围内进行同步增减,结合该区7省（市）的洪涝历史灾情记载和农业洪涝受灾面积,采用逐步剔除的方法筛选指标,构建分省农业洪涝等级指标并验证指标的合理性,分析该区近50年农业洪涝灾害的时空变化。结果表明：① 近50年长江中下游地区的农业洪涝灾害发生总体呈增加的趋势,但不同区域和不同年代际差异明显;② 20世纪60年代至80年代农业洪涝发生次数相对平稳,90年代洪涝明显增多,21世纪初洪涝又相对减少;③ 区域农业洪涝灾害明显呈现出江南多、江北少的分布特征。农业洪涝多发区主要集中在江西中北部、江汉平原、浙江沿海,以及安徽、江西和浙江三省交界地带。 [Zhang Guixiang, Huo Zhiguo, Wu Li, et al. The temporal and spatial variations of agricultural flood disaster over the middle and lower reaches of the Yangtze River from 1961 to 2010. Geographical Research, 2015, 34(6): 1097-1108.] https://doi.org/10.11821/dlyj201506009 Magsci 摘要为揭示长江中下游地区农业洪涝灾害的发生、分布及时空演变特征,基于1961-2010年研究区内426个气象站点的逐日降水数据,以湖北省单站洪涝等级标准为初始指标,对该指标临界值在-50~100 mm范围内进行同步增减,结合该区7省（市）的洪涝历史灾情记载和农业洪涝受灾面积,采用逐步剔除的方法筛选指标,构建分省农业洪涝等级指标并验证指标的合理性,分析该区近50年农业洪涝灾害的时空变化。结果表明：① 近50年长江中下游地区的农业洪涝灾害发生总体呈增加的趋势,但不同区域和不同年代际差异明显;② 20世纪60年代至80年代农业洪涝发生次数相对平稳,90年代洪涝明显增多,21世纪初洪涝又相对减少;③ 区域农业洪涝灾害明显呈现出江南多、江北少的分布特征。农业洪涝多发区主要集中在江西中北部、江汉平原、浙江沿海,以及安徽、江西和浙江三省交界地带。
[17]	史本林, 朱新玉, 胡云川, 等. 基于SPEI指数的近53年河南省干旱时空变化特征 . 地理研究, 2015, 34(8): 1547-1558. https://doi.org/10.11821/dlyj201508012 Magsci 摘要干旱在中国发生较为频繁,对农作物的影响较大。基于1961-2013年实测气象资料,利用标准化降水蒸散指数（SPEI）定量分析了河南省不同时间尺度干旱发生频率和发生强度,揭示了该地区干旱发生的时空演变特征及干旱发生的原因。结果表明：SPEI值能较好地反映河南省干旱的变化特征;随着时间尺度的减小,SPEI值波动幅度增加,干旱发生频率增加。近53年河南省干旱发生频率总体呈上升趋势,且各地区之间分布不均匀。周口地区发生频率最高,达35%以上;豫中和豫西地区最低,为26%左右。四季中以春、夏两季干旱发生最为严重,其次为秋季,冬季最弱。在年际变化方面,1966-1968年、1998-2000年和2011-2013年发生了大范围的持续干旱。干旱发生强度呈现豫北和豫西偏东地区高,豫东和豫南北部地区低特点;干旱发生强度最强的地区为安阳,为22.18%,最弱的地区为驻马店,为16.60%。 [Shi Benlin, Zhu Yuxin, Hu Yunchuan, et al. Spatial and temporal variations of drought in Henan province over a 53-year period based on standardized precipitation evapotranspiration index. Geographical Research, 2015, 34(8): 1547-1558.] https://doi.org/10.11821/dlyj201508012 Magsci 摘要干旱在中国发生较为频繁,对农作物的影响较大。基于1961-2013年实测气象资料,利用标准化降水蒸散指数（SPEI）定量分析了河南省不同时间尺度干旱发生频率和发生强度,揭示了该地区干旱发生的时空演变特征及干旱发生的原因。结果表明：SPEI值能较好地反映河南省干旱的变化特征;随着时间尺度的减小,SPEI值波动幅度增加,干旱发生频率增加。近53年河南省干旱发生频率总体呈上升趋势,且各地区之间分布不均匀。周口地区发生频率最高,达35%以上;豫中和豫西地区最低,为26%左右。四季中以春、夏两季干旱发生最为严重,其次为秋季,冬季最弱。在年际变化方面,1966-1968年、1998-2000年和2011-2013年发生了大范围的持续干旱。干旱发生强度呈现豫北和豫西偏东地区高,豫东和豫南北部地区低特点;干旱发生强度最强的地区为安阳,为22.18%,最弱的地区为驻马店,为16.60%。
[18]	苏宏新, 李广起. 基于SPEI 的北京低频干旱与气候指数关系 . 生态学报, 2012, 32(17): 5467-5475. https://doi.org/10.5846/stxb201111071684 Magsci [本文引用: 1] 摘要干旱是北京地区发生最频繁、波及面积最大、持续时间最长的一种自然灾害。基于1868—2010 年每月的降水和平均气温数据，应用综合了降水和气温变化共同效应的新的干旱指标标准化降水蒸散指数（SPEI）定量描述北京地区的干湿状况，并利用历史旱灾记录对其进行验证；采用连续小波转换(CWT)分析近150 a来的干旱振荡特征，并利用交叉小波变换(XWT)探论了干旱与大尺度气候因子之间的关系。结果表明：1）SPEI揭示的干旱与历史记录比较吻合，证明该指数可以在多时间尺度上有效地反映北京地区旱涝程度及其持续时间；2）北京地区干旱具有80—120个月年际尺度和250个月、480个月年代际尺度的周期振荡，呈现了同大尺度气候因子相似的变化特征；3）北京干旱变化与四大气候因子存在着多时间尺度的显著相关性，SPEI和北大西洋涛动（NAO）、北极涛动(AO)、太平洋涛动（PDO）都具有100—120个月和250个月的年代际主共振周期，而SPEI和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）在整个研究期内都表现出极显著的32—64个月年际主共振周期，同时SPEI与4个气候因子在共振周期上均体现出比较明确的时滞特征（2—6月不等）。因此，可以基于大尺度气象因子结合SPEI预测北京地区未来的干旱变化。 [Su Hongxin, Li Guangqi. Low-frequency drought variability based on SPEI in association with climate indices in Beijing. Acta Ecologica Sinica, 2012, 32(17): 5467-5475.] https://doi.org/10.5846/stxb201111071684 Magsci [本文引用: 1] 摘要干旱是北京地区发生最频繁、波及面积最大、持续时间最长的一种自然灾害。基于1868—2010 年每月的降水和平均气温数据，应用综合了降水和气温变化共同效应的新的干旱指标标准化降水蒸散指数（SPEI）定量描述北京地区的干湿状况，并利用历史旱灾记录对其进行验证；采用连续小波转换(CWT)分析近150 a来的干旱振荡特征，并利用交叉小波变换(XWT)探论了干旱与大尺度气候因子之间的关系。结果表明：1）SPEI揭示的干旱与历史记录比较吻合，证明该指数可以在多时间尺度上有效地反映北京地区旱涝程度及其持续时间；2）北京地区干旱具有80—120个月年际尺度和250个月、480个月年代际尺度的周期振荡，呈现了同大尺度气候因子相似的变化特征；3）北京干旱变化与四大气候因子存在着多时间尺度的显著相关性，SPEI和北大西洋涛动（NAO）、北极涛动(AO)、太平洋涛动（PDO）都具有100—120个月和250个月的年代际主共振周期，而SPEI和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）在整个研究期内都表现出极显著的32—64个月年际主共振周期，同时SPEI与4个气候因子在共振周期上均体现出比较明确的时滞特征（2—6月不等）。因此，可以基于大尺度气象因子结合SPEI预测北京地区未来的干旱变化。
[19]	王鹏祥, 何金海, 郑有飞, 等. 近44年来我国西北地区干湿特征分析 . 应用气象学报, 2007, 18(6): 769-775. [本文引用: 1] [Wang Pengxiang, He Jinhai, Zheng Youfei, et al. Aridity-wetness characteristics over Northwest China in recent 44 years. Journal of Applied Meteorological Science, 2007, 18(6): 769-775.] [本文引用: 1]
[20]	龚元石. Penman-Monteith 公式与FAO-PPP-17 Penman 修正式计算参考作物蒸散量的比较 . 北京农业大学学报, 1995, 21(1): 68-75. [本文引用: 1] [Gong Yuanshi. Comparison of the reference evapotranspiration estimated by the Penman-Monteith and FAO-PPP-17 Penman Methods. Acta Agriculture Universitatis Pekinensis, 1995, 21(1): 68-75.] [本文引用: 1]
[21]	马柱国, 符淙斌. 1951-2004年中国北方干旱化的基本事实 . 科学通报, 2006, 51(20): 2429-2439. Magsci [本文引用: 3] 摘要利用月降水及月平均气温资料, 计算了中国区域地表湿润指数、Palmer干旱指数和反演的土壤湿度, 通过对上述3个指标及降水变化特征的对比分析, 揭示了中国北方近54年干湿变化的时空结构, 特别是对北方干旱化事实的分析. 结果指出: (1) 20世纪80年代以来, 西北东部和华北以干旱化趋势为主要特征, 这种干旱化的趋势在近15年不断加剧, 降水减少和气温升高是其产生的主要原因; (2) 在54年间, 西北东部和华北在年代际尺度上仅发生一次干湿转换, 转折点出现在20世纪70年代的末期, 这与1977/1978全球气候背景的转折性变化有关. 而东北地区却有3个转折点, 最近的一个产生在20世纪90年代中期, 另两个分别发生在1965和1983年; (3) 与北方其他地区的变化趋势相反, 西北西部当前正处在一个相对湿的时段, 但温度的升高削弱了这种变湿趋势; (4) 20世纪80年代以后, 西北东部、华北和东北地区的极端干旱发生的频率明显增加, 这与这些地区降水减少和气温升高密切相关. [Ma Zhuguo, Fu Congbin. The basic facts of drying in north China during 1951-2004. Chinese Science Bulletin, 2006, 51(20): 2429-2439.] Magsci [本文引用: 3] 摘要利用月降水及月平均气温资料, 计算了中国区域地表湿润指数、Palmer干旱指数和反演的土壤湿度, 通过对上述3个指标及降水变化特征的对比分析, 揭示了中国北方近54年干湿变化的时空结构, 特别是对北方干旱化事实的分析. 结果指出: (1) 20世纪80年代以来, 西北东部和华北以干旱化趋势为主要特征, 这种干旱化的趋势在近15年不断加剧, 降水减少和气温升高是其产生的主要原因; (2) 在54年间, 西北东部和华北在年代际尺度上仅发生一次干湿转换, 转折点出现在20世纪70年代的末期, 这与1977/1978全球气候背景的转折性变化有关. 而东北地区却有3个转折点, 最近的一个产生在20世纪90年代中期, 另两个分别发生在1965和1983年; (3) 与北方其他地区的变化趋势相反, 西北西部当前正处在一个相对湿的时段, 但温度的升高削弱了这种变湿趋势; (4) 20世纪80年代以后, 西北东部、华北和东北地区的极端干旱发生的频率明显增加, 这与这些地区降水减少和气温升高密切相关.
[22]	王鹏祥. 西北地区干湿演变及其成因分析 . 南京: 南京信息工程大学博士学位论文, 2008. [本文引用: 1] [Wang Pengxiang. Analysis on evolution and causes of aridity-wetness in Northwest China. Nanjing: Doctoral Dissertation of Nanjing University of Information Science & Technology, 2008.] [本文引用: 1]
[23]	Thornthwaite C W. An approach toward a rational classification of climate. Geography Review, 1948, 38(1): 55-94. [本文引用: 1]
[24]	Jones P D, Hulme M. Calculating regional climatic time series for temperature and precipitation: Methods and illustrations. International Journal of Climatology, 1996, 16(4): 361-377. [本文引用: 1]
[25]	郭军, 任国玉. 黄淮海流域蒸发量的变化及其原因分析 . 水科学进展, 2005, 16(5): 666-672. Magsci [本文引用: 1] 摘要利用研究区1956-2000年117个气象台站的小型蒸发皿观测资料,分析了黄淮海流域蒸发量的变化趋势及其可能原因。结果表明,近50年来本区蒸发量减少十分显著,其变化速率一般在-50 mm/10a,平原地区最大变化速率达到-80mm/10a以上。蒸发量下降最明显的季节是春季和夏季,其中春季减少最大区域主要在海河流域的东南部和黄河下游,而夏季的减少主要在淮河流域。造成蒸发量减少的直接气候原因可能是日照时数及太阳辐射的减少,平均风速和气温日较差的降低可能也起着重要的作用。 [Guo Jun, Ren Guoyu. Recent change of pan evaporation and possible climate factors over the Huang-Huai-Hai watershed, China. Advances in Water Science, 2005, 16(5): 666-672.] Magsci [本文引用: 1] 摘要利用研究区1956-2000年117个气象台站的小型蒸发皿观测资料,分析了黄淮海流域蒸发量的变化趋势及其可能原因。结果表明,近50年来本区蒸发量减少十分显著,其变化速率一般在-50 mm/10a,平原地区最大变化速率达到-80mm/10a以上。蒸发量下降最明显的季节是春季和夏季,其中春季减少最大区域主要在海河流域的东南部和黄河下游,而夏季的减少主要在淮河流域。造成蒸发量减少的直接气候原因可能是日照时数及太阳辐射的减少,平均风速和气温日较差的降低可能也起着重要的作用。
[26]	魏凤英. 现代气候统计诊断与预测技术. 北京: 气象出版社, 2013. [本文引用: 1] [Wei Fengying.Modern Climatic Statistical Diagnosis and Prediction Technology. Beijing: China Meteorological Press, 2013.] [本文引用: 1]
[27]	王毅荣. 中国黄土高原地区干旱特征 . 干旱区地理, 2008, 31(1): 38-43. [本文引用: 1] [Wang Yirong. Characteristics of soil drought at Loess Plateau of China. Arid Land Geography, 2008, 31(1): 38-43.] [本文引用: 1]
[28]	赵安周, 刘宪锋, 朱秀芳, 等. 1965-2013年黄土高原地区极端气温趋势变化及空间差异 . 地理研究, 2016, 35(4): 639-652. https://doi.org/10.11821/dlyj201604004 Magsci [本文引用: 1] 摘要基于黄土高原地区52个气象站点逐日平均气温、最高和最低气温数据,采用一元线性趋势分析、相关分析等方法,分析该地区极端气温趋势变化及空间差异。结果表明：① 日最高（低）气温极低值、日最高（低）气温极高值、热夜日数、暖昼（夜）日数、热持续日数、夏季日数和生物生长季日数呈增加的趋势,其余极端气温指数呈减小的趋势。② 空间分布上,表征低温事件的冰冻日数、霜冻日数、冷昼（夜）日数和冷持续日数下降最显著的区域位于黄土高原北部;表征高温事件的热夜日数、夏季日数、暖昼（夜）日数和热持续日数上升最显著的区域主要位于黄土高原西北部;生物生长季日数上升最显著的区域主要位于黄土高原中部地区。③ 相关分析表明除了极值指数和气温日较差与其余极端气温指数相关性较差外,其余各极端气温指数之间均具有较好的相关性。④ 多数极端气温指数的变化趋势与平均气温关系密切,平均气温突变前后极端气温指数存在明显差异。⑤ Hurst指数结果表明黄土高原地区极端气温变化均呈同向变化特征。 [Zhao Anzhou, Liu Xianfeng, Zhu Xiufang, et al. Trend variations and spatial difference of extreme air temperature events in the Loess Plateau from 1965 to 2013. Geographical Research, 2016, 35(4): 639-652.] https://doi.org/10.11821/dlyj201604004 Magsci [本文引用: 1] 摘要基于黄土高原地区52个气象站点逐日平均气温、最高和最低气温数据,采用一元线性趋势分析、相关分析等方法,分析该地区极端气温趋势变化及空间差异。结果表明：① 日最高（低）气温极低值、日最高（低）气温极高值、热夜日数、暖昼（夜）日数、热持续日数、夏季日数和生物生长季日数呈增加的趋势,其余极端气温指数呈减小的趋势。② 空间分布上,表征低温事件的冰冻日数、霜冻日数、冷昼（夜）日数和冷持续日数下降最显著的区域位于黄土高原北部;表征高温事件的热夜日数、夏季日数、暖昼（夜）日数和热持续日数上升最显著的区域主要位于黄土高原西北部;生物生长季日数上升最显著的区域主要位于黄土高原中部地区。③ 相关分析表明除了极值指数和气温日较差与其余极端气温指数相关性较差外,其余各极端气温指数之间均具有较好的相关性。④ 多数极端气温指数的变化趋势与平均气温关系密切,平均气温突变前后极端气温指数存在明显差异。⑤ Hurst指数结果表明黄土高原地区极端气温变化均呈同向变化特征。
[29]	任志艳, 延军平, 张立伟. 黄土高原地区年极端气温的变化特征 . 中国农业气象, 2013, 34(3): 289-293. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-6362.2013.03.006 Magsci [本文引用: 1] 摘要根据黄土高原地区58个气象站点1960-2011年年平均气温和年极端最高、最低气温数据，应用Kriging空间分析法、Mann-Kendall突变检验法对其时空分布特征进行分析。结果表明，（1）1960-2011年黄土高原地区的年平均气温和年平均极端最高、最低气温均呈升高趋势，且除年最低气温外均高于全国平均水平；三者的突变年份分别为1991、1998、1982年。（2）近52a来，该区年平均气温自西北向东南逐渐增加，气候倾向率自南向北逐渐增加，增温突变年份由西北向东南逐渐推迟；年平均极端最高气温在东北、西南部最小，中部较高，气候倾向率在西部、东北部最大，南部最小；年平均极端最低气温自西北向东南方向逐渐升高，气候倾向率北部大于南部，突变年份自西向东逐渐变早。（3）近52a来，该区经历了明显的由冷变暖的增温过程且年极端最低温度的升高对年平均气温升高的贡献最大，研究区极端气温的升高加剧了气温的极端化发展。研究结果对了解极端温度变化对农业生产带来的不利影响具有参考价值。 [Ren Zhiyan, Yan Junping, Zhang Liwei. Variations characteristics of annual extreme temperature in Loess Plateau. Chinese Journal of Agrometeorology, 2013, 34(3): 289-293.] https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-6362.2013.03.006 Magsci [本文引用: 1] 摘要根据黄土高原地区58个气象站点1960-2011年年平均气温和年极端最高、最低气温数据，应用Kriging空间分析法、Mann-Kendall突变检验法对其时空分布特征进行分析。结果表明，（1）1960-2011年黄土高原地区的年平均气温和年平均极端最高、最低气温均呈升高趋势，且除年最低气温外均高于全国平均水平；三者的突变年份分别为1991、1998、1982年。（2）近52a来，该区年平均气温自西北向东南逐渐增加，气候倾向率自南向北逐渐增加，增温突变年份由西北向东南逐渐推迟；年平均极端最高气温在东北、西南部最小，中部较高，气候倾向率在西部、东北部最大，南部最小；年平均极端最低气温自西北向东南方向逐渐升高，气候倾向率北部大于南部，突变年份自西向东逐渐变早。（3）近52a来，该区经历了明显的由冷变暖的增温过程且年极端最低温度的升高对年平均气温升高的贡献最大，研究区极端气温的升高加剧了气温的极端化发展。研究结果对了解极端温度变化对农业生产带来的不利影响具有参考价值。
[30]	向辽元, 陈星. 近55年中国大陆气温突变的区域特征和季节特征 . 气象, 2006, 32(6): 44-47. [本文引用: 1] [Xiang Liaoyuan, Chen Xing. Regional and seasonal features of abrupt temperature change in China in recent 55 years. Meteorological Monthly, 2006, 32(6): 44-47.] [本文引用: 1]
[31]	王麒翔, 范晓辉, 王孟本. 近50 年黄土高原地区降水时空变化特征 . 生态学报, 2011, 31(19): 5512-5523. Magsci [本文引用: 1] 摘要根据黄土高原地区214个地面气象站最近50年(1961-2010年)的逐日降水量数据, 采用非参数Mann-Kendall和Mann-Whitney法,从黄土高原地区、典型黄土高原和综合治理分区3个层面,对本地区年降水量(PTOT)、侵蚀性降水量(R12mm)、汛期降水量(RJJAS)和暴雨量(R50mm)的时空变化特点进行了研究。结果表明:(1)在黄土高原地区,PTOT、R12mm和RJJAS变化的空间格局基本一致,从东南向西北,其减少幅度逐渐变小,至西北部和最西部,其反而略有增加。但是R50mm变化的空间趋势不大明显。相比之下,典型黄土高原PTOT、R12mm和RJJAS变化的空间趋势更为突出。(2)在黄土高原地区,约83%的站点PTOT呈减少趋势,69%的站点R12mm和RJJAS呈减少趋势;其中20%的站点PTOT减少显著,10%的站点R12mm和RJJAS减少显著。而约68%的站点R50mm变化率为零。相比之下,在典型黄土高原,呈减少或显著减少趋势的站点比例较高,约92%的站点PTOT呈减少趋势,80%的站点R12mm和RJJAS呈减少趋势;其中24%的站点PTOT减少显著,12%的站点R12mm和RJJAS减少显著。R50mm变化率为零的站点比例则较底,约占62%。(3)近50a黄土高原地区的PTOT和R12mm总体上分别呈显著和接近显著减少趋势,递减率分别为9.9mm/10a和5.9mm/10a;但是其RJJAS和R50mm的减少不显著。近50a典型黄土高原的PTOT和R12mm均呈显著减少趋势,递减率分别为13.4 mm/10a和8.1mm/10a。其RJJAS减少趋势接近显著,递减率为7.6mm/10a。但是其R50mm减少不显著。(4)就5个综合治理区而言,第Ⅰ区和第Ⅱ区的PTOT总体呈显著减少趋势,这两个区的R12mm分别呈接近显著和显著减少趋势,而第Ⅲ至Ⅴ区的PTOT和R12mm总体呈不显著增加趋势。仅第Ⅱ区的RJJAS呈显著减少趋势。R50mm在第Ⅰ区、第Ⅱ区和第Ⅳ区减少不显著,在第Ⅲ区和第Ⅴ区变化率为零。(5)近50aPTOT减少的突变时间在黄土高原地区、典型黄土高原和综合治理第Ⅱ区始于1986年, 在第Ⅰ区始于1991年。PTOT在其余3个区没有出现突变现象。这些结果表明,在典型黄土高原,尤其是其水土保持重点区(即第Ⅱ区),近50a的年降水量、侵蚀性降水量和汛期降水量明显减少,但暴雨量却未显著减少。这意味着如果此种趋势继续下去,尽管因水蚀导致的土壤侵蚀量总体上会有所减少,但是缺水情形会更为严峻,因暴雨导致的剧烈水土流失仍不会有明显缓解。 [Wang Qixiang, Fan Xiaohui, Wang Mengben. Precipitation trends during 1961-2010 in the Loess Plateau region of China. Acta Ecologica Sinica, 2011, 31(19): 5512-5523.] Magsci [本文引用: 1] 摘要根据黄土高原地区214个地面气象站最近50年(1961-2010年)的逐日降水量数据, 采用非参数Mann-Kendall和Mann-Whitney法,从黄土高原地区、典型黄土高原和综合治理分区3个层面,对本地区年降水量(PTOT)、侵蚀性降水量(R12mm)、汛期降水量(RJJAS)和暴雨量(R50mm)的时空变化特点进行了研究。结果表明:(1)在黄土高原地区,PTOT、R12mm和RJJAS变化的空间格局基本一致,从东南向西北,其减少幅度逐渐变小,至西北部和最西部,其反而略有增加。但是R50mm变化的空间趋势不大明显。相比之下,典型黄土高原PTOT、R12mm和RJJAS变化的空间趋势更为突出。(2)在黄土高原地区,约83%的站点PTOT呈减少趋势,69%的站点R12mm和RJJAS呈减少趋势;其中20%的站点PTOT减少显著,10%的站点R12mm和RJJAS减少显著。而约68%的站点R50mm变化率为零。相比之下,在典型黄土高原,呈减少或显著减少趋势的站点比例较高,约92%的站点PTOT呈减少趋势,80%的站点R12mm和RJJAS呈减少趋势;其中24%的站点PTOT减少显著,12%的站点R12mm和RJJAS减少显著。R50mm变化率为零的站点比例则较底,约占62%。(3)近50a黄土高原地区的PTOT和R12mm总体上分别呈显著和接近显著减少趋势,递减率分别为9.9mm/10a和5.9mm/10a;但是其RJJAS和R50mm的减少不显著。近50a典型黄土高原的PTOT和R12mm均呈显著减少趋势,递减率分别为13.4 mm/10a和8.1mm/10a。其RJJAS减少趋势接近显著,递减率为7.6mm/10a。但是其R50mm减少不显著。(4)就5个综合治理区而言,第Ⅰ区和第Ⅱ区的PTOT总体呈显著减少趋势,这两个区的R12mm分别呈接近显著和显著减少趋势,而第Ⅲ至Ⅴ区的PTOT和R12mm总体呈不显著增加趋势。仅第Ⅱ区的RJJAS呈显著减少趋势。R50mm在第Ⅰ区、第Ⅱ区和第Ⅳ区减少不显著,在第Ⅲ区和第Ⅴ区变化率为零。(5)近50aPTOT减少的突变时间在黄土高原地区、典型黄土高原和综合治理第Ⅱ区始于1986年, 在第Ⅰ区始于1991年。PTOT在其余3个区没有出现突变现象。这些结果表明,在典型黄土高原,尤其是其水土保持重点区(即第Ⅱ区),近50a的年降水量、侵蚀性降水量和汛期降水量明显减少,但暴雨量却未显著减少。这意味着如果此种趋势继续下去,尽管因水蚀导致的土壤侵蚀量总体上会有所减少,但是缺水情形会更为严峻,因暴雨导致的剧烈水土流失仍不会有明显缓解。
[32]	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 . 干旱区研究, 2013, 30(7): 705-711. [本文引用: 1] [Hu Nana, Yan Junping, Li Shuangshuang, et al. Spatiotemporal evolution of drought and flood in the Loess Plateau under climate drying-warming. Arid Zone Research, 2013, 30(7): 705-711.] [本文引用: 1]
[33]	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 . 地理科学, 2015, 35(10): 1333-1340. Magsci [本文引用: 4] 摘要利用1953~2012年中国西南地区44个气象台站的逐日降水、温度资料,通过降水和潜在蒸发均一化旱涝指数,从旱涝的年代际、年际、季节内变化以及极端和持续性特征等方面进行了分析,结果表明:从旱涝的空间趋势变化来看,西南近60 a来秋季和年变化呈显著的一致变旱趋势,而春、夏、冬3季旱涝变化趋势表现出一定的区域性特征;从旱涝的时间演变来看,在温度与降水双重因子驱动下春、夏、秋、冬均表现为干旱化趋势,相比较秋季的干旱化程度最强,而春季的最弱,夏、冬两季相当,而全年的干旱程度比四季的程度更强;从极端旱涝的多时间尺度来看,在年代际和年际尺度上,极端洪涝发生频次逐渐减少,而极端干旱发生频次逐渐增多,从季节尺度看,春、冬两季极端干旱发生频次较多,而夏季最少,极端洪涝发生频次夏季最多,春季次之,秋季最少。从旱涝的持续性特征来看,持续性干旱事件的持续时间有增长趋势,发生频率有增多趋势,发生强度有增强趋势,并且主要发生在冬春两季,而持续性洪涝事件的持续时间、发生强度没明显变化趋势,发生频率有减少趋势,发生的季节也没明显差异。 [Yang Jinhu, Zhang Qiang, Wang Jingsong, et al. Extreme and persistent feature of drought and flood of Southwest China in past 60 years. Scientia Geographica Sinica, 2015, 35(10): 1333-1340.] Magsci [本文引用: 4] 摘要利用1953~2012年中国西南地区44个气象台站的逐日降水、温度资料,通过降水和潜在蒸发均一化旱涝指数,从旱涝的年代际、年际、季节内变化以及极端和持续性特征等方面进行了分析,结果表明:从旱涝的空间趋势变化来看,西南近60 a来秋季和年变化呈显著的一致变旱趋势,而春、夏、冬3季旱涝变化趋势表现出一定的区域性特征;从旱涝的时间演变来看,在温度与降水双重因子驱动下春、夏、秋、冬均表现为干旱化趋势,相比较秋季的干旱化程度最强,而春季的最弱,夏、冬两季相当,而全年的干旱程度比四季的程度更强;从极端旱涝的多时间尺度来看,在年代际和年际尺度上,极端洪涝发生频次逐渐减少,而极端干旱发生频次逐渐增多,从季节尺度看,春、冬两季极端干旱发生频次较多,而夏季最少,极端洪涝发生频次夏季最多,春季次之,秋季最少。从旱涝的持续性特征来看,持续性干旱事件的持续时间有增长趋势,发生频率有增多趋势,发生强度有增强趋势,并且主要发生在冬春两季,而持续性洪涝事件的持续时间、发生强度没明显变化趋势,发生频率有减少趋势,发生的季节也没明显差异。

2013

... 气候变化已成为社会公众普遍关注的全球性环境问题.近百年来,气候变化趋势非常明显,IPCC第五次评估报告指出,全球气候系统变暖是毋庸置疑的事实.1951-2012年全球平均气温升高了0.72 ℃,由于气候变暖而导致极端气候事件的发生频率增多、强度加大是一个全球性的趋势^[1,2].极端气候事件的发生对区域粮食安全、水资源安全、生态环境安全等都具有重要影响.其中,旱、涝灾害具有影响范围广、发生频率高、持续时间长、造成的经济损失大等特点,是最突出的两类极端气候事件,对人类的生存发展产生严重威胁.中国自古以来就是一个旱涝灾害频发的国家.据史料记载,中国在公元前1766年至公元1937年间曾发生各类自然灾害5258次,其中旱涝灾害次数所占比例高达41%,是发生频率最高的自然灾害^[3,4].另据彭克强研究,中国农作物旱涝受灾面积和成灾面积占比在1978-2006年期间分别介于66.2%~89.3%和68.0%~90.5%之间^[4],充分说明旱涝灾害是农作物大面积成灾减产甚至绝收的罪魁祸首.因此,区域旱涝问题已受到世界各国政府部门及相关科研机构的广泛关注,旱涝研究不仅对理解和认识全球气候变化的区域响应具有重要的科学意义,而且对区域防灾减灾、农牧业经济的可持续发展等具有重要的实际意义. ...

东南沿海前汛期降水极值变化特征及归因分析

2016

东南沿海前汛期降水极值变化特征及归因分析

2016

2011

旱涝灾害视野下中国粮食安全战略研究

2008

... [4],充分说明旱涝灾害是农作物大面积成灾减产甚至绝收的罪魁祸首.因此,区域旱涝问题已受到世界各国政府部门及相关科研机构的广泛关注,旱涝研究不仅对理解和认识全球气候变化的区域响应具有重要的科学意义,而且对区域防灾减灾、农牧业经济的可持续发展等具有重要的实际意义. ...

旱涝灾害视野下中国粮食安全战略研究

2008

2000

... 黄土高原位于中国内陆腹地,地处黄河中上游和海河上游地区,西起日月山,东至太行山,南靠秦岭,北抵鄂尔多斯高原,总体地势西北高、东南低,总面积约为6.44×10⁵ km^2[5]（图1）;在气候上属大陆性季风气候,雨热同期,降水具有年际和季节分布不均、变率大的特点;自然因素和人类活动的双重作用使黄土高原地区的生态环境极度脆弱,是全国水土保持综合治理的重点区域^[5,6].在自然灾害区划方案中,黄土高原属于大陆中部自然灾害带中的一个二级区,是该带内自然灾害最严重的地区^[7].历史上,该地区自然灾害种类繁多,尤以干旱和洪涝灾害特别是干旱灾害表现得最为突出^[8].近年来,许多学者基于不同气候数据资料,采用不同方法对黄土高原的旱涝灾害尤其是干旱灾害开展了部分研究工作,取得了一定的进展.例如,王静爱等基于中国自然灾害数据库,对黄土高原1949-1990年的干旱、洪涝等多种自然灾害的时空分异特征进行了综合研究^[7];王毅荣利用黄土高原1961-2000年51个气象站点的降水资料,采用EOF、小波分析等方法分析了典型旱涝年降水的空间分布和分维特征^[9];孙智辉等基于SPI对陕西黄土高原1971-2010年不同时间尺度的干旱特征进行了研究^[10];张健等根据历史文献资料及18个代表气象站点资料,采用旱涝等级法研究了黄河中游地区过去336年的旱涝变化规律及时空演变特点^[11];马琼等利用1960-2012年的降水和气温数据,采用SPEI分析了甘肃黄土高原四季干旱的时空演变特征^[12];姚玉璧等采用基于相对湿度的干旱指数分析法研究了黄土高原1961-2010年春季干旱的时空变化、异常分布及次区域演变特征^[13].从以上文献分析来看,以往对黄土高原旱涝灾害的研究尚存在一些不足,如大多数研究主要集中在黄土高原旱涝（尤其是干旱）的时空特征分析上,且部分研究只针对局部黄土高原,缺乏黄土高原全域性旱涝灾害的多时间尺度变化和空间分异、极端旱涝及持续性旱涝特征的系统研究.基于此,拟利用黄土高原地区最新的气候数据资料,从多时间尺度角度对黄土高原的旱涝特征及极端和持续性旱涝事件进行全面分析,以期为当地农牧业生产、防汛抗旱工作提供决策参考. ...

... [5,6].在自然灾害区划方案中,黄土高原属于大陆中部自然灾害带中的一个二级区,是该带内自然灾害最严重的地区^[7].历史上,该地区自然灾害种类繁多,尤以干旱和洪涝灾害特别是干旱灾害表现得最为突出^[8].近年来,许多学者基于不同气候数据资料,采用不同方法对黄土高原的旱涝灾害尤其是干旱灾害开展了部分研究工作,取得了一定的进展.例如,王静爱等基于中国自然灾害数据库,对黄土高原1949-1990年的干旱、洪涝等多种自然灾害的时空分异特征进行了综合研究^[7];王毅荣利用黄土高原1961-2000年51个气象站点的降水资料,采用EOF、小波分析等方法分析了典型旱涝年降水的空间分布和分维特征^[9];孙智辉等基于SPI对陕西黄土高原1971-2010年不同时间尺度的干旱特征进行了研究^[10];张健等根据历史文献资料及18个代表气象站点资料,采用旱涝等级法研究了黄河中游地区过去336年的旱涝变化规律及时空演变特点^[11];马琼等利用1960-2012年的降水和气温数据,采用SPEI分析了甘肃黄土高原四季干旱的时空演变特征^[12];姚玉璧等采用基于相对湿度的干旱指数分析法研究了黄土高原1961-2010年春季干旱的时空变化、异常分布及次区域演变特征^[13].从以上文献分析来看,以往对黄土高原旱涝灾害的研究尚存在一些不足,如大多数研究主要集中在黄土高原旱涝（尤其是干旱）的时空特征分析上,且部分研究只针对局部黄土高原,缺乏黄土高原全域性旱涝灾害的多时间尺度变化和空间分异、极端旱涝及持续性旱涝特征的系统研究.基于此,拟利用黄土高原地区最新的气候数据资料,从多时间尺度角度对黄土高原的旱涝特征及极端和持续性旱涝事件进行全面分析,以期为当地农牧业生产、防汛抗旱工作提供决策参考. ...

2000

1995

黄土高原地区自然灾害时空分异综合研究

1995

... [7];王毅荣利用黄土高原1961-2000年51个气象站点的降水资料,采用EOF、小波分析等方法分析了典型旱涝年降水的空间分布和分维特征^[9];孙智辉等基于SPI对陕西黄土高原1971-2010年不同时间尺度的干旱特征进行了研究^[10];张健等根据历史文献资料及18个代表气象站点资料,采用旱涝等级法研究了黄河中游地区过去336年的旱涝变化规律及时空演变特点^[11];马琼等利用1960-2012年的降水和气温数据,采用SPEI分析了甘肃黄土高原四季干旱的时空演变特征^[12];姚玉璧等采用基于相对湿度的干旱指数分析法研究了黄土高原1961-2010年春季干旱的时空变化、异常分布及次区域演变特征^[13].从以上文献分析来看,以往对黄土高原旱涝灾害的研究尚存在一些不足,如大多数研究主要集中在黄土高原旱涝（尤其是干旱）的时空特征分析上,且部分研究只针对局部黄土高原,缺乏黄土高原全域性旱涝灾害的多时间尺度变化和空间分异、极端旱涝及持续性旱涝特征的系统研究.基于此,拟利用黄土高原地区最新的气候数据资料,从多时间尺度角度对黄土高原的旱涝特征及极端和持续性旱涝事件进行全面分析,以期为当地农牧业生产、防汛抗旱工作提供决策参考. ...

黄土高原地区自然灾害时空分异综合研究

1995

黄土高原降水对气候变暖响应的敏感性研究

2008

黄土高原降水对气候变暖响应的敏感性研究

2008

中国黄土高原地区典型旱涝年降水特征

2006

中国黄土高原地区典型旱涝年降水特征

2006

基于标准化降水指数的陕西黄土高原地区1971-2010年干旱变化特征

2013

基于标准化降水指数的陕西黄土高原地区1971-2010年干旱变化特征

2013

1644-2009年黄河中游旱涝序列重建与特征诊断

2013

1644-2009年黄河中游旱涝序列重建与特征诊断

2013

1960-2012年甘肃黄土高原干旱时空变化特征分析: 基于标准化降水蒸散指数

2014

1960-2012年甘肃黄土高原干旱时空变化特征分析: 基于标准化降水蒸散指数

2014

黄土高原春季干旱时空分异特征

2015

黄土高原春季干旱时空分异特征

2015

国内常用旱涝指标的分类研究

1993

... 目前,用于表征区域旱涝（干湿）状况的指标有很多,主要包括面积指数、降水指数、土壤水分指数、温度指数和综合指数五大类^[14],较常用的有降水距平百分率、Z指数、标准化降水指数（SPI）、植物水分亏缺指数、土壤湿度干旱指数、帕默尔干旱指数（PDSI）、降水蒸发均一化指数、标准化降水蒸散指数（SPEI）等^[15-18].众所周知,区域旱涝（干湿）状况受降水、气温、相对湿度等多种自然和人为因素的控制,那么考虑多因子的一些综合性旱涝（干湿）指数更能客观地反映实际情况,降水蒸发均一化指数不仅同时考虑降水和蒸发两个重要物理分量对旱涝的影响,而且具有资料要求较少、计算过程简单方便等突出优点,同时在国内其他地区获得较成功的应用^[19],因此拟采用降水蒸发均一化指数来反映黄土高原地区的旱涝变化.此外,对于潜在蒸发量的计算,亦有多种方法,较为流行的是彭曼（Penman）法以及以此为基础衍生出来的修正或改进后的Penman法^[20],但这些方法在目前的资料条件下可操作性仍然不强,而桑斯威特（Thornthwaite）法较好地弥补了这方面的缺陷^[21],因此,采用改进后的Thornthwaite法计算黄土高原地区的潜在蒸发量. ...

国内常用旱涝指标的分类研究

1993

基于降水量距平百分率的中国西南和华南地区的冬旱特征

2015

基于降水量距平百分率的中国西南和华南地区的冬旱特征

2015

1961-2010年长江中下游地区农业洪涝灾害时空变化

2015

1961-2010年长江中下游地区农业洪涝灾害时空变化

2015

基于SPEI指数的近53年河南省干旱时空变化特征

2015

基于SPEI指数的近53年河南省干旱时空变化特征

2015

基于SPEI 的北京低频干旱与气候指数关系

2012

基于SPEI 的北京低频干旱与气候指数关系

2012

近44年来我国西北地区干湿特征分析

2007

近44年来我国西北地区干湿特征分析

2007

Penman-Monteith 公式与FAO-PPP-17 Penman 修正式计算参考作物蒸散量的比较

1995

Penman-Monteith 公式与FAO-PPP-17 Penman 修正式计算参考作物蒸散量的比较

1995

1951-2004年中国北方干旱化的基本事实

2006

... 2.2.2 地表潜在蒸发的计算采用改进的Thornthwaite法计算潜在蒸发,表达式如下^[21,23]： ...

... 综上所述,在年际尺度上,黄土高原地区近53年总体表现出明显的全域性由涝转旱趋势,降水的减少和蒸发的增加是其产生的重要原因;马柱国等对中国北方干旱化的研究结果显示^[21],西北东部和华北地区在20世纪80年代以来,干旱化趋势明显且有不断加剧的特点,主要原因是区域降水减少及气温升高所致,这与本文的研究结果基本一致.在季节尺度上,黄土高原地区在春、夏、秋、冬四季的旱涝转换具有一定的区域差异,但均以大范围的涝转旱为主,而旱转涝发生范围较小且多数不显著;此外,春、夏、秋三季涝转旱分布区域与年际相类似,尤其是春季的显著变旱分布区与年际高度相似,说明春季显著变旱决定着年际变旱的空间分布. ...

1951-2004年中国北方干旱化的基本事实

2006

... 2.2.2 地表潜在蒸发的计算采用改进的Thornthwaite法计算潜在蒸发,表达式如下^[21,23]： ...

西北地区干湿演变及其成因分析

2008

... 2.2.1 旱涝指数的计算旱涝指数的计算采用王鹏祥定义的降水蒸发均一化指标,计算公式如下^[22]： ...

西北地区干湿演变及其成因分析

2008

... 2.2.1 旱涝指数的计算旱涝指数的计算采用王鹏祥定义的降水蒸发均一化指标,计算公式如下^[22]： ...

An approach toward a rational classification of climate.

1948

... 2.2.2 地表潜在蒸发的计算采用改进的Thornthwaite法计算潜在蒸发,表达式如下^[21,23]： ...

Calculating regional climatic time series for temperature and precipitation: Methods and illustrations.

1996

... 2.2.3 区域平均序列的计算区域平均值的计算采用如下方法：首先依据经纬度把黄土高原地区分为2°×2°的网格,对各个网格中所有气象站点的数据求算术平均,即得到该网格的值;其次,利用面积加权平均法计算得到黄土高原地区气候要素的数据序列,具体公式如下^[24,25]： ...

黄淮海流域蒸发量的变化及其原因分析

2005

黄淮海流域蒸发量的变化及其原因分析

2005

2013

... 式中：

\begin{matrix} {\hat{Y}}_{k} \end{matrix}

是第

\begin{matrix} k \end{matrix}

年的区域平均值;

\begin{matrix} m \end{matrix}

为网格数;

\begin{matrix} Y_{ik} \end{matrix}

为第

\begin{matrix} i \end{matrix}

个网格中第

\begin{matrix} k \end{matrix}

年的平均值;

\begin{matrix} θ_{i} \end{matrix}

为第

\begin{matrix} i \end{matrix}

个网格中心的纬度.此外,对于旱涝的趋势变化及突变特征,采用气候倾向率和M-K突变检验进行分析,具体计算方法见参考文献^[26]. ...

2013

... 式中：

\begin{matrix} {\hat{Y}}_{k} \end{matrix}

是第

\begin{matrix} k \end{matrix}

年的区域平均值;

\begin{matrix} m \end{matrix}

为网格数;

\begin{matrix} Y_{ik} \end{matrix}

为第

\begin{matrix} i \end{matrix}

个网格中第

\begin{matrix} k \end{matrix}

年的平均值;

\begin{matrix} θ_{i} \end{matrix}

为第

\begin{matrix} i \end{matrix}

个网格中心的纬度.此外,对于旱涝的趋势变化及突变特征,采用气候倾向率和M-K突变检验进行分析,具体计算方法见参考文献^[26]. ...

中国黄土高原地区干旱特征

2008

... 图5为黄土高原1961-2013年旱涝指数变化的M-K突变检验曲线,由UF曲线可见,自20世纪80年代中期以来,黄土高原有一明显的变旱趋势,2002年UF曲线首次到达临界点且在2004年以后全部超越临界线,表明这种变旱趋势在2004年以后是十分显著的（

\begin{matrix} U_{0.01} = \end{matrix} \begin{matrix} 2.56 \end{matrix}

）,且在未来还会持续.根据UF和UB曲线交点的位置,确定黄土高原20世纪80年代中期的变旱是一突变现象,具体是从1992年开始的;王毅荣研究也认为黄土高原地区在1989年以后干旱事件明显增加且程度加重^[27].进一步分析黄土高原年均气温和降水量的突变时间,发现年均气温从1990年开始发生增暖突变且这种趋势在1997年以后表现得更显著,这与赵安周等^[28,29]的研究结果一致,但较全国年平均气温的突变时间（1987年）晚3年^[30];而降水早在1978年就发生了减少突变,突变时间与其他学者^[31,32]的研究结果（20世纪80年代中期或20世纪90年代初）相比偏早,这可能与选取的气象站点的数量、采用不同的时间跨度等因素有关.由此来看,黄土高原在降水发生减少突变的初期,其旱涝变化并未出现持续的变旱趋势,而直到进入气候变暖的显著期以后才发生持续变旱现象,进一步反映全球气候变化背景下增温对黄土高原干旱化的显著影响. ...

中国黄土高原地区干旱特征

2008

\begin{matrix} U_{0.01} = \end{matrix} \begin{matrix} 2.56 \end{matrix}

1965-2013年黄土高原地区极端气温趋势变化及空间差异

2016

\begin{matrix} U_{0.01} = \end{matrix} \begin{matrix} 2.56 \end{matrix}

1965-2013年黄土高原地区极端气温趋势变化及空间差异

2016

\begin{matrix} U_{0.01} = \end{matrix} \begin{matrix} 2.56 \end{matrix}

黄土高原地区年极端气温的变化特征

2013

\begin{matrix} U_{0.01} = \end{matrix} \begin{matrix} 2.56 \end{matrix}

黄土高原地区年极端气温的变化特征

2013

\begin{matrix} U_{0.01} = \end{matrix} \begin{matrix} 2.56 \end{matrix}

近55年中国大陆气温突变的区域特征和季节特征

2006

\begin{matrix} U_{0.01} = \end{matrix} \begin{matrix} 2.56 \end{matrix}

近55年中国大陆气温突变的区域特征和季节特征

2006

\begin{matrix} U_{0.01} = \end{matrix} \begin{matrix} 2.56 \end{matrix}

近50 年黄土高原地区降水时空变化特征

2011

\begin{matrix} U_{0.01} = \end{matrix} \begin{matrix} 2.56 \end{matrix}

近50 年黄土高原地区降水时空变化特征

2011

\begin{matrix} U_{0.01} = \end{matrix} \begin{matrix} 2.56 \end{matrix}

气候暖干化背景下黄土高原旱涝时空演变特征

2013

\begin{matrix} U_{0.01} = \end{matrix} \begin{matrix} 2.56 \end{matrix}

气候暖干化背景下黄土高原旱涝时空演变特征

2013

\begin{matrix} U_{0.01} = \end{matrix} \begin{matrix} 2.56 \end{matrix}

近60年来西南地区旱涝变化及极端和持续性特征认识

2015

... 为充分认识黄土高原近53年极端旱涝的演变特征,对极端旱涝采用如下定义^[33]：当月旱涝指数≥1时定义为极端洪涝月;当月旱涝指数≤-1时则定义为极端干旱月,各气象站出现1次极端洪涝月或极端干旱月则记为1站次. ...

... 持续性干旱或洪涝事件对区域农业生产、生态环境等的影响更加严重,以往针对黄土高原的旱涝研究很少涉及旱涝事件的持续性特征分析,参考前人研究成果^[33],如果旱涝指数连续3个月或以上小于-0.5,且其中的最小值小于-1,则该过程称为一次持续性干旱事件,而旱涝指数连续3个月或以上大于0.5,且其中的最大值大于1,那么该过程称为一次持续性洪涝事件;在上述定义中,如果在连续两次持续性干旱或洪涝事件期间只有一个月的旱涝指数大于-0.5或小于0.5,则将这两次持续性干旱或洪涝事件定义为一次较强的事件,同时将持续性干旱或洪涝事件中旱涝指数的最小值或最大值作为该次持续性干旱或洪涝事件的强度. ...

... 3.5.1 持续性干旱事件近53年,整个黄土高原共有9次持续性干旱事件（表2）,在干旱持续时间上,除1997年持续4个月外,其余年份均持续3个月;年代变化上,20世纪90年代有4次,21世纪初有5次;在趋势变化上,持续性干旱事件有增多的趋势;在干旱强度变化上,从1998年9月开始持续性干旱事件累计旱涝指数小于-6,且最小旱涝指数（-3.29）和月平均旱涝指数（-2.23）是9次持续性干旱事件中的最小值,说明1998年9月至11月发生了最强的持续性干旱事件;此外,1991年、1997年和2001年开始的持续性干旱事件亦较强,累计旱涝指数均小于-5;干旱强度在趋势变化上总体显示出减弱趋势;在季节分布上,持续性干旱事件在春季共发生5次,累计8个月,夏季有4次,累计10个月,秋季有3次,累计7个月,冬季有2次,累计3个月,由此来看,黄土高原发生持续性干旱事件概率最大的是春、夏两季,秋、冬两季相对较小.杨金虎等对西南地区的干旱研究得出^[33],20世纪90年代中期以来出现多次持续性干旱事件,开始年月为1998年9月、2000年12月、2002年2月、2003年8月、2005年4月、2006年6月、2009年7月和2011年4月,可见,西南地区持续性干旱事件的发生时间与黄土高原相比并不完全一致,但也在一定程度上说明20世纪90年代中期以来中国出现大范围持续性干旱事件的基本事实. ...

... 3.5.2 持续性洪涝事件黄土高原共发生持续性洪涝事件7次（表3）,在持续时间上,有1次7个月、2次5个月、3次4个月和1次3个月,较干旱事件的持续时间相对偏长;年代分布上集中在20世纪90年代初期以前,其中60年代2次,70年代1次,80年代2次,90年代2次,而在90年代初期以后再没有出现过持续性洪涝事件,故在趋势变化上为减少趋势;在洪涝强度变化上,最突出的是从1964年4月开始且持续时间长达7个月的洪涝事件,累计旱涝指数为10.05,最大旱涝指数（2.42）和月平均旱涝指数（1.44）均列第三位,此外,1991年、1990年和1961年开始的3次持续性洪涝事件强度相对较强,其累计旱涝指数均大于5,最大旱涝指数均大于2.36,但持续时间相对较短,仅3~4个月;洪涝强度在时间变化上并没有明显的趋势;在季节变化上,持续性洪涝事件在春季发生6次,累计13个月,夏季6次,累计12个月,秋季3次,累计4个月,冬季1次,累计1个月,因此,春、夏两季是黄土高原持续性洪涝事件发生概率最大的季节.此外,通过对比研究发现,黄土高原持续性洪涝事件消失的时间较西南地区（20世纪90年代中期）早5年左右^[33]. ...

近60年来西南地区旱涝变化及极端和持续性特征认识

2015

〈

〉

1961-2013年黄土高原地区旱涝特征及极端和持续性分析

Extreme and persistent analysis of drought-flood variationin the Loess Plateau during 1961-2013

1 引言

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

2.2 研究方法

3 结果分析

3.1 黄土高原旱涝的时间变化特征

3.2 黄土高原旱涝突变特征

3.3 黄土高原年及季节旱涝指数倾向率空间变化

3.4 黄土高原极端旱涝的多时间尺度变化及突变特征

3.5 黄土高原持续性旱涝特征

4 结论与讨论

参考文献 文献选项 原文顺序 文献年度倒序 文中引用次数倒序 被引期刊影响因子

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子