摘要：基于北疆地區(qū)26個(gè)主要?dú)庀笳军c(diǎn)1961—2016年逐日氣象數(shù)據(jù)，選用國家標(biāo)準(zhǔn)相對濕潤度指數(shù)(M)作為干旱指標(biāo)，以年和季為時(shí)間尺度，探究北疆地區(qū)干旱強(qiáng)度和頻率的時(shí)間變化與空間分布特征。結(jié)果表明：相對濕潤度指數(shù)能夠很好地表征出典型干旱年，從56a的數(shù)據(jù)分析來看，北疆地區(qū)干旱強(qiáng)度總體呈減小趨勢。對比各年代干旱強(qiáng)度，以21世紀(jì)初干旱最輕，20世紀(jì)60年代和70年代干旱最為嚴(yán)重，空間分布上大致呈東南高西北低的趨勢;北疆地區(qū)年輕旱頻率和中旱頻率呈增加趨勢，年重旱頻率和特旱頻率呈減小趨勢，歷年重旱頻率明顯高于其他等級干旱頻率，中旱頻率略高于輕旱和特旱頻率。季節(jié)尺度上，北疆地區(qū)春季和夏季干旱強(qiáng)度明顯高于秋、冬季，在各季節(jié)不同等級干旱頻率中，秋季輕旱頻率最高，夏季中旱、重旱頻率最高，春季特旱頻率最高。
關(guān)鍵詞：氣象干旱;時(shí)空特征;相對濕潤度指數(shù);北疆
在氣候變化背景下，干旱作為人類面臨的主要自然災(zāi)害之一，已成為全球關(guān)注的重點(diǎn)和熱點(diǎn)問題[1-2]。北疆地區(qū)位于新疆維吾爾族自治區(qū)天山以北，是典型的溫帶大陸性干旱半干旱氣候，在干旱因素長期困擾之下，當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境建設(shè)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到極大限制[3]。
氣候論文投稿刊物：《干旱區(qū)研究》是由中國科學(xué)院主管，中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所和中國土壤學(xué)會聯(lián)合主辦的全國性學(xué)術(shù)期刊(雙月刊，大16開本，144頁，ISSN1001-4675，CN65-1095/X)。創(chuàng)刊于1984年，科學(xué)出版社出版。
有研究表明：過去50～100a，新疆大部地區(qū)氣溫和降水量均呈現(xiàn)增加趨勢，其中北疆地區(qū)降水量增勢明顯[4]，但由于降水時(shí)空分布不均，區(qū)域差異性明顯，部分地區(qū)干旱也呈現(xiàn)擴(kuò)大化趨勢[5]。學(xué)術(shù)界一般將干旱分為氣象干旱、水文干旱、農(nóng)業(yè)干旱和社會經(jīng)濟(jì)干旱來針對干濕氣候變化進(jìn)行研究，其中，氣象干旱是其他各類干旱發(fā)生的基礎(chǔ)[6-8]。
目前，國內(nèi)外關(guān)于氣象干旱指標(biāo)開展了大量研究，王明田等[9]基于相對濕潤度指數(shù)(M)分析了西南地區(qū)季節(jié)性干旱時(shí)空分布特征;張調(diào)風(fēng)等[10]，謝五三等[11]基于綜合氣象干旱指數(shù)(CI)對石羊河流域近50a氣象干旱特征以及淮河流域干旱時(shí)空特征進(jìn)行探究;潘淑坤等[12]分析了近50a新疆標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)變化特征;吳友均[13]等利用降水溫度均一化指標(biāo)對1961—2008年新疆旱澇時(shí)空分布特征進(jìn)行探究;趙勇等[14]通過計(jì)算降水距平百分率(Pa)分析了新疆北部地區(qū)春夏季干旱的區(qū)域性和持續(xù)性特征。其中，相對濕潤度指數(shù)綜合考慮降水與需水信息，可反映短時(shí)間尺度的水分虧缺情況，是比較理想的區(qū)域干旱監(jiān)測指標(biāo)[15-17]。
前人大多基于降水量和氣溫卻未考慮蒸散量在北疆干旱演變中的作用，而北疆地區(qū)年蒸散量高達(dá)1200mm[18]。因此，本文綜合考慮降水量和參考作物蒸散量等因子，以年和季為時(shí)間尺度，通過計(jì)算不同尺度下的相對濕潤度指數(shù)，采用GIS技術(shù)，來探究1961—2016年北疆地區(qū)干旱時(shí)空演變規(guī)律，以期為氣候變化背景下新疆干旱狀況的相關(guān)研究提供理論參考。
1材料與方法
1.1資料來源
本文所用資料是由國家氣象信息中心(http：∥cdc.nmic.cn/home.do)提供的北疆地區(qū)26個(gè)主要?dú)庀笳军c(diǎn)1961—2016年逐日氣溫(℃)、降水量(mm)、日照時(shí)數(shù)(h)、風(fēng)速(m/s)、相對濕度(%)等數(shù)據(jù)。
1.2干旱指標(biāo)構(gòu)建
1.2.1相對濕潤度指數(shù)
相對濕潤度指數(shù)(M)由某時(shí)段內(nèi)的降水量與同時(shí)段參考作物蒸散量之差再除以同時(shí)段參考作物蒸散量所得，可用于監(jiān)測與評估作物生長季的干旱狀況[19]。
2結(jié)果與分析
2.1干旱年度時(shí)空變化特征
2.1.1干旱強(qiáng)度
年際變化采用相對濕潤度指數(shù)(M)作為評價(jià)指標(biāo)，計(jì)算北疆地區(qū)26個(gè)主要?dú)庀笳?961—2016年逐年平均M。M值低于-0.90的的年份從低到高依次為1962年、1974年、1968年、1975年、1965年、1967年和1977年，查閱歷年干旱災(zāi)情資料[24-25]發(fā)現(xiàn)，1962年、1965年和1974年均為全疆性大旱年、1967年、1968年、1975年和1977年北疆地區(qū)干旱頻次較高[26]。可見，相對濕潤度指數(shù)能夠?qū)⒌湫透珊的旰芎玫乇碚鞒鰜怼?
對比各年代干旱強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)，21世紀(jì)初干旱最輕，20世紀(jì)60年代和70年代干旱最為嚴(yán)重，從56a線性趨勢來看，干旱強(qiáng)度總體呈現(xiàn)減輕趨勢，線性趨勢為0.021/10a，且通過顯著性檢驗(yàn)。從20世紀(jì)60年代初到70年代末，M值在波動中略微下降，波動幅度由寬逐漸變窄，M值總體偏低，自20世紀(jì)80年代初以后，M值在波動中持續(xù)上升，21世紀(jì)的前10a的M平均值與20世紀(jì)90年代接近，2010年后6a的M值明顯高于之前。
2.1.2干旱強(qiáng)度空間變化干旱強(qiáng)度的空間分布由多年平均相對濕潤度指數(shù)的空間分布來體現(xiàn)，計(jì)算北疆地區(qū)各氣象站點(diǎn)多年平均M，得到該地區(qū)干旱強(qiáng)度分布見圖3顯示。北疆地區(qū)干旱強(qiáng)度大致呈東南高西北低的趨勢，東南部大部分區(qū)域以及塔城地區(qū)西部干旱強(qiáng)度較強(qiáng)，多年平均M均在-0.80以下，其中烏魯木齊、石河子和烏蘭烏蘇大部分區(qū)域以及富蘊(yùn)和福海小部分區(qū)域干旱強(qiáng)度最強(qiáng)，多年平均M均在-0.87以下;伊犁地區(qū)大部和阿勒泰地區(qū)西北部干旱強(qiáng)度較小，多年平均M高于-0.80。
3討論與結(jié)論本研究通過計(jì)算相對濕潤度指數(shù)構(gòu)建干旱指標(biāo)篩選出北疆地區(qū)典型干旱年，與白云崗等對新疆歷史干旱資料統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果具有很好的一致性[5]，值得注意的是，從圖2可以看出，2012年是北疆地區(qū)21世紀(jì)繼2008年后又一干旱強(qiáng)度較強(qiáng)的年份。
研究發(fā)現(xiàn)，北疆地區(qū)21世紀(jì)初干旱最輕，20世紀(jì)60年代和70年代干旱最為嚴(yán)重。羅那那等[27]基于標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)，對北疆地區(qū)近52a年旱澇變化特征進(jìn)行研究，認(rèn)為北疆地區(qū)干旱發(fā)生頻率較高，且在二十世紀(jì)八十年代之前頻率更高、持續(xù)時(shí)間 更長，二十世紀(jì)八十年代之后干旱也時(shí)有發(fā)生，但頻率和持續(xù)時(shí)間都不及之前;吳燕鋒等基于綜合氣象干旱指數(shù)(CI)，指出北疆年干旱頻次總體呈減少趨勢，且在1960s干旱頻次高的年份最多，1970s次之，1980s和21世紀(jì)最少[27]。
說明本研究結(jié)果與前人得出結(jié)論較為一致，并且更加證實(shí)了自二十世紀(jì)八十年代起，北疆地區(qū)具有明顯的濕潤化趨勢。研究發(fā)現(xiàn)，北疆地區(qū)干旱強(qiáng)度在空間分布上大致呈東南高西北低的趨勢，其中烏魯木齊、石河子和烏蘭烏蘇大部分區(qū)域以及富蘊(yùn)和福海小部分區(qū)域干旱強(qiáng)度最強(qiáng)，伊犁地區(qū)大部和阿勒泰地區(qū)西北部干旱強(qiáng)度較小;北疆地區(qū)年輕旱頻率和中旱頻率呈增加趨勢，年重旱頻率和特旱頻率呈減小趨勢，歷年重旱頻率明顯高于其他等級干旱頻率，中旱頻率略高于輕旱和特旱頻率。北疆地區(qū)春季和夏季干旱強(qiáng)度明顯高于秋、冬季，在各季節(jié)不同等級干旱頻率中，秋季輕旱頻率最高，夏季中旱、重旱頻率最高，春季特旱頻率最高。
本文基于相對濕潤度指數(shù)(M)作為評價(jià)指標(biāo)，一般來說，合理的干旱指標(biāo)應(yīng)該能夠?qū)Ω珊档膹?qiáng)度、范圍和起止時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確的表達(dá)，因此，這一干旱指標(biāo)還有待進(jìn)一步的優(yōu)化。本文主要從氣候角度分析了北疆地區(qū)年和季尺度的干旱時(shí)空變化特征，但干旱同時(shí)還受到地形地貌、土壤植被以及人類活動等多種因素的影響[28]，因此，針對干旱的監(jiān)測、評估與區(qū)劃研究還有待進(jìn)一步的深入。
參考文獻(xiàn)：
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作者：祁嘉郁，巴特爾·巴克
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