基于SPI的黄河流域干旱时空特征分析

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1、灌溉排水学报２０１５年４月第３４卷第４期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１５）０４－００８５－０６基于ＳＰＩ的黄河流域干旱时空特征分析牛亚婷，王素芬（中国农业大学中国农业水问题研究中心，北京１０００８３）摘要：利用黄河流域６５个站点，近６０ａ（１９５８—２０１２年）的日降水资料，采用标准化降水指数（ＳＰＩ）对黄河流域的干旱时空特征做了初步分析，并对流域降水变点（１９７９年）前后的特旱时空分布特征进行了对比研究。结果表明：随着时间尺度的增加，ＳＰＩ指数随机性减弱，持续性加强。

2、黄河流域干旱的发生发展缓慢、持续时间久、影响范围广；９月ＳＰＩ检测特旱发生概率比较高的地区主要集中在黄河流域西部，１２月ＳＰＩ检测特旱发生概率比较高的地区集中在黄土高原地区；黄河流域降水变点前，特旱发生概率较高的地区集中在流域南部，降水变点后，特旱发生概率较高的地区集中在流域西部、中部与东北部。变化环境下，黄土高原和黄河下游特旱事件的频率变大。关键词：黄河流域；干旱；标准化降水指数；时空特征中图分类号：Ｐ４２６．６１６文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．０４．０１８牛亚婷，王素芬．基于ＳＰＩ的黄河

3、流域干旱时空特征分析［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１５，３４（４）：８５－９０．随着全球变暖的日益显著，气候变化这一全球性环境问题越来越受到公众的关注。黄河流域位于半干［１－２］旱半湿润地区，旱涝灾害频繁，是对全球变化响应的敏感地区。由于过度开发、无序用水，黄河断流形势［３］日益严峻。自１９６９年以来，黄河中游实测径流量较前期减少近４０％。近年来，以气候变暖为主要特征的［４－５］全球环境变化受到学者的广泛关注。研究表明，未来黄河源区和黄河上游降水有减少趋势。气候变化对黄河流域的干旱时空分布特征产生了一定影响。干旱灾害较其他自然灾害影响范围

4、广、历时长，对农业生产［６］影响也最大。标准化降水指数能较好地反映干旱强度和持续时间，反映干旱发生的来源。由于其计算所需降水资料容易获取，计算过程简单，且时空适应性较强，可用同一干旱指标反映不同时间尺度和区域空间［７－９］的干旱状况，近年来在全球得到了广泛的应用。收集黄河流域６５个站点（１９５８—２０１２年）的日降水资料，采用标准化降水指数（ＳＰＩ）对黄河流域的干旱时空特征进行分析。１材料与方法１．１流域概况黄河是中国第二大河流，发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓的约古宗列盆地，自西向东，流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南

5、、山东９省区，在山东垦利县注入渤海。流域地理坐标９５°５３′—１１９°０５′Ｅ，２，３１°１０′—４１°５０′Ｎ，包括洮河、湟水、无定河、延河、汾河、渭河等支流。河长５４６４ｋｍ，流域面积７９．５万ｋｍ［１０］地势西高东低。黄河是降水补给型河流，多年平均降水量在１４４～８４３ｍｍ之间。流域水资源具有年际变化大、年内分配集中、空间分布不均、水少沙多、水沙异源、水沙关系不协调、连续枯水段长、水土资源分布不一致等特征。作为中华民族的母亲河，黄河以其占全国河川径流总量２％的水资源，承担了全国１２％的人［１１］口、１５％的耕地和７４座大中城市供

6、水任务，供需矛盾突出。流域内干旱频发，给当地的人民生活和社会经济造成严重影响。收稿日期：２０１４－１２－０８基金项目：国家国际科技合作专项（２０１３ＤＦＧ７０９９０）；公益性行业项目（２０１２０３０７７）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（２０１４ＹＪ００９）作者简介：牛亚婷（１９９０－），女。硕士研究生，主要从事农业节水理论与技术研究。Ｅ－ｍａｉｌ：１００３９８９０３５＠ｑｑ．ｃｏｍ通讯作者：王素芬（１９７１－），女。副教授，博士，主要从事农业节水与水资源高效利用研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｓｕｆ＠ｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ８５１．２数

7、据研究所需的降水数据来源于中国气象科学共享服务平台，主要是黄河流域及其周边６５个站点１９５８—２０１２年的经过校正的日降水资料，黄河流域数字高程模型（ＤＥＭ）及气象站点分布见图１。流域的高程变化范围为１１．７～４４１５．４ｍ，站点经图１黄河流域气象站点分布图纬度及高程见表１。表１黄河流域站点经纬度及高程列表站点名称经度／（°）纬度（°）高程／ｍ站点名称经度（°）纬度（°）高程／ｍ站点名称经度（°）纬度（°）高程／ｍ尚州３３．８７１０９．９７７４２．２运城３５．０３１１１．０２３６５银川３８．４８１０６．２２佛坪３３．５３１０７．９８８

8、２７．２洛川３５．８２１０９．５０１１５９．８阿拉善左旗３８．８３１０５．６７开封３４．７７１１４．３８７３．７长武３５．２０１０７．８０１２０６．５河曲３９．３８１１１．１５８６１．５郑州３４．７２１１３．６５１１０．