摘要：基于北疆地区26个主要气象站点1961—2016年逐日气象数据，选用国家标准相对湿润度指数(M)作为干旱指标，以年和季为时间尺度，探究北疆地区干旱强度和频率的时间变化与空间分布特征。结果表明：相对湿润度指数能够很好地表征出典型干旱年，从56a的数据分析来看，北疆地区干旱强度总体呈减小趋势。对比各年代干旱强度，以21世纪初干旱最轻，20世纪60年代和70年代干旱最为严重，空间分布上大致呈东南高西北低的趋势;北疆地区年轻旱频率和中旱频率呈增加趋势，年重旱频率和特旱频率呈减小趋势，历年重旱频率明显高于其他等级干旱频率，中旱频率略高于轻旱和特旱频率。季节尺度上，北疆地区春季和夏季干旱强度明显高于秋、冬季，在各季节不同等级干旱频率中，秋季轻旱频率最高，夏季中旱、重旱频率最高，春季特旱频率最高。
关键词：气象干旱;时空特征;相对湿润度指数;北疆
在气候变化背景下，干旱作为人类面临的主要自然灾害之一，已成为全球关注的重点和热点问题[1-2]。北疆地区位于新疆维吾尔族自治区天山以北，是典型的温带大陆性干旱半干旱气候，在干旱因素长期困扰之下，当地生态环境建设与社会经济发展受到极大限制[3]。
气候论文投稿刊物：《干旱区研究》是由中国科学院主管，中国科学院新疆生态与地理研究所和中国土壤学会联合主办的全国性学术期刊(双月刊，大16开本，144页，ISSN1001-4675，CN65-1095/X)。创刊于1984年，科学出版社出版。
有研究表明：过去50～100a，新疆大部地区气温和降水量均呈现增加趋势，其中北疆地区降水量增势明显[4]，但由于降水时空分布不均，区域差异性明显，部分地区干旱也呈现扩大化趋势[5]。学术界一般将干旱分为气象干旱、水文干旱、农业干旱和社会经济干旱来针对干湿气候变化进行研究，其中，气象干旱是其他各类干旱发生的基础[6-8]。
目前，国内外关于气象干旱指标开展了大量研究，王明田等[9]基于相对湿润度指数(M)分析了西南地区季节性干旱时空分布特征;张调风等[10]，谢五三等[11]基于综合气象干旱指数(CI)对石羊河流域近50a气象干旱特征以及淮河流域干旱时空特征进行探究;潘淑坤等[12]分析了近50a新疆标准化降水指数(SPI)变化特征;吴友均[13]等利用降水温度均一化指标对1961—2008年新疆旱涝时空分布特征进行探究;赵勇等[14]通过计算降水距平百分率(Pa)分析了新疆北部地区春夏季干旱的区域性和持续性特征。其中，相对湿润度指数综合考虑降水与需水信息，可反映短时间尺度的水分亏缺情况，是比较理想的区域干旱监测指标[15-17]。
前人大多基于降水量和气温却未考虑蒸散量在北疆干旱演变中的作用，而北疆地区年蒸散量高达1200mm[18]。因此，本文综合考虑降水量和参考作物蒸散量等因子，以年和季为时间尺度，通过计算不同尺度下的相对湿润度指数，采用GIS技术，来探究1961—2016年北疆地区干旱时空演变规律，以期为气候变化背景下新疆干旱状况的相关研究提供理论参考。
1材料与方法
1.1资料来源
本文所用资料是由国家气象信息中心(http：∥cdc.nmic.cn/home.do)提供的北疆地区26个主要气象站点1961—2016年逐日气温(℃)、降水量(mm)、日照时数(h)、风速(m/s)、相对湿度(%)等数据。
1.2干旱指标构建
1.2.1相对湿润度指数
相对湿润度指数(M)由某时段内的降水量与同时段参考作物蒸散量之差再除以同时段参考作物蒸散量所得，可用于监测与评估作物生长季的干旱状况[19]。
2结果与分析
2.1干旱年度时空变化特征
2.1.1干旱强度
年际变化采用相对湿润度指数(M)作为评价指标，计算北疆地区26个主要气象站1961—2016年逐年平均M。M值低于-0.90的的年份从低到高依次为1962年、1974年、1968年、1975年、1965年、1967年和1977年，查阅历年干旱灾情资料[24-25]发现，1962年、1965年和1974年均为全疆性大旱年、1967年、1968年、1975年和1977年北疆地区干旱频次较高[26]。可见，相对湿润度指数能够将典型干旱年很好地表征出来。
对比各年代干旱强度发现，21世纪初干旱最轻，20世纪60年代和70年代干旱最为严重，从56a线性趋势来看，干旱强度总体呈现减轻趋势，线性趋势为0.021/10a，且通过显著性检验。从20世纪60年代初到70年代末，M值在波动中略微下降，波动幅度由宽逐渐变窄，M值总体偏低，自20世纪80年代初以后，M值在波动中持续上升，21世纪的前10a的M平均值与20世纪90年代接近，2010年后6a的M值明显高于之前。
2.1.2干旱强度空间变化干旱强度的空间分布由多年平均相对湿润度指数的空间分布来体现，计算北疆地区各气象站点多年平均M，得到该地区干旱强度分布见图3显示。北疆地区干旱强度大致呈东南高西北低的趋势，东南部大部分区域以及塔城地区西部干旱强度较强，多年平均M均在-0.80以下，其中乌鲁木齐、石河子和乌兰乌苏大部分区域以及富蕴和福海小部分区域干旱强度最强，多年平均M均在-0.87以下;伊犁地区大部和阿勒泰地区西北部干旱强度较小，多年平均M高于-0.80。
3讨论与结论本研究通过计算相对湿润度指数构建干旱指标筛选出北疆地区典型干旱年，与白云岗等对新疆历史干旱资料统计分析结果具有很好的一致性[5]，值得注意的是，从图2可以看出，2012年是北疆地区21世纪继2008年后又一干旱强度较强的年份。
研究发现，北疆地区21世纪初干旱最轻，20世纪60年代和70年代干旱最为严重。罗那那等[27]基于标准化降水指数(SPI)，对北疆地区近52a年旱涝变化特征进行研究，认为北疆地区干旱发生频率较高，且在二十世纪八十年代之前频率更高、持续时间 更长，二十世纪八十年代之后干旱也时有发生，但频率和持续时间都不及之前;吴燕锋等基于综合气象干旱指数(CI)，指出北疆年干旱频次总体呈减少趋势，且在1960s干旱频次高的年份最多，1970s次之，1980s和21世纪最少[27]。
说明本研究结果与前人得出结论较为一致，并且更加证实了自二十世纪八十年代起，北疆地区具有明显的湿润化趋势。研究发现，北疆地区干旱强度在空间分布上大致呈东南高西北低的趋势，其中乌鲁木齐、石河子和乌兰乌苏大部分区域以及富蕴和福海小部分区域干旱强度最强，伊犁地区大部和阿勒泰地区西北部干旱强度较小;北疆地区年轻旱频率和中旱频率呈增加趋势，年重旱频率和特旱频率呈减小趋势，历年重旱频率明显高于其他等级干旱频率，中旱频率略高于轻旱和特旱频率。北疆地区春季和夏季干旱强度明显高于秋、冬季，在各季节不同等级干旱频率中，秋季轻旱频率最高，夏季中旱、重旱频率最高，春季特旱频率最高。
本文基于相对湿润度指数(M)作为评价指标，一般来说，合理的干旱指标应该能够对干旱的强度、范围和起止时间进行准确的表达，因此，这一干旱指标还有待进一步的优化。本文主要从气候角度分析了北疆地区年和季尺度的干旱时空变化特征，但干旱同时还受到地形地貌、土壤植被以及人类活动等多种因素的影响[28]，因此，针对干旱的监测、评估与区划研究还有待进一步的深入。
参考文献：
[1]张强，韩兰英，张立阳，等.论气候变暖背景下干旱和干旱灾害风险特征与管理策略[J].地球科学进展，2014，29(1)：80-91.
[2]LiuZ，WangY，ShaoM，etal.SpatiotemporalanalysisofmultiscalardroughtcharacteristicsacrosstheLoessPlateauofChina[J].JournalofHydrology，2016，534：281-299.
[3]张扬，楚新正，杨少敏，等.近56a新疆北部地区气候变化特征[J].干旱区研究，2019，36(1)：212-219.
[4]李景林，张山清，普宗朝，等.近50a新疆气温精细化时空变化分析[J].干旱区地理，2013，36(2)：228-237.
作者：祁嘉郁，巴特尔·巴克
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