呼和浩特市降水的时空变化及干旱特征分析.pdf

198西部资源WESTERNRESOURCES西部资源WESTERNRESOURCES呼和浩特市降水的时空空变化及干旱特征分析邢晓芹1刘志勇2张立军（1.内蒙古自治区测绘地理信息中心，内蒙古呼和浩特0 1 0 0 1 0；2.内蒙古自治区国土空间规划，内蒙古呼和浩特0 1 0 0 1 0；3.锡林郭勒盟不动产登记服务中心，内蒙古锡林浩特0 2 6 0 0 0）摘要】本文利用呼和浩特及其周边2 2 个气象站点1 9 5 1-2 0 1 8 年年降水量月数据，定性、定量揭示了呼和浩特地区降水的时空变化及干旱特征。结果表明：呼和浩特多年平均降水量整体呈东南向西北递减的分布规律，以下降趋势为主，有8 个站点降水量呈上升趋势。呼和浩特夏季多年平均降水量最大，秋季、春季次之，冬季最少；春季、秋季降水量呈上升趋势，夏、冬两季相反；春季降水量上升速度整体大于秋季，夏季降水量减少速度整体大于冬季。呼和浩特秋季发生干旱事件的频率最高，其次是夏季、年际和春季，冬季最低；整体上，呼和浩特发生轻旱事件的频率最高，其次是中旱和重旱，特旱事件频率最低。本研究丰富了降水量时空变化及干旱特征的研究成果，为区域生态环境改善、水资源问题应对等提供了参考。【关键词降水；干旱；时空分布；呼和浩特全球气温持续升高，对生态环境、水资源等诸多方面均产生较大影响，间接造成干旱、暴雨等极端事件频发的不良后果。中国降水量分布的时空差异较大，对农牧业经济效益具有直接影响，全面揭示降水与干旱的时空分布特征，摸清其变化规律，是当前急需开展的基础性研究之一。已有诸多学者在全球 1-4,欧洲、美洲、亚洲等多个地区，利用克里金插值 5.6 、SDSM降尺度 7.8 、极点对称模态分解(ESMD)9-1I等方法开展了降水的时空变化研究，北美洲、欧洲等地降水量呈增加趋势 1 2 ,塞尔维亚近十年降水量呈明显的下降趋势 1 3 。中国降水量整体呈增加趋势，尤其是在2 0 世纪中期至2 1 世纪初，但各季节降水总量差异较大，夏季最多，春、秋两季次之，冬季最少，在空间上表现为青藏高原 1 4、西北地区 1 5 和南方部分地区 1 6 呈增加趋势，东北、华北地区呈减少趋势 1 7-2 0 。亦有学者以全球 2 、欧洲 3 、亚洲 4 等地为研究区，采用Mann-Kendall突变检验 2 1-2 、线性倾向估计 2 3 、Morlet小波分析等方法 2 3-2 5 ,在年 2 6 、季 2 7 等的时间尺度下，针对干旱的时空变化特征展开研究，结果表明，2 0 世纪下半叶以来，全球干旱化程度呈上升趋势 2 ,欧洲东部、南部干旱化趋势显著 3 。中国极端干旱事件日益频发 2 8 ,东北地区发生严重干旱事件的频率最高 2 9 ;西北地区除新疆南部干旱程度较重外，其他地区多以中早为主 3 0 本文利用呼和浩特及其周边地区2 2 个气象站点1951-2018年降水量年（月）数据资料，使用气候倾向率等方法，全面揭示1 9 5 1-2 0 1 8 年呼和浩特降水、干旱的时空变化特征，不仅丰富了研究成果，也为气候变化归因分析、水资源问题应对等提供了参考。1.资料与方法1.1研究区概况研究区位于华北北部，内蒙古自治区中部，地势整体由东北向西南倾斜，主要的地貌类型有丘陵、山地、平原等，主要河流为大黑河、小黑河，总流域面积1.7 6 7 km，如图1 所示，处于北温带，属于温带大陆性季风气候，夏季短暂，雨热同期，冬季漫长，寒冷干燥。N武川县呼和浩乌兰察布市土默特特市区/1000km左旗包头市托克和林格托县尔县清水鄂尔多斯市河县30km图1 研究区地理位置1.2数据来源本次选取了呼和浩特及其周边地区2 2 个测站1 9 5 1-2018年的逐年（月）降水量资料，主要来源于国家气象科学数据中心(http:/ 1 2 进行插补延展。(2)采用了气候倾向率法 3 1 对于降水量变化趋势进行分析。（3)采用变异系数表征降水变化的剧烈程度 3 2 ,计算公式如下：CV=ISD/MNI式中：SD为标准差，MN为平均值。（4)对于降水量及其特征的空间变化，采用ArcGIS克里金插值法6 进行插值。(5)采用标准化降水指数(SPI)表征研究区的干旱状【作者简介邢晓芹（1 9 7 9 一），女，硕士研究生，高级工程师，主要从事土地利用、国土规划与土地资源调查评价工作。通讯作者】刘志勇（1 9 8 0 一），男，大学本科，高级工程师，主要从事土地调查与利用工作。西部资源199WESTERNRESOURCES西部资源资源综合2023年第3 期况，并根据前人研究成果对干旱等级进行划分，见表1。表1 干旱等级划分表干早程度轻旱中旱重早特旱SPI-1SPI-0.5-1.5SP-1-2SP-1.5SPI中旱(6 a)重旱(3 a)特旱（1 a);冬季发生干旱事件的年数最少，但发生年数整体随干旱程度递增，即发生轻旱的年数最少（4a），其次是中旱（5 a），重旱年数最多（6 a）并未发生特旱事件。表2研究区干旱事件统计表干早程度（年数）时间尺度干旱频率轻旱中旱重早特早小计(%）年际115502130.9春季57321725夏季1155一2232.4秋季136312333.8冬季45601522.13.结论（1)研究区多年平均降水量整体自东南向西北递减，以下降趋势为主，托克托下降速度最快（0.3 7 5 2 mm/10a），和林格尔等站点次之，清水河最慢（-0.0 2 2 mm/10a）；亦有8 个站点降水量呈上升趋势，土默特左旗上升最快（0.1 6 5 mm/10a），武川最慢（0.0 2 mm/10a）。（2）研究区夏季多年平均降水量最大，秋季、春季次200西部资源WESTERNRESOURCES体大于冬季。季降水量减少速度（呼和浩特下降速度最快，武川最慢）整出现在清水河小值出现在呼和浩特）整体大于秋季，夏季反之。就变化速度而升速度（最大值、秋季降水量以上升趋势为主，夏、冬两西部资源WESTERNRESOURCES（3）研究区秋季发生干旱事件的频率最高（3 3.8%），夏季（3 2.4%）、年际（3 0.9%）和春季（2 5%）次之，冬季最低（2 5%）；研究区发生轻旱事件的频率整体最高，其次是中旱和重旱，特旱事件频率最低。参考文献1 Sun Q H,Kong D X,et al.Variations in global temperatureand precipitation for the period of 1948 to 2010J.Environ-mental Monitoring and Assessment.2014,186(9):5663-5679.2 Wang Q F,WuJJ,Lei TJ,et al.Temporal-spatial characteris-tics of severe drought events and their impact on agricultureon a global scale J.Quaternary International,2014,349:10-21.3 Jonathan S,Gustavo N,Jurgen VV.Pan-European seasonaltrends and recent changes of drought frequency and severityJ.Global and Planetary Change,2017,148:113-130.4王劲松，陈发虎，张强，等.亚洲中部干旱半干旱区近1 0 0年来的气温变化研究 J.高原气象，2 0 0 8（5)：1 0 3 5-1 0 45.5李莎，舒红，徐正全.东北三省月降水量的时空克里金插值研究 J.水文,2 0 1 1,3 1(3)：3 1-3 5.6曹永强，路璐，张亭亭，等.基于降水集中度和集中期的浙江省降水时空变化特征分析 J.资源科学，2 0 1 3,3 5（5)：1001-1006.7刘卫林，朱圣男，刘丽娜，等.基于SDSM的赣江流域未来降水与气温的时空变化分析 J.水力发电,2 0 1 9,45(7)：7-10+54.8朱圣男，刘卫林，吴德胜，等.基于CMIP5模式和SDSM的抚河流域未来气候要素模拟与预估 J.南昌工程学院学报,2 0 2 0,3 9(1):3 2-3 7.9李继清，陈思雨.基于ESMD的西江流域降水时空变化特征分析 J.中国农村水利水电，2 0 2 1(6：6 1-6 8.10余兴湛，黄国成，方英城，等基于ESMD方法的上川岛降水多尺度特征分析 J.广东气象，2 0 2 1,43（5)：6-9.11胡刚，石星军，宋慧.基于REOF和ESMD的降水场时空耦合分析：以山东省冬季降水为例 J.中国水土保持科学（中英文）,2 0 2 0,1 8(0 6)：1 3 2-1 3 9.12 Beniston M,Richard S J T.The potential impacts of cli-mate change on EuropeJ.Energy&Environment,1998,9(4):365-381.13 Milanovic M,Gocic M,Trajkovic S.Analysis of ClimaticParameters in Serbia over the Period from 1981 to 2010J.Agriculture and agricultural science procedia,2015,4:167-174.14盛夏.青藏高原地区卫星降水数据空间降尺度研究及时空变化分析 D.南京信息工程大学，2 0 2 0.15 Wu H,Qian H.Innovative trend analysis of annual and sea-sonal rainfall and extreme values in Shaanxi,China,sincethe 1950sJ.International Joumal of Climatology.2017,37(5):2582-2592.16聂兵，沈非，徐光来，等.安徽省近5 0 年降水时空变化分析 J.安徽师范大学学报（自然科学版），2 0 1 7，40（6)：574-579.17陈洁，刘玉洁，潘韬，等.1 9 6 1 2 0 1 0 年中国降水时空变化特征及对地表干湿状况影响 J.自然资源学报.,2 0 1 9，34(11):2440-2453.18鲁菁，张玉虎，高峰，等.近40 年三江平原极端降水时空变化特征分析 J.水土保持研究，2 0 1 9,2 6（0 2)：2 7 2-2 8 2.19张平，夏军，邹磊，等.近5 0 年来淮河蚌埠以上流域降水时空变化特征分析 J.中国农村水利水电,2 0 1 7(3)：1-8.20 Song X,Zhang J,Zhang C,Zou X.(2019).A comprehen-sive analysis of the changes in precipitation patterns overBeijing during 1960-2012 J.Advances in Meteorology,2019(2):1-22.21马建琴，韩曦.甘肃省近48 年春旱时空变化趋势分析 J.华北水利水电学院学报，2 0 1 3,3 4(3）：40-43.22韩雪云，赵丽，张倩，等.西北干旱区极端高温时空变化特征分析 J.沙漠与绿洲气象，2 0 1 9,1 3（4）：1 7-2 3.23张亭亭.辽西北地区干旱分区研究 D.辽宁师范大学，2015.24张彦龙，刘普幸，王允.基于干旱指数的宁夏干旱时空变化特征及其Morlet小波分析 J.生态学杂志，2 0 1 5，3 4(08):2373-2380.25徐利岗，周宏飞，杜历，等.1 9 5 1 2 0 0 8 年中国西北干旱区降水时空变化及其趋势 J.中国沙漠，2 0 1 5，3 5（3）：724-734.26刘梅，魏加华，王峰.渭河流域降水时空变化与干旱特征分析 J.南水北调与水利科技，2 0 1 5，1 3（2）：1 9 3-197+210.27王素萍，张存杰，李耀辉，等，基于标准化降水指数的19602011年中国不同时间尺度干旱特征 J.中国沙漠，2014,34(3):827-834.28杨建玲，冯建民，穆建华，等.西北地区东部季节干旱的时空变化特征分析 J.冰川冻土，2 0 1 3，3 5（4)：9 49-9 5 8.29Chen H,Sun J.Changes in Drought Characteristics overChina Using the Standardized Precipitation Evapotranspira-tion IndexJ.Journal of Climate,2015,28(13):5430-5447.30郭晓萌，佟斯琴，包玉海，等.基于SPEI的内蒙古地区近55年干旱时空变化趋势分析 J.地理信息世界，2 0 2 1,2 8(3):42-48+79.31J Krishnan M.N,Prasanna M.V,Vijith H.Statistical analy-sis of trends in monthly precipitation atthe Limbang RiverBasin，Sa r a w a k （NW Bo r n e o),M a l a y s i a.M e t e o r o l o g yand Atmospheric PhysicsJ.2019,131(4):883-896.32 Xu Xiaoming,Huang Tao.Spatiotemporal Trends and Varia-tion of Precipitation over Chinas Loess Plateau across 1957-2018J.Atmosphere,2023,14(2).