河南棉花生育期干旱的时空特征-基于SPEI指数.docx

河南棉花生育期干旱的时空特征一基于SPE l指数闫研(河南省商丘市气象局，河南商丘476000) 描要：利用河南省27个地面气象站196l一2013年逐日降水和气温赛辩。计算SPEI指数。并按照SPEI指 数的标准界值将干旱强度划分为轻度干单、中度干旱和极端干旱，根据河南省棉花的生长特点将棉花生育 期划分为播种出苗期、蕾期、花丝期、吐絮期。采用Meteoinfu较件、Morlet小波分析方法和Mann—Kendall 方法分析不同生育期干早变化趋势、覆盖范围、发生频率、周期及空间分布．结果表明．棉花各个生育阶 段均出现过不同程度的干旱，只是不同地区、不同年份发生的频率和强度不同．但三个阶段均存在着轻度 平早发生的概率最大，而极端千旱发生的概率最小的特点。对全生育期进行分析得出：年代际尺度上河南 经历了5个千期且干旱指数的13a周期变化较明显，近年来河南省在全生育期的干旱呈逐渐增强的趋势， 在1964年出现了突变．关键词：棉花生育期{SPEI,干旱强度；年际变化；引言棉花是我国的首要经济作物 ，黄河流域棉区是我国三大棉区之一，面积和总产约占全 国的五分之一，总量居全国第二位’21。河南省年降水量偏少，加之水资源匮乏，使得干旱已 成为造成棉花减产的重要因素确1，因此，研究干旱对棉花在生育期的影响已成为人们关注研 究的重点。当前国内外应用较多的指标分别是Palmer指数(PalmerDroughtSeverityIndex，PDSI) “1、标准化降水指标(StandardizedPrecipRationIndex，SPI)5j和cI气象干旱综合指数，PDSI 重点关注干旱强度对水分条件的响应，在预测、分析区域干旱方面效果较好，但其研究基于 固定时间尺度，无法分析时空变化特点。SP]可以在时空背景上反映降水异常；“，但没有考虑气温变化带来的影响；同样CI指数也没有考虑温度对干旱的影响，国内也有学者；7引基于 cl指数对干旱进行研究，而在全球变暖的背景下，气温升高己成为加剧干旱过程的重要因 子之一l’”j，因此需要综合考虑降水、气温以及蒸散作用对干旱的影晌，确定干旱指标更为 客观。为了解决上述指标的缺陷，Vicente．Serrano等“。“1提出了标准化降水蒸散指数 (Standardized Precipitation Evapotmnspiration Index，SPEI)，该指数有机结合了PDSI对温 度的灵敏性和SPI多时空的特性，目前已成为圜内外学者研究监测研究干旱演变趋势和干旱 化强度的新的理想指标，该指数也被应用于干旱评估、水文千旱分析”“等。但目前国内将 SPEI指数应用予干旱研究的尚不多见。在研究干旱对河南农作物的胁迫方面．学者们主要是针对小麦“5171和玉米“8删进行研究 的，而在棉花对干旱的响应方面多侧重于研究干旱对不同品种棉花的胁迫效应他1 231，利用 SPEI指数对棉花不同生育期时空特征迸行研究分析的并不多见。l资料与方法1．1资料本研究选用了河南省27个地面气象站1961--2013年逐日降水和气温资料，资料来源于 国家气象信息中心。1．2干旱强度指数的定义SPEI是Vicente—Serrano等[】1-13]提出的标准化降水蒸散指数，先将月平均温度和月 降水总量用Thornthwaite方法计算潜在蒸发量(PET)，再利用月降水总量和潜在蒸发量 (PET)的差值作为输入因子猕3i，计算得到SPEI，具体过程见文献[23]。 1．3干旱等级的划分SPEI与所分析的地区相关性极强，并且可以在不同时间尺度进行分析。考虑到SPEI的计算原理与SPI相似，SPEI指数与干旱发生频率和干早程度的对应关系，参照文献[24．-25] 提出的标准，对干旱等级进行划分(表1)。当SPEI值界于(一一，一2．0】中时为极端干旱，界 介于(-2．0，-1．2】中时为中度干旱，界于(．1．2，一0．49】中时为轻度干旱，界予(．0．49，O．5)中时为正常年份。表1 SPEl于早等级划分与发生累计概率Table 1 SPEI grade standard divided for drought and its cumulative probabilily极端干旱 中度干旱轻度干旱正常年份 SPⅡ(-∞，一2．0】(-2．0，-1．2】(-1．2·-0．49】(-0．49．o．5累计概率／％1．8516．0832．0450．Ol1．4棉花生育期的划分 河南省处于黄淮平原棉区，棉花一般在4月中下旬播种，8月下旬至9月初开始裂铃吐絮，lO月初收获完毕，从播种到收获大约经过6个月的时间，结合SPEI一般以1个月、3 个月、6个月为间隔进行计算的特点，将棉花发育期分为4个阶段：①播种出苗期，包括播 种前期底墒状况、播种期、出苗期