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黄土高原气象干旱-农业干旱特征及传递特征研究

中文摘要

黄土高原是我国生态最脆弱地区之一，也是我国北方农业产区之一。本文

研究了黄土高原基本水热条件以及气象干旱和农业干旱特征，可为当地农业生

产提供参考、环境保护以及水资源的合理分配利用等方面提供一定帮助。研究

内容为：利用集中度和集中期的方法研究了黄土高原地区降水和气温特征，并

用Sen斜率、MK趋势分析、Person相关系数对气温和降水的集中期及集中度

的变化特征进行了研究，揭示黄土高原地区历年水热条件变化的基本特征。针

对干旱特征进行的研究，本文选取标准化降水蒸散发指数（Standardized

PrecipitationEvapotranspirationIndex，SPEI）与植被健康指数（Vegetation

HealthIndex，VHI）这两个既包含湿度又包含温度信息的干旱指数来表征气象

干旱和农业干旱，采用Mann-kendall（MK）突变检验和局部莫兰指数对黄土高

原农业干旱和气象干旱的时间变化及空间分布特征进行研究，揭示了黄土高原

干旱的时间变化及空间分布规律。采用干旱频率和游程理论对黄土高原气象干

旱和农业干旱特征进行研究，得到黄土高原地区的干旱现象基本特点。对于干

旱的传递特征本文选用Person相关系数和最大相关系数法来研究黄土高原地区

气象干旱和农业干旱的相关性以及传递关系。研究结论如下：

（1）黄土高原水热条件呈现暖湿化趋势，降水增加，温度升高。黄土高原

降水集中度和集中期均与年降水量呈正相关关系。多年均温与气温集中度的相

关性为显著的正相关，与气温集中期为显著的负相关关系。集中期和集中度与

大尺度气候因子的关系中：降水集中度与AO呈显著的负相关关系，降水集中

期与SOI和NAO呈显著正相关关系，气温集中度与SOI呈显著正相关关系，

气温集中度与PDO和AO呈显著负相关关系，温度集中期与大尺度气候因子的

相关性不显著。

（2）黄土高原气象干旱指数在1961—2020年多年变化特征呈下降趋势。

气象干旱表现为西北部干旱减弱，东南部干旱加重。黄土高原气象年际干旱频

率在20%—50%之间，气象干旱较为严重，整体分布频率为西部高于东部。春

季、夏季和冬季北部气象干旱频率高于南部，秋季中部和东部气象干旱频率高

于西部。气象干旱历时在6—14个月，中部历时最长，干旱次数在14—36次之

间，中部干旱次数最少。干旱烈度在6—17之间，中部烈度高。烈度峰值在20

—100之间，东部烈度峰值高于西部。

（3）黄土高原农业干旱指数在1982—2020年之间逐渐增大，农业干旱逐

渐减弱。农业干旱区集中在西北部以及汾河和渭河流域，湿润区集中在山西和

陕西东部一带。黄土高原年际干旱频率在10%—70%之间，中部频率低于四周。

春季、秋季干旱频率特点为中部低于四周，夏季为西北高于东南，冬季为东南

高于西北。农业干旱历时在1—14个月之间，西北部农业干旱历时略高于东南

部。干旱次数在0—62之间，汾河流域、渭河流域和黄河上游区域干旱次数最

高。

（4）黄土高原不同时间尺度气象干旱与农业干旱的相关性以正相关为主，

且大部分区域均呈显著的正相关关系。黄土高原不同季节SPEI与VHI的相关

性为：夏季秋季春季冬季，夏季相关性最强，且显著性水平最高，冬季相

关性最弱，全区域相关性不显著。各季节最大相关系数的相关性为：夏季秋季

春季冬季，且夏季相关关系的显著性水平最高。干旱传递时间空间分布不均匀

且差异较大，大部分区域干旱传递时间小于3个月，在山西西部和陕西等地干

旱传递时间大于10个月。秋季干旱传递时间最短，其次是夏季，冬季次之，春

季干旱传递时间最长。

关键词：黄土高原；气象干旱；农业干旱；干旱传递

Studyonthecharacteristicsandpropagationofmeteorological

droughtandagriculturaldroughtinLoessPlateau

ABSTRACT

TheLoessPlateauisoneofthemostecologicallyfragilear