基于SPI指数的近54年豫中地区干旱时空演变特征

基于1961~2014年逐月平均气温和降水数据，应用标准化降水指数(SPI)和Mann-Kendall突变检验，定量分析了豫中地区月尺度、季节尺度、半年尺度和年尺度上的干旱发生频率，揭示了该地区干旱发生的时间演变特征及干旱发生的原因。结果表明，SPI值能够较好地反映豫中地区干旱的时空特征：随着时间尺度的增大，SPI值波动幅度减小，干旱发生频率降低。近54年豫中地区历年、半年、季节及月尺度均有干旱发生，干旱发生频率总体呈上升趋势，且各地区之间分布不均匀；季节尺度中以秋季干旱发生最为严重。在干旱发生的年际变化方面，豫中地区在1968年、1986~1988年和2013年发生了大范围的持续严重干旱。欧亚大气环流异常稳定、厄尔尼诺现象和气温的升高对干旱发生的贡献不可忽视。

旱灾是我国当前最主要的气象灾害，近年来气候暖干化渐趋明显，极端气候事件日益多发，旱灾的发生频率呈现出显著的增加趋势。IPCC 第四、五次评估报告指出[1] [2]，近百年全球地表温度上升0.56℃~0.92℃，气候变暖直接或间接的导致极端气象灾害发生的频率增多和强度增大，对农业生态系统的影响意义重大。因此，对干旱的时间变化特征和空间变化特征的量化研究，以及对其形成机制的阐述， 对农业生态系统稳健发展和气象灾害科学预警等方面有着重要的意义。

近年来，学者们对干旱评价指标做了大量研究，陆续提出了多种干旱指数[3] [4]。最为常见的主要有帕默尔干旱指数[5]、标准化降水指数[6] [7]、综合气象干旱指数[8]、相对湿润指数[9]、Z 指数[10]等。其中，就标准化降水指数而言，具有以下优点：资料容易获得，且计算过程简便；具体干旱机理在指标中不予涉及，对干旱情况的演变具有敏感的反应，并且能够很好地反映出干旱持续时间和相应的强度[11]。

国内学者如吴燕锋[14]刘晓静[15]相继运用标准化降水指数分别对北疆和辽宁的干旱时空演变规律进行了探讨。国外学者J.F.D. Oliveira-Júnior [16]运用SPI 指数对里约热内卢-巴西北部和西北部地区干旱严重程度及其与气候变异性模式进行研究。

基于上述因素，本文依据豫中地区1961~2014 年的气象资料，使用标准化降水指数，分析豫中地区近54 年干旱的时空演变特征， 以便为应对全球干暖化趋势下的干旱预测预报和防旱减灾工程提供参考依据。

2. 研究区概况 豫中位于河南省中部，面积15,323.2 平方公里，气候条件属于温带大陆性季风气候。主要地区包括河南省会郑州市以及许昌市、漯河市。该区域经济发达，交通便利。郑州的气候类型属于北温带大陆性