中國(guó)夏季和冬季極端干旱年代際變化及成因分析

劉珂 姜大膀

1 中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所竺可楨—南森國(guó)際研究中心，北京100029

2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049

3 中國(guó)科學(xué)院氣候變化研究中心，北京100029

1 引言

自工業(yè)化革命以來(lái)，全球氣溫呈上升趨勢(shì)，20世紀(jì) 80 年代以來(lái)的增溫尤為顯著（Trenberth et al.，2007），雖然降水變化相對(duì)于氣溫而言不具有顯著的趨勢(shì)性變化特征，但在不同地區(qū)，同樣也在經(jīng)歷了深刻變化（任國(guó)玉等，2005；Zhai et al.，2005；Ding et al.，2007；Trenberth et al.，2007；陳發(fā)虎等，2011）。伴隨著氣溫和降水變化，干濕狀況的時(shí)空格局也在改變，同時(shí)極端干旱和極端濕潤(rùn)等各種極端天氣和氣候事件也隨之發(fā)生了明顯變化。在各類極端氣候?yàn)?zāi)害中，干旱通常是造成經(jīng)濟(jì)損失最多的（Wilhite，2000）。在中國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)每年平均受旱面積為0.2×108hm2（約3億畝）（黃榮輝和周連童，2002），而旱災(zāi)面積約占各種氣象災(zāi)害總面積的60%（袁文平和周廣勝，2004）。自1950年以來(lái)，我國(guó)不同程度干旱的發(fā)生面積在氣候變暖背景下總體上都呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)，特別是在東北和華北等北方地區(qū)（翟盤茂和鄒旭愷，2005；Zou et al.，2005；馬柱國(guó)和符淙斌，2006），相對(duì)于一般干旱而言，極端干旱所造成的影響和損失更為嚴(yán)重。鑒于極端干旱的極大危害性，對(duì)極端干旱進(jìn)行專門研究有重要意義。

干旱的本質(zhì)是降水和蒸發(fā)相互平衡的問題。其中，氣溫和降水變化都會(huì)對(duì)干旱產(chǎn)生影響，前者主要是通過影響蒸散發(fā)過程來(lái)實(shí)現(xiàn)，而后者則是直接改變地表的可用水量。近幾十年來(lái)，中國(guó)氣候在整體上表現(xiàn)為氣溫呈增加趨勢(shì)，降水變化趨勢(shì)不明顯（任國(guó)玉等，2005），干旱變化則表現(xiàn)出區(qū)域性，如在干旱區(qū)有變濕趨勢(shì)，在半干旱區(qū)有干旱化趨勢(shì)（李新周等，2006）。這說(shuō)明氣溫和降水變化對(duì)中國(guó)各區(qū)域干旱的影響并不一致。因此，有必要對(duì)各區(qū)域干旱變化中氣溫和降水的影響進(jìn)行分析，以識(shí)別兩者的作用。

針對(duì)以上提出的問題，同時(shí)考慮東亞地區(qū)季風(fēng)氣候特征明顯，夏季（6、7、8月）高溫多雨，冬季（12、1、2月）寒冷少降水，因此本文對(duì)夏、冬兩季的氣溫、降水及極端干旱變化進(jìn)行了研究。文章首先對(duì)中國(guó)各區(qū)域氣溫和降水進(jìn)行趨勢(shì)分析；在此基礎(chǔ)上，利用綜合考慮氣溫和降水作用的Palmer干旱指數(shù)（Palmer Drought Severity Index，簡(jiǎn)稱PDSI）定義極端干旱，并依此對(duì)中國(guó)區(qū)域夏、冬兩季極端干旱發(fā)生的時(shí)空變化特征進(jìn)行分析；最后，對(duì)各區(qū)域極端干旱變化趨勢(shì)中的氣溫和降水作用進(jìn)行成因分析，以期評(píng)估氣溫和降水變化對(duì)極端干旱的影響，為未來(lái)氣候變暖下的極端干旱的可能變化提供參考依據(jù)。

2 資料、極端干旱指標(biāo)定義、分析方法

2.1 資料

本文所使用的數(shù)據(jù)包括：中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心提供的中國(guó)區(qū)域 540個(gè)氣象觀測(cè)站的 1961～2009年逐日氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)，這些站點(diǎn)的缺測(cè)記錄均小于 5%，研究時(shí)段內(nèi)個(gè)別站點(diǎn)的少量缺測(cè)記錄采用相鄰5日的平均值來(lái)代替。為方便描述區(qū)域尺度上的差異，兼顧季風(fēng)氣候特征，參照施曉輝和徐祥德（2006）的分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)將中國(guó)大陸劃分為8個(gè)自然地理區(qū)域，它們分別是（1）東北、（2）華北、（3）長(zhǎng)江中下游及淮河流域（簡(jiǎn)稱江淮）、（4）華南、（5）西南、（6）高原東部、（7）西北西部、（8）西北東部，540個(gè)站點(diǎn)以及8個(gè)分區(qū)的具體分布情況詳見圖1。

2.2 極端干旱指標(biāo)定義

PDSI是在20世紀(jì)60年代提出的一種衡量干旱狀況的干旱指數(shù)（Palmer，1965），它所定義的干旱為在數(shù)月或數(shù)年內(nèi)，水分供應(yīng)持續(xù)低于氣候上所期望的水分供給。目前PDSI已被廣泛地應(yīng)用在中國(guó)區(qū)域干旱的評(píng)估和預(yù)估工作中（安順清和邢久星，1985；衛(wèi)捷和馬柱國(guó)，2003；衛(wèi)捷等，2003；李新周等，2006；蘇明峰和王會(huì)軍，2006；王勁松等，2007；姜大膀等，2009）。本文中使用的PDSI指數(shù)是由安順清和邢久星（1985）利用中國(guó)各地區(qū)的歷史資料，分別計(jì)算不同持續(xù)期的最旱時(shí)段的距平累計(jì)值，劃分干旱等級(jí)，并確定干旱等級(jí)與水分距平累積量及其持續(xù)時(shí)間之間的關(guān)系，最終得到適合我國(guó)實(shí)際情況的PDSI計(jì)算公式。修正后的PDSI在中國(guó)干旱監(jiān)測(cè)中已得到應(yīng)用（衛(wèi)捷和馬柱國(guó)，2003；衛(wèi)捷等，2003；王勁松等，2007），有關(guān)PDSI數(shù)值所表示的干濕等級(jí)如表1所示。當(dāng)PDSI≤-3.0時(shí)，被視為嚴(yán)重或極端干旱，這里我們只計(jì)算了PDSI≤-3.0時(shí)的干旱狀況，下文為敘述方便把 PDSI≤ -3.0統(tǒng)稱為極端干旱。

圖1 中國(guó)區(qū)域540個(gè)地面氣象站分布及分區(qū) Fig.1 Spatial distribution of 540 stations in China and the domains of eight regions

表1 PDSI指數(shù)干濕等級(jí) Table 1 Palmer index vs.dryness/wetness grads

2.3 分析方法

氣象要素序列整體上的線性趨勢(shì)往往并不能描述出其年代際變化特征。Tomé and Miranda（2004）提出的氣候變化趨勢(shì)轉(zhuǎn)折判別模型（Piecewise Linear Fitting Model，簡(jiǎn)稱 PLFIM），是給定趨勢(shì)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的最小間隔（文中使用的是11年），然后判斷前后兩個(gè)連續(xù)分段的線性趨勢(shì)是否達(dá)到或滿足趨勢(shì)轉(zhuǎn)折判別條件，最后用統(tǒng)計(jì)分析原則來(lái)確定滿足趨勢(shì)轉(zhuǎn)折條件的最佳分段組合，從而得到各時(shí)間段上的線性變化趨勢(shì)。本文利用 PLFIM 模型對(duì)氣溫、降水和極端干旱發(fā)生概率的年代際變化進(jìn)行了分析。

文中利用PLFIM模型計(jì)算了1961～2009年中國(guó)大陸8個(gè)區(qū)域夏、冬季平均氣溫、降水和極端干旱發(fā)生概率變化的趨勢(shì)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，以及每個(gè)區(qū)域在每個(gè)轉(zhuǎn)折時(shí)段內(nèi)的變化趨勢(shì)；同時(shí)也計(jì)算了各站點(diǎn)1961～2009年極端干旱的發(fā)生率。其中，各區(qū)域極端干旱發(fā)生概率為各區(qū)域內(nèi)發(fā)生極端干旱站點(diǎn)的加權(quán)面積占該區(qū)域總面積的百分比。各區(qū)域夏季或冬季平均的氣溫、降水和極端干旱發(fā)生概率的具體計(jì)算方法為：將中國(guó)區(qū)域劃分為 2.5°×2.5°（緯度×經(jīng)度）的網(wǎng)格矩陣，對(duì)每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)各站點(diǎn)的氣溫、降水量和PDSI≤-3.0的站點(diǎn)數(shù)求算數(shù)平均，最后對(duì)8個(gè)區(qū)域內(nèi)的每個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行面積加權(quán)求得各區(qū)域的氣溫、降水以及極端干旱發(fā)生概率，而極端干旱發(fā)生率為各站點(diǎn)發(fā)生極端干旱的年數(shù)占總年數(shù)的百分比。在對(duì)極端干旱發(fā)生概率進(jìn)行成因分析時(shí)，共計(jì)算了三種情形下的夏、冬季極端干旱發(fā)生概率變化序列，分別為：（1）原始的夏、冬季平均降水和氣溫觀測(cè)序列（情形1）；（2）原始的夏、冬季平均降水序列和去掉年代際趨勢(shì)的夏、冬季氣溫變化序列（情形2）；（3）原始的夏、冬季平均氣溫序列和去掉年代際趨勢(shì)的夏、冬季降水變化序列（情形3）。其中，氣溫和降水年代際趨勢(shì)為該要素的 11年滑動(dòng)平均，去除氣溫和降水年代際趨勢(shì)旨在檢測(cè)氣溫和降水年代際變化對(duì)極端干旱發(fā)生概率的影響。

3 中國(guó)夏、冬季氣溫和降水年代際變化

3.1 夏季氣溫和降水年代際變化

圖2 1961～2009年8個(gè)區(qū)域夏季氣溫（實(shí)線）和降水（虛線）變化及其各轉(zhuǎn)折時(shí)段的降水線性變化趨勢(shì) Fig.2 Changes of summer temperature(solid lines)and precipitation(dashed lines)during 1961-2009 in eight regions of China and their linear trends in different variation phases

圖2是8個(gè)區(qū)域夏季氣溫和降水不同轉(zhuǎn)折時(shí)段 的變化趨勢(shì)，具體轉(zhuǎn)折年份已在圖中標(biāo)出。在年代際尺度上，在包括東北、華北、江淮、西北西部和西北東部的中國(guó)北方地區(qū)，除東北之外的夏季氣溫均經(jīng)歷了2次明顯的變化過程，即：前期降溫后期增溫，且增溫幅度明顯大于降溫幅度。就整個(gè)時(shí)段而言，東北和西北東部的增溫幅度最大（＞1.5°C），其他地區(qū)由于前后變化階段不同的氣溫變化趨勢(shì)，總體增溫幅度為 0.5°C。相對(duì)而言，北方夏季降水變化較為復(fù)雜，大部分地區(qū)都存在先減少再增加再減少3個(gè)變化階段，其中西北西部、西北東部和江淮3個(gè)地區(qū)前期減少階段不明顯。總體上，東北和華北夏季降水呈減小趨勢(shì)，以華北降水減少趨勢(shì)最為明顯，而江淮降水則為明顯的增加趨勢(shì)。

在包括華南、西南和高原東部的南方地區(qū)，夏季氣溫在1961～2009年間主要存在2個(gè)階段，前期變化不明顯或略呈減小階段和后期增加階段。整個(gè)時(shí)段最大增溫幅度為 0.5°C（位于高原東部地區(qū)），其中華南增溫最不明顯。同時(shí)南方夏季降水的變化與其氣溫變化具有類似的變化特征，且前期降水的減小趨勢(shì)大于后期增加趨勢(shì)（不包括華南地區(qū)）。華南降水變化整體上呈增加趨勢(shì)，其他地區(qū)則呈減少趨勢(shì)。

綜合各區(qū)域夏季氣溫和降水的年代際變化，可以發(fā)現(xiàn)8個(gè)區(qū)域都在20世紀(jì)90年代前后發(fā)生了明顯的趨勢(shì)轉(zhuǎn)折。許多地區(qū)在此次轉(zhuǎn)折后表現(xiàn)出不同程度的暖干化趨勢(shì)，其中以中國(guó)北方地區(qū)的暖干化趨勢(shì)最為顯著。將結(jié)果與其他突變檢驗(yàn)研究結(jié)果相比較，發(fā)現(xiàn)東北地區(qū)的趨勢(shì)轉(zhuǎn)折點(diǎn)與丁一匯和張莉（2008）的檢測(cè)結(jié)果一致，東北夏季氣溫轉(zhuǎn)折點(diǎn)位于20世紀(jì)90年代，降水則都經(jīng)歷了減少至增加再到減少 3個(gè)階段，再如江淮地區(qū)夏季降水在 2000年前后的趨勢(shì)轉(zhuǎn)折點(diǎn)與 Zhu et al.（2011）的突變檢測(cè)結(jié)果較為一致。需要說(shuō)明的是，由于 PLFIM 檢驗(yàn)方法是針對(duì)變化趨勢(shì)進(jìn)行突變檢驗(yàn)，因此檢驗(yàn)到的突變點(diǎn)是趨勢(shì)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，但該突變點(diǎn)與均值突變點(diǎn)存在一定的差別，造成這種差異的原因是由檢測(cè)方法的原理不同所致。如在東北和江淮地區(qū)檢測(cè)到的突變點(diǎn)既是趨勢(shì)突變點(diǎn)又是均值突變點(diǎn)，而在華北地區(qū)20世紀(jì)70年代中期的突變點(diǎn)就是一個(gè)趨勢(shì)突變點(diǎn)，并不是均值突變點(diǎn)。

3.2 冬季氣溫和降水年代際轉(zhuǎn)折的區(qū)域性特征

相對(duì)于夏季，冬季氣溫的增幅更大。圖3是中國(guó)8個(gè)區(qū)域冬季平均氣溫和降水的變化趨勢(shì)，1961至2009年，各區(qū)域的整體增溫幅度均大于1.5°C，而東北、華北和高原東部3個(gè)地區(qū)的最大增溫幅度更是超過了 2.0°C。在除江淮外的北方地區(qū)，氣溫年代際變化的總體特征為：前期降溫，后期增溫，其中20世紀(jì)70年代后期到90年代中后期為顯著增溫階段，這一階段的增溫幅度與整個(gè)時(shí)段增溫幅度相當(dāng)。相對(duì)于氣溫，北方地區(qū)降水變化的一致性較差，但20世紀(jì)90年代后，北方各區(qū)域的降水都為增加趨勢(shì)。

南方地區(qū)冬季氣溫的變化分為前期不顯著降溫階段和后期顯著增溫階段，華南和西南地區(qū)的趨勢(shì)轉(zhuǎn)折發(fā)生在20世紀(jì)80年代中期，高原東部的轉(zhuǎn)折點(diǎn)位于20世紀(jì)90年代中期。華南和西南地區(qū)冬季總體增溫幅度為 0.5～1.5°C，高原東部地區(qū)為2.0°C。相對(duì)于氣溫明顯的增加趨勢(shì)，整個(gè)時(shí)段上華南和高原東部地區(qū)的降水在20世紀(jì)90年代以前呈增加趨勢(shì)，之后呈減小趨勢(shì)，西南地區(qū)則呈持續(xù)減少趨勢(shì)。

綜合各區(qū)域冬季氣溫和降水的年代際變化特征，我們可以看到20世紀(jì)90年代之后，北方地區(qū)的氣溫和降水都為增加趨勢(shì)，南方地區(qū)的氣溫和降水則分別為增加和減少趨勢(shì)，即北方冬季表現(xiàn)為暖濕趨勢(shì)，南方冬季為暖干趨勢(shì)，這種變化趨勢(shì)與任國(guó)玉等（2005）的研究結(jié)果較為相似。

4 中國(guó)夏、冬季極端干旱變化及成因

在夏季暖干化趨勢(shì)和冬季北方暖濕化、南方暖干化的大背景下，下面將著重分析中國(guó)各區(qū)域極端干旱發(fā)生的時(shí)空變化特征以及氣溫和降水變化對(duì)極端干旱發(fā)生的影響。

4.1 中國(guó)夏、冬季極端干旱發(fā)生率的空間分布

圖4是夏、冬季中國(guó)極端干旱發(fā)生率的空間分布。夏季，35°N以南地區(qū)極端干旱發(fā)生率較以北地區(qū)要低，其中北方的西北中部以及東北地區(qū)西部是極端干旱的高發(fā)區(qū)域；冬季，西北地區(qū)極端干旱發(fā)生率較低，東北地區(qū)極端干旱發(fā)生率則最高?？傮w上，中國(guó)夏季極端干旱發(fā)生率空間分布呈南北型，冬季呈東西型。

圖5是情形2和3下的夏、冬季極端干旱發(fā)生率的空間分布。就季節(jié)而言，冬季情形2和3對(duì)應(yīng)的極端干旱發(fā)生率與圖4所示的實(shí)測(cè)（系指情形1，下同）之間的差異要小于夏季；就空間分布而言，兩種情形（情形2和3）對(duì)應(yīng)的極端干旱發(fā)生率與實(shí) 測(cè)之間的差異在北方地區(qū)較大；就兩種情形而言，相對(duì)于情形3，情形2對(duì)應(yīng)的極端干旱發(fā)生率與實(shí)測(cè)場(chǎng)間差異較小，即氣溫變化對(duì)極端干旱發(fā)生率的影響總體上不及降水的影響。

圖3 1961～2009年8個(gè)區(qū)域冬季氣溫（實(shí)線）和降水（虛線）變化及其各轉(zhuǎn)折時(shí)段的降水線性變化趨勢(shì) Fig.3 Changes of winter temperature(solid lines)and precipitation(dashed lines)during 1961-2009 in eight regions of China and their linear trends in different variation phases

圖4 根據(jù)1961～2009年觀測(cè)氣溫和降水計(jì)算的夏（a）、冬（b）季極端干旱發(fā)生率 Fig.4 Spatial distribution of(a)summer and(b)winter extreme drought occurrence probability in Chinaas derived from observed temperature and precipitation during 1961-2009

圖5 情形2（a,c）和3（b,d）所對(duì)應(yīng)的中國(guó)1961～2009年夏（a,b）、冬季（c,d）極端干旱發(fā)生率（情形2：實(shí)際降水變化和去掉年代際變化趨勢(shì)的氣溫變化下的極端干旱；情形3：實(shí)際氣溫變化和去掉年代際變化趨勢(shì)的降水變化下的極端干旱） Fig.5 Spatial distribution of(a,b)summer and(c,d)winter extreme drought occurrence probability in China under scenarios(a,c)2 and(b,d)3 during 1961-2009(Scenario 2: observed precipitation plus the change of temperature which the decadal trend for the period 1961-2009 was detrended; scenario 3: observed temperature plus the change of precipitation which the decadal trend for the period 1961-2009 was detrended)

4.2 夏季極端干旱發(fā)生概率變化及其成因

從1961年到2009年，中國(guó)8個(gè)區(qū)域夏季極端干旱發(fā)生概率均在 1990年前后發(fā)生了明顯的趨勢(shì)性轉(zhuǎn)折，除高原東部地區(qū)轉(zhuǎn)為下降趨勢(shì)外，其他地區(qū)的極端干旱發(fā)生概率都轉(zhuǎn)變?yōu)樵黾于厔?shì)，其中以東北和華北地區(qū)的增加趨勢(shì)最為明顯（圖 6折線圖）。就整個(gè)時(shí)段而言，東北、華北、江淮和西北東部地區(qū)的極端干旱發(fā)生概率呈明顯增加趨勢(shì)，西北西部地區(qū)整體呈顯著的下降趨勢(shì)，南方3個(gè)區(qū)域極端干旱發(fā)生概率變化呈波動(dòng)型。

從情形2和3對(duì)應(yīng)的8個(gè)區(qū)域夏季極端干旱發(fā)生概率與實(shí)測(cè)場(chǎng)之間的差異（圖6柱狀圖）可以看出，情形2對(duì)應(yīng)的夏季極端干旱發(fā)生概率與實(shí)測(cè)之間差異較小，即氣溫變化對(duì)極端干旱發(fā)生概率的影響相對(duì)較小，極端干旱發(fā)生概率主要由降水變化主導(dǎo)。但在 2000年后，在高原東部以外地區(qū)，降水主導(dǎo)的極端干旱發(fā)生概率與現(xiàn)實(shí)之間的差異（偏少）增大，氣溫主導(dǎo)的極端干旱發(fā)生概率（情形3）與實(shí)測(cè)之間差異的數(shù)值變得和降水接近，即在2000年前降水變化主導(dǎo)各區(qū)域極端干旱發(fā)生概率；之后，氣溫變化對(duì)夏季極端干旱發(fā)生概率的影響已不能忽視。具體到區(qū)域，2000年后情形2和3對(duì)應(yīng)的極端干旱發(fā)生概率在東北、華北和西北東部地區(qū)較實(shí)測(cè)都偏少；在江淮、華南、西南和西北西部地區(qū)，情形2較實(shí)測(cè)偏少，而情形3較實(shí)測(cè)則偏多。結(jié)合1961至2009年8個(gè)區(qū)域的夏季氣溫和降水變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)東北、華北和西北東部在氣溫增加、降水減少的大趨勢(shì)背景下，氣溫與降水變化的反位相（降水多對(duì)應(yīng)氣溫低，或者降水少對(duì)應(yīng)氣溫高）特征使這些區(qū)域極端干旱發(fā)生概率的增加趨勢(shì)更加突出，從而導(dǎo)致由單一氣溫（情形 3）和降水（情形 2）主導(dǎo)的極端干旱發(fā)生概率較實(shí)測(cè)都偏少。在江淮、華南和西北西部地區(qū)，降水變化表現(xiàn)為趨勢(shì)不明顯或?yàn)樵黾于厔?shì)，氣溫為升溫趨勢(shì)，即在這些地區(qū) 2000年后降水的增加趨勢(shì)在一定程度上掩蓋了氣溫增加導(dǎo)致的極端干旱增加趨勢(shì)。高原東部地區(qū)的極端干旱發(fā)生概率則始終由降水主導(dǎo)。

4.3 冬季極端干旱發(fā)生概率變化及其成因

1961到2009年，各區(qū)域冬季極端干旱發(fā)生概率也在20世紀(jì)90年代發(fā)生了線性趨勢(shì)轉(zhuǎn)折（圖7折線圖）。轉(zhuǎn)折后，位于東部季風(fēng)區(qū)的東北、華北、華南和西南的極端干旱發(fā)生概率轉(zhuǎn)變?yōu)槊黠@的增加趨勢(shì)，而位于內(nèi)陸的西北西部和高原東部地區(qū)則轉(zhuǎn)變?yōu)槊黠@的減小趨勢(shì)。在整個(gè)時(shí)段上，東部的東北、華北、華南和西南四個(gè)地區(qū)，極端干旱發(fā)生概率為增加趨勢(shì)，西北西部為明顯的減少趨勢(shì)，其他地區(qū)變化趨勢(shì)則不明顯。

圖7的柱狀圖是情形2和3下的8個(gè)區(qū)域極端干旱發(fā)生概率與實(shí)測(cè)之間的差異?？傮w而言，情形2和3對(duì)應(yīng)的冬季極端干旱發(fā)生概率與實(shí)測(cè)之間的差異都較夏季小，但降水仍然是冬季極端干旱發(fā)生概率變化的主導(dǎo)因子，特別是在2000年之前。2000年后，在西北西部和高原東部外的地區(qū)，情形2對(duì)應(yīng)的極端干旱發(fā)生概率與實(shí)測(cè)之間的差異顯著增大，即降水對(duì)極端干旱發(fā)生概率的主導(dǎo)作用減弱。將各地區(qū)極端干旱發(fā)生概率變化對(duì)應(yīng)1961至2009年氣溫和降水的變化趨勢(shì)，可以發(fā)現(xiàn) 2000年后降水主導(dǎo)的極端干旱發(fā)生概率與實(shí)際間的差異增大與冬季的劇烈增溫相對(duì)應(yīng)。其中，在東北和華北地區(qū)，2000年后氣溫的不明顯降低和降水的增加雖然有利于極端干旱發(fā)生概率減小，但二者的反位相波動(dòng)變化使極端干旱發(fā)生概率增加；而在西南和西北東部地區(qū)，冬季氣溫升高和降水減少有利于極端干旱發(fā)生概率增加；華南地區(qū) 2000年后極端干旱發(fā)生概率的增加趨勢(shì)對(duì)應(yīng)著氣溫的整體升高和降水的整體減少，氣溫和降水的這種變化特征都有利于極端干旱發(fā)生概率增加，但氣溫主導(dǎo)的極端干旱發(fā)生概率（情形 3）比實(shí)測(cè)偏多，這可能源于該地區(qū)各站點(diǎn)之間氣溫和降水變化較大的差異性。

5 結(jié)論

圖6 1961～2009年8個(gè)區(qū)域夏季極端干旱發(fā)生概率的變化（左列）和情形2和3下極端干旱發(fā)生概率與情形1的差異（右列）及其夏季極端干旱發(fā)生概率Fig.6 Changes of summer extreme drought occurrence probability in eight regions of China during 1961-2009 as derived from observed temperature and precipitation(left)and the summer extreme drought occurrence probability differences between scenarios 1 and 2 or 3(right)and their summer extreme drought occurrence probability

圖6（續(xù)） Fig.6（Continued）

1961～2009年，中國(guó)北方夏季極端干旱發(fā)生率要大于南方。在變暖的氣候背景下，各區(qū)域夏季極端干旱發(fā)生概率的年代際變化大都經(jīng)歷了2次或者以上的趨勢(shì)轉(zhuǎn)折，其中距今最近的一次轉(zhuǎn)折發(fā)生在1990年前后，轉(zhuǎn)折后在除高原東部以外的地區(qū)，極端干旱發(fā)生概率呈增加趨勢(shì)，增加趨勢(shì)顯著的有東北、華北和西北地區(qū)。在氣溫和降水兩個(gè)因子中，降水與夏季極端干旱發(fā)生概率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系較好，即降水增加，極端干旱發(fā)生概率減小，反之增加。在8個(gè)區(qū)域中，高原東部的極端干旱發(fā)生概率始終由降水變化主導(dǎo)，在其他區(qū)域，20世紀(jì)90年 代以前降水變化引起的極端干旱發(fā)生概率很大程度掩蓋了氣溫引起的極端干旱發(fā)生概率的變化趨勢(shì)，并主導(dǎo)著實(shí)際極端干旱發(fā)生概率的變化；20世紀(jì) 90年代后期以來(lái)，夏季增暖引起極端干旱發(fā)生概率的增加趨勢(shì)一方面加劇了由于降水減少帶來(lái)的極端干旱發(fā)生概率的增加趨勢(shì)，如在華北和東北等地區(qū)，同時(shí)夏季增暖引起的極端干旱發(fā)生概率增加趨勢(shì)另一方面也削弱了由于降水增加帶來(lái)的極端干旱發(fā)生概率的減小趨勢(shì)，如在江淮和華南等地區(qū)；總的來(lái)說(shuō)，就是單一降水變化引起的極端干旱發(fā)生概率與實(shí)際之間的差異逐漸增大，降水的主導(dǎo)作用被氣溫變化所削弱。

中國(guó)區(qū)域冬季極端干旱發(fā)生率的空間分布特征為東北和東部沿海地區(qū)多于西部?jī)?nèi)陸地區(qū)，呈東西型分布特征。冬季極端干旱發(fā)生概率的年代際趨勢(shì)相對(duì)于夏季要較為簡(jiǎn)單。1961～2009年，全國(guó)大部分地區(qū)（除東北地區(qū)外）冬季極端干旱發(fā)生概率明顯的趨勢(shì)轉(zhuǎn)折次數(shù)小于等于2次，變化幅度較??；同時(shí)8個(gè)地區(qū)距今最近的趨勢(shì)轉(zhuǎn)折點(diǎn)位置差異也較大，但轉(zhuǎn)折后，大部分地區(qū)極端干旱發(fā)生概率都呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，增加趨勢(shì)明顯的地區(qū)有東北、華北、華南和西南地區(qū)。與夏季類似，降水也是冬季極端干旱發(fā)生概率的主導(dǎo)因子。但是，隨著冬季氣溫的明顯升高，特別是20世紀(jì)90年代后期以來(lái)，氣溫升高加劇了因降水減少造成的極端干旱發(fā)生概率的增加趨勢(shì)，降水對(duì)極端干旱的主導(dǎo)作用被顯著削 弱，如在華南、西南等地區(qū)。此外，氣溫和降水波動(dòng)變化的反位相疊加也在一定程度上加劇了極端干旱發(fā)生概率的增加趨勢(shì)，例如在東北和華北地區(qū)，這說(shuō)明除了年代際變化外，氣溫和降水年際變率也能對(duì)極端干旱發(fā)生概率產(chǎn)生影響。

圖7 1961～2009年8個(gè)區(qū)域冬季極端干旱發(fā)生概率的變化（左列）和情形2和3下極端干旱發(fā)生概率與情形1的差異圖（右列）及其冬季極端干旱發(fā)生概率 Fig.7 Changes of winter extreme drought occurrence probability in eight regions of China during 1961-2009 as derived from observed temperature and precipitation(left)and the winter extreme drought occurrence probability differences between scenarios 1 and 2 or 3(right)and their winter extreme drought occurrence probability

圖7（續(xù)） Fig.7(Continued)

最后應(yīng)該說(shuō)明，研究中所用的540個(gè)臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)截止于 2009年，隨著有效站點(diǎn)增加及資料更新，特別是使用經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)量控制的水平格點(diǎn)化觀測(cè)數(shù)據(jù)（Xu et al.，2009；吳佳和高學(xué)杰，2013），今后有必要進(jìn)行更為深入的研究，以加深對(duì)中國(guó)區(qū)域極端干旱事件時(shí)空分布規(guī)律及其成因的認(rèn)識(shí)，為氣候變化的評(píng)估和預(yù)估工作提供參考。

致謝 感謝兩位審稿人的寶貴評(píng)審意見。

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