新疆木壘縣近51年春、夏季氣象干旱特征分析

葉爾克江·霍依哈孜，阿帕爾·肉孜，柳宏英，黃 健

（1.新疆昌吉州氣象局，新疆 昌吉 831100；2.中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，烏魯木齊 830002）

干旱作為最主要的氣象災(zāi)害之一，近年來氣候異常的背景下，干旱災(zāi)害頻繁發(fā)生，而且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，影響范圍不斷擴(kuò)大，對(duì)農(nóng)業(yè)、水資源、生態(tài)環(huán)境均有重要的影響［1-4］。當(dāng)前新疆各地水資源嚴(yán)重短缺，要了解干旱變化特征和規(guī)律，對(duì)旱情做出精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)，對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要意義［5］。由于對(duì)干旱的理解不同，行業(yè)不同，對(duì)干旱的分類也不同；美國(guó)氣象學(xué)會(huì)將干旱分類分為4種類型：氣象干旱、農(nóng)業(yè)干旱、水文干旱、社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱。而氣象干旱是其他各類干旱的主要原因［6］。氣象干旱是指某時(shí)間段內(nèi)，由于蒸發(fā)量和降水量收支不平衡，水分支出大于水分收入而造成的水分短缺現(xiàn)象。氣象干旱指標(biāo)是指利用氣象要素，根據(jù)一定的計(jì)算方法獲得指標(biāo)，利用檢測(cè)和評(píng)價(jià)某地區(qū)某時(shí)間段內(nèi)氣候異常引起的水分虧缺程度［7］。本研究從氣象干旱角度出發(fā)，運(yùn)用相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)對(duì)木壘縣近51年氣象干旱變化特征進(jìn)行分析，掌握干旱的變化規(guī)律，為開展干旱預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)、防旱抗旱工作提供參考依據(jù)。

木壘哈薩克自治縣位于新疆維吾爾自治區(qū)東北部，天山北麓，昌吉州的最東部，地理坐標(biāo)為東經(jīng)89°51′—92°19′，北緯43°34′—45°15′，海拔高度為820～1 691 m；屬溫帶大陸性干旱氣候，冬季寒冷漫長(zhǎng)，夏季短而涼爽。氣溫年較差、日較差大，春、秋季氣溫變化劇烈，春、夏季多風(fēng)，無霜期為145 d。全縣東、南、北三面環(huán)山，地形呈東、南、北三面高、中部低的半壁槽狀盆地。地形地貌大致可分為山地、丘陵、平原、沙漠四部分。南部山區(qū)，峰巒連綿；東北部山區(qū)，地勢(shì)平緩；中部丘陵均呈南北走向。木壘縣是昌吉州重要的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)縣，種植區(qū)域中河灌區(qū)和山旱地占比較大，整體上傳統(tǒng)種植、靠天吃飯的格局未發(fā)生改變，無高山冰川，存在水土資源配置不平衡、區(qū)域資源性缺水矛盾較為突出的現(xiàn)象；如果春、夏季遇到異常高溫干旱事件，對(duì)農(nóng)牧業(yè)影響較大；近幾年調(diào)查發(fā)現(xiàn)，木壘縣旱地作物和牧草受旱災(zāi)影響比較明顯，從而導(dǎo)致其減產(chǎn)和品質(zhì)降低，特別是2020年受初夏連旱影響比較突出。因此，開展木壘縣春、夏季氣象干旱趨勢(shì)研究十分必要。

圖1 研究區(qū)域地形

1 資料與研究方法

1.1 資料

1.2 研究方法

相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)（M）是表征某時(shí)間段降水量與蒸發(fā)量之間平衡的指標(biāo)之一；本等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)反映作物生長(zhǎng)季的水分平衡特征，使用于作物生長(zhǎng)季旬以上尺度的干旱監(jiān)測(cè)評(píng)估。其計(jì)算方法和步驟見《氣象干旱等級(jí)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 20481—2017）。計(jì)算公式如下［8-10］。

式中，PE為潛在蒸散量；P為降水量。

表1 相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)的干旱分級(jí)

某一地區(qū)的相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)越小，表示該區(qū)氣候越干燥；反之，則氣候越濕潤(rùn)［11，12］。目前，以潛在蒸散量計(jì)算濕潤(rùn)指數(shù)的方法在國(guó)際上比較流行。按照計(jì)算潛在蒸散量的方法不同，可以分為Penman和Thornthwaite法以及目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較多的Holdridge生命地帶分類系統(tǒng)中的潛在蒸散量計(jì)算方法；其中，Thornthwaite法是一種國(guó)際上通用的計(jì)算潛在蒸散量的方法，也是一種農(nóng)業(yè)氣候水分指標(biāo)求算的主要方法之一，被廣泛應(yīng)用于氣候分類和植被-氣候關(guān)系研究。Thornthwaite在美國(guó)中西部（半干旱地區(qū)）及墨西哥等地，根據(jù)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了求算潛在蒸散量的經(jīng)驗(yàn)公式。Thornthwaite法不僅給出了計(jì)算潛在蒸散量的公式，還進(jìn)一步根據(jù)月平均降水量與潛在蒸散量的差值進(jìn)行土壤水分平衡的計(jì)算，從而對(duì)估量各種土壤條件下的作物灌溉需水量有參考價(jià)值。該方法的主要特點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)便，以月平均溫度為主要依據(jù)，并考慮溫度因子（日照長(zhǎng)度）建立經(jīng)驗(yàn)公式。本研究采用Thornthwaite法計(jì)算潛在蒸散量，計(jì)算公式［13，14］如下。

式中，PEunadj為可能蒸散量（mm）；Ti為各月平均溫度（℃）；Ii為年熱指數(shù)，可按照如下公式計(jì)算。

求算年熱指數(shù)（I）的公式為：

常數(shù)a由下式計(jì)算：

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用趨勢(shì)分析法探究1970—2020年木壘縣春、夏季平均溫度、降水量和干旱變化趨勢(shì)；運(yùn)用M-K檢驗(yàn)法，對(duì)木壘縣平均溫度、降水量和相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)進(jìn)行突變檢驗(yàn)；基于Matlab軟件運(yùn)用小波功率譜分析法分析周期特征；結(jié)合SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)分析，探討影響相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)的氣候因子。

為分析各年級(jí)加法口算速度的差異性，采用Student-Newman-Keuls（簡(jiǎn)稱SNK）檢驗(yàn)方法，以P<0.05顯著性差異為依據(jù)，根據(jù)組間及組內(nèi)變異的具體情況將其分為5個(gè)等級(jí)，等級(jí)越高，代表口算時(shí)間越短，即速度越快，具體如表2所示．

2 結(jié)果與分析

2.1 平均溫度和降水量變化

如圖2a所示，1970—2020年木壘縣春季平均氣溫為11.0℃，近51年該區(qū)域春季平均氣溫呈現(xiàn)出明顯升高趨勢(shì)，其傾向率為0.41℃/10年，通過P=0.001顯著性檢驗(yàn)；最小值出現(xiàn)在1975年，為8.3℃，在2020年達(dá)到最大值，為15.4℃，比1975年升高了7.1℃。春季平均氣溫在20世紀(jì)90年代比70年代和80年代增幅0.4℃，進(jìn)入21世紀(jì)（2000—2020年，下同）以來升高了1.2℃。夏季平均氣溫呈現(xiàn)明顯升高趨勢(shì)，其傾向率為0.32℃/10年，通過P=0.001顯著性檢驗(yàn)。多年平均值為20℃，最小值出現(xiàn)在1984年，為18.3℃，在2018年達(dá)到最大值，為21.5℃，比1984年升高了3.2℃。進(jìn)入21世紀(jì)，夏季升溫明顯，比20世紀(jì)70年代、80年代和90年代增幅1.0℃。經(jīng)春、夏季對(duì)比分析可知，1970—2020年木壘縣春、夏季平均氣溫年際變化規(guī)律整體呈持續(xù)上升趨勢(shì)，波動(dòng)幅度較大，21世紀(jì)初增幅最大。

如圖2b所示，木壘縣近51年的春季平均降水量在91.9 mm處上下波動(dòng)，其傾向率為6.3 mm/10年，增加不明顯，未通過顯著性檢驗(yàn)；逐年變化趨于平緩，但年際波動(dòng)大，20世紀(jì)70、80年代降水量負(fù)距平，降水量總體偏少；20世紀(jì)90年代接近多年均值，21世紀(jì)以后以正距平為主，降水量呈弱增加趨勢(shì)；最大降水量出現(xiàn)在1998年，為199.8 mm，最小降水量出現(xiàn)在1991年，僅為16.0 mm，其次在2020年，為19.0 mm。夏季平均降水量在125.4 mm處上下波動(dòng)，其傾向率為3.0 mm/10年，增加不明顯，未通過顯著性檢驗(yàn)；從年際變化可以看出，整體呈弱增加趨勢(shì)，但年代波動(dòng)大，20世紀(jì)70、80年代和2001—2010年降水量總體偏少，20世紀(jì)90年代明顯偏多。2010年后略偏多；最大降水量出現(xiàn)在2015年，為279.4 mm，最小降水量出現(xiàn)在1985年，為46.1 mm，其次在1982年，為66.7 mm。

圖2 木壘縣春、夏季平均溫度、降水量變化

2.2 潛在蒸散量變化

從木壘縣近51年春、夏季潛在蒸散量變化趨勢(shì)（圖3）可以看出，春季潛在蒸散量整體呈弱減少趨勢(shì)，變化傾向率為0.3 mm/10年，未通過顯著性檢驗(yàn)；春季平均蒸散量為232.60 mm，春季蒸散量在20世紀(jì)80、90年代和2001—2010年表現(xiàn)為穩(wěn)定增加的過程，2010年開始減少。夏季潛在蒸散量呈明顯增加趨勢(shì)，變化傾向率為2.1 mm/10年，通過P=0.001顯著性檢驗(yàn)。夏季平均蒸散量為377.0 mm，20世紀(jì)90年代夏季蒸散量開始隨著溫度的升高持續(xù)增加，說明氣溫對(duì)潛在蒸散量的變化起著關(guān)鍵性的作用。

圖3 木壘縣春、夏季蒸散量變化

2.3 相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)變化

木壘縣過去51年春季和夏季的相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)在年際和年代變化上有所不同（圖4）。春季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)呈微弱的正趨勢(shì)，其氣候傾向率為0.01/10年，未通過顯著性檢驗(yàn)；春季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)51年平均值為-0.60，變幅為-0.93～-0.13，其中，4月近51年平均相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)為-0.62，最低相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)出現(xiàn)在2020年，為-0.99，最高相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)出現(xiàn)在2017年，為-0.14；5月平均相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)為-0.59，最低相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)出現(xiàn)在1989年，為-0.96，最高相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)出現(xiàn)在1998年，為-0.19，最值的出現(xiàn)與該年的降水量、溫度、蒸發(fā)量密切相關(guān)。年代變化上分析，20世紀(jì)70年代和80年代春季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)最小，都為-0.62，20世紀(jì)90年代為-0.60，21世紀(jì)相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)均值為-0.58，年代變化具有一致性，逐漸向濕潤(rùn)趨勢(shì)發(fā)展，但近10年春季干旱強(qiáng)度有所增加。過去的51年春季干旱共發(fā)生了47次，其中，輕旱占55%，中旱占36%，重旱占9%，無特旱。

圖4 木壘縣春、夏季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)變化

夏季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)也呈增加趨勢(shì)，傾向率為0.02/10年，未通過顯著性檢驗(yàn)；51年平均值為-0.67，變幅為-0.88～-0.23；其中，6月平均相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)為-0.65，最低相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)出現(xiàn)在1971年和2004年，為-0.98，最高相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)出現(xiàn)在2015年，為-0.30。7月平均相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)為-0.64，最低相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)出現(xiàn)在2017年，為-0.99，最高相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)出現(xiàn)在2007年，為-0.08。8月平均相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)為-0.71，最低相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)出現(xiàn)在1979年，為-0.96，最高相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)出現(xiàn)在1998年，為-0.21。在年代變化中，20世紀(jì)70年代夏季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)為-0.73，夏季氣候相當(dāng)干旱；20世紀(jì)80年代木壘縣夏季氣候有所改善，相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)均值升高到-0.67；20世紀(jì)90年代夏季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)達(dá)到了最大值，均值為-0.58；21世紀(jì)夏季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)均值為-0.68，與20世紀(jì)90年代相比降低，但仍高于20世紀(jì)70年代。過去的51年夏季干旱共發(fā)生了48次，其中，輕旱占33%，中旱占54%，重旱占13%，無特旱。綜上所述，木壘縣春、夏季干旱出現(xiàn)頻率在80%以上，春、夏季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)表現(xiàn)為5月＞4月＞7月＞6月＞8月。輕旱發(fā)生頻率春季大于夏季，中旱和重旱發(fā)生頻率夏季大于春季（表2）。

表2 干旱分級(jí)頻次及頻率

2.4 突變分析

在該地區(qū)春季和夏季平均溫度、降水量和相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)的M-K檢驗(yàn)曲線（圖5）中，由春季溫度（圖5a）可見，UF和UB曲線交點(diǎn)位置在2003年，春季溫度21世紀(jì)初呈上升趨勢(shì)，在2003年發(fā)生突變，隨后溫度持續(xù)上升，2012年UF曲線超過了0.05的信度線，這表明木壘縣春季平均溫度21世紀(jì)初開始呈顯著升溫趨勢(shì)；春季降水量（圖5b）UF曲線和UB曲線在臨界線內(nèi)存在多次交點(diǎn)，但均未突破0.05顯著性臨界線，說明春季降水量未發(fā)生明顯突變。春季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)（圖5c）在2013年發(fā)生了突變，在1971—1978年是偏旱階段，到1978年UF曲線超過了0.05的信度線，表明這段時(shí)間木壘縣春季干旱較嚴(yán)重，隨后10年干旱有所緩解，1988—1993年又是偏旱階段，1993—2013年變化比較平緩，2013—2018年持續(xù)增加，2018年后開始減少。

夏季溫度（圖5d）UF和UB曲線交點(diǎn)位置在1999年，溫度從20世紀(jì)90年代初開始呈上升趨勢(shì)，1999年發(fā)生突變并持續(xù)上升，到21世紀(jì)初（2006年）UF曲線超過了0.05的信度線，表明木壘縣夏季平均氣溫21世紀(jì)初開始出現(xiàn)顯著升溫；夏季降水量（圖5e）在1978年突變明顯，2017年和2020年有交點(diǎn)，但突變不明顯，1978—1999年是降水量增加階段，其中，1993、1996、1999年UF曲線超過了0.05的信度線，表明夏季降水量呈顯著增加趨勢(shì)，1999—2006年是減少階段，2006年后變化較平緩。夏季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)（圖5f）UF和UB曲線交點(diǎn)在1979、2017、2020年，其中，1979年突變明顯，1979—2009年是相對(duì)濕潤(rùn)時(shí)段，1993、1996、1999年UF曲線超過了0.05的信度線，表明夏季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)呈顯著增加趨勢(shì)，1999—2006年逐漸減少，隨后變化平緩。

圖5 木壘縣春、夏季溫度、降水量和相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)M-K突變檢驗(yàn)

2.5 小波功率譜分析

小波功率譜分析法是氣候變化研究中常用的方法，為探討木壘縣春、夏季溫度和降水量及相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)的年際周期振蕩特征進(jìn)行小波功率譜分析（圖6）。黑色粗實(shí)線所包圍的范圍通過了95%置信水平的紅噪聲標(biāo)準(zhǔn)譜檢驗(yàn)，黑色細(xì)實(shí)線包絡(luò)顯示了COI區(qū)域（Cone of influence，倒錐形線為小波影響錐，表示連續(xù)小波變換的數(shù)據(jù)邊緣效應(yīng)影響較大的區(qū)域），影響錐外的功率譜由于受到邊界效應(yīng)影響，表現(xiàn)出的周期特征存在較大不確定性。小波方差圖中實(shí)線表示小波方差；虛線表示95%置信水平的紅噪聲檢驗(yàn)曲線，若實(shí)線的峰值超過虛線表示周期顯著［15，16］。春季溫度（圖6a），較強(qiáng)的周期有4.3年的主要周期和2.7年的次要周期振蕩，并均通過95%置信水平的紅噪聲檢驗(yàn)，其中，4.3年周期振蕩較強(qiáng)，而另有9.0年和19.7年的兩個(gè)周期振蕩，但沒通過95%的紅噪聲檢驗(yàn)，均可能為虛假周期，不予采用。春季降水量（圖6b）較強(qiáng)的周期有2.3年的主要周期和4.4年的次要周期振蕩，并均通過95%置信水平的紅噪聲檢驗(yàn)，其中2.3年周期振蕩較強(qiáng)，而另有11.3年周期振蕩，但未通過95%的紅噪聲檢驗(yàn)，可能為虛假周期，不予采用。春季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)（圖6c）較強(qiáng)的周期有2.2年的主要周期和4.4年的次要周期振蕩，并均通過95%置信水平的紅噪聲檢驗(yàn)，其中2.2年周期振蕩較強(qiáng)，而另有11.3年的周期振蕩，但沒通過95%的紅噪聲檢驗(yàn)，可能為虛假周期，不予采用。夏季溫度（圖6d）有3～4年的周期振蕩，并通過95%置信水平的紅噪聲檢驗(yàn)，而另有7、14、20年的周期振蕩，但未通過95%的紅噪聲檢驗(yàn)，均可能為虛假周期，不予采用。夏季降水量（圖6e）有3.2年的主要周期和4.2年的次要周期振蕩，并均通過95%置信水平的紅噪聲檢驗(yàn)，其中3.2年周期振蕩較強(qiáng)，而另有9.0年的周期振蕩，但沒通過95%的紅噪聲檢驗(yàn)，可能為虛假周期，不予采用。夏季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)（圖6f）有3.2年主要周期和4.4年的次要周期振蕩，并均通過95%置信水平的紅噪聲檢驗(yàn)。而另有9.0、14.6、30年的周期振蕩，但沒通過95%的紅噪聲檢驗(yàn)，均可能為虛假周期，不予采用。經(jīng)檢驗(yàn)各因子大部分存在著2.2～4.4年的尺度變化周期振蕩，并均通過95%置信水平的紅噪聲檢驗(yàn)；4.5年以上和2.1年以下時(shí)間尺度的周期信號(hào)能量較弱，大部未通過95%的紅噪聲檢驗(yàn)，顯著性變化周期主要集中在3年左右的周期振蕩上。

圖6 木壘縣春、夏季溫度、降水量、相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)小波功率譜檢驗(yàn)

2.6 相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)的影響因子分析

濕潤(rùn)指數(shù)的變化很大程度上取決于降水量和潛在蒸散量?jī)蓚€(gè)分量的變化。近51年來木壘縣降水量和蒸散量發(fā)生了變化，而氣候干濕很大程度上取決于這兩個(gè)分量的變化速率，同時(shí)潛在蒸散量的變化也受各種氣象要素綜合作用的影響，為了分析木壘縣濕潤(rùn)指數(shù)變化原因，需對(duì)平均溫度、降水量、日照時(shí)數(shù)、蒸發(fā)量、相對(duì)濕度、平均風(fēng)速、氣壓等氣象要素和濕潤(rùn)指數(shù)進(jìn)行綜合分析。

對(duì)木壘縣1970—2020年春、夏季濕潤(rùn)指數(shù)與各氣象要素進(jìn)行相關(guān)分析。分析結(jié)果（表3）表明，春、夏季濕潤(rùn)指數(shù)與平均溫度、日照時(shí)數(shù)呈微弱的負(fù)相關(guān)，與平均風(fēng)速呈微弱的正相關(guān)，未通過顯著性檢驗(yàn)。春、夏季濕潤(rùn)指數(shù)與降水量、相對(duì)濕度及氣壓呈顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.999、0.593、0.347。與蒸發(fā)量呈顯著的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.591。

表3 木壘縣1970—2020年作物生長(zhǎng)季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)與各氣象因子間的相關(guān)系數(shù)

此外，對(duì)1970—2020年木壘縣春、夏季平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、蒸發(fā)量、相對(duì)濕度、平均風(fēng)速、氣壓進(jìn)行趨勢(shì)分析發(fā)現(xiàn)，近50年來平均氣溫、蒸散量呈顯著升高趨勢(shì)，降水量、氣壓呈弱增加趨勢(shì)，但增加趨勢(shì)不顯著，而日照時(shí)數(shù)、平均風(fēng)速、蒸發(fā)量、相對(duì)濕度呈減少趨勢(shì)，其中，日照時(shí)數(shù)減少顯著，平均風(fēng)速、蒸發(fā)量、相對(duì)濕度減少趨勢(shì)不顯著。

綜上所述，降水量、相對(duì)濕度、氣壓是影響木壘縣春、夏季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)增加的主要?dú)夂蛞蜃樱舭l(fā)量對(duì)其有減弱作用。

3 小結(jié)

本研究采用相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)作為干旱評(píng)價(jià)指標(biāo)，應(yīng)用溫度、降水量資料，采用Thornthwaite法計(jì)算木壘縣春、夏季近51年潛在蒸散量及相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)，分析了其變化特征，得出以下結(jié)論。

1）近51年木壘縣春季和夏季平均溫度表現(xiàn)為顯著的持續(xù)上升趨勢(shì)，其增幅分別為0.41℃/10年和0.32℃/10年，并通過P=0.001顯著性檢驗(yàn)，特別是21世紀(jì)增幅尤為明顯。春季和夏季降水量整體呈弱增加趨勢(shì)，未通過顯著性檢驗(yàn)，逐年變化趨于平緩，但年際波動(dòng)大。春、夏季蒸散量以1.76 mm/10年的傾向率增加，并通過P=0.001顯著性檢驗(yàn)，表明木壘縣春、夏季氣候趨勢(shì)向暖干變化。

2）1970—2020年，木壘縣春季和夏季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)均呈增加趨勢(shì)，增加速率分別為0.01/10年和0.02/10年，趨勢(shì)不明顯，未通過顯著性檢驗(yàn)；年代間差異較大，春、夏季氣候整體逐漸向濕潤(rùn)趨勢(shì)發(fā)展；春、夏季干旱出現(xiàn)頻率表現(xiàn)為輕旱發(fā)生頻率春季大于夏季、中旱和重旱發(fā)生頻率夏季大于春季。

3）通過M-K檢驗(yàn)可知，春季溫度21世紀(jì)初開始呈顯著上升趨勢(shì)，突變發(fā)生于2003年；春季降水量未發(fā)生明顯突變；春季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)在2013年出現(xiàn)突變，其增減變化與降水量保持一致。夏季溫度1999年發(fā)生突變，變化趨勢(shì)與春季溫度一致，但突變發(fā)生早于春季。降水量在1978年發(fā)生突變，隨后20年處于多雨期，1999年后開始逐步呈減少趨勢(shì)；夏季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)1979年突變明顯，增減變化與降水量一致，但突變緩于降水量。

4）各因子大部分存在2.2～4.4年的尺度周期振蕩，并均通過95%置信水平的紅噪聲檢驗(yàn)；4.5年以上和2.1年以下時(shí)間尺度的周期信號(hào)能量較弱，大部分未通過95%的紅噪聲檢驗(yàn)，顯著性變化周期主要集中在3年左右的周期振蕩。

5）木壘縣春、夏季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)的變化是多個(gè)氣象因子綜合作用所致，但是降水量、相對(duì)濕度、氣壓是導(dǎo)致研究區(qū)春、夏季相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)變化的主要?dú)庀笠蜃?，蒸發(fā)量對(duì)其有減弱作用。

4 討論

影響干旱變化的因子有很多，如降水、蒸發(fā)和氣溫以及自然環(huán)境等方面，這些因子間相互關(guān)系比較復(fù)雜，雖然近年來人們運(yùn)用相關(guān)影響因子提出了不同的干旱指數(shù)，但由于干旱成因及其影響的復(fù)雜性，很難找到能普遍適用的干旱指數(shù)。目前，最常用的干旱指數(shù)計(jì)算方法是相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)，該指數(shù)能根據(jù)溫度變化和降水量變化，客觀地詮釋在全球增暖背景下干旱、半干旱區(qū)域的干濕演變特征及變化趨勢(shì)。本研究對(duì)新疆木壘縣近51年春、夏季溫度、降水量、蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)的變化趨勢(shì)進(jìn)行了研究。木壘縣溫度、降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)整體呈上升趨勢(shì)，其中春、夏季溫度和夏季蒸散量上升明顯，但降水量和濕潤(rùn)指數(shù)上升趨勢(shì)不明顯，該研究結(jié)果與吳秀蘭等［15］、潘淑坤等［16］研究結(jié)論相近。用相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)來評(píng)估木壘縣氣象干旱的結(jié)果與歷史記載干旱發(fā)生狀況基本一致。該研究結(jié)果可為木壘縣防旱抗旱、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合理布局、管理模式提供參考。本研究以相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)作為評(píng)估氣象干旱的指標(biāo)，該方法計(jì)算簡(jiǎn)便、容易理解，僅考慮了溫度和降水量對(duì)氣象干旱的影響，并未考慮其他土壤墑情、灌溉條件、種植模式、水文地質(zhì)條件、人民生活等因素對(duì)氣象干旱的影響，因此本研究結(jié)果存在一定的局限性。未來研究中需要結(jié)合衛(wèi)星遙感技術(shù)在干旱監(jiān)測(cè)中應(yīng)用的新技術(shù)，建立以上因素綜合考慮的模型，才能更好地掌握干旱變化規(guī)律，提高氣象干旱的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)及防治能力。