基于相對濕潤指數(shù)的貴州省氣象干旱時空變化特征研究

游 漫, 賀中華,2,3, 張 浪, 楊銘珂, 皮貴寧

(1.貴州師范大學 地理與環(huán)境科學學院, 貴陽 550001; 2.貴州師范大學 國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心, 貴陽 550001; 3.貴州省山地資源與環(huán)境遙感應(yīng)用重點實驗室, 貴陽 550001)

干旱是一種隨機且反復(fù)發(fā)生的自然災(zāi)害，是世界上最具破壞的自然災(zāi)害之一。它通常緩慢發(fā)展，即使停止后仍會留下持久的影響[1]。干旱可以分為4類干旱：氣象干旱、農(nóng)業(yè)干旱、水文干旱和社會經(jīng)濟干旱[2]。氣象干旱是指某時段內(nèi)，由于蒸發(fā)量和降水量的收支不平衡，水分支出大于水分收入而造成的水分短缺現(xiàn)象[3]。其中氣象干旱是其他干旱發(fā)生的基礎(chǔ)，氣象干旱的發(fā)生也是最直接和最頻繁的，一場氣象干旱的重大影響可能會隨著時間的推移導(dǎo)致其他干旱的發(fā)生[4]。近年來，全球氣候變暖背景下與人類活動增強的驅(qū)動下，頻繁發(fā)生的干旱已經(jīng)成為了全球非常突出的環(huán)境問題。中國北方干旱、半干旱地區(qū)干旱加重的同時，南方干旱也在不斷擴展和加重，干旱現(xiàn)象已經(jīng)不僅僅是中國北方地區(qū)面臨的重要自然災(zāi)害，旱災(zāi)范圍已經(jīng)遍及全國[5]。

國內(nèi)外關(guān)于氣象干旱指數(shù)做了大量的研究，由于相對濕潤指數(shù)(moisture index)綜合考慮了降水以及其他需水信息，并可以直觀反映區(qū)域水分收支盈虧情況[3]的特點，被國內(nèi)部分區(qū)域應(yīng)用于干旱研究中。曹興等[6]利用相對濕潤指數(shù)研究發(fā)現(xiàn)新疆氣溫升高，降水減少，氣象干旱加?。徊芏训萚7]用其研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)蒙古中部農(nóng)牧作物的生長季呈持續(xù)變干趨勢；祁嘉郁等[8]用其發(fā)現(xiàn)北疆地區(qū)干旱強度呈減弱的趨勢，且夏旱強度以及中旱、重旱的頻率最高；王明田等[9]利用相對濕潤指數(shù)作為干旱指標，研究發(fā)現(xiàn)我國西南地區(qū)干旱強度減弱，且春旱和秋旱有所減輕；張青雯等[10]利用相對濕潤指數(shù)研究發(fā)現(xiàn)云南省氣象干旱呈增強趨勢，且冬旱最強、夏旱最弱，同時發(fā)現(xiàn)降水、日照時數(shù)及相對濕潤度是相對濕潤指數(shù)變化的主導(dǎo)因素。以上是相對濕潤指數(shù)在各個區(qū)域的干旱應(yīng)用研究，且均呈現(xiàn)該指數(shù)有助于了解干旱狀況的地域特征。雖然影響該指數(shù)的氣象因子已經(jīng)有許多學者在不同區(qū)域進行研究探討，但是不同區(qū)域主導(dǎo)因子存在差異。由于貴州省屬于喀斯特山區(qū)，地形破碎起伏大，水土流失快，受季風的影響，降水多，氣溫高，蒸發(fā)量大，日照時間少，相對濕潤度高，而相對濕潤指數(shù)主要考慮降水與蒸發(fā)等因素。且在貴州應(yīng)用較少。

因此，本文利用相對濕潤指數(shù)(MI)為干旱指標，綜合考慮降水和蒸散發(fā)等因子，以年、季為時間尺度，從干旱發(fā)生強度、頻率的角度分析貴州省季節(jié)性干旱時空演變規(guī)律，同時利用二維Couple分布函數(shù)，計算干旱強度和干旱頻率的聯(lián)合概率及條件概率，分析兩個干旱特征變量的關(guān)系。根據(jù)干旱特征制定相關(guān)的抗旱對策，結(jié)合干旱資料，農(nóng)作物生育期，為制定防旱減災(zāi)措施提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

貴州省位于中國西南部，云貴高原東部，介于東經(jīng)103°36′—109°35′，北緯24°37′—29°13′，是該地區(qū)的交通樞紐，地理環(huán)境復(fù)雜，地勢西高東低，山區(qū)面積廣[11]。貴州省屬于亞熱帶高原季風性濕潤氣候，主要氣候特點為：(1) 降水多，相對濕潤度大，日照時間少，晝夜溫差小，夏季氣溫高，冬季溫和，干濕季分明，年平均氣溫約15℃[12]。(2) 常年雨量豐沛，時空分布不均，年均降雨量最多值接近1 600 mm，最少值約為850 mm，年降水量1 000～1 300 mm[13]。(3) 由圖1可見，年均降水量呈南高北低的分布格局，受季風和大氣環(huán)流的影響，雨量集中在夏季[14]。盡管貴州省降水豐富，但由于區(qū)域性、季節(jié)性降水不均，地表破碎，土層薄弱，蓄水能力弱，年季變化和水分流失較大，容易引發(fā)區(qū)域和季節(jié)性的氣象干旱。貴州省多年平均降水圖和氣象站點分布如圖1—2所示。

圖1 貴州省多年平均降水

圖2 貴州省氣象站點分布

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源于“中國數(shù)據(jù)氣象網(wǎng)”(http:∥data.cma.cn)，選取貴州省1981—2019年17個縣市氣象站的觀測數(shù)據(jù)，采用逐日常規(guī)觀測數(shù)據(jù)，包括降水(mm)、日最高氣溫、日最低氣溫、平均風速、日照時數(shù)、平均相對濕度等氣象要素實測資料。利用ArcGIS繪制干旱強度與干旱頻率的空間分布圖，利用Origin軟件繪制時間趨勢折線圖，結(jié)合MATLAB編程語言，計算干旱強度和干旱頻率的聯(lián)合概率以及條件概率，再利用Surfer三維制圖軟件對研究結(jié)果進行可視化，并分析兩者的關(guān)系特征。

2.2 研究方法

2.2.1 相對濕潤指數(shù) 相對濕潤指數(shù)(MI)是某時段內(nèi)降水量與同時段內(nèi)可能蒸散量之差再除以該時段內(nèi)的可能蒸散量，適于評估和監(jiān)測作物生長的干旱情況，計算公式如下[15]：

(1)

式中:P為某時段內(nèi)的降水量(mm);ET0為某時段的參考作物蒸散量(mm),采用1998年聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)推薦的Penman-Monteith公式計算[16],即:

(2)

式中:Δ為飽和水氣壓曲線斜率(kPa/℃);γ為干濕表常數(shù)(kPa/℃);U2為距地面出2 m的風速(m/s);Rn為冠層表面凈輻射[MJ/(m2·d)];G為土壤熱通量[MJ/(m2·d)];T為日平均氣溫(℃);ea和ed分別為飽和水氣壓(kPa/℃)和實際水氣壓(kPa/℃)。

采用國家頒布的《氣象干旱等級》中提出的相對濕潤指數(shù)氣象干旱等級劃分法，以月為單位，干旱等級和類型見表1[15]。

表1 氣象干旱相對濕潤指數(shù)干旱等級劃分

2.2.2 干旱強度和干旱頻率 干旱強度是用來評價干旱的嚴重程度，干旱強度一般可以由相對濕潤指數(shù)值來反映，相對濕潤指數(shù)值越小，表示干旱越嚴重[17]。

干旱頻率是發(fā)生干旱的頻繁程度，指實際有干旱發(fā)生的年數(shù)或季節(jié)占總年數(shù)或總季節(jié)的百分比[9]。干旱頻率分為如下標準:極少發(fā)生(0～20%)，較少發(fā)生(20%～40%)，經(jīng)常發(fā)生(40%～60%)，頻繁發(fā)生(60%～80%)，極頻繁發(fā)生(80%～100%)[18]。

2.2.3 干旱概率 Couple函數(shù)[19]是一個定義在[0,1]區(qū)間上均勻分布的多維聯(lián)合分布函數(shù)，通過連接多個隨機變量任意形式的邊緣分布構(gòu)建聯(lián)合分布。Sklar′s定理：設(shè)x，y為隨機變量，其邊緣分布函數(shù)為F(x)和F(y)，F(xiàn)(x,y)為變量x和y的聯(lián)合分布函數(shù)，那么存在唯一的Couple函數(shù)C，使得

F(x,y)=Cθ[Fx(x),Fy(y)]

(3)

式中:θ為待定參數(shù)。

二維Couple的分布函數(shù)的計算公式為：

(4)

u=F1(x1),v=F2(x2)

式中：u和v分別為單變量的邊緣分布函數(shù)，其中u為干旱強度；v為干旱頻率。

基于Couple函數(shù)的二元干旱分布函數(shù)確定后，容易得到干旱的條件概率分布，主要考慮，給定干旱強度超過某一個閾值時，估計干旱頻率發(fā)生的概率分布。即指定條件事件u發(fā)生，事件v也發(fā)生的概率，條件分布函數(shù)可以用如下的通用公式表示[20]：

(5)

式中：v為一個n維的向量；vj為v中的任意一個變量；vj為v去除v-j后剩余向量；Cx,p∣v-j為二維條件Couple函數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 氣象干旱強度時空變化特征

3.1.1 空間演化特征 通過計算各氣象站點發(fā)生干旱時的MI指數(shù)平均值可以得到年均及季節(jié)干旱強度(圖3)。從圖3A中得出，貴州省年均及季節(jié)干旱強度的空間分布格局呈南高北低，望謨、獨山、安順等地區(qū)的干旱強度較高，強度在-0.69～-0.65，為中等程度干旱?？傮w上貴州省氣象干旱強度以輕旱和中旱為主，干旱程度偏低。從季節(jié)尺度上看，與其他季節(jié)相比，春旱(圖3B)強度較低，空間上呈南高北低、西高東低的空間分布，獨山、盤縣、威寧和望謨等地區(qū)的春季干旱強度較高，強度在-0.70～-0.65，為中等程度的干旱，其中三穗的干旱強度較低，達-0.45，為輕旱。春季平均干旱強度是-0.60，區(qū)域干旱強度整體為輕旱。夏旱(圖3C)和春旱強度相差不大，呈自西向東逐漸增強的趨勢，空間上呈東高西低的分布，夏旱在獨山、榕江、安順以及銅仁等地區(qū)干旱強度較高，干旱強度在-0.72～-0.65，為中旱，其中盤縣的干旱強度為0，表明無明顯干旱發(fā)生，夏季平均干旱強度是-0.59。秋旱(圖3D)較為嚴重，秋旱強度達到中旱以上的區(qū)域覆蓋了貴州省的大部分地區(qū)，其中貴州的東北部及西南部的小部分地區(qū)的秋旱強度達到輕旱，貴州東北部的湄潭、思南以及西南部畢節(jié)的干旱強度在-0.64～-0.55，干旱強度較低，為輕旱，其他區(qū)域的干旱強度介于-0.72～-0.66，為中旱，秋季平均干旱強度是-0.67，干旱強度整體達到中旱。冬旱(圖3E)在空間上的分布主要呈現(xiàn)為南高北低，中間低兩邊高的分布格局特點，東部地區(qū)、南部地區(qū)以及西部地區(qū)干旱強度介于-0.72～-0.66，為中旱，其中威寧、望謨及羅甸干旱強度達到-0.70以上，中部地區(qū)和北部地區(qū)干旱強度介于-0.64～-0.58，內(nèi)部差異較小，其中干旱強度最低的區(qū)域是黔西，干旱強度為-0.58，平均干旱強度是-0.65。季尺度結(jié)果表明，從平均干旱強度來看，秋旱、冬旱的干旱強度均達到中旱，春旱和夏旱的干旱強度達到輕旱。

以上結(jié)果表明，貴州省年、春季、夏季、秋季與冬季的干旱強度在空間上呈現(xiàn)出不同的空間分布格局，主要以輕旱和中旱為主。這是因為貴州省區(qū)域性與季節(jié)性降水分布不均，地形地貌復(fù)雜，坡度大、透水強、排水快、土層薄、土壤蓄水能力弱，地形起伏大，巖溶發(fā)育廣泛[12]。

圖3 貴州省氣象干旱強度空間分布

3.1.2 時間演化特征 分析干旱強度在1981—2019年的變化趨勢，干旱的平均相對濕潤指數(shù)值越小，意味著干旱強度越強。如圖4A所示，1981—2019年的多年平均干旱強度的變化過程，相對濕潤指數(shù)呈上升趨勢，說明多年平均干旱強度呈下降趨勢(傾斜率為0.04/10 a)；從1981—1994年，干旱強度呈減弱的趨勢，而1994—2018年，干旱強度呈波動式的增強趨勢。表明貴州省的氣象干旱強度在這39 a間呈減弱—增強的趨勢，但是整體上呈減弱的趨勢。春季相對濕潤指數(shù)(圖4B)整體呈上升趨勢(傾斜率為0.42/10 a)，表明春旱強度減弱，以2002年為界，從1981—2002年，春旱強度呈減弱的趨勢，且在1986年干旱強度達到最強，2002年之后，春旱強度是呈增強的趨勢，在2011年干旱強度達到最強。夏季相對濕潤指數(shù)(圖4C)呈上升趨勢(傾斜率為0.07/10 a)，表明夏旱強度呈減弱趨勢，以1999年為界，1981—1999年，夏旱強度呈減弱的趨勢，其中1981年干旱強度最強，1999—2019年，夏旱強度呈增強的趨勢，且在2011年和2013年干旱強度達到最強。秋季相對濕潤指數(shù)(圖4D)呈上升趨勢(傾斜率為0.06/10 a)，表明秋旱強度呈減弱趨勢，1981—2009年，秋旱強度呈增強趨勢，2009—2019年干旱強度呈減弱的趨勢，在2009年干旱強度達到最強。冬季相對濕潤指數(shù)(圖4E)呈上升趨勢(傾斜率為0.03/10 a)，表明冬旱強度呈減弱趨勢。從1981—2003年，冬旱強度呈下降趨勢，而2003—2019年，冬旱強度呈波動式的增強，在1986年、1995年、2009年干旱強度達到最強。

結(jié)果表明，這39年來，年、春季、夏季、秋季和冬季干旱強度整體上是呈減弱的趨勢，但是在21世紀以后，貴州省氣象干旱強度是呈增強的趨勢。尤其是2009年、2011年和2013年氣象干旱在這39年間表現(xiàn)得較為嚴重。這是由于21世紀以來，受厄爾里諾現(xiàn)象的影響，印度季風衰退，降雨偏少，貴州省干旱歷時和干旱烈增強，極端氣候加劇，氣象干旱加重明顯[12]。

圖4 貴州省氣象干旱強度時間變化趨勢

3.2 氣象干旱頻率變化特征

3.2.1 空間分布特征 干旱頻率用于評價干旱發(fā)生的頻繁程度，即實際有干旱發(fā)生的月數(shù)與不同季節(jié)的月份序列數(shù)之比[3]。年尺度上(圖5A)，自1981—2019年來，貴州省干旱頻率在空間上的變化是自東向西增大，呈西高東低的分布格局，多年來發(fā)生干旱的頻率在0～40%，干旱頻率平均為19.6%，是極少發(fā)生干旱的?？傮w來說，貴州省氣象干旱頻率是低頻的。季尺度上，春旱頻率(圖5B)的分布格局與多年平均干旱頻率分布格局具有相似性，都是呈西高東低的分布格局，春旱頻率發(fā)生最高的是威寧，為39%(10 a三遇)以上，較少發(fā)生干旱，春旱頻率發(fā)生最低的是三穗為0.8%，百年難得一遇。夏旱(圖5C)發(fā)生頻率的空間分布最為平均，頻率發(fā)生在0～20%，整體上整個貴州省在夏季是極少發(fā)生干旱的。秋旱頻率(圖5D)呈現(xiàn)南高北低的空間分布格局，干旱頻率基本上都發(fā)生在0～20%，秋季干旱頻率達到20%～40%的區(qū)域呈零星狀分布，秋季最高干旱頻率發(fā)生在羅甸和榕江，分別為24%，21%(5 a一遇)以上，較少發(fā)生干旱。冬旱頻率(圖5E)呈自東向西干旱頻率表現(xiàn)出極少發(fā)生、較少發(fā)生、經(jīng)常發(fā)生到頻繁發(fā)生的規(guī)律，其中羅甸和威寧的干旱頻率達到60%以上，頻繁發(fā)生氣象干旱，盤縣、畢節(jié)、桐梓、望謨的干旱頻率達到40%以上，干旱經(jīng)常發(fā)生。

以上結(jié)果表明，年尺度與春、冬季尺度的干旱頻率均呈西高東低的空間分布，夏、秋季尺度的頻率空間分布具有相似性，氣象干旱頻率較低。這是因為干旱頻繁程度與地形因子相關(guān)，而貴州省地勢呈西高東低，因此貴州省西部較其他區(qū)域發(fā)生干旱的頻率比較高。

3.2.2 時間分布特征 從圖6A可以得出，1981—2019年以來，干旱頻率在6.9%(1994年)～33.3%(2009年)波動，多年平均的干旱頻率呈上升趨勢(傾向率為1.05/10 a)，表明貴州省氣象干旱在1981—2019年呈越來越頻繁發(fā)生的趨勢，但總體來說氣象干旱是較少發(fā)生的。在20世紀80年代中后期和21世紀初期，干旱頻率呈明顯的上升趨勢，這是因為這一時期，貴州省進入少雨期，極端氣候加劇，導(dǎo)致氣象干旱發(fā)生[21]。季尺度上，春旱頻率(圖6B)在0(2000年)～45%(1987年)波動，春旱頻率呈下降趨勢(傾斜率為-0.8/10 a)，頻率在1987年(45%)和2011年(41%)達到最高。夏旱頻率(圖6C)在0(1982年)～33%(2011年)波動，夏旱頻率呈上升趨勢(傾斜率為0.64/10 a)，在2011年(33%)夏旱發(fā)生的頻率最高。秋旱頻率(圖6D)在0(1981年)～45%(2007年)波動，秋旱頻率是呈波動式的上升趨勢(傾斜率為1.65/10 a)，且在2007年(45%)秋旱發(fā)生的頻率最高。冬旱頻率(圖6E)在2%(1994年)～80%(2009年)波動，冬旱呈上升趨勢(傾斜率為2.74/10 a)，在2009年(80%)干旱頻率達到最大值，同時在2012年(60%)和2017年(64%)，氣象干旱頻繁發(fā)生。

圖5 貴州省氣象干旱頻率空間分布

圖6 貴州省氣象干旱頻率時間變化趨勢

以上結(jié)果表明，年尺度上，貴州省氣象干旱頻率呈上升趨勢，且干旱較少發(fā)生。季尺度上，氣象干旱除了春季發(fā)生的頻率是呈下降趨勢的，夏季、秋季和冬季是呈上升趨勢，且春季和夏季干旱頻率發(fā)生最高的年份都是在2011年，秋季干旱頻率最高發(fā)生在2007年，冬季干旱頻率最高發(fā)生在2009年。這是因為在21世紀以后貴州省干旱歷時和干旱烈度增加，干旱程度加劇，干旱頻發(fā)，尤其是2009年、2011年是近39年來較嚴重的氣象干旱年份[21]。

3.3 干旱頻率和干旱強度的概率分析

3.3.1 聯(lián)合概率分析 以干旱強度和干旱頻率作為變量，采用Couple函數(shù)擬合出二者間的最佳聯(lián)合分布函數(shù)，對貴州省的氣象干旱進一步做聯(lián)合特征分析(圖7)。結(jié)果表明，貴州省四季的干旱聯(lián)合特征總體相似，干旱強度和干旱頻率間具有較強的正相關(guān)性，在同一干旱頻率下，干旱強度邊緣分布越趨近于1，表明干旱特征聯(lián)合度越高。在春季尺度下，當干旱強度邊緣分布為0.8～1，干旱頻率邊緣分布在0.85～1時，干旱強度和干旱頻率的聯(lián)合度最高，聯(lián)合特征極值約為0.75～0.8，表明此時貴州省頻繁發(fā)生氣象干旱且干旱強度較強。在夏季尺度下，當干旱強度邊緣分布為0.95～1，干旱頻率邊緣分布為0.55～0.9，聯(lián)合特征極值為0.55～0.6，與春季相比，干旱特征聯(lián)合度有所減輕。從干旱強度邊緣分布和干旱頻率邊緣分布來看，夏季干旱強度比春季的強，但是干旱頻率卻比春季的頻率低，意味著不是干旱頻率越高，干旱強度越強，二者間并非正相關(guān)關(guān)系，此時貴州省可能發(fā)生較低頻率氣象干旱且干旱強度較強。在秋季尺度下，當干旱強度邊緣分布為0.6～1，干旱頻率邊緣分布在0.85～1時，聯(lián)合特征極值為0.6～0.65。在冬季尺度下，當干旱強度邊緣分布為0.9～1，干旱頻率邊緣分布在0.85～1時，聯(lián)合特征極值為0.7～0.75。夏、秋季節(jié)的干旱聯(lián)合特征值低于冬、春季節(jié)的干旱聯(lián)合特征值，表明夏、秋季節(jié)的干旱強度和干旱頻率變化比冬、春季節(jié)的變化??；干旱聯(lián)合特征值呈春季>冬季>秋季>夏季，聯(lián)合特征值越高，發(fā)生較高干旱強度和較高干旱頻率的氣象干旱的概率越高。

圖7 聯(lián)合概率分布

3.3.2 條件概率分析 對于二維隨機變量干旱強度和干旱頻率，可以考慮其中一個隨機變量取得固定值的條件下，另一隨機變量的概率分布，貴州省氣象干旱主要以輕旱與中旱為主，因此研究以各季節(jié)干旱強度(輕旱、中旱)為條件，分析各季節(jié)尺度下干旱頻率的條件概率分布(圖8)。干旱強度和干旱頻率存在著較為密切的關(guān)系，研究結(jié)果表明，貴州省四季的條件概率特征總體相似，條件概率特征值與干旱頻率呈正相關(guān)，即在同一干旱強度下，干旱頻率值越大，發(fā)生干旱的概率越大。在春季干旱強度發(fā)生條件下，干旱頻率發(fā)生的條件概率值在0.025～1；在夏季干旱強度發(fā)生條件下，干旱頻率發(fā)生的條件概率值在0.125～1；在秋季干旱強度發(fā)生條件下，干旱頻率發(fā)生的概率值在0.051～1；在冬干旱強度發(fā)生條件下，干旱頻率發(fā)生的概率值在0.041～1。在不同季節(jié)干旱強度下，干旱頻率發(fā)生的條件概率大體一致，只有略微差距，可見各季節(jié)發(fā)生的干旱強度對各季節(jié)干旱頻率發(fā)生概率的影響并不大。在各季節(jié)干旱強度下，季節(jié)干旱頻率發(fā)生的概率值呈夏季>秋季>冬季>春季，這與干旱聯(lián)合特征值的排序恰好相反。

由于春季處于夏季即雨季之前，其降水少，作物或植被需水大，容易發(fā)生高強度高頻率的氣象干旱。夏季的降水主要在6月、7月、8月持續(xù)高溫，這將容易引起干旱，但由于降水多，發(fā)生的干旱以高頻率低強度為主。因此，各季節(jié)的聯(lián)合特征值與條件概率值的排序剛好相反。

圖8 干旱頻率條件概率分布

4 討 論

本文基于1981—2019年逐日降水資料計算相對濕潤指數(shù)對貴州省氣象干旱的時空變化進行研究，干旱強度和干旱頻率是描述干旱的兩個重要特征變量，在研究干旱強度和干旱頻率的時空變化特征時，發(fā)現(xiàn)貴州省1981—2019年的干旱強度整體上的空間變化呈南高北低的分布格局，各季節(jié)干旱發(fā)生在空間上有所不同，以輕旱和中旱為主；從覆蓋面積來看，秋、冬季節(jié)的中旱強度覆蓋范圍比春、夏季節(jié)的覆蓋范圍大，其中春旱西部和南部部分地區(qū)以中旱為主，MI指數(shù)在-0.65以上，其他區(qū)域以輕旱為主；夏旱中東部地區(qū)以中旱為主，較其他地區(qū)而言，干旱強度較強；秋旱除了東北部和北部小部分地區(qū)以輕旱為主，其他地區(qū)均以中旱為主；中北部地區(qū)的冬旱以輕旱為主，其余地區(qū)以中旱為主。在這39年間，干旱強度是呈減弱—增強的趨勢，但整體上呈減弱的趨勢。貴州省春、夏、秋、冬MI指數(shù)(0.42/10 a，0.07/10 a，0.06/10 a，0.03/10 a)呈上升趨勢，其中氣象干旱以春季升幅最大、冬季升幅最小，即冬旱強度最大、秋旱和夏旱次之、春旱較弱，在39年間，2009年、2011年、2013年氣象干旱表現(xiàn)得較為嚴重。這是因為2000年以后貴州省降水減少，高溫天氣較多，持續(xù)時間長且烈度大，導(dǎo)致氣象干旱發(fā)生。貴州省屬于亞熱帶季風性濕潤氣候區(qū)，受熱帶海洋氣團和大陸氣團的交替控制，同時青藏高原積雪異常對貴州春旱和夏旱有一定影響[22]，春夏季降水多，降雨強度大，秋冬季溫和少雨，降雨量和降水強度較小。這與李月[12]和慎東方[21]等利用SPEI指數(shù)分析了貴州省干旱呈明顯的區(qū)域性與季節(jié)性，貴州省干旱歷時和干旱烈度在2000年后呈增強趨勢的研究結(jié)果基本一致。SPEI指數(shù)和MI指數(shù)都是同時考慮了降水和蒸散等因素，區(qū)別在于SPEI指數(shù)適用于長時間序列的干旱監(jiān)測與評估，MI指數(shù)適用于短時間尺度的干旱監(jiān)測與評估。經(jīng)過本文研究發(fā)現(xiàn)，MI指數(shù)對研究貴州干旱有較好的適用性。

干旱頻率呈自西向東逐漸降低的分布格局。貴州省春旱頻率(-0.8/10 a)呈下降趨勢，夏、秋、冬旱頻率(0.64/10 a，1.65/10 a，2.74/10 a)均呈上升趨勢，且冬季升幅最大，秋季次之。干旱頻率發(fā)生的高低與地形因子呈顯著相關(guān)，坡度、地形起伏度、坡面曲率越大，則發(fā)生干旱的頻率越大，而貴州省地勢西高東低，坡度大，地表破碎，土層瘠薄，涵養(yǎng)水源能力弱，透水強排水快，季節(jié)性降雨分布不均，秋冬季節(jié)降水少，極易發(fā)生干旱[14]。

在干旱聯(lián)合特征中，4個季節(jié)的聯(lián)合特征值呈明顯的相似性，夏、秋季節(jié)的干旱聯(lián)合度低于冬、春季節(jié)的干旱聯(lián)合度。即冬、春季節(jié)同時發(fā)生較高強度和較高頻率的氣象干旱的概率大于夏、秋季節(jié)。在干旱頻率的條件概率上，4個季節(jié)干旱頻率發(fā)生的條件概率趨于一致，可見各個季節(jié)發(fā)生的干旱強度對各季節(jié)干旱頻率發(fā)生概率的影響并不大，干旱特征聯(lián)合分布的總體情況與條件概率特征分布的總體情況的排序結(jié)果相反。

本文僅從氣候的角度分析了貴州省季節(jié)性氣象干旱時空分布特征，而對于氣象干旱的研究不僅要考慮氣候的變化，還要兼顧地形地貌、人類活動、土壤植被、大氣環(huán)流以及北太平洋海溫等多因素的影響，影響貴州干旱的因素較多，形成機理較為復(fù)雜，因此，結(jié)合研究區(qū)實際情況，針對干旱的監(jiān)測、評估與區(qū)劃研究還有待進一步深入[22]。

5 結(jié) 論

(1) 貴州省1981—2019年相對濕潤指數(shù)呈增大—減小的趨勢，干旱呈減弱—增強的趨勢，整體上呈減弱的趨勢。貴州各季節(jié)干旱強度整體上均呈下降趨勢，但春季在2002年后干旱呈增強趨勢，在2011年干旱達到最強；夏季在1999年之后干旱呈增強趨勢，在2011年和2013年干旱達到最強；秋季在2009年干旱達到最強；冬季在2003年后干旱呈增強趨勢，且在2009年干旱達到最強。冬旱強度最強，秋旱次之，春旱和夏旱稍弱?？臻g上整體上呈南高北低的分布格局，春季西部與南部高，且呈零星狀分布，東部和北部低的分布格局；夏季呈東高西低的分布格局；秋季呈東北低，其余地方高的分布格局；冬季呈中部、北部地區(qū)低，西部、東南部高的分布格局。

(2) 貴州省整體上干旱頻率呈上升趨勢，各季節(jié)上，春季干旱頻率呈下降趨勢，夏、秋、冬季均呈上升趨勢。春旱和夏旱在2011年干旱頻率達到最高；秋季在2007年達到最高；冬季在2009年干旱頻率達到最高。冬季干旱頻率最高，干旱頻率最高的地區(qū)在威寧，其次在畢節(jié)、盤縣、望謨、羅甸等西部、西南等地區(qū)，再次是在貴陽、安順、獨山、湄潭等中部地區(qū)；春旱頻率次之，干旱頻率最高的地區(qū)在桐梓、威寧、盤縣、望謨、羅甸等西部地區(qū)；夏旱頻次與秋旱頻次空間分布較為一致，秋旱頻次較高的地區(qū)分布在榕江、羅甸等南部地區(qū)；夏旱頻次最低。

(3) 在干旱聯(lián)合特征中，4個季節(jié)的聯(lián)合特征值呈春季>冬季>秋季>夏季的規(guī)律，在各季節(jié)干旱頻率的條件概率中，條件概率特征值呈夏季>秋季>冬季>春季的規(guī)律。兩者的排序恰好相反。