基于SPEI 的開都河流域干旱時空演變特征分析

張瑋煊，刁 鵬，巴音才次克，尼米才仁·努加

（巴音郭楞蒙古自治州氣象局，新疆 庫爾勒841000）

干旱是降水、溫度及蒸散等氣候因子共同影響的結(jié)果[1]，作為全球最為嚴(yán)重的氣象災(zāi)害之一，不僅影響廣、時間長、危害大，更會對人類的生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重影響。隨著全球氣候變化，區(qū)域降水及蒸發(fā)產(chǎn)生了顯著改變[2]，導(dǎo)致區(qū)域的干旱趨勢進(jìn)一步加劇[3]，這不僅對受氣候影響較大的農(nóng)牧業(yè)系統(tǒng)易造成危害，還對水資源安全、生態(tài)環(huán)境保護(hù)及修復(fù)等方面帶來影響。因此，全面認(rèn)識區(qū)域干旱變化規(guī)律，已成為科學(xué)界研究的熱點，尤其近些年，干旱和半干旱區(qū)域的干旱狀況受到普遍關(guān)注[4-6]。

為更好監(jiān)測和定量描述干旱狀況，準(zhǔn)確反映干旱發(fā)生機(jī)理[7]，研究人員將干旱指數(shù)作為開展干旱研究的有效工具。目前，常用的干旱指標(biāo)包括：帕爾默干旱指數(shù)（PDSI）、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）以及標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)（SPEI）。PDSI 指數(shù)固定的時間尺度，導(dǎo)致其普適性較差[8]。SPI 指數(shù)時間尺度較為靈活，但在全球氣候變化背景下，未考慮到其他氣候因素對干旱的影響性[9-10]。因此，具有多時間尺度特征，兼顧降水和蒸發(fā)等特點的SPEI 指數(shù)，逐漸成為研究干旱特征的新理想指標(biāo)[11-12]。Abdullah[13]采用SPEI 指數(shù)對孟加拉國的干旱特征進(jìn)行了評估，得出孟加拉國東北部地區(qū)更易受到極端和嚴(yán)重干旱事件的影響；鄒磊等[14]基于SPEI 指數(shù)分析了渭河流域的干旱時空變化，發(fā)現(xiàn)渭河流域有變旱趨勢；曹博等[15]研究了長江中下游流域的干旱時空特征，得出21 世紀(jì)初年尺度的干旱頻率最高。

開都河流域位于我國新疆天山南麓焉耆盆地北緣，不僅是新疆的重要經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)，還是新疆的重點生態(tài)保護(hù)區(qū)，但受西北干旱區(qū)氣候影響[16]，該區(qū)域極易引發(fā)干旱，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展、生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。目前，有關(guān)開都河流域干旱時空演變的研究較少，僅有宋玉鑫等[17]基于水文SWAT 模型分析了開都河流域1965—2016 年不同季節(jié)的干旱特征。由于數(shù)據(jù)序列長度或計算干旱指數(shù)方法的不同，導(dǎo)致研究結(jié)果會存有差異，如李劍鋒等[18]基于SPI 指數(shù)得出1957—2009 年的南疆夏季干旱有減弱趨勢，而郭冬等[19]利用SPEI 指數(shù)得出在1961—2020 年夏季南疆東部干旱有明顯增加趨勢，南疆西部干旱減弱趨勢不明顯。為此，在全球氣候不斷變化的背景下，及時采用較新數(shù)據(jù)資料開展干旱變化分析很有必要。本文利用開都河流域內(nèi)國家基本氣象站點連續(xù)記錄的1961—2020 年氣象觀測資料，以SPEI 指數(shù)為干旱指標(biāo)，對該流域的干旱時空演變規(guī)律及成因進(jìn)行分析，以期為當(dāng)?shù)刂贫ǚ罏?zāi)減災(zāi)措施和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供一定科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

開都河流域位于41°47′～43°21′N，82°58′～86°55′E，地勢自西北向東南傾斜，流域干流全長500 km以上，流域面積為2.2 萬km2，是新疆重要的農(nóng)業(yè)種植區(qū)、牧業(yè)養(yǎng)殖區(qū)以及生態(tài)保護(hù)區(qū)，更是極為重要的水源地之一。研究區(qū)西北多為海拔較高的山區(qū)，東南為海拔較低的平原，受大陸性溫帶干旱氣候影響，冬冷夏熱，全年日照充足，降水較少，蒸發(fā)能力強，由于深居歐亞大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，且水汽輸送受天山山脈的阻擋影響，其來水方式主要以冰雪融水、降水以及地下水補給為主，導(dǎo)致流域生態(tài)環(huán)境較為脆弱，是我國氣候變化較為敏感的區(qū)域[17，20]。因此，干旱作為危害當(dāng)?shù)刈顕?yán)重的氣象災(zāi)害之一，對其分析研究具有重要意義。

1.2 數(shù)據(jù)來源

采用開都河流域5 個國家基本氣象站1961—2020 年共60 a 的逐日降水量和氣溫等資料。所有數(shù)據(jù)均經(jīng)過質(zhì)量控制，其可靠性和連續(xù)性均能滿足研究需要。根據(jù)開都河流域特點，年統(tǒng)計資料按照自然年算法，季節(jié)的劃分采用氣象季節(jié)，即3—5 月為春季，6—8 月為夏季，9—11 月為秋季，12—次年2月為冬季。

1.3 研究方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)SPEI

SPEI 指數(shù)主要是計算降水量與蒸散量的差值，然后比較其與平均狀態(tài)的離散程度，以此來反映某區(qū)域的干旱狀況[21]。SPEI 指數(shù)計算關(guān)鍵在于蒸散量，本文主要采用Thornthwaite 方法[22]用于計算潛在蒸散量。具體SPEI 指數(shù)計算方法可參考文獻(xiàn)[5]。

主要采用2 個時間尺度的SPEI 指數(shù)數(shù)據(jù)集，分別為反映季節(jié)干旱水平的SPEI-3 和反映年干旱水平的SPEI-12[23]。研究中分別選取SPEI-3 中5、8、11 月及次年2 月的SPEI 指數(shù)代表當(dāng)年各季的干旱狀況，選取SPEI-12 中12 月的SPEI 指數(shù)代表當(dāng)年年際干旱狀況。SPEI 指數(shù)等級標(biāo)準(zhǔn)（表1）參照國家氣象干旱等級[24]劃分，并以此得出流域各干旱等級的發(fā)生頻率。

表1 基于SPEI 指數(shù)的干旱等級劃分

1.3.2 Mann-Kendall 趨勢檢驗法

Mann-Kendall 趨勢檢驗法（M-K）是一種無需樣本服從特定分布的非參數(shù)統(tǒng)計檢驗方法，是目前國內(nèi)外常用的趨勢診斷方法之一。本文基于M-K 法分析開都河流域不同尺度的SPEI 指數(shù)變化趨勢及顯著性水平。

1.3.3 Morlet 小波分析法

Morlet 小波分析方法具有非正交性，不僅在時間與頻率的局部化之間具有較好的平衡，而且能有效濾去隨機(jī)因素對參數(shù)的影響。因此，本文利用MATLAB 軟件選取復(fù)Morlet 小波函數(shù)，對開都河流域各尺度下的SPEI 指數(shù)變化規(guī)律開展分析。

1.3.4 趨勢歸因分析

由于SPEI 指數(shù)受各氣象因子影響的程度不同，且不同因子間的變化存在一定相互作用。為此，本文采用數(shù)值試驗的方法得出各氣象因子對開都河流域干旱變化趨勢的貢獻(xiàn)。該數(shù)值試驗包括控制試驗與敏感性試驗。其中，控制試驗是指使用未進(jìn)行處理的各氣象因子數(shù)據(jù)計算SPEI 指數(shù)。敏感性試驗是指每次只對某一氣象因子數(shù)據(jù)進(jìn)行逐月去趨勢化處理，再計算SPEI 指數(shù)。最終控制試驗與敏感性試驗的SPEI 指數(shù)趨勢差值為某一氣象因子對開都河流域干旱變化趨勢的貢獻(xiàn)。

2 結(jié)果分析

2.1 SPEI 時間演變特征

2.1.1 趨勢分析

由圖1 可知，SPEI 指數(shù)的傾向率為-0.043/10 a，說明流域有干化趨勢。從變化幅度看，流域具有較為明顯的“偏干—偏濕—偏干”特征，其中1986 年后多為正值，2003 年后多為負(fù)值，表明1987—2003 年偏濕，2004—2020 年偏干。流域除冬季SPEI 指數(shù)呈顯著上升趨勢（P＜0.02）外，其余季節(jié)SPEI 指數(shù)均呈減小趨勢，其中速率下降春季最大，為-0.075/10 a，夏季最小，為-0.002/10 a，說明冬季濕化趨勢明顯，春季、夏季和秋季呈緩慢干旱化趨勢。

圖1 開都河流域年與季節(jié)尺度的SPEI 指數(shù)年際變化與M-K 檢驗

由M-K 趨勢檢驗可得，流域在20 世紀(jì)90 年代有一定上升趨勢，而進(jìn)入21 世紀(jì)初后呈下降趨勢。同時，在0.05 顯著性臨界線內(nèi)，雖然UF、UB 曲線相交于2003 年，但之后UF 線未通過0.05 的顯著性檢驗，因此流域的年尺度SPEI 指數(shù)突變年份不顯著。春秋、夏秋及秋季均突變不明顯，但都在20 世紀(jì)90年代有上升趨勢，在21 世紀(jì)初呈下降趨勢；冬季流域整體上升趨勢顯著，并在1970 年發(fā)生突變。綜上可得，流域在20 世紀(jì)90 年代存在較為明顯的偏濕化，除冬季外，其余季節(jié)均呈干旱化趨勢，這對當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧業(yè)的發(fā)展將造成一定不利影響。

2.1.2 周期分析

根據(jù)小波功率譜（圖2）可知，小波影響椎COI（U 型線）內(nèi)，開都河流域整個研究期間顯著存在2～4 a 的變化周期（粗黑線封閉區(qū)域代表通過0.05 的顯著性檢驗），而1970—1995 年則主要存在4～6 a的變化周期。春季，SPEI 指數(shù)的變化周期在20 世紀(jì)90 年代前為2～5 a，在20 世紀(jì)90 年代末則主要為2～7 a；夏季，SPEI 指數(shù)的周期變化較為分散，1972—1998 年變化周期主要為2～6 a，2000—2008 年為2～3 a，2010 年后為2～5 a，但其大部分面積位于COI范圍外；秋季，流域自1982 年開始具有明顯變化周期，2003 年前以2～8 a 的變化周期為主，之后為2～6 a；冬季，1972—1980 年變化周期為2～5 a，1982—2008年為2～6 a。

圖2 開都河流域年與季節(jié)尺度的SPEI 指數(shù)小波功率譜分析

由小波實部圖可知，流域在17 a 周期上，經(jīng)歷了2 個明顯的“濕、干”交替循環(huán)，其中2008—2013年是干旱最嚴(yán)重時期。季節(jié)尺度上，各季節(jié)均在10～20 a 左右周期上，出現(xiàn)了較明顯的“干、濕”循環(huán)，并在3～9 a 的小尺度上，周期振蕩最頻繁。春季在1995 年前，干濕變化較為分散，1995 年后變化周期較穩(wěn)定；夏季偏干濕時期出現(xiàn)較少，一直較為穩(wěn)定，而最濕潤與最干旱時期分別為1989—1999 年、2008—2013 年；秋季大致每5 a 出現(xiàn)一次干濕交換，變化周期較固定；冬季在1985 年前干濕變化周期較長，之后周期較短。

2.2 SPEI 空間變化特征

由圖3 可知，開都河流域的SPEI 指數(shù)變化趨勢由北向南大致呈“+-”的空間分布狀況，其中和靜、焉耆區(qū)域呈顯著減小趨勢，變干態(tài)勢明顯。而季節(jié)尺度上，流域各季節(jié)的干濕空間變化趨勢存在相異特征。其中，流域春季和秋季的SPEI 指數(shù)變化趨勢不僅空間上分布一致，均自西向東呈“-+”的空間分布狀況，而且SPEI 指數(shù)呈減小趨勢的區(qū)域也相同，只有和碩區(qū)域的SPEI 指數(shù)呈上升趨勢，并在秋季趨勢顯著；夏季，流域的SPEI 指數(shù)空間變化趨勢與年際基本一致，不僅自北向南呈“+-”的空間分布特征，且焉耆區(qū)域干旱化態(tài)勢顯著；冬季，流域整體呈“+”的空間分布狀況，只有巴音布魯克區(qū)域變濕趨勢顯著。因此結(jié)合圖2 可知，開都河流域除冬季外均呈干旱化趨勢，主要是受和靜與焉耆的SPEI 指數(shù)變化趨勢影響。作為流域農(nóng)作物主要生產(chǎn)區(qū)的和靜與焉耆區(qū)域，除冬季外干旱化趨勢明顯，這對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

圖3 開都河流域年與季節(jié)尺度的SPEI 指數(shù)變化趨勢空間分布

2.3 干旱事件特征分析

2.3.1 時間尺度分析

為充分了解開都河流域1961—2020 年干旱事件演變特征，結(jié)合表1 統(tǒng)計了流域不同年代、季節(jié)的干旱事件發(fā)生頻率（圖4）。由圖4a 可知，流域年尺度的干旱事件總頻率整體呈增加趨勢，6 個年代的干旱事件發(fā)生頻率呈現(xiàn)“增—減—增”的變化趨勢，同時21 世紀(jì)初不僅干旱事件發(fā)生的累計頻率最高，且中度干旱事件與輕度干旱事件發(fā)生頻率也最高。從圖4b 可知，發(fā)生干旱事件的頻率為：春季＞秋季＞夏季＞冬季，其中春季發(fā)生干旱事件的頻率最多，為28.33%，秋季次之，僅比春季少1.66%。從干旱程度看，重度干旱事件只有春季發(fā)生過；中度干旱事件各季節(jié)均有發(fā)生，夏季和秋季發(fā)生頻率最多；輕度干旱事件是流域發(fā)生最多的干旱事件，其中春季和秋季發(fā)生頻率最多。由此可知，輕度干旱事件是流域主要干旱事件，且多發(fā)生于春季和秋季。

圖4 開都河流域不同年代（a）和季節(jié)（b）的干旱發(fā)生頻率

2.3.2 持續(xù)性分析

由于持續(xù)干旱事件對農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)損失更為嚴(yán)重，且干旱事件的持續(xù)時間越長，干旱狀況越嚴(yán)重[25]，因此根據(jù)SPEI-1 數(shù)據(jù)，依據(jù)表1 定義SPEI≤-0.5（發(fā)生輕度干旱及以上）連續(xù)2 個月為1 次連續(xù)干旱過程，將該干旱過程的SPEI 平均值作為此次干旱事件程度。

由圖5 可知，流域持續(xù)性干旱事件共發(fā)生35次。從持續(xù)時間看（圖5a），持續(xù)2 個月＞持續(xù)3 個月＞持續(xù)4 個月＞持續(xù)5 個月，發(fā)生概率分別為71.43%、20%、5.71%、2.86%，主要起始月份分別為4、1、3、8 及2 月。從跨越季節(jié)來看，春季＞夏季與冬季＞秋季，發(fā)生次數(shù)分別為16、13、13、9 次，累積時間分別為29 個月，18 個月，20 個月，16 個月。從持續(xù)程度看（圖5b），輕度干旱＞中度干旱＞重度干旱，其中出現(xiàn)輕度干旱的頻率是中度干旱的1.8 倍，更遠(yuǎn)高于重度干旱。輕度干旱多始于1 月，中度干旱多始于4 月，而重度干旱只在7 月發(fā)生。從頻率看，開始發(fā)生持續(xù)干旱最多的月份是4 月，為20%，其次為1 月，為14.29%。1 月多開始發(fā)生持續(xù)3 個月的輕度干旱，4 月多開始發(fā)生持續(xù)2 個月的中度干旱，而流域發(fā)生持續(xù)干旱事件多以輕度干旱為主，且春季最易發(fā)生持續(xù)干旱事件。

圖5 開都河流域持續(xù)干旱事件的持續(xù)時間（a）與持續(xù)程度（b）

2.4 干旱影響因素分析

由于SPEI 指數(shù)主要受降水量和潛在蒸散發(fā)共同影響，而基于Thornthwaite 公式計算的潛在蒸散發(fā)又與氣溫變化相關(guān)。因此，為分析流域的干旱變化過程，本文基于數(shù)值試驗結(jié)果，得出了不同時間尺度下降水量及氣溫對流域年均SPEI 指數(shù)的貢獻(xiàn)程度。

由表2 可知，開都河流域SPEI 指數(shù)在時間上的變化特征。從局部看，各時間尺度下的降水量，在20世紀(jì)80 年代之前，貢獻(xiàn)基本為負(fù)值，之后為正值；氣溫在21 世紀(jì)初，貢獻(xiàn)逐漸由正轉(zhuǎn)負(fù)，表明開都河流域20 世紀(jì)80 年代開始呈濕化趨勢，主要受降水量影響，而21 世紀(jì)初開始呈干旱化趨勢，則受氣溫影響。從總體看，除冬季的其余時間尺度上，降水量增加對SPEI 指數(shù)趨勢的正向貢獻(xiàn)幅度（分別為年0.01/a，春季0.006/a，夏季0.004/a，秋季0.008/a）小于氣溫顯著增加對SPEI 指數(shù)趨勢的負(fù)向貢獻(xiàn)幅度（分別為年-0.017/a，春季-0.015/a，夏季-0.01/a，秋季-0.011/a），導(dǎo)致流域年、春季、夏季和秋季呈干旱化趨勢，表明流域的干旱化趨勢主要受氣溫變化影響。冬季，由于降水量增加（貢獻(xiàn)為0.036/a）抵消了氣溫增加（貢獻(xiàn)為-0.001/a）造成的偏干趨勢，造成冬季流域濕化明顯，這與該季節(jié)氣溫普遍較低，不利于地表蒸發(fā)有關(guān)，但隨著氣溫增加明顯，未來也可能呈偏干化。

表2 開都河流域不同時期和區(qū)域的氣溫與SPEI 指數(shù)變化趨勢

由圖6 和表3 可知開都河流域SPEI 指數(shù)在空間上的變化趨勢。巴音布魯克、巴倫臺、和碩區(qū)域除春季受氣溫貢獻(xiàn)較大外，其余時間尺度受降水量貢獻(xiàn)較大，而和靜與焉耆區(qū)域除冬季受降水量貢獻(xiàn)較大外，其余時間尺度受氣溫貢獻(xiàn)較大。從空間看，北部地區(qū)（巴音布魯克、巴倫臺）降水量增加的貢獻(xiàn)（年平均為0.016/a，夏季平均為0.005/a）大于氣溫增加的貢獻(xiàn)（年平均為-0.009 5/a，夏季平均為-0.005/a），南部地區(qū)（和靜、和碩、焉耆）降水量增加的貢獻(xiàn)（年平均為0.006 7/a，夏季平均為0.002 7/a）小于氣溫增加的貢獻(xiàn)（年平均為-0.022/a，夏季平均為-0.012 7/a），導(dǎo)致流域年尺度與夏季自北至南呈“+-”的空間分布。春季和秋季由于西部地區(qū)（巴音布魯克、和靜、焉耆）降水量微弱增加的貢獻(xiàn)小于氣溫顯著增加的貢獻(xiàn)；而東部地區(qū)（巴倫臺、和碩）因降水量增加的貢獻(xiàn)大于氣溫增加的貢獻(xiàn)，造成流域自西向東呈“-+”的空間分布；冬季的各區(qū)域雖然氣溫增加，但其貢獻(xiàn)遠(yuǎn)小于降水量增加的貢獻(xiàn)，因而流域呈“+”的空間分布。

圖6 開都河流域不同區(qū)域降水量和氣溫對SPEI 指數(shù)的趨勢貢獻(xiàn)

表3 開都河流域季節(jié)尺度不同區(qū)域的降水量和氣溫傾向率

2.5 SPEI 指數(shù)與氣溫對比分析

作為氣候變化較為敏感的開都河流域，其干旱變化主要受氣溫影響，而在全球氣候變暖背景下，一定程度上影響了流域的干旱時空演變。因此，通過分析氣溫與SPEI 指數(shù)的變化趨勢，可得出流域干旱變化的氣候背景，進(jìn)一步了解流域干旱演變的機(jī)制。

從表2 可知，流域在1981—1990 年和2011—2020 年不僅氣溫呈增加趨勢，SPEI 指數(shù)也呈增加趨勢，表明流域該期間趨于“暖濕化”，而1991—2000年，在氣溫持續(xù)增加下，SPEI 指數(shù)呈減小趨勢，說明此時流域趨于“暖干化”。各區(qū)域不僅趨于“暖濕化”和“暖干化”的時期相異，而且出現(xiàn)的次數(shù)也不盡相同。其中，巴音布魯克1961—1970 年和1991—2000年趨于“暖濕化”，1981—1990 年趨于“暖干化”；巴倫臺經(jīng)歷了持續(xù)20 a 的“暖濕化”趨勢，以及2 個“暖干化”時期；和碩經(jīng)歷了“暖濕化”時期2 次，“暖干化”時期3 次；焉耆自1971 開始，一直趨于“暖干化”，但干旱化趨勢正減??；和靜只在1981—1990 年經(jīng)歷了“暖濕化”，而“暖干化”時期經(jīng)歷了3 個。流域在“暖濕化”時期，主要受和靜、和碩、巴音布魯克與巴倫臺等區(qū)域影響，而“暖干化”則受和靜、和碩與焉耆等區(qū)域的影響。

3 討論

本文基于SPEI 指數(shù)分析了開都河流域1961—2020 年干旱時空變化特征，得出流域除冬季外，年、春季、夏季和秋季的SPEI 指數(shù)均呈下降趨勢，有變干態(tài)勢，這與任培貴等[5]和郭冬等[19]分別利用SPEI指數(shù)對西北地區(qū)的干旱變化趨勢分析及南疆東部地區(qū)干旱指數(shù)分析的結(jié)果一致。在空間分布上，流域夏季自北向南呈“上升—下降”的分布趨勢，而宋玉鑫等[17]研究表明，開都河流域夏季北部呈下降趨勢，南部呈上升趨勢。造成這種差異的可能原因有：研究時段及區(qū)域范圍不同，宋玉鑫等[17]選取的研究時段為1965—2016 年，研究區(qū)域只有和靜區(qū)域，本研究時間序列為1961—2020 年，研究區(qū)域涵蓋了和碩、焉耆等區(qū)域。其次，計算SPEI 指數(shù)的方法不同?；跉庀笥^測數(shù)據(jù)計算的SPEI 指數(shù)，在一定程度上更符合開都河流域區(qū)域的氣候特征[26-27]，而基于SWAT 水文模型模擬出的降水量和潛在蒸散發(fā)量受下墊面影響較大，從而導(dǎo)致流域不同區(qū)域的分布趨勢與前者不一致。

此外，開都河流域北部地區(qū)的干旱變化除春季外，主要受降水量變化影響，而南部地區(qū)除冬季外，主要受氣溫變化影響。因此，作為開都河流域源頭的西北地區(qū)，其干旱的發(fā)生將直接關(guān)系到東南地區(qū)人們的生活生產(chǎn)，而東南地區(qū)的干旱發(fā)生，將影響當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略發(fā)展。在開都河流域整體變干的背景下，各區(qū)域應(yīng)采取針對性的抗旱工作，如：在西北地區(qū)加強空中云水資源利用，做好水土保持工作等，在東南地區(qū)加強農(nóng)田水利基本建設(shè)，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件等，這將為實現(xiàn)開都河流域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

本研究還有一些不足之處，根據(jù)已有研究結(jié)果[28-30]可知，基于Penman-Monteith 公式獲得的潛在蒸散量與干旱區(qū)的實測數(shù)據(jù)契合度比較好，雖然降水量和氣溫均是干旱變化的重要影響因子，但研究其他不同氣象因子對開都河流域干旱變化的影響也十分有必要。在后續(xù)的研究中，將基于Penman-Monteith 公式進(jìn)行SPEI 指數(shù)的對比計算，以期更加全面地分析開都河流域的干旱成因。

4 結(jié)論

（1）1961—2020 年開都河流域的年SPEI 指數(shù)以-0.056/10 a 傾向率呈波動下降趨勢，表明流域有干化趨勢。在不同季節(jié)中，除冬季濕潤化趨勢顯著外，春季、夏季和秋季均呈干旱化趨勢，但干旱化趨勢不顯著。在空間分布上，年與夏季，流域由北向南呈逐漸減小的空間分布趨勢；春季與秋季，流域自西向東呈增加趨勢；而冬季，流域整體呈增加趨勢。

（2）開都河流域各時間尺度下的降水量與氣溫對SPEI 指數(shù)的長期貢獻(xiàn)具有年代際變化特征，且流域干化的主導(dǎo)因素為氣溫，濕化的主導(dǎo)因素為降水。同時，流域北部地區(qū)除春季受氣溫影響較大，其余時間尺度下均受降水量影響較大，南部地區(qū)則是除冬季受降水影響較大，其余時間尺度下受氣溫影響較大。

（3）從干旱事件來看，近60 年開都河流域的干旱事件總頻率整體呈增加趨勢，各時間尺度上的干旱基本2～6 a 一遇，以輕旱為主，中旱次之，春季和秋季是干旱多發(fā)時期，且春季不僅是重度與輕度干旱事件發(fā)生最多時期，也是持續(xù)干旱易發(fā)生時期。