基于ＣＭＩＰ６ 的甘肅省不同氣候分區(qū)未來(lái)干旱演變預(yù)估

摘 要：為了更好地預(yù)測(cè)甘肅省的干旱時(shí)空變化特征，按照甘肅省氣候類(lèi)型和地理特征將其劃分為４ 個(gè)氣候分區(qū)，計(jì)算未來(lái)７６ ａ（２０２４—２０９９ 年）的季、年尺度的標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)（ＳＰＥＩ－３、ＳＰＥＩ－１２），并結(jié)合Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ 突變檢驗(yàn)、空間插值等方法預(yù)估ＣＭＩＰ６ 氣候模式中４ 種情景下甘肅省未來(lái)７６ ａ 的氣溫、降水量以及干旱演變狀況。結(jié)果表明：ＣＭＩＰ６ 模式中各情景下甘肅省不同分區(qū)２０２４—２０９９ 年氣溫和降水量都隨著時(shí)間推移呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，不同情景下氣溫和降水量的氣候傾向率由小到大依次為ＳＳＰ１２６、ＳＳＰ２４５、ＳＳＰ３７０、ＳＳＰ５８５；ＣＭＩＰ６ 模式中各情景下甘肅省２０２４—２０９９ 年在春、夏、秋季表現(xiàn)為干旱化的發(fā)展趨勢(shì)，由濕潤(rùn)轉(zhuǎn)變?yōu)楦珊档耐蛔兡攴荻技性冢玻埃矗啊玻埃叮?年，冬季表現(xiàn)為濕潤(rùn)化的發(fā)展趨勢(shì)，ＳＳＰ１２６ 情景下由干旱轉(zhuǎn)變?yōu)闈駶?rùn)的突變年份在２０３３ 年，其余情景下都在２０４０—２０６０ 年；輕旱和特旱在ＳＳＰ３７０ 情景下發(fā)生頻率最高，中旱在ＳＳＰ２４５ 情景下發(fā)生頻率最高，重旱在ＳＳＰ５８５ 情景下發(fā)生頻率最高；甘肅省各氣候情景下不同氣候分區(qū)的不同等級(jí)干旱發(fā)生頻率由大到小依次為輕旱、中旱、重旱、特旱。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)化降雨蒸散指數(shù)；干旱；ＣＭＩＰ６；預(yù)測(cè)；甘肅省

中圖分類(lèi)號(hào)：Ｓ１６６ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．０２１

引用格式：劉麗萍，鄭健，鮑婷婷，等．基于ＣＭＩＰ６ 的甘肅省不同氣候分區(qū)未來(lái)干旱演變預(yù)估［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（７）：１２４－１３０，１３７．

０ 引言

隨著氣候逐漸變暖，干旱災(zāi)害成為十分棘手的環(huán)境問(wèn)題。氣候變化不單是氣象要素發(fā)生變動(dòng)引起的，還可能是太陽(yáng)輻射、土地資源的變動(dòng)、人類(lèi)社會(huì)活動(dòng)導(dǎo)致的［１－２］ 。由于氣候變化涉及范圍廣、牽扯因素多，因此干旱的研究及預(yù)測(cè)對(duì)于構(gòu)建和完善地區(qū)干旱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及應(yīng)對(duì)體系具有十分重要的意義。

政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（ＩＰＣＣ）預(yù)估了不同情景下未來(lái)氣候變化［３］ 。ＣＭＩＰ （Ｔｈｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ ＭｏｄｅｌＩｎｔｅｒｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ，ＣＭＩＰ）［４］ 是發(fā)布的最新國(guó)際耦合模式比較計(jì)劃，其中ＣＭＩＰ６ 模式是不同社會(huì)共享經(jīng)濟(jì)路徑（Ｓｈａｒｅｄ Ｓｏｃｉｏｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｐａｔｈｗａｙ，ＳＳＰ）和ＲＣＰ的組合情景，它不僅考慮了氣溶膠對(duì)極端氣候和區(qū)域氣候變化帶來(lái)的影響，而且考慮了人類(lèi)活動(dòng)以及土地利用對(duì)區(qū)域氣候帶來(lái)的影響［５－６］ ，在各方面的模擬能力遠(yuǎn)超過(guò)其他ＣＭＩＰ 模式，例如何夏曼等［７］ 、王予等［８］在對(duì)中國(guó)地區(qū)的平均氣溫和極端降水進(jìn)行模擬評(píng)估時(shí)發(fā)現(xiàn)，ＣＭＩＰ６ 模式的模擬能力明顯高于ＣＭＩＰ５ 模式。國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于ＣＭＩＰ 系列公開(kāi)數(shù)據(jù)在干旱預(yù)測(cè)領(lǐng)域的研究很多，如楊肖麗等［９］ 、王天等［１０］ 、王林等［１１］ 、ＳＵＰＨＡＲＡＴＩＤ 等［１２］ 利用ＣＭＩＰ６ 模式分別對(duì)全球、珠江流域、中國(guó)西南地區(qū)以及東南亞地區(qū)的干旱進(jìn)行了預(yù)估研究，其結(jié)果都為當(dāng)?shù)氐母珊禐?zāi)害預(yù)防與治理提供了一定的科學(xué)指導(dǎo)。但是已有研究對(duì)甘肅省干旱的分析非常單一，且對(duì)干旱時(shí)空分布特征及預(yù)測(cè)的研究大多沒(méi)有考慮地理位置和氣候類(lèi)型等因素，對(duì)進(jìn)行氣候分區(qū)后的干旱研究比較欠缺；同時(shí)，我國(guó)基于氣候變化情景下未來(lái)6dCjbcdv0rcRQQC5bFe6XA==干旱的預(yù)測(cè)研究相對(duì)比較少，現(xiàn)有的預(yù)測(cè)研究主要是通過(guò)歷史基準(zhǔn)期數(shù)據(jù)分析或基于ＣＭＩＰ３、ＣＭＩＰ５ 模式進(jìn)行的，基于ＣＭＩＰ６ 模式的預(yù)測(cè)研究比較少。因此，基于ＣＭＩＰ６ 預(yù)測(cè)甘肅省的干旱演變很有必要。

甘肅省是一個(gè)多種氣候區(qū)共存的省份，現(xiàn)有的氣候區(qū)存在劃分過(guò)細(xì)、部分氣候區(qū)沒(méi)有國(guó)家級(jí)氣象站點(diǎn)支撐［１３］ ，或者沒(méi)有考慮甘肅省的主要?dú)夂蝾?lèi)型［１４］ 的問(wèn)題，而氣候類(lèi)型是干旱形成的重要影響因素。考慮氣候分區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化降雨蒸散指數(shù)（ＳＰＥＩ）能更準(zhǔn)確地識(shí)別干旱發(fā)生特征［１５］ ?；诖?，本文將甘肅省劃分為河西大陸性氣候區(qū)（Ｉ 區(qū)）、隴中北部季風(fēng)氣候區(qū)（Ⅱ區(qū)）、隴南－隴中南部季風(fēng)氣候區(qū)（Ⅲ區(qū)）和甘南高寒氣候區(qū)（Ⅳ區(qū)），采用ＣＭＩＰ６ 模式下４ 種常用排放情景：ＳＳＰ１２６（ 低強(qiáng)排情景）、ＳＳＰ２４５ （ 中等強(qiáng)排情景）、ＳＳＰ３７０（中高等強(qiáng)排情景） 和ＳＳＰ５８５（高等強(qiáng)排情景），并應(yīng)用４ 種氣候情景下輸出的氣溫、降水量等氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算ＳＰＥＩ，對(duì)甘肅省不同氣候分區(qū)不同情景下的干旱進(jìn)行預(yù)測(cè)研究，以期為甘肅省的旱災(zāi)防治提供科學(xué)指導(dǎo)。

１ 甘肅省概況

甘肅省位于我國(guó)西北內(nèi)陸地區(qū)，橫跨黃土高原、青藏高原和內(nèi)蒙古高原，幅員遼闊且呈狹長(zhǎng)形。甘肅省多年平均降水量為３００ ｍｍ 左右，在時(shí)間和空間上分布不均，導(dǎo)致甘肅省極易發(fā)生干旱災(zāi)害。圖１ 為甘肅省國(guó)家級(jí)氣象站點(diǎn)及氣候分區(qū)分布情況。

２ 數(shù)據(jù)來(lái)源

為了驗(yàn)證ＣＭＩＰ６ 數(shù)據(jù)在甘肅省的適用性，選用來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（ｈｔｔｐ：／／ ｄａｔａ．ｃｍａ．ｃｎ）１９６０—２０１４年甘肅?。玻?個(gè)國(guó)家級(jí)氣象站點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)，包括逐日降水量、氣溫、日照時(shí)數(shù)等。本文所采用的ＣＭＩＰ６ 數(shù)據(jù)來(lái)自地球系統(tǒng)網(wǎng)格協(xié)會(huì)網(wǎng)站（ｈｔｔｐｓ：／／ ｅｓｇｆ－ｎｏｄｅ．ｌｌｎｌ．ｇｏｖ／ ｓｅａｒｃｈ／ ｃｍｉｐ６／ ），選用了目前歷史模擬數(shù)據(jù)及未來(lái)情景預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)研究比較成熟完整的２６ 個(gè)全球氣候模式，采用全球氣候模式的多模式集合平均值在進(jìn)行模擬時(shí)可以實(shí)現(xiàn)誤差抵消，相對(duì)于單個(gè)的氣候模式其模擬效果比較好［１６］ ，因此本文使用２６ 個(gè)全球氣候模型的平均值進(jìn)行研究。由于ＣＭＩＰ６ 對(duì)歷史數(shù)據(jù)的模擬到２０１４ 年，因此本文為使數(shù)據(jù)統(tǒng)一，用于與歷史實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)做比較的ＣＭＩＰ６ 預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)選用的時(shí)段也為１９６０—２０１４ 年，對(duì)未來(lái)氣溫、降水量以及干旱的預(yù)測(cè)時(shí)段為２０２４—２０９９ 年，并且為了更清晰地描述甘肅省未來(lái)的干旱演變情況，把２０２４—２０９９ 年劃分為兩個(gè)時(shí)間段，分別為近期（２０２４—２０４０ 年） 和遠(yuǎn)期（２０４１—２０９９ 年）。不同氣候模式輸出數(shù)據(jù)的空間分辨率并不相同，為了定性定量地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，統(tǒng)一采用雙線(xiàn)性插值的方法將數(shù)據(jù)插值到０．５°×０．５°的格點(diǎn)上。本文選用２０２４—２０９９ 年ＳＳＰ１２６、ＳＳＰ２４５、ＳＳＰ３７０、ＳＳＰ５８５ 情景下的氣溫、降水量、ＳＰＥＩ 等氣象要素的年平均資料來(lái)進(jìn)行研究［３］ 。