基于标准化降水指数的鲁西地区干旱时空特征分析

山东农业科学２０１７，４９（７）：１３１～１３８　ＤＯＩ：１０．１４０８３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—４９４２．２０１７．０７．０２９　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ　基于标准化降水指数的鲁西地区　干旱时空特征分析　李楠。，李慧　，李强　，杨志勇　，韩学蕾　（１．聊城市气象局，山东聊城２５２０００；２．南通市气象局，江苏南通２２６０１８）　摘要：利用鲁西地区１９６２－－２０１５年８个国家气象观测站逐月的降水资料，采用标准化降水指数（ＳＰＩ）、主　成分分析和ＡｒｃＧＩＳ空问插值方法，分析了该地区的年度和季节干旱演变特征。结果表明：（１）鲁西地区的干　旱发生较为频繁且持续时间较长，年度和季节干旱发生频率均为３０％左右，主要以轻旱和中旱为主，重旱和　特旱发生频率较低；年度和季节的干旱站次比中，春旱和冬旱呈减少趋势，夏旱和秋旱呈增加趋势。（２）主成　分分析中前两个特征向量的空间分布与干旱频率站次比的区域分布较为一致。　关键词：鲁西地区；干旱；标准化降水指数；时空特征　中图分类号：￥１６１．６　文献标识号：Ａ　文章编号：１００１—４９４２（２０１７）０７－０１３１－０８　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｓｐａｔｉａｌ　ａｎｄ　Ｔｅｍｐｏｒａｌ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｄｒｏｕｇｈｔ　ｉｎ　Ｗｅｓｔｅｒｎ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ　Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　Ｉｎｄｅｘ　Ｌｉ　Ｎａｎ　，Ｌｉ　Ｈｕｉ　，Ｌｉ　Ｑｉａｎｇ　，Ｙａｎｇ　Ｚｈｉｙｏｎｇ　，Ｈａｎ　Ｘｕｅｌｅｉ　（１．Ｌｉａｏｃｈｅｎｇ　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｌｉａｏｃｈｅｎｇ　２５２０００，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｎａｎｔｏｎｇ　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ｏｆ　Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｎａｎｔｏｎｇ　２２６０１８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ａｎｎｕａｌ　ａｎｄ　ｓｅａｓｏｎａｌ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｉｎ　Ｗｅｓｔｅｒｎ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｏｎｔｈｌｙ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｄａｔａ　ｏｆ　８　ｎａｔｉｏｎａｌ　ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔａｔｉｏｎｓ　ｆｒｏｍ　１９６２　ｔｏ　２０１５　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ－　ｉｚｅｄ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｉｎｄｅｘ（ＳＰＩ），ｐｒｉｎｃｉｐａｌ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｓｐａｔｉａｌ　ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ＡｒｃＧＩＳ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｉｎ　Ｗｅｓｔｅｒｎ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ，ｔｈｅ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｈａｄ　ｒａｔｈｅｒ　ｈｉｇｈ　ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｌａｓｔｅｄ　ａ　ｌｏｎｇ　ｔｉｍｅ．Ｔｈｅ　ａｎｎｕａｌ　ａｎｄ　ｓｅａｓｏｎａｌ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｆｌｕｃｔｕａｔｅｄ　ａｒｏｕｎｄ　３０％．Ｔｈｅ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｄｅｇｒｅｅ　ｕｓｕａｌｌｙ　ｗａｓ　ｌｉｇｈｔ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ａｎｄ　ｍｏｄｅｒａｔｅ　ｄｒｏｕｇｈｔ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｅａｖｙ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ａｎｄ　ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｈａｄ　ｌｏｗｅｒ　ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．　Ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｎｕｍｂｅｒ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ａｎｎｕａｌ　ａｎｄ　ｓｅａｓｏｎａｌ　ｄｒｏｕｇｈｔ，ｔｈｅ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｉｎ　ｓｐｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｗｉｎｔｅｒ　ｓｈｏｗｅｄ　ａ　ｄｅｃｌｉｎｅ　ｔｒｅｎｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｉｎ　ｓｕｍｍｅｒ　ａｎｄ　ａｕｔｕｍｎ　ｓｈｏｗｅｄ　ａｎ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｔｒｅｎｄ．Ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｔｗｏ　ｆｅａｔｕｒｅ　ｖｅｃｔｏｒｓ　ｉｎ　ｐｒｉｎｃｉｐａｌ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｗａｓ　ｉｎ　ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｒｅｇｉｏｎａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｎｕｍｂｅｒ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔ　ｃｓ　Ｗｅｓｔｅｒｎ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ；Ｄｒｏｕｇｈｔ；Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｉｎｄｅｘ；Ｔｅｍｐｏｒａｌ　ａｎｄ　ｓｐａｔｉａｌ　人类活动对旱涝灾害的影响十分显著　］。全　时空分布不均匀，干旱灾害频繁发生，极端事件偏　球气候变暖，大气中能量分布发生变化，导致降雨　收稿日期：２０１７一Ｏ１—０７　多［２　３，严重威胁着人民的生命财产安全　。而城市　基金项目：山东省气象局青年基金项目（２０１６ＳＤＱＮ１９）；山东省气象局面上课题（２０１４ｓｄｑｘｍ０３）　作者简介：李楠（１９８５一），女，工程师，硕士，研究方向为气象信息技术。Ｅ—ｍａｉｌ：５６９３８６１２４＠ｑｑ．ｃｏｎ　ｌ　３２　山东农业科学　第４９卷　化的加剧进一步加重了于旱灾害的发生和程度　。　假设某一时段的降水量为Ｘ，则概率函数为：　ｆ（ｘ）：——　ｘ　～ｅ一　０．　聊城地处中原腹地、山东省西部，地形单一，以平原　为主，故有鲁西平原之称　。该地区自然灾害时有　发生，其中旱灾危害面积最大且频繁。目前，常用　、　ｐ　Ｆ（　）　’　（１）　Ｘ＞０，ｐ＞０，　＞０　。　的＝ｆ　早评价指标有降水距平、ｚ指数、标准化降水　指数、帕默尔干旱指数等　，以标准化降水指数　（ＳＰＩ）方法评价鲁两地区干旱情况的研究尚未见报　道。ＳＰ１是采用ｒ函数的标准化降水累积分布来　式中：１３和＾ｙ分别为尺度和形状参数，可用极大似　然估计方法求得：　一　１＋　１＋４Ａ／３　——　—　一；　，１、　ｚ　Ｂ＝　；　（３）　描述降水量的变化，该指数是中国气象局推荐的气　象干旱分析指标，以月为评价尺度。本文应用该指　数从气象干旱的角度分析了鲁西地区年及季节性　｝二旱发牛频率和强度的时空演变规律，明确了鲁西　地区干旱发生的时空变化规律，以期为应对气候变　化和抗旱减灾提供理论依据　。　Ａ＝ｌｇ　一音。　１　ｇ　ｘｌ。　式中：ｘｉ为降水量，　为降水量气候平均值。　（４）　概率密度函数中的参数确定后，对于某一年　的降水量ｘ　（ｘ。≠０），可求出随机变量ｘ小于ｘ　，　事件的概率为：　Ｆ（Ｘ＜Ｘ　，）：』０￣ｆ（Ｘ）ｄｘ。　（５）　（６）　ｌ研究区域概况　聊城市地处山东省西部（鲁西），北纬３５。４７　～　３７。Ｃｌ３　，东经１１５。１６　一１１６。３０　。共８个县（市、区）。　处于暖温带季风气候区，属半干旱大陆性气候，光热　当降水量为０时的概率为：　Ｆ（Ｘ＝０）＝ｍ／ｎ　。　式中：ｎ　是降水量为０的样本数；ｎ是总样本数。　将（５）、（６）式求得的概率值分别代入标准化　正态分布函数，即得：　资源充足，但降水缺乏，且时空分布不均。　Ｆ（ｘ＜ｘ０）＝｛　ｅ。　！ｄｘ。（７）　￣／２，ｎ－　２数据来源与研究方法　２．１　数据来源　利用数值积分对（７）式进行近似求解可得：　选取１９６２　０ｌ５年聊城市８个气象观测站　ｓ　嵩　蒜　。　㈩　ｒ——　点（见图１）经质控后的逐月降水资料。　式中：ｔ　√　ｎ　１，Ｆ为（５）式或（６）式求得的概率；　在公式（８）中当Ｆ＞０．５时，Ｆ＝Ｉ．０一Ｆ，Ｓ＝１；当　Ｆ≤０．５时，Ｓ＝一１；其中：ｃ【］＝２．５１５５１７，ｃｌ＝　０．８０２８５３，　２＝０．０１０３２８，ｄＩ＝Ｉ＿４３２７８８，ｄ２＝　０．１８９２６９，ｄ　＝０．００１３０８。由（８）式求得ｚ值，即　标准化降水指数ＳＰＩ。　主成分分析及ＡｒｃＧＩＳ中的反距离加权插值　分析详见参考文献［１　１］、［１２］。　本文主要分析不同时间尺度——月（ＳＰＩＩ）、季　图１　鲁西地区气象站点分布　度（ＳＰＩ３）、年（ＳＰＩ１２）的降水量，并根据《ＧＢ／　Ｔ２０４８１—２０ＨＤ６气象干旱等级》划分干旱等　级：一１．０＜ＳＰＩ≤一０．５，轻旱；一１．５＜ＳＰＩ≤一１．０　中旱；一２．０＜ＳＰＩ≤一１．５；重旱；ＳＰＩ≤一２．０，特旱。　２．３干旱评价指标　２．２标准化降水指数（ＳＰＩ）及其计算方法　标准化降水指数（简称ＳＰＩ）是基于降水量的　分布，一般不是正态分布，而是一种偏态分布　”　。　（１）干旱频率（Ｐｉ）：某站发生干旱的频繁程度。　Ｐ；＝（ｎｉ／Ｎ）Ｘ　１００％　。　（９）　标准化降水指数的计算步骤如下：　式中：Ｎ为某站有气象资料的总年数；ｎ；为ｉ气象　第７期　李楠，等：基于标准化降水指数的鲁西地区干旱时空特征分析　１３３　站点发生干旱的总年数；ｉ代表不同的气象站点。　（２）干旱站次比（Ｐ；）：某地区干旱发生站数　占全部站数的比列。　Ｐ　＝（ｍ　／Ｍ）Ｘ　１００％　。　（１０）　式中：ｍ为发生干旱的站数，ｓ　为ｉ站发生干旱时　ＳＰＩ的绝对值。当Ｓ　＜０．５时，干旱强度不明显；　０．５≤ｓｊｊ＜１．０为轻度干旱；１．０≤Ｓ　＜１．５时为中　度干旱；Ｓ　≥１．５时为重度干旱。　式中：Ｍ为总气象站数；ｍｉ为Ｊ年发生干旱的站　数；ｊ代表不同的年份。利用Ｐｉ可以描述干旱发　生范围的大小：Ｐｉ≥７０％为全域性干旱，５０％≤　３结果与分析　３．１　不同时间尺度的ＳＰＩ值比较　利用聊城市８个气象观测站１９６２－－２０１５年　Ｐ；＜７０％为区域性干旱，３０％≤Ｐ　＜５０％为部分　地区干旱，１０％≤Ｐｉ＜３０％为局部地区干旱，Ｐｉ＜　１０％则表示无明显干旱。　逐月降水数据，计算得出５４年来各站ＳＰＩ１、ＳＰＩ３、　ＳＰＩ１２值。结果（图２）表明，短时间尺度的ＳＰＩ值　（ＳＰＩ１）受较短时间降水影响大，没有考虑前期降　水的影响，随机性较强，时间持续很弱，旱涝转换　（３）干旱强度Ｓ　用于评价干旱的严重程度。　ｌ　１　　Ｉｓ　ｊ＝ｆ　∑ｍ＿１ＳＰＩｉ　ｌ。　３　（１１）　２　ｌ　０　１　２　３　—…　ＨＨ一－，．－４　ｏ－１　ｅ　ｅ　ｅ　ｅ　ｏ，ｌ　ｅ　３　２　ｌ　０　一Ｏ　３　昌器　２宝　３　２　曷　磊器昌　蓦罄ｇ　苫兽罟２譬＝　２　２曼２　２　０　２　２　２暑０宝２窖窖呙　０　舄　一ｌ　９　／＾＼／＼人／＼。。入。八　¨．　。。　八　：ｗ　Ｖ～Ｖ’　＼＼／Ｖ　ＶＶ＼＼／＼／／Ｖ＼　．。　。—３　Ｏ－Ｉ　∞∞Ｈ　ｃ。∞Ｈ　∞（ｏ０　Ｏ，１　卜ｔ＂－卜∞卜ｏ。卜０　００　００∞∞∞００　０　００　０①①∞００　０　∞００　０　。）０　０　０　０　０　０　州　Ｎ　０　０　０　０　０Ｈ　∞∞∞∞０　０Ｈ　⑦　∞０西０∞０　０　０　０　０　０　０　０　０　Ｎ　Ｎ　Ｈ　Ｈ　Ｈ　Ｈ　Ｈ　Ｎ　往：份　图２　１９６２－－２０１５年鲁西地区不同时间尺度ＳＰＩ变化　ｌ３４　山东农业科学　一第４９卷　很突然，ＳＰＩ１值频繁地在０线上下波动，各月间　次，以轻旱和中旱为主。基于ＳＰＩ１２序列计算　变化比较大。￥ＰＩ３考虑了短时间内水分盈亏情　况，反映了季节干旱状况。随着时间尺度的进一　年尺度各等级干旱频率，各站点干旱总频率平均　为３１％左右，轻旱的发生频率平均为１０．３８％，中　旱发生频率为１４．５６％，重旱发生频率为６．Ｏ１％。　３．２．２　干旱发生范围　基于ＳＰＩ１２序列计算年　尺度干旱站次比，结果（图３）表明，５４年来鲁西　地区干旱站次比在０～１００％之间波动变化，共２４　年无明显干旱，占总年数的４４．４％。　步延长，一次降水对ＳＰＩ１２的影响变小，只有在持　续多次降水的情况下才能使ＳＰＩ１２值发生波动。　３．２鲁西地区干旱发生的年度特征分析　３．２．１干旱发生频率基于ｌ２个月时间尺度的　ＳＰＩ序列表明，１９６２－－２０１５年间干旱较为频繁，８　个站点平均出现１７．２５次干旱事件，平均每三年　………干早强度——干早站次比　１ＯＯ　２・Ｏ　８Ｏ　Ｌ　５　６０　餐１．ｏ　Ｈ＿　Ｏ・５　４Ｏ榴　辞　２０　Ｈ－　Ｏ．０　０　ｇ　器器昌　曷　器器昌　墨墨吕　ｇ兽蓦三　＝　宝霉宝２　２　２　０　２　２　２　２　竺　年份　２　０　２　昌昌昌　图３　１９６２－－２０１５年鲁西地区干旱站次比和干旱强度变化　由图３和表１可知，５４年中共有１２年发生　全域性干旱，主要集中在２Ｏ世纪８０年代和９０年　代，其中１９８６、１９８８、１９９５、１９９７、１９９９、２００２、２００６　３．２．３干旱发生强度５４年来鲁西地区的干旱　强度在０～１．７３之间波动，平均１．１３，共有１０年　干旱强度在１．０以上，其中１９８６年干旱强度值最　年干旱站次比达到１００％；１９８６－－１９８９连续四年　发生全域性或区域性干旱。２０世纪６０－７０年代　干旱发生的区域较少，１９６２－－１９７０年间未发生全　域性干旱，但有两次区域性干旱。１９７１－－１９８０年　间，只有１９７２年发生一次全域性干旱。２０００年　高，达１．７３，为重度干旱；其中，鲁西地区发生的　干旱等级主要是轻旱和中旱（图３）。由表２可　知，轻旱和中旱发生次数较多，各年代均未有特旱　的发生；２０世纪８Ｏ年代旱情较重，发生重旱１４次，　中旱１０次，轻旱１１次。轻旱多集中在２０世纪６０　以后全域性干旱有所减少，干旱有减轻趋势。　表１　鲁西地区不同年代范围干旱　发生次数统计　年代　１９６２－－１９７０　１９７１－－１９８０　ｌ９８１一ｌ９９０　年代和８０年代，中旱集中在２０世纪８０年代和９０　表２　鲁西地区不同年代各级别干旱　发生次数统计　无明显干旱局部地区干旱部分地区干旱区域性干旱全域性干旱　ｌ９９１—２０００　２【ｘ】１—２０１０　２０ｌ１＿２０１５　第７期　李楠，等：基于标准化降水指数的鲁西地区干旱时空特征分析　１３５　年代。总体来看，２０世纪８Ｏ年代和９０年代是干旱　的高发期，并且干旱的量级也相对较重。　３．３　鲁西地区干旱发生的季节特征分析　基于ＳＰＩ３的各气象站点干旱事件发生次数　平均为６４．６２次。季节干旱总频率平均为３０％　左右，轻旱发生频率１４．３５％，中旱发生频率　８．５５％，重旱发生频率４．４４％，特旱发生频率　２．６５％。以下从各季节干旱发生特征详细分析。　（１）春旱：鲁西地区１９６２－－２０１５年共发生春　旱１５次，分别出现在１９６２、１９６５－－１９６７、１９７２—　１９７４、１９７６—１９７８、１９８１、１９９５—１９９６、２Ｏｏ０—　２００１、２０１０年，呈阶段连续性分布，平均３～４　ａ出　现一次。其中，１９８１和２００１年为重旱，ＳＰＩ值分　另０为一１．７９和一１．８１，１９６２、１９６７、１９７３、１９７６、　１９７８、２０００年为中旱，其余年份为轻旱。　图４（Ａ）表明，春季干旱站次比在０～１００％　之间变化，共２１年全域未出现春旱，占总年数的　３８．８％。２０世纪６０年代和７０年代春旱较为频　繁而且发生区域较大，其中出现全域性干旱５次，　区域性干旱４次。２０世纪８０—９０年代干旱的发　生较为缓和，只发生全域性干旱１次，区域性干旱　３次。２０００年以后发生全域性干旱２次，区域性　干旱２次。春季干旱站次比的线性倾向率为　一５．６７／１０ａ，表明鲁西地区春季干旱站次比呈现　减少的趋势。　（２）夏旱：１９６２－－２０１５年间夏旱亦较频繁，共　发生夏旱１４次，分别出现在１９６５、１９６８、１９７２、　１９８３　１９８５　１９８９　１９９２　１９９７　１９９９　２００１１　２００２　２００６、２０１４、２０１５年，其中１９８３、２００２年为重旱，　１９９７年为特旱，ＳＰＩ值为一２．１１。　图４（Ｂ）表明，夏季干旱的站次比也在０～１００％　之间变化，共２２年全域未出现夏旱，占总年数的　４０．７％。２０世纪６Ｏ年代初期到８０年代初期近二十　年的时间里，夏旱发生区域较少，全域性夏旱只有１　次，部分地区夏旱１次，其余均为局部地区干旱。２０　世纪８０年代初到９０年代末，夏旱的发生区域相对　较广，全域性干旱５次，区域性干旱２次。２０００年以　后夏旱发生区域相对上个时期有所减少，其中全域　性干旱３次，部分地区干旱３次。夏旱站次比的线　性倾向率为３．７７／１０ａ，呈增加趋势。　（３）秋旱：１９６２－－２０１５年问秋季干旱发生１６　次，分布在１９６３、１９６６、１９７０、１９７８、１９７９、１９８１、　１９８６　１９８８　１９８９　１９９６　１９９８　２００１　１　２００２、２００６　　．２０１２、２０１３年。其中，重旱年份为１９６６、１９８１年，　特旱年份１９８８和１９９８年，其ＳＰＩ值分别　为一２．３１和一２．０７。　图４（ｃ）表明，秋季发生的干旱站次比也在　０～１００％之间变化。共２７年未有全域性秋旱的　发生，占总年数的５０％。２０世纪６Ｏ和７０年代发　生全域性干旱４次，区域性干旱２次，局部地区秋　旱１次。２０世纪８０年代和９０年代共发生６次全　域性干旱，１次部分地区干旱，４次局部地区干旱。　２１世纪初的１６年间，出现全域性干旱３次，区域　性干旱２次，局部地区干旱４次。秋旱站次比的　线性倾向率为１．０１／１０ａ，表明鲁西地区发生秋旱　的站次比呈现增加趋势。　（４）冬旱：１９６２－－２０１５年问出现冬季干旱１７　次，分别分布在１９６３、１９６６、１９６８、１９７０、１９７４、　１９７７　１９８３　１９８４　１９８６　１９８８　１９９１　１９９４　１９９６　１９９９、２００６、２００７、２０１２年。其中重旱年份有　１９８４、１９９６年；特早年份为１９７７年和１９８８年，其　ＳＰＩ值分别为一２．０５和一２．０Ｏ。　图４（Ｄ）表明，冬季干旱的站次比在０～　１００％之间变化。共３３年全域未有明显冬旱发　生，占总年数的６１．１％。全域性干旱１７次，占总　年数的３１．４８￣０。２０世纪６０年代和７Ｏ年代全域　性干旱６次，局部干旱２次。２０世纪８０年代和　９０年代干旱发生站次较高且量级相对较重，共出　现全域性干旱８次。２１世纪以后发生全域性干　旱３次，局部干旱１次。冬旱站次比的线性倾向　率为一３．５１／１０ａ，表明聊城地区冬旱的站次比呈　现下降趋势。　综上可见，聊城地区发生的干旱以轻旱和中旱　较为频繁，且伴随有季节性连旱；春旱和夏旱发生　的频率高于秋旱及冬旱，但秋旱和冬旱的干旱程度　要重于夏旱及春旱，其中秋季干旱程度最为严重。　ｌ３６　山东农业科学　Ａ：春季　２．０　第４９卷　干旱强度——干早站次比　１．５　越骶噼　隈噼　１．０　西＿【　０　＿【　∞∞一　０　Ｈ　∞∞　嘧　Ｈ　∞　∞＿【　∞　∞一　０．５　００＿【　０∞０Ｈ　∞∞　Ｈ　Ｏ．０　０卜０＇［　∞０∞一　０卜①＿【　卜∞＿【　卜∞＿【　０卜西一　卜　Ｈ　卜　．Ｅ　卜０一　０卜∞　∞卜∞Ｈ　２・５　２．Ｏ　０∞　∞①Ｈ　∞０Ｈ　０∞０Ｈ　６１　∞卜∞＇Ｅ　∞卜∞＿【　ｌＯＯ　０∞０　Ｂ：夏季　０卜０　∞卜∞－［　０∞　Ｈ　∞∞一　呻∞∞Ｈ　心∞①一　∞∞０—　０西０＿【　∞∞一　∞　Ｈ　８０　６０　∞　Ｈ　萋　１．５　１．ｏ　Ｏ．５　Ｏ．Ｏ　∞０＇【　∞∞∞　∞∞　＿［　０　０．【　昏０—　∞　Ｈ　酱　４０辟　２Ｏ　０　０００　０　呻　∞一　０∞∞Ｈ　∞∞０．【　０００　∞　＿Ｅ　∞∞∞．【　∞西∞．【　０００　００　００　００　∞∞　＿【　０００Ｎ　００　００　∞００　Ｎ００Ｎ　００　０００　∞００Ｎ　０Ｈ０　＿【０　【＇０　８０，、　１Ｏ０　Ｃ：秋季　２．５　２．Ｏ　∞００　∞００　０＿【０　＇【０　一０　０—０　Ｎ　０　【＿０　ｍ　∞　∞　∞　∞　Ｏ　１．５　６Ｏ丑　４０　＾水ｖ丑　橱畔　１．Ｏ　Ｏ．５　２０　‘’　０．０　０　Ｄ：　冬季　２．５　２．０　ｌＯ０　８０６０　，、　１．５　１．０　０　５　４０莓　２０　０　Ｈ－　Ｏ．Ｏ　图４　１９６２－－２０１５年鲁西地区不同季节干旱站次比和干旱强度变化　第７期　李楠，等：基于标准化降水指数的鲁西地区干旱时空特征分析　ｌ３７　３．４　鲁西地区干旱发生的空间特征分析　ｔ：ＳＰＩ１２值进行主成分分析，方差贡献牢　第一主成分各特征向｝　的系数均为正值且卡¨　差较小，说明各站降水埘ｌ　ｔ　的贡献较为均衡，较　人值ｆｆ｛现　临清和苇县，低值叫ｔ心位于　谷和冠　县，表ｆＪｊＪｌ临清、莘县的降水世对＿ｒ鲁两地区ｆ：旱发　乍的影响程度相对较大　．第一ｔ成分所代表的降　水　问变化特征可以视为鲁　地区干旱伞　分布　的主要形态。第二主成分各特征向量的系数值由　表３，…］＝前两个特征量值的　｛贡献率等于　０．８６６，人十０．７，所以取前两个代　性的主成分，　使川Ａ　Ｊ　（　ｌｓ中的反距离加仪捕值法对前两个辛　成分特　世系数做空间分　，　【皋Ｊ　５所示，　．表３　主成分分析特征向量系数及方差贡献率　【ｆ１ｌ尔部县　两部县市逐渐减小，最低值位于冠县　（一０．４６９），说明从东部县『　到西部县市干旱发　牛　增加趋势。　为了更好地ｒ解鲁眄地　的分　情况，　利川８个气象站点５４年米ｓＰＩ１２指数所得的各　站点卜旱频率进行反距离』Ｊ【Ｉ杖插值，得到研究区　干　频率分　图（图６）　ｒ，Ｊ‘　，高唐、茌平、尔阿　的总ｒ旱发生频率较高，轻　发生频率的各县分　布　总干旱发生频　的分　较为一致一　平、冠　・　（氰站点　Ｉｌｉ　０盯　・气象站』　Ｉ１ｉｇｈ　０　■■ｌ＿（＇ｗ：０　０　■■ｌ　０　ｌ７　；【】　ｌ０　米　ｉ　ｒ玳　图５聊城地区ＳＰＩ１２第一、二主成分各特征向量的空间分布　县、『ｊｕ谷的　｝１旱发生频率均为１　８．５％。中西部县　的发，Ｉ　频率高于　部的高膺、　平、东阿　（１）鲁西地区月、季、年的ＳＰ１值在波动Ｉ｝ｌ均　现降低趋势，表明该地Ｉ　Ｆ旱发展的趋势；　琏Ｊ：ＳＰＩｌ２的十早分析结果总体显示，鲁　地　以轻　和中旱为主，艰旱以ｆ　发生概率相对　较低；第・．　成分各特征向城的空Ｍ分布中，冠县　币Ｉｌ…谷位于低值中心，其次为筝县，说明其对降水　的贝献柑　ｒ较小。小同级别于早发　频率的空间　分　结　也显示，冠县、刚谷、节县的中旱及重旱　发　频牢较高，与主成分分析的冠县、　谷、莘县　处于低　ｌＩｌ心的结果有较好的一致惟。　年度和季节干旱较为频繁Ｉ］　持续时问较长，年度　及季　总干旱频率均在３０％左　，主要以轻旱和　【＿｛ｌ　为主。１　（２）基于１２个月尺度的Ｓｆ）１序列干旱ｒｆ１，发　生令域性干甲１２年，主要集ｆｌ｝ｌ　２０世纪８０年代　币『　ｌ９０　ｑ　代，其巾ｌ９８６—１９８９年连续四年发牛　域性及全域性干旱、‘ｆｉ－　度Ｉ：　强度平均值为　１．７３　、　（３）告季和冬季干旱站次比线性倾向率均为　负值，表现为ｆ：　站次比下降趋势；夏季和秋季的　站次线性倾　Ｊ率为　值，　ｔ　增加趋势　、　（４）丰成分分析的特　㈨级圳ｒ　发生频率分　情况　问分布　各站不　较好的相父性　４讨论与结论　分析近５４年来鲁两地区　度币【Ｊ季节１－　发　的频率、范围、强度干¨　分布等特征得出以下　结沦　１　３８　山东农业科学　第４９卷　图６鲁西地区不同级别干旱的发生频率空间分布　ｆ　的发ｑ　过大气圈、水圈、岩石圈和生物圈　共同作月ｊ『Ｉ，Ｊ结果　．本文仅从降水凶素分析ｆ：旱　的发生利分　特征，没有考虑水文及灌溉等因素　的影响“，以后将结合其他干旱指标　进一步　深入研究份　地区：Ｆ旱发生的时空演变特征。　参　考文　献　［７　１　帏海涛，胡义趟，陈学君，等　种　Ｌ象１。　指怀的啦Ｉ｛｛比较　研究ｌＪ　ｒ　地区农、　研究，２００９，２７（１）：２３７—２４Ｉ．２４７．　［８Ｉ　孙钳辉．１：治亮．　梅，等．墟　协　准化降水指数的陕　靖ｆ　高原地区１９７１—２Ｏ　Ｊ（）　１。　变化特征［Ｊ］　叶１国沙　漠，２０１３．３３（５）：１５６０一Ｉ５６７．　［９］　雌学志，粟晓玲，；｛』；东国．Ｊ，　’　ｌ的陕　美ｒ｛　地区气象ｆ：　‘　时　特征分析［Ｊ］下‘　地ｌ　农业研究，２０１１．２９（２）：　２２４—２２９．　张　雪Ｊ‘　：，孙畅．Ｅ　Ｊ：ｌ；峄，等．巾囝干旱Ｉ　Ｃ湍变化时全球变暖　的Ｉ爱域ＩＩ¨Ｊ越Ｊ：．Ｉ：‘　ｌ≮铆｝究．２０１ｏ．２７（４）：５９２—５９９．　姚玉‘挺．ＩＫ　ｒｆ杰．邓振铺，等．气象、衣、　指怀综述：Ｊ　Ｊ　［１０　Ｊ　媛媛，张勃．綦于标准化降水指数的近４０ａ陇东地　旱涝　时空特ｆｌＦ［Ｊ］．自然资源学报．２０Ｉ　２，２７（１２）：２１３５—２ｌ４４．　１Ｉｊ苏时光．谱末成分分析及　多指怀评价体系中的应川　１１ｊ北京：中同农、Ｊｋ大学．２００４．　卜　地Ｉ≮农、ｌ　研究．２００７，２５（１）：１　８５一Ｉ８９．２１　１　１１２ｊ　５盛．壤】：支持向量机的＿Ｉ１ｆ　列组台坝测模　ｆ　Ｉ）１．　林琳近３０　我　卞要气象灾害影响特　分析：Ｄ］兰州：　上州人。＇　’，＿．２１）１　３．　Ｋ沙：湖南农业大学，２０１１　［Ｉ　３　Ｊ　绚ｉ＿】『．『，淡哲敏象，２０１４．４０（９）：１０９７—１　１０５．　大气圈碳循　０模拟研究进展［．１－．气象　，Ｊ　法研究ｌＩ）ｊ北京：斗，围水　怀准化降水指数的中　安翱　，仆铂　，李韵缝．等．近５Ｏ年华北区域　气象ｒ旱　啊　Ｆｆｆ０ｊ　】　分＂ｉｌ．Ｉ］　科学，２０００，２０（３）：４００—４Ｉ２．　［１４ｊ蒋桂片１　驱动机制与　李橘，聊城地Ｉ《冬小麦ｉ　旱灾害评仙【Ｉ）ｊ．南京：南京信息　Ｉ　程火　：，２０１５．　ｆｌＪ水ＬＵ　｝　：研究院．２０１３．　［１５　０趟晚　ｌ匕，畅晓光，李茂松，等．　（７）：５０—５９．　张龙，越椭‘Ｉ－．　Ｉ　ｆ１，等．２种怀准化　。１　指怀在Ｈ‘耵武成ｆ：旱　监测ｌｔ　的×　Ｊ比　Ｊ１＿ｆ：早　象，２０１３．３１（２）：４１２—４１８，４３１　力’季　’　Ｔ。　近５８ａ演变特　ｌ１］．农、Ｉ　ｌ：徉学报，２（）ｌＯ．：６