近50年云南省怒江、澜沧江流域气象干旱研究

doi:10.13209/j.0479-8023.2017.106

摘要/Abstract

摘要：

基于怒江、澜沧江云南段31个气象站点1965—2013年的月降水、气温资料, 计算两个流域各生物气候区的标准化降水蒸散指数(SPEI)。分析近50年的年、季节、月尺度的干旱过程、干旱发生频率及强度, 揭示怒江、澜沧江云南段干旱发生的时空和强度演变特征。结果表明, 自20世纪70年代后期以来, 研究区季节、月尺度干旱整体上呈显著增加趋势, 尤其是冬季; 两个流域内各气候区干旱特征的空间分异不明显, 干旱发生与全省性的大范围干旱发生较为一致; 近50年来, 研究区气温的显著升高可能比降水的微弱减少对其干旱变化贡献更大。

关键词: 标准化降水蒸散指数(SPEI), 气象, 干旱, 怒江, 澜沧江

Abstract:

The observed precipitation and temperature data of 31 meteorological stations from 1965 to 2013 in Nujiang and Lancang river basins in Yunnan Province were collected and the standardized precipitation evapo-transpiration index (SPEI) was employed to analyse the drought processes of each bio-climate zone in the two basins. The occurrence frequencies and severities of the meteorological droughts were computed in annual, seaso- nal and monthly scale. The spatial and temporal change and the intensity of drought occurrence in the study area were revealed. The results show that there was a significant increasing trend in seasonal and monthly drought since the late 1970s; the drought occurred without obvious spatial distinction among the bio-climate zones. In the recent 50 years, the significant increase of drought in the study area may be attributed to the significantly raising in temperature, rather than the lightly decline of the precipitation.

Key words: standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI), meteorological drought, Nujiang river, Lancang rive

徐娟. 近50年云南省怒江、澜沧江流域气象干旱研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2017, 53(5): 964-972.

Juan XU. A Study of Meto-Drought in Nujiang and Lancang River Basins in Yunnan Province during Recent 50 Years[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2017, 53(5): 964-972.

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图/表 8

图1 研究区示意图

Fig. 1 Geographical location of study area

图2 1965—2013年研究区年尺度(a)、季节尺度(b)、月尺度(c)的SPEI及其均值(d)

Fig. 2 The SPEI at annual scale (a), seasonal scale (b) and monthly scale(c), and mean value (d) from 1965 to 2013 in study area

图3 1965—2013年SPEI序列M-K突变检测

Fig. 3 Tipping point detection of SPEI series by M-K method from 1965 to 2013

表1 各气候区年、季节、月尺度干旱发生频率(%)

Table 1 The frequency of drought occurrence at annual scale, seasonal scale and monthly scale in different climate zones (%)

气候类型区	年尺度	季节尺度				月尺度
气候类型区	年尺度	春季	夏季	秋季	冬季	月尺度
寒冷湿润区	32.7	28.6	30.6	34.7	30.6	33.2
温暖潮湿区	26.5	32.7	24.5	24.5	30.6	30.8
温暖干旱区	28.6	34.7	30.6	28.6	36.7	32.5
湿热区	30.6	28.6	30.6	30.6	32.7	29.8
干热区	22.5	30.6	30.6	24.5	26.5	27.0

表2 流域各气候区干旱持续时间统计

Table 2 The statistics of drought duration in different climate zones

气候类型区	连续干旱发生次数
气候类型区	连续3个月干旱	连续4个月干旱	连续5个月干旱	连续6个月干旱	连续7个月干旱	合计
寒冷湿润区	12	1	2	1	0	16
温暖湿润区	10	3	1	1	0	15
温暖干旱区	3	6	1	2	1	13
湿热区	10	5	0	0	1	16
干热区	11	2	0	0	0	13

表3 各气候区降水、气温异常(降水负异常, 气温正异常)次数统计

Table 3 The statistics of precipitation and temperature anomalies in different climate zones

气候类型区	春季		夏季		秋季		冬季
气候类型区	降水	气温	降水	气温	降水	气温	降水	气温
寒冷湿润型	0	3	0	4	1	3	0	3
温暖湿润型	2	4	0	4	0	3	0	4
温暖干旱型	2	4	0	2	0	2	0	3
湿热型	1	2	0	1	3	1	0	4
干热型	2	0	0	0	0	0	0	1

表4 研究区季节尺度降水、气温序列M-K趋势检验结果

Table 4 M-K trend test for precipitation and temperature series at seasonal scale in study area

气象因子	年尺度		春季		夏季		秋季		冬季
气象因子	Z	β	Z	β	Z	β	Z	β	Z	β
降水	-0.36	-0.32	0.68	0.12	-1.45	-0.32	-1	-0.27	-1.36	-0.11
气温	5.43**	0.025	4.59**	0.025	5.29**	0.023	3.49**	0.018	5.27**	0.032

图4 研究区1966—2013年四季气温序列M-K突变检测

Fig. 4 The tipping point detection of seasonal temperature by M-K method from 1965 to 2013

参考文献 33

[1]	Vicente-Serrano S M, Gouveia C, Camarero J J, et al. Response of vegetation to drought time-scales across global land biomes. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2012, 110(1): 52-57
[2]	Dai A G.Drought under global warming: a review. Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change, 2010, 2(1): 45-65
[3]	郝芳华, 陈利群, 刘昌明, 等. 土地利用变化对产流和产沙的影响分析. 水土保持学报, 2004, 18(3): 5-8
[4]	Mishra A K, Singh V P.A review of drought concepts. Journal of Hydrology, 2010, 391: 202-216
[5]	孙永罡, 白人海, 谢安. 中国东北地区干旱趋势的年代际变化. 北京大学学报(自然科学版), 2004, 40(5): 806-813
[6]	Mishra A K, Singh V P.Analysis of drought severity-area-frequency curves using a general circulation model and scenario uncertainty. Journal of Geophysi-cal Research Atmospheres, 2009, 114(D6): 605-617
[7]	Dai A G.Increasing drought under global warming in observations and models. Nature Climate Change, 2013, 3(1): 52-58
[8]	李柏贞, 周广胜.干旱指标研究进展. 生态学报. 2014, 34(5): 1043-1052
[9]	Guttman N B.Comparing the palmer drought index and the standardized precipitation index. Journal of the American Water Resources Association. 1998, 34(1): 113-121
[10]	Vicente-Serrano S M, Beguería S, López-Moreno J I. A multiscalar drought index sensitive to global warm-ing: the standardized precipitation evapotranspiration index. Journal of Climate. 2010, 23(7): 1696-1718
[11]	刘珂, 姜大膀. 基于两种潜在蒸散发算法的 SPEI 对中国干湿变化的分析. 大气科学, 2015, 39(1): 23-36
[12]	王东, 张勃, 安美玲, 等. 基于SPEI 的西南地区近53 a 干旱时空特征分析. 自然资源学报, 2014, 29(6): 1003-1016
[13]	李明, 王贵文, 张莲芝. 基于SPEI 的中国东北地区干旱分区及其气候特征分析. 干旱区资源与环境, 2016, 30(6): 65-70
[14]	Becker A, Bugmann H.Global change and mountain regions: the mountain research initiative [R]. Stockholm: IGBP, 2001
[15]	He D M, Wu R D, Feng Y, et al.China’s transbound-ary waters: new paradigms for water and ecological security through applied ecology. Journal of Applied Ecology, 2014, 51: 1159-1168
[16]	Giang P Q, Toshiki K, Kunikane S, et al.Climate change challenges transboundary water resources management: drawing from the case of vietnam // 3rd International Conference on Chemical, Biological and Environment Sciences (ICCEBS’2013). Kuala Lumpur, 2013: 48-52
[17]	樊辉, 何大明. 怒江流域气候特征及其变化趋势. 地理学报, 2012, 67(5): 621-630
[18]	刘新有, 何大明. 怒江流域悬移质输沙时空分布特征及变化趋势. 地理学报, 2013, 68(3): 365-371
[19]	李运刚, 何娇楠, 李雪. 基于SPEI和SDI指数的云南红河流域气象水文干旱演变分析. 地理科学进展, 2016, 35(6): 758-767
[20]	贺晋云, 张明军, 王鹏, 等. 近 50 年西南地区极端干旱气候变化特征. 地理学报, 2011, 66(9): 1179-1190
[21]	张雷, 王杰, 黄英, 等. 1961—2010 年云南省基于 SPEI 的干旱变化特征分析. 气象与环境学报, 2015, 31(5): 141-146
[22]	李斌, 李丽娟, 李海滨, 等. 澜沧江流域干旱变化的时空特征. 农业工程学报, 2011, 27(5): 87-92
[23]	何大明, 汤奇成. 中国国际河流.北京: 科学出版社, 2000
[24]	中国河湖大典编纂委员会. 中国河湖大典: 西南诸河卷. 北京: 中国水利水电出版社, 2014
[25]	周婷, 李传哲, 于福亮, 等.澜沧江—湄公河流域气象干旱时空分布特征分析. 水电能源科学. 2011, 29(6): 4-7
[26]	Te N.Drought management in the lower Mekong basin. Kuala Lumpur: Presentation at 3rd Southeast Asia Water Forum, 2007
[27]	Metzger M J, Bunce R G H, Jongman R H G, et al. A high-resolution bioclimate map of the world: a unifying framework for global biodiversity research and monitoring. Global Ecology and Biogeography, 2012, 22: 630-638
[28]	史本林, 朱新玉, 胡云川, 等. 基于SPEI 指数的近53 年河南省干旱时空变化特征. 地理研究, 2015, 34(8): 1547-1558
[29]	Kendall M, Gibbons J D.Rank correlation methods. 5th ed. London: Oxford University Press, 1990
[30]	Sen P K.Estimates of the regression coefficient based on Kendall’s tau. Journal of the American Statistical Association, 1968, 63: 1379-1389
[31]	包云轩, 孟翠丽, 申双和, 等. 基于CI 指数的江苏省近 50 年干旱时空分布规律. 地理学报, 2011, 66(5): 599-608
[32]	周丹, 张勃, 任培贵, 等. 基于标准化降水蒸散指数的陕西省近 50 a 干旱特征分析. 自然资源学报, 2014, 29(4): 677-688
[33]	刘瑜, 赵尔旭, 黄玮, 等.云南近46 年降水与气温变化趋势的特征分析. 灾害学, 2010, 25(1): 39-44