基于SPI的近53 a寧夏干旱時(shí)空演變特征研究

王 允， 劉普幸， 曹立國， 高 原， 雍國正

(1.西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070；2.南京大學(xué) 海岸與海島開發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江蘇 南京 210046)

近年來，中緯度地區(qū)氣候暖干化是全球氣候變化最顯著的特征，它帶來的主要問題之一是全球范圍的干旱問題日趨嚴(yán)重[1]。干旱對社會(huì)生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響之大、范圍之廣、持續(xù)之久、危害之深，超出了其他任何自然災(zāi)害[2]。中國每年因旱災(zāi)造成糧食減產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失約占因氣象災(zāi)害造成經(jīng)濟(jì)總損失的50%，這決定了干旱問題研究的復(fù)雜性、艱巨性和必要性[3-4]。氣候干旱問題早在1930年就受到關(guān)注[5]。然而，對氣候干旱問題的系統(tǒng)研究卻始于1980年中期以后，并取得了較好的成果。干旱評估指標(biāo)是研究干旱氣候的基礎(chǔ)，也是衡量干旱程度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，確定一個(gè)客觀、合理的干旱指標(biāo)就顯得更為重要。為了對干旱程度進(jìn)行量化表達(dá)，國內(nèi)外許多學(xué)者采用不同干旱指標(biāo)進(jìn)行了研究。Palmer[6]將前期降水、水分供給和水分需求結(jié)合在水文計(jì)算系統(tǒng)中，提出了基于水平衡的干旱指數(shù)(PD-SI)。Kite等[7]假設(shè)某段時(shí)間內(nèi)的降水量服從Person Ⅲ分布，通過對降水量正態(tài)化后轉(zhuǎn)化為以Z為變量的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，再劃分旱澇等級，即為Z指數(shù)。McKee[8]提出了基于降水量的標(biāo)準(zhǔn)化降水指標(biāo)，該指標(biāo)能較好地反映不同時(shí)間尺度和區(qū)域的干旱程度。徐爾灝[9]在假定年降水量服從正態(tài)分布的基礎(chǔ)上，提出用降水量的標(biāo)準(zhǔn)差來劃分旱澇等級。劉昌明等[10]采用降水距平指標(biāo)識別和分析了海河流域的水旱災(zāi)害情況。袁文平等[11]認(rèn)為SPI在計(jì)算過程中沒有涉及到降水空間參數(shù)，降低了指數(shù)計(jì)算時(shí)的時(shí)空差異，因此SPI比Z指數(shù)更優(yōu)越，更穩(wěn)定。

寧夏回族自治區(qū)遠(yuǎn)離海洋，深居內(nèi)陸，80%以上的面積屬于干旱和半干旱地區(qū)，降水的空間分布很不均勻，干旱災(zāi)害發(fā)生的頻次占總災(zāi)害頻次的1/2以上，為各項(xiàng)災(zāi)害之首[12]。針對寧夏回族自治區(qū)干旱監(jiān)測及干旱指標(biāo)已有大量研究，由于標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)具有計(jì)算簡單，時(shí)間尺度靈活消除了降水的時(shí)空差異，在反應(yīng)干旱時(shí)空變化方面優(yōu)于其他指標(biāo)，已被廣泛應(yīng)用于區(qū)域干旱分析與監(jiān)測。 因此，本文擬基于SPI在干旱分析中的優(yōu)勢，根據(jù)寧夏近53 a降水觀測資料，采用SPI分析寧夏回族自治區(qū)干旱的時(shí)空分布特征，以期為干旱災(zāi)害的監(jiān)測、評估提供支持，進(jìn)而為減輕該區(qū)域干旱災(zāi)害損失、合理利用水資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

寧夏回族自治區(qū)位于黃河上游地區(qū)，地理坐標(biāo)為35°14′—39°23′N，104°17′—107°39′E，東鄰陜西省，西部、北部接內(nèi)蒙古自治區(qū)，南部與甘肅省相連，80%以上的面積屬于干旱和半干旱地區(qū)。寧夏回族自治區(qū)深居大陸腹地，位于中國季風(fēng)區(qū)的西緣，冬季受蒙古高壓控制，正當(dāng)冷空氣南下要沖，夏季處于東南季風(fēng)西行的末梢，形成較典型的大陸性氣候。年均溫4～9 ℃，年降水量183.4～677 mm，由南向北遞減，降水量多集中在6—9月，無霜期150～195 d，蒸發(fā)強(qiáng)烈，風(fēng)大沙多。植被類型以荒漠草原、疏林草原、溫性針葉林和闊葉林為主。土壤類型主要包括黑壚土、灰鈣土及灰漠土、灰褐土、人為土—灌淤土等。

2 資料與方法

2.1 資料來源

選取寧夏回族自治區(qū)9個(gè)氣象站1959年1月1日到2012年2月29日的日平均降水資料，資料來源于國家氣象信息中心。

2.2 研究方法

在降水分析中，采用Gamma函數(shù)擬合降雨時(shí)間序列，然后再經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化求得SPI，具體原理及計(jì)算方法如下。

當(dāng)0

(1)

(2)

當(dāng)0.5

(3)

(4)

式中：H(x)——與Γ函數(shù)相關(guān)的降水分布概率；t——時(shí)間。其余參數(shù)取值：c0=2.515 517,c1=0.802 853,c2=0.010 328,d1=1.432 788,d2=0.189 269,d3=0.001 308。

本文利用研究區(qū)內(nèi)9個(gè)氣象站點(diǎn)的日降雨量數(shù)據(jù)計(jì)算出月降水?dāng)?shù)據(jù)，作為輸入?yún)?shù)，分別進(jìn)行3個(gè)月，12個(gè)月尺度的SPI值的運(yùn)算(結(jié)果分別記為季節(jié)SPI，年SPI)，然后根據(jù)干旱等級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一劃分，即-0.5

2.3 干旱評估指標(biāo)

為了更好地反映較大范圍內(nèi)的區(qū)域干旱發(fā)生程度，在這里引入干旱發(fā)生站次比和干旱強(qiáng)度。同時(shí)，本文將輕旱(含輕旱以上)發(fā)生的年份均記為輕旱，中旱(含中旱以上)發(fā)生的年份均記為中旱，以此類推，方便了分析比較。

2.3.1 干旱發(fā)生站次比(Pj)Pj是用某一區(qū)域內(nèi)干旱發(fā)生站數(shù)多少占全部站數(shù)的比例來評價(jià)干旱影響范圍的大小，可用式(5)表示：

Pj=m/M×100%

(5)

式中：M——某區(qū)域內(nèi)氣象臺站數(shù)；m——發(fā)生干旱的臺站數(shù)。

2.3.2 干旱強(qiáng)度(Sij)Sij用來評價(jià)干旱嚴(yán)重程度，單站的某時(shí)段內(nèi)的干旱強(qiáng)度一般可由SPI值反映，SPI絕對值越大，表示干旱越嚴(yán)重。某區(qū)域內(nèi)多年的干旱程度可用式(6)表示：

(6)

式中：m——該區(qū)域內(nèi)發(fā)生干旱站數(shù)； SPIi——發(fā)生干旱時(shí)的SPI的絕對值。

2.3.3 變化趨勢率(xi) 變化趨勢率，即氣候傾向率，一般以歷年氣候要素變化過程的擬合直線的斜率的10倍作為氣候傾向率，表征多年氣象數(shù)據(jù)序列變化傾向度。在統(tǒng)計(jì)上，用xi表示樣本量為n的某一氣候變量，用ti表示xi所對應(yīng)的時(shí)間，建立xi與ti之間的一元線性回歸方程：

(7)

式中：a——回歸常數(shù)；b——回歸系數(shù)。a和b可以用最小二乘法進(jìn)行估計(jì)。以b的10倍作為氣候要素傾向率。

3 結(jié)果與分析

3.1 SPI的年和季節(jié)變化特征

近53 a來，寧夏回族自治區(qū)年SPI表現(xiàn)出在波動(dòng)中呈持續(xù)降低的趨勢，其變化傾向率為-0.131/10 a，表明氣候朝著更加干旱的方向發(fā)展，其中重旱發(fā)生在1980和2005年，特旱發(fā)生在1982年(圖1)。從年代際變化來看，除1970s和1980s干旱程度有所緩解外，其他年代均有所加重，尤以2001—2011年加重幅度最大，變化傾向率為-0.73/10 a(表1)。

圖1 寧夏回族自治區(qū)SPI值的年際和年代際變化特征

表1寧夏回族自治區(qū)季節(jié)和年代SPI趨勢系數(shù)

SPI春季夏季秋季冬季1959—1970年1970s1980s1990s2001—2011年趨勢系數(shù)-0.10-0.09-0.110.13-0.510.841.31-0.69-0.73

寧夏回族自治區(qū)季節(jié)SPI變化傾向率分別為春季-0.1/10 a，夏季-0.08/10 a，秋季-0.11/10 a和冬季0.12/10 a，表明除冬季干旱情況有所緩解外，春、夏、秋季干旱存在不同程度的加重，且以春秋季的變化對該區(qū)干旱的貢獻(xiàn)最大，與寧夏回族自治區(qū)季節(jié)降水在春、夏、秋季減少，冬季增加的降水變化規(guī)律一致[13]。尤其春季正是冬小麥返青、拔節(jié)、抽穗和玉米等大秋作物播種、出苗及牧草生長的關(guān)鍵時(shí)期，一旦出現(xiàn)干旱，將嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

3.2 干旱等級變化特征

依據(jù)干旱等級劃分標(biāo)準(zhǔn)可以看出，近53 a來研究區(qū)發(fā)生干旱的平均SPI值為-1.1，表明寧夏回族自治區(qū)處在中等干旱水平(表2)。從年代際來看，1959—1970年和1990s該區(qū)干旱等級為輕旱，其SPI值分別為-0.9和-0.8；1970s和2001—2011年為中旱，其SPI值分別為-1.2和-1.1；1980s的SPI值為-1.5，達(dá)到重旱水平，這與20世紀(jì)80年代全球氣候突然變暖的結(jié)論相一致[14]。

表2 寧夏回族自治區(qū)年及年代的SPI值和干旱等級

3.3 干旱發(fā)生范圍與強(qiáng)度的變化特征

干旱站次比(Pj)是指用某一區(qū)域內(nèi)干旱發(fā)生站數(shù)多少占全部站數(shù)的比例來評價(jià)干旱影響范圍大小的指標(biāo)。當(dāng)Pj≥50%時(shí)，即研究區(qū)域內(nèi)有1/2以上的站發(fā)生干旱，為全區(qū)域性干旱；當(dāng)站次比在33%～50%時(shí)為區(qū)域性干旱；當(dāng)站次比在25%～33%時(shí)為部分區(qū)域性干旱；當(dāng)站次比在10%～25%時(shí)為局地干旱；當(dāng)站次比小于10%時(shí)可認(rèn)為無明顯干旱發(fā)生。通過年和季節(jié)SPI值進(jìn)一步計(jì)算出站次比，得出研究區(qū)輕、中、重旱發(fā)生的特征。結(jié)果表明，近53 a來，寧夏回族自治區(qū)輕旱、中旱發(fā)生的范圍在波動(dòng)中呈減小趨勢，其變化傾向率分別為-3.375/10 a,-1.026/10 a，而重旱卻呈增加趨勢，變化率為1.828/10 a(圖2)。在1959—2011年，該區(qū)共發(fā)生36 a干旱，輕、中、重旱的干旱站次比歷史極大值均出現(xiàn)在1982年，其值分別為100%,88.9%,55.6%，這與1980s全球變暖的變化是一致的。

圖2 1959-2011年寧夏回族自治區(qū)干旱發(fā)生站次比歷年變化特征

近53 a來，寧夏回族自治區(qū)發(fā)生輕旱、中旱、重旱平均站次比分別為44.4%,30.3%和23.1%(表3)。輕旱以1970s最大，中、重旱以1980s最大，站次比分別為57.4%,50%,37%。

輕旱站次比的年代際變化表明，1970s以前為正距平，距平值分別為4.5%和13%，此后均為負(fù)距平，距平值分別為-1.5%,-1.5%,6.1%。

中、重旱站次比的年代際變化表明，1959—1970年距平值為-10.3%和-12%；1970s和1980s均為正距平，中旱距平值為9.7%和19.7%，重旱為2.8%和13.9%；1990s以來均為負(fù)距平，中旱值為-10.3%和-3.3%，重旱值為-12%和-0.9%。

表3 寧夏回族自治區(qū)各年代干旱站次比和干旱強(qiáng)度及其距平值

干旱強(qiáng)度(Sij)是評價(jià)干旱嚴(yán)重程度的指標(biāo)，當(dāng)干旱強(qiáng)度在0.5～1.0時(shí)為輕度干旱強(qiáng)度，當(dāng)干旱強(qiáng)度在1.0～1.5時(shí)以中度干旱強(qiáng)度為主，當(dāng)Sij≥1.5時(shí)，干旱強(qiáng)度為重旱強(qiáng)度。近53 a來，寧夏回族自治區(qū)發(fā)生干旱的強(qiáng)度略呈減弱趨勢，其變化傾向率為-0.045/10 a(圖3)。該區(qū)共發(fā)生36 a干旱，重旱強(qiáng)度為4 a，中旱強(qiáng)度為12 a，其他年份為輕旱，這表明研究區(qū)發(fā)生干旱時(shí)，干旱的強(qiáng)度多以中旱偏輕為主。1981和2005年是干旱強(qiáng)度最強(qiáng)年，干旱強(qiáng)度為1.7；1980和1982年是干旱強(qiáng)度次強(qiáng)年，強(qiáng)度分別為1.6,1.5；1970,1984, 1988,1994, 1996,2001,2010年是干旱強(qiáng)度最輕的年份，干旱強(qiáng)度均為0.6。近53 a來，寧夏回族自治區(qū)平均干旱強(qiáng)度為1.0。從年代際變化看，干旱強(qiáng)度以1970s和1980s干旱強(qiáng)度最強(qiáng)，值均為1.1。1959—1970年的平均干旱強(qiáng)度距平值為-0.1；1970s和1980s為正距平，距平值均為0.1；1990s為負(fù)距平，距平值為-0.1；進(jìn)入21世紀(jì)后，干旱強(qiáng)度維持在1.0。

綜上所述，干旱強(qiáng)度年變化與干旱站次比變化有較好的一致性。1982和2005年是寧夏回族自治區(qū)旱情程度最重的年份，此時(shí)正逢干旱強(qiáng)度的最強(qiáng)或次強(qiáng)年，干旱站次比也達(dá)到了最大或次大值，這是由于在全球氣候變暖的背景下，貝加爾湖阻高以及500 hPa正高度距平持續(xù)維持和西太平洋副高與常年相比較弱等因素所造成的[15]。

圖3 1959-2011年寧夏回族自治區(qū)干旱強(qiáng)度歷年變化特征

3.4 季節(jié)性干旱站次比和干旱強(qiáng)度變化特征

為了更好地反應(yīng)季節(jié)干旱變化的全貌，將干旱時(shí)間序列劃分為春(3—5月)、夏(6—8月)、秋(9—11月)、冬(12—2月)四季，進(jìn)一步計(jì)算四季干旱站次比和干旱強(qiáng)度的傾向率、距平值。結(jié)果表明，近53 a來寧夏回族自治區(qū)四季干旱存在明顯的季節(jié)性差異。就干旱站次比而言，除春季站次比增大外，夏、秋、冬季節(jié)均呈減小趨勢，且夏季大于冬季和秋季，其變化率分別為10.05/10 a,-5.50/10 a,-4.86/10 a,-1.96/10 a(表4)。從年際變化來看，站次比≥50%的季節(jié)干旱分別為春季13次，夏、秋、冬季14次，其中春旱站次比最大值出現(xiàn)在1979，1995和2000年，夏季在1982年，秋季在1972年，冬季在1965，1966年。

表4 寧夏回族自治區(qū)季尺度及各年代干旱站次比和干旱強(qiáng)度比較

近53 a來，寧夏回族自治區(qū)發(fā)生春、夏、秋、冬旱平均站次比分別為45.7%,42.1%,45.7%, 47.1%(表4)。春、秋旱以1980s最大，站次比分別為63.9%,55.6%；夏旱以1970s最大，站次比為57.1%；冬旱以1960s最大，為53.5%。從春旱年代際變化看，1970s以前為負(fù)距平，距平值分別為-10.5%和-13.5%，此后均為負(fù)距平，值分別為18.2%,5.7%,11.4%。夏旱年代際變化與春季相反，1970s以前為正距平，距平值分別為3.7%,15%，此后為負(fù)距平，值分別為-1.4%,-10.6%,-5.7%。秋旱1970s以前為負(fù)距平，距平值分別為-6.8%和-1.3%，此后為正距平，1980s為9.9%，1990s為3.2%，2000年之后轉(zhuǎn)為負(fù)距平，值為-8.7%。冬旱1970s以前為正距平，距平值分別為6.4%,4%，1980s為負(fù)距平，距平值為11.5%，1990s為正距平，值為0.5%，2001—2011年為負(fù)距平，值為6.4%。

就干旱強(qiáng)度而言，春、冬季干旱強(qiáng)度呈增重趨勢，而夏、秋季干旱強(qiáng)度表現(xiàn)出略有減輕的趨勢，春、夏、秋、冬四季其變化率分別為0.05/10 a,-0.02/10 a,-0.11/10 a,0.07/10 a。從年際變化來看，春、夏、秋、冬發(fā)生中度以上干旱分別為20,20,19,15次，其中春旱最強(qiáng)年在1995年，強(qiáng)度為2.0，夏旱最強(qiáng)年在1966年，強(qiáng)度為1.7，秋季在1986年，強(qiáng)度為1.6，冬季在1998年，強(qiáng)度為1.9。近53 a，春、夏、秋、冬旱平均強(qiáng)度均為1.0，以中旱強(qiáng)度為主。春旱以1990s最大，強(qiáng)度為1.2，夏旱變化不明顯，秋旱以1959—1970年和1980s最大，強(qiáng)度為1.1，冬旱以1990s最大，強(qiáng)度為1.1。1959—1970年為正距平，距平值0.1；1970—1980s為負(fù)距平，距平值為-0.1；1990s和2001—2011年為正距平，距平值分別為0.2和0.1，表明自1990s以來春旱強(qiáng)度有明顯增強(qiáng)的趨勢。夏旱強(qiáng)度在1990s期間略有降低，距平值為-0.1，其他年代無明顯變化。 從秋季來看，1959—1970年和1980s為正距平，距平值均為0.1；2000—2011年為負(fù)距平，值為-0.2；1970s和1980s干旱強(qiáng)度無明顯變化。冬季在1959—1970年為負(fù)距平，距平值為-0.1，1990s為正距平，值為0.1，1970s，1980s和2001—2011年冬旱強(qiáng)度無變化。

總之，春旱發(fā)生干旱站次比有所增多，夏旱、秋季和冬旱站次比有所減少；干旱強(qiáng)度除夏旱、秋旱略減輕外，其他季節(jié)干旱強(qiáng)度呈增重，特別是春旱強(qiáng)度加大。春季是農(nóng)作物的返青季節(jié)，此時(shí)干旱范圍擴(kuò)大，強(qiáng)度加重，對該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生重大影響，尤其是在發(fā)生在1995年和2000年的特大春旱，主要是由于春季處于相對少雨時(shí)期所造成的[16]，與重旱災(zāi)年幾乎都出現(xiàn)在寧夏回族自治區(qū)發(fā)生全域性春旱年份的結(jié)論相一致[17]，也與寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)的實(shí)際旱情和旱災(zāi)[18]相符合，進(jìn)一步表明我們采用的干旱指標(biāo)是科學(xué)合理的。

3.5 跨季節(jié)干旱變化特征

從干旱發(fā)生的時(shí)間來看，可以把寧夏回族自治區(qū)干旱分為春、夏、秋、冬及各個(gè)季節(jié)的連旱等類型。由表5可知，兩季連旱事件中，以春—夏和夏—秋連旱事件發(fā)生最多，其頻數(shù)分別為27,26；秋—冬和冬—春連旱事件發(fā)生相對較少，其頻數(shù)分別為21,20。在跨三季以上的連旱事件中，三季連旱事件有9例，四季連旱3例，五季連旱的有4例，六季連旱的有5例，剩下1例是從1978年冬季至1982年冬季的跨年的連旱，這與子軒[18]統(tǒng)計(jì)的寧夏回族自治區(qū)在1979年發(fā)生重大干旱、1980—1981年發(fā)生輕旱、1982年發(fā)生特大干旱這一結(jié)論存在較好的一致性。對該區(qū)影響最大的季節(jié)連旱應(yīng)屬春夏秋連旱(或連續(xù)干旱2～3 a)，受旱嚴(yán)重的地區(qū)干旱持續(xù)300 d以上。每年的3—10月是寧夏回族自治區(qū)農(nóng)作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期，而此時(shí)春旱、夏旱和秋旱卻頻頻出現(xiàn)，并常造成持續(xù)性干旱和季節(jié)連旱，波及范圍少則一個(gè)地市，多則遍布整個(gè)研究區(qū)[19]。特別是在1980s以后，跨3季以上旱災(zāi)更加頻繁地出現(xiàn)，中部區(qū)在2004—2006年發(fā)生了有氣象記錄以來的特大持續(xù)性干旱[20]。

表5 寧夏回族自治區(qū)跨季節(jié)連旱次數(shù)

3.6 干旱的空間變化特征

利用寧夏回族自治區(qū)的9個(gè)氣象站點(diǎn)年SPI變化的傾向率作為參數(shù)，基于ArcGIS中的Inverse Distance Weighted插值法，分析了研究區(qū)年和季節(jié)性干旱的空間變化特征。

寧夏回族自治區(qū)年SPI分布格局存在著明顯的空間差異，表現(xiàn)為自南向北干旱加重幅度逐漸減弱，南部的西吉加重幅度最大，中部的鹽池表現(xiàn)為低值中心，這主要是由于寧夏回族自治區(qū)降水呈自南部山區(qū)依次向中部干旱帶、北部綠洲區(qū)逐漸減少的分布規(guī)律。

季節(jié)SPI也具有明顯的空間差異，表現(xiàn)為春旱和秋旱大致呈南重北輕的分布，夏旱呈南北重，中部輕的分布，冬旱呈北重南輕的分布。春旱表現(xiàn)出從北向南逐漸加重的趨勢，且以南部的固原和中部的同心變化幅度最為顯著，與馬國飛等[12]研究結(jié)果一致。夏旱由中部區(qū)向南部山區(qū)、北部綠洲區(qū)表現(xiàn)出增重的趨勢，其中南部的西吉縣和北部的中寧縣增幅最大，中部的同心縣和鹽池縣增幅最小，表現(xiàn)為夏旱變化的低值中心。冬季干旱總體上有所緩解，存在從北向南逐漸減輕的趨勢，尤以南部的固原市減輕最為明顯；北部綠洲區(qū)干旱程度卻略有加重，以中寧縣加重程度最大。總體看來，寧夏回族自治區(qū)南部山區(qū)、中部區(qū)和北部綠洲區(qū)對研究區(qū)干旱變化的響應(yīng)不盡相同，以南部山區(qū)對干旱變化的響應(yīng)最為敏感，這與陳曉光等[13]研究得出的寧夏回族自治區(qū)降水變化均呈下降趨勢，以寧南山區(qū)相對明顯的結(jié)論一致，反映出氣候變化的區(qū)域性。

4 結(jié) 論

(1)近53 a來，寧夏回族自治區(qū)年SPI在波動(dòng)中呈持續(xù)降低趨勢，表明氣候朝著更加干旱的方向發(fā)展，這與施雅風(fēng)等[21]研究得出的寧夏回族自治區(qū)處于西北氣候變化中由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型的未轉(zhuǎn)型區(qū)結(jié)論相一致，反映了區(qū)域氣候變化特征。從年代際變化來看，自1990s以來，寧夏回族自治區(qū)干旱程度持續(xù)加重，尤以21世紀(jì)的干旱增重幅度最大。從季節(jié)SPI變化可以看出，除冬旱程度有所緩解，其他季節(jié)干旱加劇，尤以春季對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響最大。

(2)從SPI值與干旱等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)來看，近53 a來，寧夏回族自治區(qū)年SPI平均值為-1.1，屬于中旱水平。從年代際來看，1980s的SPI值最小，達(dá)到重旱水平。

(3)干旱站次比和強(qiáng)度的計(jì)算表明，寧夏回族自治區(qū)輕旱、中旱發(fā)生的范圍呈減弱的趨勢，重旱范圍呈增重的趨勢；干旱強(qiáng)度卻略有減弱的趨勢。春旱發(fā)生范圍擴(kuò)大、強(qiáng)度增大；冬旱發(fā)生范圍減小，而強(qiáng)度卻略有增大；夏、秋旱發(fā)生范圍和強(qiáng)度都有減小的趨勢。干旱發(fā)生頻繁，季節(jié)連旱嚴(yán)重，干旱持續(xù)時(shí)間長，區(qū)域性強(qiáng)，對寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響極大。

(4)ArcGIS空間插值表明，寧夏回族自治區(qū)干旱空間變化規(guī)律明顯，表現(xiàn)為自南向北呈增大趨勢，增重幅度為：南部山區(qū)>中部區(qū)>北部綠洲區(qū)。南部山區(qū)對干旱變化響應(yīng)最為敏感。

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