基于標準化降水、徑流指數的黃河流域近50年氣象水文干旱演變分析

何 福 力，胡 彩 虹*，王 紀 軍，王 云 玲

(1.鄭州大學水利與環境學院，河南 鄭州 450001；2.河南省氣候中心，河南 鄭州 450003；3.黃河河口水文水資源勘測局，山東 東營 257091)

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基于標準化降水、徑流指數的黃河流域近50年氣象水文干旱演變分析

何 福 力1，胡 彩 虹1*，王 紀 軍2，王 云 玲3

(1.鄭州大學水利與環境學院，河南 鄭州 450001；2.河南省氣候中心，河南 鄭州 450003；3.黃河河口水文水資源勘測局，山東 東營 257091)

針對黃河流域近年來干旱頻繁發生和水資源匱乏狀況，基于1961-2010年黃河流域146個氣象站的逐月降水和干流6個水文站的逐月徑流資料，采用標準降水指數(SPI)、標準流量指數(SDI)及其相關評估指標，運用趨勢、時滯互相關等氣候學分析方法，分析了近50年黃河流域氣象和水文干旱時空變化特征。結果表明：全流域年氣象干旱表現出加劇趨勢，且中游干旱化較突出。中游春旱、全流域秋旱和上、下游夏旱均呈加劇趨勢，而全流域冬旱出現減輕態勢，以上游較突出。沿干流從上游至下游水文干旱呈加重趨勢，且自1990s后期開始水文干旱的發生更加頻繁，干旱等級也越來越高。流域水文干旱主要與流域干旱、半干旱氣候區的氣象干旱有1～5個月的滯時。

黃河流域；標準降水指數(SPI)；標準流量指數(SDI)；干旱；時滯互相關分析

0 引言

從全球各種自然災害分析，干旱災害的影響面最廣、經濟損失大，被認為是世界上嚴重的自然災害類型之一[1]。我國干旱持續時間長、發生頻率高且波及范圍廣。隨著全球變暖和水循環過程加速，降水的時空格局及其結構將發生顯著變化，進而增加干旱發生風險，導致我國水資源供需矛盾更加突出[2]。

黃河流域自然地理條件復雜，水文氣象情況特殊，其干旱時空結構變化和水資源研究是一個熱點。楊勝天等[3]應用干旱的氣候分析方法和遙感監測方法，以及線性回歸斜率和相關系數干旱類型區域劃分方法，計算并分析了黃河流域近18年(1982-1999)的干旱變化狀況。江恩惠等[4]采用Penman-Monteith法、克里格插值法和GIS技術，分析了黃河流域的干燥度和水分盈虧的時空演變規律。彭高輝等[5]利用游程分析理論，分析了1001-2000年黃河流域部分監測點每100年的干旱年數，計算了1470-2000年流域20個監測點游程理論的數字特征，并繪制了流域各監測點的干旱重現期等值線圖，得到黃河流域干旱有增多趨勢的結論。佘敦先等[6]采用月和年尺度的PDSL(Palmer Drought Severity Index)指數分析了黃河流域的干旱狀況。彭高輝等[7]根據黃河流域1470-2000年的歷史干旱資料，基于分形和聚類分析理論，分析流域干旱頻數的空間分布特征。這些研究采用不同的評價指標和方法分析了黃河流域的干旱時空結果，缺乏不同干旱類型間的關系研究，且采用的時間長度和站點分布不同均有可能出現不一樣的結果。特殊的氣候特征和地理條件導致黃河流域干旱頻繁發生[8]。本文應用標準降水指數(Standardized Precipitation Index,SPI)及標準流量指數(Standardized Discharge Index,SDI),采用氣候傾向率、反距離插值和時滯互相關分析對黃河流域的氣象和水文干旱時空分布特征及相互關系進行分析，研究結果對認識黃河流域水循環、黃河流域干旱監測、防災和水資源的優化利用、科學調度和管理具有重要意義。

1 資料與方法

1.1 研究區概況及資料

黃河是我國第二大河，流經9個省(區)，流域面積79.5萬km2，從西到東橫跨青藏高原、內蒙古高原、黃土高原和黃淮海平原4個地貌單元，地形地貌差別很大。自1980s以來，黃河流域氣溫明顯升高，降水量有所減小，特別是1990s以來，流域干旱形勢日趨嚴重，同時1972-1996年的25年間有19年出現斷流，達到平均每4年發生3次斷流。1987年后幾乎連年出現斷流，且斷流時間不斷提前，斷流范圍不斷擴大，斷流頻次、歷時不斷增加。1995年，利津水文站斷流歷時長達122 d，斷流河長上延至河南開封市以下的陳橋村附近，總長達683 km，占花園口以下河道長度的80%以上。1996年，濼口水文站于2月14日就開始斷流，比歷史最早的斷流時間還提前了85 d；同年，利津水文站先后斷流7次，總歷時達136 d。1997年，斷流達226 d，為歷時最長的斷流年份。2009年，中原地區發生大范圍干旱，使人們進一步認識到干旱的嚴峻性[5]。

本文選取黃河流域146個氣象臺站1961-2010年逐月降水及干流6個水文站(蘭州、頭道拐、龍門、三門峽、花園口和利津)的逐月流量資料對其氣象和水文干旱進行分析，其中上、中和下游氣象站點分別為48個、87個和11個(圖1)。

圖1 黃河流域及選取的氣象和水文站分布示意

Fig.1 Distribution of the Yellow River Basin and meteorological and hydrological stations selected

1.2 方法

1.2.1 標準降水指數與標準流量指數 一般將干旱分為氣象干旱、水文干旱、農業干旱和社會經濟干旱4類，評價干旱的指標有30余個。McKee等[9]提出標準化降水指數(SPI)，表征某時段降水量出現概率多少，是評價氣象干旱時廣為應用的指標之一，與綜合氣象干旱指數[10]、帕默爾干旱指數[11]、干燥度指數[12]等氣象干旱指標對比，其具有計算相對簡單、數據資料易獲取和良好的穩定性優點，適用于不同時空尺度的旱澇監測評估服務，可提供氣象干旱早期預警[13]。因此，本文選取SPI作為氣象干旱分析指標。干旱等級參照中國氣象局制定的《干旱監測和影響評價業務規定》[14]。SPI指標是在計算出某時段內降雨量的Г分布概率后，再進行正態標準化處理，最終用標準化降雨累積頻率分布劃分干旱等級[15]。Patel等[16]指出12個月和3個月時間尺度的SPI分別反映旱澇階段性變化和季節干旱，后者與農業干旱關系密切，故主要計算3個月和12個月時間尺度的SPI(分別為SPI3、SPI12)，用以分析季和年氣象干旱狀況。

水文干旱是指河川徑流低于其正常值或含水層水位降落的現象，是針對流域或區域地表水及地下水而言的。評價水文干旱的主要指標有徑流距平指數、地表供水指數、旱限水位、標準徑流指數(Standardized RunoffIndex,SRI)和標準流量指數(SDI)等[2]。SRI和SDI的區別是：SRI采用的是模擬徑流值，可用于水文干旱的預測預警；SDI采用的是實測徑流值，是Fischer等[17]類比SPI指數提出的，用來反映水文干旱的演變規律。SDI計算的基礎資料是水文監測斷面歷史月流量，計算方法類同于SPI。本文參考Nalbantis等[18]提出的干旱等級劃分方法，將水文干旱劃分為5個等級(表1)。

表1 標準流量指數(SDI)干旱分級

Table 1 Drought classification of Standardized Discharge Index(SDI)

等級類型SDI0無旱SDI≥0 01輕旱-1 0≤SDI<0 02中旱-1 5≤SDI<-1 03重旱-2 0≤SDI<-1 54特旱SDI<-2 0

1.2.2 評估指標 為了更好地反映較大范圍內的區域干旱發生程度，選擇干旱站次比、干旱頻率和變化趨勢率對干旱特征進行分析[19]。

干旱站次比是用某一區域內干旱發生站數占全部站數的比例來評價干旱的影響范圍，即：

(1)

式中:M為研究區域內總氣象站數；m為發生干旱的站數；i指不同年份的代號。

當Pi≥50%時，為全域性干旱；當50%>Pi≥33%時，為區域性干旱；當33%>Pi≥25%時，為部分區域性干旱；當25%>Pi≥10%時，為局域性干旱；當Pi<10%時，無明顯干旱發生。

干旱頻率用來評價某站有資料年份內發生干旱頻繁程度，即：

(2)

式中:N為某站有氣象資料的總年數；n為該站發生干旱的年數；j為不同站代號。

變化趨勢率用氣候傾向率表示，一般以歷年氣候要素變化過程的擬合直線斜率的10倍表示，表征多年氣象數據序列變化傾向度。

1.2.3 時滯互相關分析 水文干旱是氣象干旱或人類活動造成的流域或區域地表、地下水收支不平衡而引起的江河、湖泊徑流和水利工程蓄水量異常偏少及地下水位異常偏低的現象。氣象干旱發生及社會經濟用水需求的增加，將影響地表水和地下水的水分收支平衡；在水利工程建設和管理、下墊面改變及前期賦存水量共同作用下，若地表和地下水呈現減小狀態，則認為水文干旱開始[20]。因此，氣象干旱和水文干旱往往不同時發生，而存在一定的同效和滯后性。本文采用時滯互相關分析法進行滯時計算，該方法用于有限離散時間序列之間的相關分析，它考慮了不同時間序列要素之間相互作用的時滯性，即存在一個反應延遲過程[21,22]。

首先假定兩個時間變量序列x和y對任何滯時k都彼此相關，則時滯互相關系數可以表示為：

(3)

式中:協方差Ck(x,y+k)和均方差σx、σy+k分別表示為：

(4)

2 結果與分析

2.1 氣象干旱時空分布特征分析

2.1.1 氣象干旱的時間變化特征

(1)不同時間尺度SPI之間的關系。不同時間尺度SPI可以反映不同的干旱變化，多種時間尺度的SPI綜合應用可實現對干旱的綜合監測評估。當SPI指數值低于-0.5時即判定為干旱，SPI3和SPI12統計結果表明黃河流域下游干旱月數分別為166和160，比上中游地區干旱發生頻率大。下游地區1980sSPI3和SPI12表征的干旱月數分別為45和54，分別占總干旱月數的27.1%和33.8%，表明近50年黃河流域下游地區干旱較突出，且主要集中在1980s，該結果也與黃朝迎[23]的研究結果一致。圖2為流域下游地區的SPI3和SPI12隨時間變化過程，可見，SPI3頻繁地在-0.5線(干旱分界線)上下波動，SPI12變化較穩定，周期性更明顯。此外，SPI3顯示1981年1-2月為輕旱階段，4-6月轉為中旱階段，1981年9月至1982年1月為干旱階段，其中1981年11月出現了重旱；而SPI12顯示下游地區1981年6月才出現干旱，且1981年9月至1982年7月持續出現中旱，未達到重旱等級。綜合表明，SPI隨著時間尺度的增加，同時期監測的干旱等級會發生變化(一般呈緩解趨勢)，干旱的起始和結束時間相應延后，可充分反映前期降水變化的累積影響。

圖2 1961-2010年黃河流域下游地區SPI3與SPI12變化過程

Fig.2 The SPI3and SPI12series in the period of 1961-2010 in the downstream of the Yellow River Basin

(2)年旱及季旱變化特征。表2為年旱及季旱SPI線性趨勢變化統計，上、中、下游地區年旱總體呈現加重趨勢，中游地區的變率最大，達-0.13/10 a，且通過0.1的顯著性檢驗。圖3為年標準降水指數累積距平過程，上、中游地區干旱化規律基本一致(相關性系數為0.625，且通過0.01顯著性檢驗)，1997年以后中游地區的干旱化程度明顯比上游突出。下游地區干旱指數變化幅度較上、中游大，2003年前后下游地區出現由干轉濕，干旱程度得到了一定的緩和。流域季節性干旱除了秋、冬季較顯著外，其他季節均不顯著。上游地區的夏、秋旱呈加重趨勢，春旱趨勢不明顯，冬旱出現顯著的減緩趨勢，變率為0.13/10 a(通過0.05顯著性檢驗)；中游冬旱也呈緩解趨勢，夏旱變化趨勢不明顯，而春、秋旱呈現加重趨勢，其中秋旱線性變化率達-0.16/10 a(通過0.05顯著性檢驗)；下游四季干旱指數變化趨勢均不顯著，但整體上春、冬旱呈緩解趨勢，其他季節干旱有加重趨勢。

表2 年旱及季旱標準降水指數線性趨勢

Table 2 The linear trend of interannual change of SPI3and SPI12

黃河流域春旱夏旱秋旱冬旱年旱上游0-0 03-0 06 0 13??-0 04中游-0 1 0-0 16??0 1 -0 13?下游0 06-0 03-0 110 02-0 05

注：線性趨勢系數單位為：/10 a；**表示95%顯著性水平，*為90%顯著性水平。

圖3 年標準降水指數累積距平

Fig.3 The cumulative anomaly series of SPI12

2.1.2 氣象干旱的空間分布特征

(1)干旱范圍。根據春、夏、秋、冬季和年SPI計算結果，SPI值小于-0.5的四季及年旱發生的站次比統計結果見圖4。可見，1970s和2000s黃河流域發生局域性春旱。1960s和1990s發生局域性冬旱，1990s也發生了局域性的年旱。此外，1990s秋旱發生的站次比為36.3%，達到了區域性干旱的水平。這一結果與王勁松等[24]關于黃河流域20世紀90年代干旱事件發生的結論基本一致。

圖4 季旱及年旱發生的站次比

Fig.4 The proportion of station with seasonal and annual drought

(2)干旱頻率。為了進一步反映黃河流域四季及年旱空間演變規律，本文通過統計研究區每個站點干旱的發生頻率，基于ArcGIS軟件，采用反距離權重插值方法繪制年及四季干旱頻率專題圖(圖5)。流域春旱主要集中在上游的西北部、中游的南部部分地區及下游東平、平陰部分地區，頻率最高可達40%；此外，河源區的瑪多、達日控制區發生春旱的頻率也較高，這可能與其地理位置和大氣環流密切相關。同春旱相比，夏旱發生的范圍有所減小，主要發生在流域北部的內蒙古及河源區的瑪多、中游的韓城和入海的東營部分地區，夏旱頻率最高達42%左右，表明夏旱具有集中高頻發生的特點。內蒙古和中游南部地區發生秋旱的頻率較大。冬旱頻率在28%以上的地區占黃河流域大部，高頻發生地區主要集中在內蒙古和興海、河南氣象站控制區。流域年旱頻率基本在27%以上，其中達日、龍羊峽至蘭州區間及內蒙古部分地區為年旱發生的高頻區；同時，統計結果表明汾河流域的年旱發生頻率較高，這與汾河流域歷史干旱發生事實一致[25]。

(3)干旱趨勢。根據SPI3和SPI12序列的氣候傾向率及顯著性系數統計的黃河流域四季及年干旱趨勢變化結果見表3(由SPI3和SPI12分別計算四季和年氣象干旱指數)，可見，春季黃河流域中游南部地區普遍呈現干旱顯著加重的變化規律，春旱呈加重趨勢站點占總站點62.3%，通過顯著性檢驗的干旱化和濕潤化站點比例為22∶2；而夏季流域整體以干旱化為主，干旱化站點占58.2%，中游南部有濕潤化傾向；秋季流域大部分地區呈現干旱化(干旱化站點占85.6%)，其中尤以中游南部干旱化較顯著。冬季以濕潤化為主，濕潤化站點占總站點89%，其中17.1%的站點通過顯著性檢驗；全年也以干旱為主，73.3%的站點表現為干旱化趨勢，6.8%的站點通過顯著性檢驗，主要分布在汾河流域。研究結果表明不同季節干旱的空間分布情況極不均勻。

表3 四季及年干旱趨勢站點統計

Table 3 The statistics of linear trend of seasonal and annual drought

干旱化濕潤化趨勢不明顯干、濕化站點分布規律春季22(91)2(52)0(3)中游南部顯著干旱化，整體以干旱化為主夏季1(85)6(54)0(7)中游南部顯著濕潤化，整體以干旱化為主秋季34(125)0(19)0(2)中游南部顯著干旱化，整體以干旱化為主冬季0(15)25(130)0(1)上、中游南部及內蒙古顯著濕潤化，整體以濕潤為主年10(107)1(33)0(6)汾河流域顯著干旱化，整體以干旱化為主

注：表中括號外數據表示相應變化趨勢的顯著性站點數，括號內為總站點數。

2.2 水文干旱分析

表4是各水文站SDI6(6個月尺度SDI)的干旱統計結果，6個水文站的干旱總月數相差不大(315個月左右)，其中頭道拐和利津干旱月數分別為329、303，分別為干旱頻率最高和最低的兩個站。6個水文站均以輕旱為主，輕旱月數占70%左右，以頭道拐站輕旱最突出。中旱以蘭州和龍門最突出，均發生79個月；重旱以三門峽最突出，共發生24個月；特旱以利津最突出，共發生24個月。值得注意的是，利津站發生特旱頻率高于重旱。從時間序列看，水文干旱集中在1995年后，其中蘭州和頭道拐主要發生在1995-2005年，龍門和三門峽集中在1965-2010年。

圖5 黃河流域1961-2010年季旱及年旱等級頻率空間分布

Fig.5 The spatial distribution of the frequency of seasonal and annual drought with different drought levels

從干旱強度看，自上游到下游水文干旱等級越來越高，利津站1995-2003年發生中旱達40個月。此外，相關分析結果表明相鄰水文站的干旱規律相近。

表4 各水文站SDI6干旱頻數統計結果

Table 4 The statistic result of drought frequency with SDI6at six hydrological stations

水文站干旱(月)輕旱(月)中旱(月)重旱(月)特旱(月)蘭州32122279119頭道拐32923174168龍門32322079195三門峽30920871246花園口30822256237利津303213491724

2.3 氣象干旱與水文干旱的時滯性特點

降水和蒸發是氣象干旱的主要影響因素，當某一時期降水與蒸發的比例較同期平均偏小即這種穩態被打破，則會發生氣象干旱。而水文干旱是針對流域或區域地表水及地下水而言的，隨著氣象干旱的發生，經濟社會用水需求增加，若地表水與地下水量呈現持續減小狀態，到一定程度則認為發生了水文干旱。干旱的發生是氣候與人類活動共同作用的結果。在天然狀態下，氣象干旱是水文干旱形成的驅動因素之一，水文干旱的發生滯后于氣象干旱[20]。研究發現長時間尺度的SPI與徑流的關系更密切*http://www.in.gov/dnr/water/4864.htm.，本文采用SPI12與SDI指數進行相關分析，以期找到二者之間的發生規律。表5為各水文站不同時間尺度SDI與相應上游地區氣象站SPI12平均相關系數，可見，除了頭道拐，其他水文站SDI6與SPI12的相關系數均較高。表6為時滯互相關分析計算結果，可見，蘭州水文站的水文干旱與距離最近的蘭州氣象站的氣象干旱有1個月滯時。頭道拐、龍門、三門峽、花園口、利津水文站水文干旱與白銀、烏審召、平羅、青銅峽、中衛、中寧、興仁堡、鹽池、定邊及同心等站的氣象干旱時滯性明顯，滯時范圍為1～5個月(表6)；此外，水文干旱與其控制面積內大部分氣象站氣象干旱的時滯性不明顯，甚至大部分站點出現偽超前。導致該現象產生的原因有：第一，本研究是基于月尺度的干旱指數，對于滯時時長少于1個月的結果監測不敏感；第二，徑流的形成是氣象、下墊面和人類活動綜合影響的結果，與復雜的地形地貌及蒸(散)發的空間分布規律有一定聯系；第三，黃河流域眾多的水利工程及較大的人口密度增加了水文氣象干旱成因的復雜性，致使時滯性結果出現異常。因此，水文干旱是氣象干旱、人類活動和自然環境條件綜合作用導致的，人類活動和自然條件綜合作用是導致水文和氣象干旱規律異常的主要原因，這一結論也與國外的研究成果一致[26]。綜上所述，黃河流域水文與氣象干旱在部分水文氣象站點間存在一定的滯后規律，不同水文站的水文干旱與其上游地區的氣象干旱的變化規律不盡相同，但水文與氣象干旱的滯后現象主要發生在流域干旱和半干旱氣候區。

表5 各水文站不同時間尺度SDI與相應上游地區氣象站SPI12平均相關系數

Table 5 Average correlation coefficient of different time scales of SDI at hydrological stations and SPI12at the corresponding upstream weather stations

SDI蘭州頭道拐龍門三門峽花園口利津SDI30 383(15/15)0 233(37/43)0 288(81/82)0 355(129/131)0 370(129/135)0 320(133/146)SDI60 415(15/15)0 263(37/43)0 316(81/82)0 371(129/131)0 393(131/135)0 336(134/146)SDI120 411(15/15)0 268(38/43)0 310(80/82)0 353(128/131)0 366(130/135)0 315(134/146)

注：括號中“/”前、后數值分別表示通過0.05顯著性檢驗的站點數和總站點數

表6 各水文站水文干旱與其上游氣象站氣象干旱滯時結果

Table 6 The results for drought lag time between hydrological drought at hydrological stations and meteorological drought at the upstream weather stations

水文站超前站數滯后站數不明顯站數滯后站點蘭州1014蘭州1頭道拐141316白銀2、烏審召1、平羅3、銀川4、陶樂1、青銅峽1、中衛5、中寧4、興仁堡3、鹽池1、定邊3、海原1、同心1龍門231445蘭州1、白銀2、定西1、烏審召1、平羅1、銀川1、青銅峽1、中衛4、中寧2、興仁堡2、鹽池1、定邊1、子長1、海原1三門峽37985蘭州1、白銀3、烏審召1、中衛3、中寧2、興仁堡1、鹽池1、定邊2、同心1花園口631062白銀2、烏審召1、平羅2、陶樂1、青銅峽1、中寧2、興仁堡1、鹽池2、定邊3、同心1利津1101224白銀1、烏拉特中旗5、烏審召4、平羅3、陶樂1、青銅峽1、中衛3、中寧2、鹽池2、定邊4、同心1、瑪多5

注：站點右上角數值表示滯時。

3 結論與討論

本文將標準降水指數(SPI)和標準流量指數(SDI)應用于黃河流域氣象和水文干旱研究，并從流域尺度分析水文和氣象干旱空間上的時滯性特點。研究表明，黃河流域降水在季節間出現明顯的再分配現象，秋、冬季分別呈現顯著的干旱化和濕潤化演變規律。流域上、中、下游地區年旱均呈加劇態勢，尤以中游較突出，變率達-0.13/10 a。此外，2003年為下游地區年旱由加劇到減輕的轉折點。站次比統計發現,1990s氣象干旱的影響范圍較大，且在季和年尺度干旱均較突出，秋旱的發生范圍甚至達到區域性程度。頻率統計發現，內蒙古及流域下游大部分地區春旱發生頻率較高；夏旱主要發生在流域北部的內蒙古及河源區的瑪多、中游的韓城和入海地區的東營部分地區，且具有集中、高頻發生特點；秋旱也易發生在內蒙古和中游南部地區；冬旱范圍較廣，主要發生在內蒙古和興海、河南氣象站控制區。年旱發生頻率較高的站點多位于汾河流域。趨勢統計發現，黃河流域中游南部春旱和秋旱均呈顯著加劇趨勢，而其夏旱呈顯著緩解趨勢，但全流域夏旱仍以加劇為主。全流域冬旱呈顯著緩解趨勢。除河源和流域北部內蒙古部分地區外，黃河流域大部分地區年旱呈加劇趨勢，其中以汾河流域尤為突出。水文干旱分析發現，1995年以后黃河流域水文干旱發生頻率越來越高，且從上游至下游，水文干旱程度有加重趨勢，其中利津發生特旱的頻率已超重旱頻率。此外，相鄰水文站監測的水文干旱變化規律聯系較密切。時滯互相關分析發現，黃河流域水文干旱與干旱半干旱氣候區的氣象干旱滯后規律較突出，滯時在1～5個月之間。

本文分析了黃河流域氣象干旱時空演變規律及氣象和水文干旱滯后現象，明確了年、季氣象干旱時空變化特點及與水文氣象干旱時滯性關系。但僅僅考慮降水和徑流要素作為表征氣象和水文干旱的研究要素存在不足，加之干旱指標本身的限制[2]及黃河流域幅員遼闊、人類活動頻繁和地理、氣候影響條件復雜性，真正弄清楚黃河流域的水文氣象干旱時空演變規律及成因，還需深入研究和分析。通過氣象和水文干旱時空特征分析，可進一步認識黃河流域干旱災害發生的規律，進而指導干旱災害的防治工作。

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Analysis of Meteorological and Hydrological Drought in the Yellow River Basin during the Past 50 Years Based on SPI and SDI

HE Fu-li1,HU Cai-hong1,WANG Ji-jun2,WANG Yun-ling3

(1.SchoolofWaterConservancyandEnvironment,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001; 2.HenanProvincialClimatecenter,Zhengzhou450003; 3.HydrologyandWaterResourcesBureauofYellowRiverEstuary,Dongying257091,China)

In this study,146 weather stations and 6 hydrological stations were selected for analyzing the spatial-temporal characteristics of the meteorological and hydrological droughts by Standardized Precipitation Index(SPI),Standardized Discharge Index(SDI) and associated assessment indicators with the trend,time lag cross-correlation analysis climate methods across the Yellow River Basin(YRB) during 1961-2010,which facing frequent occurrence of droughts and serious water shortage.The results show that,annual meteorological drought in the YRB have shown increasing trend,especially in the midstream.Spring drought in midstream,autumn drought in the whole basin,summer drought in upstream and downstream are shown increasing trend.However,winter drought in the whole basin appears to be mitigation trend,especially in the upper reaches.Hydrological drought indicates increasing trend from upstream to downstream,and more frequent hydrological drought has occurred,and drought severity has being also growing since the late 1990s.Furthermore,it is obvious that hydrological and meteorological drought with the lag time between 1～5 months at the arid and semi-arid climatic zones in the YRB.

Yellow River Basin;Standardized Precipitation Index(SPI);Standardized Discharge Index(SDI);droughts;time lag cross-correlation analysis

2014-09-02；

2014-11-25

國家自然科學基金項目(51079131)；國家十二五科技支撐計劃項目(2012BAB02D04—07)；河南省高校科技創新團隊支持計劃項目(13IRTSTHN030)；中國氣象局/河南省農業氣象保障與應用指數重點開放實驗室開放研究基金項目(AMF201304)

何福力(1988-)，男，碩士研究生，主要從事水文學及水資源方面的研究。*通訊作者E-mail:hucaihong@zzu.edu.cn

10.3969/j.issn.1672-0504.2015.03.014

P426.616

A

1672-0504(2015)03-0069-07