祁連山北麓牧區(qū)植被生長季不同等級降水時空變化特征

劉曉迪，宋孝玉，覃 琳，文 望，劉 雨

(西安理工大學(xué) 省部共建西北旱區(qū)生態(tài)水利國家重點實驗室，陜西 西安 710048)

1 研究背景

祁連山作為我國西部重要的生態(tài)安全屏障和河西走廊水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)，在維護區(qū)域的生態(tài)平衡、生態(tài)安全以及西部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展等方面占有舉足輕重的地位[1-3]。但近年來，祁連山冰川虧損加劇，植被退化嚴重，物種多樣性減少，進而影響祁連山生態(tài)環(huán)境，其生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和建設(shè)問題已成為甘肅省政府的重要工作之一[4-6]。而降水作為水文上與生態(tài)相關(guān)的重要因子，對生態(tài)環(huán)境修復(fù)至關(guān)重要，掌握該區(qū)域降水變化特征，分析降水變化成因，是祁連山生態(tài)修復(fù)和治理的關(guān)鍵[7-10]。

草原生態(tài)系統(tǒng)為祁連山北麓生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，草地面積為4.33×104km2，約占該區(qū)域總面積的52.48%[11]。水分是草原生態(tài)系統(tǒng)植物生長發(fā)育最主要的限制性資源，在全球降水變化背景下，草地生態(tài)系統(tǒng)對降水變化有著極強的敏感性。降水是植被所需水分的主要來源，降水的增加或減少影響著植被冠層的蒸騰，進而影響植被土壤含水量，使得植被生長環(huán)境和水分收支受到影響[12-16]。在干旱、半干旱地區(qū)，降水格局的變化對植被生長的影響尤為顯著，降水變化會引發(fā)區(qū)域水資源時空分布的變化，對水資源量、植被生長以及該地區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展都將產(chǎn)生深遠影響，尤其是在以畜牧業(yè)為主的祁連山北麓牧區(qū)，若要充分發(fā)揮草地植被最大的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益、準確分析植被與降水變化之間的關(guān)系，就必須了解降水變化的時空變化特征。

目前，在西北地區(qū)由暖干向暖濕變化趨勢的背景下[17]，有關(guān)祁連山地區(qū)氣候變化的分析研究成果越來越多，如賈文雄等[18-19]分別從不同等級降水變化和極端降水角度得到祁連山及河西走廊降水東西、南北分異，極端降水呈增加趨勢；尹憲志等[20]和張耀宗等[21]對祁連山氣溫和降水變化進行研究得出其氣溫和降水分別呈增加趨勢。但對牧區(qū)草原的降水變化研究相對較少，許曉民等[22]、楊秀海等[23]開展了西部不同牧區(qū)年平均氣溫和降水的研究。總結(jié)目前的研究成果，對祁連山降水變化分析均基于年降水而言，并未針對典型牧區(qū)草原植被生長季降水變化進行研究。

位于祁連山北麓的肅南裕固族自治縣屬于干旱、半干旱地區(qū)，降水大部分在4-10月份，植被生長季也為4-10月份[24]，為明確降水變化對其草地植被生長季的影響，本文通過收集其周邊7個氣象站的日降水資料，分析草地植被生長季不同等級降水在時間、空間上的變化特征，以便因地制宜地制定祁連山生態(tài)修復(fù)策略，并為區(qū)域草地合理利用和區(qū)域水、草、畜平衡可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 研究區(qū)概況

本文研究區(qū)為祁連山北麓的肅南裕固族自治縣，位于甘肅省張掖市南部(圖1)，地理位置介于97°21′～102°13′E、37°28′～39°49′N，總面積約2.4×104km2，海拔高度約為1 327～5 574 m之間。全縣東西長650 km，南北寬120～200 km。肅南縣屬內(nèi)陸干旱草原區(qū)，位于祁連山北麓褶皺帶，約占祁連山北麓面積的75%，牧草繁茂，是優(yōu)質(zhì)的天然牧場，天然草原面積約為1.76×104km2。肅南縣屬高寒半干旱氣候，冬春季寒冷而漫長，夏秋季涼爽而短暫，受其地形影響，各區(qū)域氣候差異明顯，全縣日照時數(shù)在2 210.5～2 840.5 h，無霜期83 d左右。境內(nèi)有3條河流水系：石羊河水系、疏勒河水系以及黑河水系，全縣年徑流量約為43.11×108m3，水資源儲備量大，有發(fā)展草地灌溉的潛力，也是甘肅省重要的畜牧業(yè)大縣。

圖1 祁連山北麓肅南縣牧區(qū)地理位置及氣象站分布圖

2.2 數(shù)據(jù)來源

本文采用的降水量數(shù)據(jù)由中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)下載，選取肅南縣研究范圍及周邊的7個數(shù)據(jù)完整的國家基準氣象站點，收集1961-2016年4-10月份觀測完整的日集數(shù)據(jù)資料，氣象站點位置分布見圖1。根據(jù)中國氣象局發(fā)布的《降水強度等級劃分標(biāo)準(內(nèi)陸部分)》中的24 h雨量值劃分標(biāo)準，可將降水劃分為小雨、中雨、大雨和暴雨，降水量≥0.1 mm的日數(shù)則計為降水日。祁連山北麓地區(qū)暴雨事件出現(xiàn)幾率很小，選取的7個氣象站中只有永昌站出現(xiàn)過1次暴雨事件。

1961-2016年肅南縣植被生長季不同等級的降水量、降水日數(shù)、降水強度統(tǒng)計情況如表1所示。

表1 1961-2016年肅南縣植被生長季不同等級降水量、降水日數(shù)、降水強度統(tǒng)計表

由表1可知，肅南縣植被生長季降水日數(shù)以小雨為主，約為107.16 d，占生長季總降水日數(shù)的98.15%，中雨和大雨出現(xiàn)日數(shù)分別為2 d(約占生長季降水日數(shù)的1.83%)和0.02 d(約占生長季總降水日的0.02%)，無暴雨事件發(fā)生，因此將中雨及以上等級降水歸為一類(簡稱中雨)。肅南縣植被年均生長季小雨降水量最大，為198.0 mm，約占植被生長季降水量的88.29%，而中雨量為26.3 mm(約占生長季降水總量的11.71%)。可見，隨降水等級的增加，肅南縣牧區(qū)生長季對應(yīng)等級降水量及降水日數(shù)不斷減少。

2.3 研究方法

2.3.1 趨勢分析 采用氣候傾向率法和基于R/S分析的Hurst指數(shù)法對肅南縣牧區(qū)植被生長季1961-2016年降水量、降水日數(shù)和降水強度進行趨勢分析。氣候傾向率法是對氣象等要素用方程進行趨勢擬合，已成為分析氣象要素長期變化趨勢的常用工具，該方法具體計算過程見參考文獻[25]。R/S分析Hurst指數(shù)[26]由英國水文學(xué)家Hurst提出，是作為一種定量判斷時間序列長期依賴性的指標(biāo)，本文采用該方法對肅南縣植被生長季降水變化趨勢持續(xù)性用數(shù)學(xué)方法進行描述，將其趨勢變化簡單明了地描述出來，其計算過程為：

對于時間序列{ε(t)}(t=1,2,…)對任意正整數(shù)n≥1來說，極差和標(biāo)準差分別表示為：

(1)

(2)

(3)

(4)

若存在R/S∝nH，則表明所研究的時間序列存在Hurst現(xiàn)象，H值稱為Hurst指數(shù)，H值可依據(jù)雙對數(shù)坐標(biāo)(lnn, ln(R/S))用最小二乘法中的擬合式得到。按照Hurst指數(shù)(即該對數(shù)坐標(biāo)的斜率)的大小能夠進行判斷：當(dāng)0.5

2.3.2 突變分析 采用Mann-Kendall檢驗法對該地區(qū)生長季降水量、降水日數(shù)和降水強度的突變性進行檢驗。Mann-Kendall檢驗法屬于非參數(shù)檢驗法，其特點是不需要序列樣本服從一定數(shù)學(xué)分布，且受少數(shù)異常值的干擾不大，檢驗領(lǐng)域也較寬，尤其在水文和氣象的突變檢驗中應(yīng)用廣泛，該方法具體計算過程見參考文獻[27]。本文選定顯著水平為α=0.05，其對應(yīng)的臨界值為±1.96，對該地區(qū)植被生長季降水量、降水日數(shù)和降水強度的突變性進行檢驗。

2.3.3 反距離加權(quán)插值(IDW) 利用反距離加權(quán)法[28]提取肅南縣植被生長季不同等級降水日數(shù)和降水強度空間分布。反距離加權(quán)插值是空間插值常見方法之一，該方法操作簡易且內(nèi)插得到的氣象變量更為精確，用以揭示肅南縣植被生長季降水空間變化規(guī)律和形成原因，計算公式如下：

(5)

式中：N為氣象站數(shù)目；Zp為預(yù)測點的值;Zi為第i個氣象站點的值；Di為第i個點到目標(biāo)點p的距離；β為Di的指數(shù)值，在本文中，將β賦值為2。

3 結(jié)果與分析

3.1 生長季降水和不同等級降水事件時間變化分析

3.1.1 生長季降水年際變化 利用肅南縣周邊7個氣象站降水?dāng)?shù)據(jù)，計算出該研究區(qū)植被生長季多年降水量、降水日數(shù)和降水強度距平百分率，分別繪制出植被生長季降水量、降水日數(shù)和降水強度距平百分率年際變化及Hurst指數(shù)圖，如圖2所示。

由圖2(a)可以看出，肅南縣1971-1983年及2002年以后植被生長季降水量偏多，其中2007年生長季降水量最大，為305.0 mm；1960s及1984-2002年降水量相對偏少，其間1997年降水量最小，為158.5 mm；降水量距平的氣候傾向率為0.04%/(10a)，表明生長季降水量呈上升趨勢。由圖2(b)可以看出，肅南縣植被生長季降水日數(shù)距平百分率負值多于正值，但2002年以后降水日數(shù)大部分大于多年平均降水日數(shù)，呈增加趨勢，降水日數(shù)距平百分率增幅為0.007%/(10a)。由圖2(c)可知，肅南縣植被生長季降水強度距平百分率年際變化與年降水量距平百分率年際變化基本一致，生長季降水強度距平百分率的氣候傾向率為0.03%/(10a)，可見生長季降水強度呈上升趨勢。

進一步利用Mann-Kendall法對肅南縣植被生長季降水進行趨勢性分析，經(jīng)計算得到研究區(qū)植被生長季降水量的檢驗統(tǒng)計值U=3.55>Uα/2=1.96，表明降水量呈顯著上升趨勢；植被生長季降水日數(shù)檢驗統(tǒng)計值為U=0.76Uα/2=1.96，說明降水強度具有顯著性上升趨勢。這與氣候傾向率法得到的距平百分率趨勢一致，意味著1961-2016年肅南縣植被生長季降水呈持續(xù)上升趨勢。

通過計算Hurst指數(shù)可判斷研究區(qū)降水變化的持續(xù)性。圖2(d)～2(f)表明，植被生長季降水量、降水日數(shù)和降水強度Hurst指數(shù)值分別為0.69、0.54和0.71，均大于0.5，說明生長季降水量、降水日數(shù)和降水強度具有正持續(xù)性，在未來一段時期上升趨勢仍將持續(xù)下去。這種趨勢與我國西部地區(qū)[6]由干旱向濕潤轉(zhuǎn)型的變化一致。

圖2 1961-2016年肅南縣植被生長季降水量、降水日數(shù)和降水強度距平百分率年際變化及Hurst指數(shù)

3.1.2 生長季降水突變分析 基于Mann-Kendall法對肅南縣植被生長季降水量、降水日數(shù)和降水強度進行突變性分析，結(jié)果見圖3。

圖3 1961-2016年肅南縣植被生長季降水量、降水日數(shù)和降水強度M-K檢驗

由圖3(a)可知，植被生長季降水量從1962年開始波動上升，UF與UB兩條曲線在臨界范圍內(nèi)有多個交點，綜合分析各交點位置判斷突變時間為1998年，且通過了顯著性檢驗；由圖3(b)可知，UF與UB曲線雖有多個交點，但UF未通過臨界線，表明未通過顯著性檢驗，故植被生長季降水日數(shù)無顯著突變；根據(jù)圖3(c)可知，降水強度屬于持續(xù)上升狀態(tài)，且通過顯著性檢驗，經(jīng)過非均一性檢驗分析最終確定1998年為突變時間點。

已有研究表明，在河西走廊中部地區(qū)降水突變主要發(fā)生在1960s中期和1990s后期[29]，而祁連山中段區(qū)域在1980s降水明顯增大[21, 30]，本文研究的祁連山北麓肅南裕固族自治縣牧區(qū)比祁連山地區(qū)降水突變晚幾年，具有一定的局部地區(qū)差異性，該區(qū)域因高山遮擋，受西風(fēng)帶系統(tǒng)的影響較小，同時東南暖濕氣流對肅南縣牧區(qū)影響減弱，造成該區(qū)域的降水特征與周圍其他地區(qū)不同。靳立亞等[31]研究表明西北地區(qū)降水和水汽輸送有很大關(guān)系，而通過對冷暖年份水汽特征差異研究發(fā)現(xiàn)，西北地區(qū)水汽輸送與氣溫有關(guān)。通過M-K檢驗發(fā)現(xiàn)肅南縣氣溫在1997年左右發(fā)生突變，氣溫升高顯著，這與該地區(qū)降水突變發(fā)生年份基本吻合。

3.1.3 生長季不同等級降水特征 對肅南縣植被生長季不同等級降水量和降水日數(shù)進行統(tǒng)計，得到距平百分率年際變化如圖4所示。從圖4(a)～4(c)來看，2000年以前小雨量距平百分率主要為負值，2000年以后小雨量顯著增大，其距平百分率主要為正值；小雨降水日數(shù)與肅南縣植被生長季降水日數(shù)距平百分率年際變化基本一致，2000年以后小雨日數(shù)同樣以正值為主，小雨日數(shù)距平百分率呈增加趨勢，但增加緩慢；植被生長季小雨強度距平百分率在1961-1992年多為負值，1993-2016年多為正值，尤其在2000年以后小雨強度顯著增強，其年際變化與小雨量距平百分率年際變化基本一致。由圖4(d)～4(f)可知，中雨量在2000年以前距平百分率也是負值較多，正值相對較少，但2000年以后則主要為正值，中雨量增加明顯；中雨降水日數(shù)與中雨量年際變化基本一致，中雨降水日數(shù)呈上升趨勢；植被生長季中雨強度距平百分率在1960s和1970s變化較大，之后逐漸穩(wěn)定，但整體來看距平百分率負值多于正值。因此，不同等級生長季降水日數(shù)和降水強度變化對該等級降水量變化有著很大影響。

圖4 1961-2016年肅南縣植被生長季不同等級降水量、降水日數(shù)和降水強度距平百分率年際變化

3.1.4 生長季降水和不同等級降水量年代際變化 表2為1961-2016年肅南縣植被生長季不同等級降水量距平百分率和變異系數(shù)。由表2可以看出，不同等級降水量呈現(xiàn)出不同的特征，肅南縣植被生長季降水量在1960s-1970s及1990s偏少，但2000s及2010-2016年降水量較多；生長季小雨量與生長季降水量年代際變化類似；生長季中雨量在1970s和2010-2016年較多，其他年代較少。生長季總降水量變異系數(shù)以1990s最大，2010-2016年最小；生長季中雨量變異程度大于小雨量，1961-2016年生長季降水量和小雨量偏離程度呈“小-大-小”變化規(guī)律，表明生長季降水量和小雨量的穩(wěn)定性在增大，而中雨量變異系數(shù)偏大，可見其降水處于不穩(wěn)定狀態(tài)，但近年來生長季中雨量呈逐漸穩(wěn)定狀態(tài)。

表2 1961-2016年肅南縣植被生長季不同等級降水量距平百分率和變異系數(shù)

3.2 生長季降水和不同等級降水事件空間分布及變化特征

3.2.1 生長季降水和不同等級降水事件的空間分布 為了從空間尺度進一步分析肅南縣植被生長季不同等級降水事件的降水日數(shù)和降水強度變化，借用了Arcgis10.2軟件采用反距離加權(quán)法，通過進行掩膜提取，最終繪制1961-2016年肅南縣植被生長季不同等級降水的多年平均降水日數(shù)和降水強度的空間分布圖，如圖5所示。

圖5 1961-2016年肅南縣植被生長季不同等級降水的多年平均降水日數(shù)和降水強度空間分布圖

從圖5(a)～5(c)中可以看到：肅南縣植被生長季降水日數(shù)整體來講，空間分布差異較大，呈東南多、西北少之勢，且呈較明顯的條帶狀分布，降水多發(fā)生于東南部地區(qū)；從周邊7個氣象站來看，肅南縣西北方向的酒泉站降水日數(shù)最少，多年平均降水日數(shù)為30.4 d，而東南方向的野牛溝站多年平均降水日數(shù)最多，為106 d，占植被生長季日數(shù)的二分之一，可見靠近野牛溝的肅南縣東南方向降水頻數(shù)最大；肅南縣植被生長季小雨日數(shù)與總降水日數(shù)空間分布一致，在野牛溝站小雨日數(shù)最多，多年平均降水日數(shù)約為96.4 d，而酒泉站降水日數(shù)最少，約為29.1 d；中雨日數(shù)的空間分布與小雨日數(shù)和總降水日數(shù)空間分布相似，東南方向的野牛溝站和祁連站中雨較多，降水日數(shù)均超過了10 d，而中雨降水較少的酒泉站降水日數(shù)約為1.3d，相比差距較大。

從圖5(d)～5(f)可知：肅南縣植被生長季降水強度總體呈條帶狀，降水強度在2.58～4.07 mm/d之間，其中祁連站附近降水強度最大，而西北方向的酒泉站周邊則最小；小雨強度與生長季總降水強度空間分布大體相同，小雨強度在1.93～2.71 mm/d之間；中雨強度與生長季降水強度空間分布表現(xiàn)出南少北多的差異，酒泉站和高臺站的中雨強度較大，中雨強度分別為18.13和17.18 mm/d，祁連站附近中雨強度較小，為14.99 mm/d。

總體來看，肅南縣植被生長季降水日數(shù)和降水強度空間分布大致相同，可見其生長季降水量也呈相同的分布狀態(tài)，肅南縣大部分地區(qū)位于祁連山北麓，越靠近河西走廊其降水量越小。而小雨日數(shù)和強度與生長季的空間分布相同，但中雨降水強度與生長季分布差異較大，可見肅南縣植被生長季降水量以小雨為主。賈文雄[18]研究表明，祁連山及周邊地區(qū)不同等級降水日數(shù)與海拔高度相關(guān)性較高，而降水強度則與海拔高度相關(guān)性較低，由此可見本文研究的不同等級降水日數(shù)和強度空間分布與實際情況相一致。祁連山及其周邊的水汽含量分布由西北向東南遞增，東高西低的分布形式主要是與東亞夏季風(fēng)的擴展方向相關(guān)，而水汽含量南高北低是由南亞季風(fēng)和高原季風(fēng)擴展方向而決定[32]，肅南縣植被生長季不同等級降水分布與其水汽含量空間分布一致，可見各等級降水分布與該地區(qū)的地形海拔高度、大氣水汽含量等都有很大關(guān)系。

3.2.2 生長季降水和不同等級降水事件的年際變化空間分布 圖6為1961-2016年肅南縣植被生長季不同等級降水日數(shù)和降水強度變化傾向率空間分布。

由圖6(a)可見，肅南縣西部和中部大部分區(qū)域的生長季降水日數(shù)為減少趨勢，而東部為增加趨勢，植被生長季降水日數(shù)減少趨勢的范圍比增加趨勢的大。其中祁連站、張掖站和永昌站附近地區(qū)以大于0.4 d/(10a)的速率增長，而野牛溝站附近降水日數(shù)減少趨勢明顯，氣候傾向率最大為-1.57 d/10a。圖6(b)表明，植被生長季小雨降水日數(shù)傾向率分布與總降水日數(shù)傾向率分布較為一致，但減少趨勢范圍所占比例擴大，其中減少趨勢最大的地區(qū)仍是野牛溝地區(qū)，減少率在2 d/(10a)以上，肅南縣植被生長季小雨日數(shù)只有永昌站附近小部分地區(qū)呈增長趨勢，最大增長率為0.18 d/(10a)。由圖6(c)可以看到，植被生長季中雨降水日數(shù)與總降水日數(shù)傾向率相比，呈大致相反的分布，且全區(qū)均呈現(xiàn)出中雨降水日數(shù)不斷增加的趨勢，氣候傾向率為0.17～0.79 d/(10a)。其中北部中雨降水日數(shù)傾向率相對較小，尤其是張掖站、高臺站以及酒泉站附近中雨降水日數(shù)增長較緩，而南部的野牛溝站和祁連站附近則增長率相對較大。

由圖6(d)可看出，肅南縣植被生長季降水強度傾向率為不斷增長的態(tài)勢，總體呈帶狀分布。其中中南部地區(qū)的野牛溝站和托勒站附近降水強度傾向率較大，最大為0.21mm/(10a)，而在北部的酒泉站和高臺站相對較小，最小為0.07 mm/(10a)。圖6(e)表明，植被生長季小雨降水強度趨勢分布與總降水強度趨勢分布在很大范圍上是一致的，但小雨降水強度增減趨向不明顯，氣候傾向率總體都較小，最大約為0.098 mm/(d·10a)，主要分布在野牛溝站附近，最小約0.02 mm/(d·10a)，主要分布于祁連站和酒泉站附近。由圖6(f)可看出，肅南縣植被生長季中雨降水強度傾向率呈現(xiàn)南大北小的分布特點，且中雨降水強度呈增加趨勢的區(qū)域范圍大于減少趨勢的區(qū)域范圍。南部地區(qū)中雨降水強度呈增加趨勢，其中托勒站、祁連站和張掖站附近增加趨勢相對明顯，最大為0.33 mm/(10a)，而北部的高臺站附近地區(qū)中雨降水強度呈減少趨勢，傾向率最小為-0.48 mm/(d·10a)。

圖6 1961-2016年肅南縣植被生長季不同等級降水日數(shù)和降水強度變化傾向率空間分布

4 討 論

肅南裕固族自治縣牧草生長主要集中在4-10月份，4-5月份為植被初始生長期，6-7月中旬為植被快速生育期，7月中旬-8月為植被生育中期，植被陸續(xù)成熟，9-10月份為植被生育后期，牧草逐漸枯黃。肅南縣植被生長季各月多年平均降水量和不同草地類型生產(chǎn)力變化如圖7所示，由圖7(a)可以看出，肅南縣4月份和10月份降水量較小，分別為8.4和8.2 mm，7月份降水量最大，為59.8 mm。肅南縣牧區(qū)草地類型共有9種，其中高寒荒漠類和高寒荒漠草原類草地分布在海拔4 200 m以上，其資源難以利用，其他7種草地類型在各月的生產(chǎn)力統(tǒng)計如圖7(b)所示。圖7(b)表明，不同草地類型差異較大，生產(chǎn)力也各不相同，但總體來說不同類型的牧草生產(chǎn)力在7月份達到最大，10月份最小，這與肅南縣降水量變化趨勢相同。不同等級降水的變化對祁連山北麓牧區(qū)土壤水分、植被個體生長發(fā)育、草原群落結(jié)構(gòu)以及草原生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力均會產(chǎn)生顯著影響[16,33]。分析表明，1961-2016年肅南縣植被生長季不同等級降水日數(shù)和降水強度總體呈增加趨勢，但肅南縣降水空間差異較大，在高臺站、托勒站和野牛溝站植被生長季降水日數(shù)呈減少趨勢，其他氣象站呈增加趨勢。植被生長季降水日數(shù)減少主要體現(xiàn)在小雨日數(shù)的減少，而中雨日數(shù)在7個氣象站均呈增加趨勢，即降水時間分配上更不均勻，更易引發(fā)肅南縣草地植被的變化，進而影響牧區(qū)不同草地類型的生產(chǎn)力。喬蕻強等[34]研究表明，肅南縣不同草地類型在2012-2016年產(chǎn)草量呈增加趨勢，這與肅南縣植被生長季降水指標(biāo)不斷上升相一致。

圖7 肅南縣植被生長季各月多年平均降水量和不同草地類型生產(chǎn)力變化

5 結(jié) 論

本研究利用祁連山北麓牧區(qū)(肅南裕固族自治縣)周邊區(qū)域7個氣象站1961-2016年的降水資料，采用氣候傾向率、Hurst指數(shù)、Mann-Kendall檢驗、反距離加權(quán)插值等方法對該區(qū)域植被生長季不同等級降水日數(shù)和強度的時空變異特征進行分析研究，結(jié)果表明：

(1)1961-2016年肅南裕固族自治縣植被生長季降水量和降水強度均呈顯著增大趨勢，植被生長季降水日數(shù)呈不顯著上升趨勢，降水量、降水日數(shù)和降水強度距平百分率氣候傾向率分別為0.04%/(10a)、0.007%/(10a)和0.03%/(10a)，且在未來都將會持續(xù)上升。Mann-Kendall檢驗分析降水突變結(jié)果表明，肅南縣植被生長季降水量和降水強度在1998年發(fā)生顯著突變，而降水日數(shù)無顯著突變。

(2)肅南縣植被生長季不同等級降水距平百分率均呈增加趨勢，小雨降水日數(shù)和植被生長季降水日數(shù)年際變化基本一致，且在2000年以后降水日數(shù)距平百分率基本為正，但增加緩慢，小雨降水量和小雨降水強度變化趨勢基本一致；中雨降水距平百分率在1960s和1970s變化較大，之后趨于穩(wěn)定上升狀態(tài)。從不同等級降水年代際變異系數(shù)來看，植被生長季降水量和小雨量偏離程度較小，表明其穩(wěn)定性較好，而中雨量變異系數(shù)較大，穩(wěn)定性差，但近年來中雨降水量趨于穩(wěn)定。

(3)從空間上來看，肅南縣植被生長季降水日數(shù)和降水強度空間分布差異較大，呈南多北少、東多西少之勢。小雨降水日數(shù)和降水強度與其空間分布類似，而中雨強度分布有所不同，呈南小北大之勢。小雨降水日數(shù)傾向率除永昌站附近為正之外，其他地區(qū)均為負值，而中雨降水日數(shù)傾向率在全縣均為正值，可見小雨降水日數(shù)在全縣有增有減，而中雨降水日數(shù)在不斷增加；小雨強度傾向率均為正值，與植被生長季降水強度傾向率分布相似，野牛溝站附近最大，而中雨強度傾向率在酒泉站和高臺站傾向率為負值，其他氣象站附近均為正值，可見植被生長季降水以小雨為主。

通過以上分析研究表明，該地區(qū)植被生長季降水呈增加趨勢，但中雨降水日數(shù)增加明顯，肅南縣降水時間分配有不均衡發(fā)展的趨勢，由此可能引發(fā)極端降水事件增多，進而對肅南縣牧區(qū)草地植被生長將會有很大影響，從而影響肅南縣牧區(qū)草地植被生產(chǎn)能力，最終對畜牧業(yè)發(fā)展產(chǎn)生影響。