基于ＣＭＩＰ６ 的甘肅省不同氣候分區未來干旱演變預估

摘 要：為了更好地預測甘肅省的干旱時空變化特征，按照甘肅省氣候類型和地理特征將其劃分為４ 個氣候分區，計算未來７６ ａ（２０２４—２０９９ 年）的季、年尺度的標準化降水蒸散指數（ＳＰＥＩ－３、ＳＰＥＩ－１２），并結合Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ 突變檢驗、空間插值等方法預估ＣＭＩＰ６ 氣候模式中４ 種情景下甘肅省未來７６ ａ 的氣溫、降水量以及干旱演變狀況。結果表明：ＣＭＩＰ６ 模式中各情景下甘肅省不同分區２０２４—２０９９ 年氣溫和降水量都隨著時間推移呈現上升趨勢，不同情景下氣溫和降水量的氣候傾向率由小到大依次為ＳＳＰ１２６、ＳＳＰ２４５、ＳＳＰ３７０、ＳＳＰ５８５；ＣＭＩＰ６ 模式中各情景下甘肅省２０２４—２０９９ 年在春、夏、秋季表現為干旱化的發展趨勢，由濕潤轉變為干旱的突變年份都集中在２０４０—２０６０ 年，冬季表現為濕潤化的發展趨勢，ＳＳＰ１２６ 情景下由干旱轉變為濕潤的突變年份在２０３３ 年，其余情景下都在２０４０—２０６０ 年；輕旱和特旱在ＳＳＰ３７０ 情景下發生頻率最高，中旱在ＳＳＰ２４５ 情景下發生頻率最高，重旱在ＳＳＰ５８５ 情景下發生頻率最高；甘肅省各氣候情景下不同氣候分區的不同等級干旱發生頻率由大到小依次為輕旱、中旱、重旱、特旱。

關鍵詞：標準化降雨蒸散指數；干旱；ＣＭＩＰ６；預測；甘肅省

中圖分類號：Ｓ１６６ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．０２１

引用格式：劉麗萍，鄭健，鮑婷婷，等．基于ＣＭＩＰ６ 的甘肅省不同氣候分區未來干旱演變預估［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（７）：１２４－１３０，１３７．

０ 引言

隨著氣候逐漸變暖，干旱災害成為十分棘手的環境問題。氣候變化不單是氣象要素發生變動引起的，還可能是太陽輻射、土地資源的變動、人類社會活動導致的［１－２］ 。由于氣候變化涉及范圍廣、牽扯因素多，因此干旱的研究及預測對于構建和完善地區干旱風險評價及應對體系具有十分重要的意義。

政府間氣候變化專門委員會（ＩＰＣＣ）預估了不同情景下未來氣候變化［３］ 。ＣＭＩＰ （Ｔｈｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ ＭｏｄｅｌＩｎｔｅｒｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ，ＣＭＩＰ）［４］ 是發布的最新國際耦合模式比較計劃，其中ＣＭＩＰ６ 模式是不同社會共享經濟路徑（Ｓｈａｒｅｄ Ｓｏｃｉｏｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｐａｔｈｗａｙ，ＳＳＰ）和ＲＣＰ的組合情景，它不僅考慮了氣溶膠對極端氣候和區域氣候變化帶來的影響，而且考慮了人類活動以及土地利用對區域氣候帶來的影響［５－６］ ，在各方面的模擬能力遠超過其他ＣＭＩＰ 模式，例如何夏曼等［７］ 、王予等［８］在對中國地區的平均氣溫和極端降水進行模擬評估時發現，ＣＭＩＰ６ 模式的模擬能力明顯高于ＣＭＩＰ５ 模式。國內外學者關于ＣＭＩＰ 系列公開數據在干旱預測領域的研究很多，如楊肖麗等［９］ 、王天等［１０］ 、王林等［１１］ 、ＳＵＰＨＡＲＡＴＩＤ 等［１２］ 利用ＣＭＩＰ６ 模式分別對全球、珠江流域、中國西南地區以及東南亞地區的干旱進行了預估研究，其結果都為當地的干旱災害預防與治理提供了一定的科學指導。但是已有研究對甘肅省干旱的分析非常單一，且對干旱時空分布特征及預測的研究大多沒有考慮地理位置和氣候類型等因素，對進行氣候分區后的干旱研究比較欠缺；同時，我國基于氣候變化情景下未來6dCjbcdv0rcRQQC5bFe6XA==干旱的預測研究相對比較少，現有的預測研究主要是通過歷史基準期數據分析或基于ＣＭＩＰ３、ＣＭＩＰ５ 模式進行的，基于ＣＭＩＰ６ 模式的預測研究比較少。因此，基于ＣＭＩＰ６ 預測甘肅省的干旱演變很有必要。

甘肅省是一個多種氣候區共存的省份，現有的氣候區存在劃分過細、部分氣候區沒有國家級氣象站點支撐［１３］ ，或者沒有考慮甘肅省的主要氣候類型［１４］ 的問題，而氣候類型是干旱形成的重要影響因素。考慮氣候分區的標準化降雨蒸散指數（ＳＰＥＩ）能更準確地識別干旱發生特征［１５］ 。基于此，本文將甘肅省劃分為河西大陸性氣候區（Ｉ 區）、隴中北部季風氣候區（Ⅱ區）、隴南－隴中南部季風氣候區（Ⅲ區）和甘南高寒氣候區（Ⅳ區），采用ＣＭＩＰ６ 模式下４ 種常用排放情景：ＳＳＰ１２６（ 低強排情景）、ＳＳＰ２４５ （ 中等強排情景）、ＳＳＰ３７０（中高等強排情景） 和ＳＳＰ５８５（高等強排情景），并應用４ 種氣候情景下輸出的氣溫、降水量等氣象數據，計算ＳＰＥＩ，對甘肅省不同氣候分區不同情景下的干旱進行預測研究，以期為甘肅省的旱災防治提供科學指導。

１ 甘肅省概況

甘肅省位于我國西北內陸地區，橫跨黃土高原、青藏高原和內蒙古高原，幅員遼闊且呈狹長形。甘肅省多年平均降水量為３００ ｍｍ 左右，在時間和空間上分布不均，導致甘肅省極易發生干旱災害。圖１ 為甘肅省國家級氣象站點及氣候分區分布情況。

２ 數據來源

為了驗證ＣＭＩＰ６ 數據在甘肅省的適用性，選用來源于中國氣象數據網（ｈｔｔｐ：／／ ｄａｔａ．ｃｍａ．ｃｎ）１９６０—２０１４年甘肅省２６ 個國家級氣象站點的氣象數據，包括逐日降水量、氣溫、日照時數等。本文所采用的ＣＭＩＰ６ 數據來自地球系統網格協會網站（ｈｔｔｐｓ：／／ ｅｓｇｆ－ｎｏｄｅ．ｌｌｎｌ．ｇｏｖ／ ｓｅａｒｃｈ／ ｃｍｉｐ６／ ），選用了目前歷史模擬數據及未來情景預測數據研究比較成熟完整的２６ 個全球氣候模式，采用全球氣候模式的多模式集合平均值在進行模擬時可以實現誤差抵消，相對于單個的氣候模式其模擬效果比較好［１６］ ，因此本文使用２６ 個全球氣候模型的平均值進行研究。由于ＣＭＩＰ６ 對歷史數據的模擬到２０１４ 年，因此本文為使數據統一，用于與歷史實測數據做比較的ＣＭＩＰ６ 預測數據選用的時段也為１９６０—２０１４ 年，對未來氣溫、降水量以及干旱的預測時段為２０２４—２０９９ 年，并且為了更清晰地描述甘肅省未來的干旱演變情況，把２０２４—２０９９ 年劃分為兩個時間段，分別為近期（２０２４—２０４０ 年） 和遠期（２０４１—２０９９ 年）。不同氣候模式輸出數據的空間分辨率并不相同，為了定性定量地對數據進行分析，統一采用雙線性插值的方法將數據插值到０．５°×０．５°的格點上。本文選用２０２４—２０９９ 年ＳＳＰ１２６、ＳＳＰ２４５、ＳＳＰ３７０、ＳＳＰ５８５ 情景下的氣溫、降水量、ＳＰＥＩ 等氣象要素的年平均資料來進行研究［３］ 。