山西省近50年地表干燥度变化趋势分析
山西省近50年地表干燥度变化趋势分析
郝振荣;郭伟;贺洁颖;赵丽平;宋宇杰
【摘 要】利用山西省39个气象站1960—2010年的气象资料，结合地形特征，将山西省分为6个气候敏感区，采用潜在蒸散量和降水量的比值来计算干燥度指数，在此基础上使用IDW插值法生成山西省干燥度的分布图，并分析了近50 a山西省地表干燥度变化趋势。研究结果显示：（1）山西省多年平均干燥度指数为2．21，属于半干旱区；干燥度空间分布与气候、地形等因素密切相关，南北差异显著。整体上山西省中北部地区较为干旱，干燥度指数为2．36，东部南部则较为湿润，干燥度指数为1．93；由于降水和蒸散都呈下降趋势，因此，近50 a山西省干燥度指数虽有所上升，但变化幅度仅为0．04·10a－1，干旱化趋势并不显著；（2）近50 a来，除山西省北部地区干旱状况有所缓解外，其它地区干旱状况均呈增加趋势；（3）干燥度季节性差异显著，冬春干燥异常，夏秋则较为湿润。总体而言，气候变暖虽未加剧山西省的干燥程度，但暖干化趋势应引起足够的重视。%To investigate the variation tendency of surface aridity index from 1960—2010 in Shanxi province ,the region was divided into six climatic zones based on the climatic data of 39 meteorological stations and t
opography .A ratio of potential-evapotranspiration to precipitation was employed as the aridity index and its distribution was further created through the IDW method .The results show that the area of Shanxi belonged to a semi-arid area and the average aridity index was 2 .21 .The spatial distribution of mean annual aridity index was closely related to climate ,topography and other factors ,whereas differed significantly from north to south .Generally speaking ,northern and central regions of Shanxi province were relatively dry (the aridity index was 2 .36 ) ,and southern and eastern regions were humid (the aridity in-dex was 2 .36 ) .In recent 50 years ,the slight increase in the aridity index (as little as 0 .04·10a-1 ) was attributed to reductions of both precipitation and potential-evapotranspiration ,resulting in insignificant drought trend .It was further found that drought conditions had eased in the northern Shanxi ,while became more severe in other areas .Additionally , drought conditions in Shanxi province varied in different seasons ,humid in summer and fall and very dry in winter and spring .Therefore ,it was concluded that climatic warming had not aggravated surface aridity in Shanxi province in recent 50 years .However ,the climatic tendency of warming and drying should bring up enough attentions .
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【期刊名称】《干旱地区农业研究》
【年(卷),期】2014(000)006
【总页数】6页(P244-249)
【关键词】干燥度指数;潜在蒸散量;降水量;IDW插值法;山西省
【作 者】郝振荣;郭伟;贺洁颖;赵丽平;宋宇杰
【作者单位】山西省气象信息中心，山西 太原 030006;山西省气象科学研究所，山西 太原 030002;山西省气象科学研究所，山西 太原 030002;山西省气象科学研究所，山西 太原 030002;山西省气象科学研究所，山西 太原 030002
小年拜年祝福语【正文语种】中 文
【中图分类】S161.4
干旱是指水分的收支或供求不平衡而形成的水分短缺现象。干旱是最主要的气候灾害之一，
对我国农业、水资源及生态环境均有重要的影响［1－3］，近些年来频繁出现、持续时间延长、影响范围不断扩大，未来必将制约我国国民经济的发展［4－5］。因此，对干旱问题的研究已经成为气候变化领域的热点问题。对干旱程度量化有多种方法［6］，如 Z指数法［7－8］、Palmer干旱指数［9］，或仅以降水量为指标，然而随着气候变化的加剧，这些指标难以客观全面地体现干旱特征。
地表干燥度指数是表征一个地区干湿程度的指标，用某一地区水分收支和热量平衡来表示，能较客观地反映某一地区的水热平衡状况［10］。孟猛等［11］通过对中外学者提出的22种干燥度指数进行对比分析后指出，Penman公式法计算合理，精确度高，有较好的物理学意义，因此，在计算干燥度时，我国学者较多运用潜在蒸散量和降水量之比来表达［12－13］。
山西省地处黄土高原干旱半干旱地区［12］，境内地形复杂，山地、丘陵、台地、平原、盆地等各种地形均有分布［14］，当东南季风携带的水汽到达黄土高原时已成强弩之末，导致该地区降水量少，加之千沟万壑的黄土地貌，大大降低了本就有限的降水利用率(不到30%)，同时，降水量在年内分布极不均匀，多集中在夏半年4—9月，并常以暴雨形式出现
［15］，在地理位置、地貌和季风的共同作用下，降水量由东南向西北逐渐减少［16］。地表径流大，水土流失严重，降水年内分布不均、年际变率大等特点，造成了这一地区干旱发生的频率高。
本文试图通过干燥度指数这一气候学指标，探讨山西省1960—2010年间地表干湿状况变化的时空特征，为山西省水利政策的制定、水资源利用及应对气候变化提供参考。
1 数据来源与分析方法
1.1 数据来源酒吧设计方案
研究区域为山西省，研究时段为1960—2010年。气象资料来源于山西省气象信息中心，考虑到资料的完整性，选取山西省39个国家基本气象站，站点分布见图1。气象资料包括日平均气温、日最高气温、日最低气温、降水量、日照时数、相对湿度和风速。
根据水热状况、地理位置、地形地貌和下垫面分布的差异，将整个山西省分为6个气候敏感区域(见图1)，即山西省北部地区(Ⅰ区，年均气温7.06℃，年降水量392 mm，海拔1 067 m)、西部吕梁地区(Ⅱ区，年均气温 8.88℃，年降水量 463.9 mm，海拔1 003 m)、中部太
原地区(Ⅲ区，年均气温9.5℃，年降水量418.3 mm，海拔858 m)、中东部太行山西缘(Ⅳ区，年均气温8.6℃，年降水量 505.8 mm，海拔1 026 m)、晋东南区(Ⅴ区，年均气温10.1℃，年降水量544.3 mm，海拔849 m)、晋南临汾运城地区(Ⅵ区，年均气温 13.1℃，年降水量 491.2 mm，海拔431 m)，各气候敏感区域内的旱涝异常具有相对一致的性质。
图1 气象站点空间分布及分区示意图Fig.1  The spatial distribution of meteorological stations and regional distrubution in Shanxi province
1.2 计算方法
1.2.1 干燥度指数计算方法  本文采用水分盈亏和大气降水(潜在蒸散量和降水量)的比值来计算干燥度指数［6，9］。
式中，AI为干燥度指数;ET0为潜在蒸散量(mm);P为降水量(mm)。某一地区的干燥度指数值越大，表明该区气候越干燥;反之，干燥度值越小，则气候越湿润。篪怎么读 什么意思
1.2.2 潜在蒸散量的计算  本文采用FAO推荐的Penman－Monteith公式来计算潜在蒸散量［17］。
式中，ET0为潜在蒸散量(mm·d－1);Δ为饱和水汽压与空气温度关系曲线的斜率(kPa·℃－1);Rn为地表净辐射(MJ·m－2·d－1);G 为土壤热通量(MJ·m－2·d－1);T为2 m高处日平均气温(℃);U2为地面以上2 m高处的风速(m·s－1);es为饱和水汽压(kPa);ea为实际水汽压(kPa);r为干湿表常数(kPa·℃－1)。其中，地表净辐射可以通过计算净短波辐射和净长波辐射之差获得，土壤热通量、干湿表常数、地面以上2 m高处的气温、风速均可以通过基础气象数据计算得出，具体公式参见文献［17－18］。
1.2.3 数据分析  见参考文献［19］，引入气候趋势系数和气候倾向率来研究山西省不同地区干燥度变化特征，气候趋势系数值为正(负)时，表示该要素在所计算的n年内有线性 增(降)的趋势。分别按年和四季计算干燥度趋势系数和气候倾向率，季节划分是以3—5月为春季、6—8月为夏季、9—11月为秋季、12月至翌年2月为冬季。
1.2.4 数据空间化  区域年潜在蒸散量和降水量估计以各站点计算结果为基础，利用ArcGIS软件的反距离加权法(IDW)进行空间插值，空间分辨率为1.5 km×1.5 km，插值后各栅格的潜在蒸散量与降水量之比即为该栅格的干燥度指数［20］。基于IDW法和ArcGIS的空间分析功能，绘制等值线图以进行空间分布特征分析。潜在蒸散、降水和干燥度指数的时间变化趋势采用区域平均值。
2 结果与分析
2.1 山西省干湿状况分布
黄豆芽怎么发豆芽的步骤从图2可以看出，整体上山西省呈现北旱南湿的现象，表明山西省南部地区地表湿润状况优于北部，根据山西省干燥度等值线分布图，全省平均干燥度指数为2.21，根据相关文献干燥度AI值分布(1～1.7 为半湿润区，1.7 ～3.0 为半干旱区，3.0 以上为干旱区)［11］，因此，山西省属于半干旱区。
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