陳燕飛，熊 剛，劉 偉

(長江大學(xué)地球環(huán)境與水資源學(xué)院油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430100)

漢江是長江最大的支流，漢江流域起著我國中西部的經(jīng)濟(jì)傳輸作用和承南啟北的交通運(yùn)輸作用，是我國西北、西南、中原、華中等經(jīng)濟(jì)區(qū)的樞紐。漢江流域的經(jīng)濟(jì)總量在長江流域乃至全國占有重要的地位；流域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)全國有突出貢獻(xiàn)，流域內(nèi)的南水北調(diào)工程給北方地區(qū)帶來巨大的影響。近幾年流域內(nèi)干旱現(xiàn)象頻繁發(fā)生，干旱的強(qiáng)度和尺度日益加劇，嚴(yán)重影響制約了區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民正常的生產(chǎn)生活。然而，學(xué)術(shù)界前些年對(duì)于干旱的研究主要聚焦于西北和華北地區(qū)[1-4]，采用干旱指數(shù)多為palmer。這些年隨著南方地區(qū)干旱的頻率和強(qiáng)度逐漸增加，越來越多的學(xué)者開始研究南方地區(qū)的干旱狀況。從降水量和土壤質(zhì)地等多個(gè)角度分析南方干旱的成因、時(shí)空分布特征和演變特征進(jìn)行了有意義的探索研究。如張焱[5]等人采用Z指數(shù)對(duì)華南旱澇特征進(jìn)行了分析，黃晚華，楊曉光[6]等中國南方季節(jié)性干旱近 58 a演變特征。針對(duì)漢江流域干旱的時(shí)空分布特征研究，僅張莉莉[7]利用模擬獲得的各項(xiàng)水文要素信息,并結(jié)合各類干旱指標(biāo),對(duì)漢江流域上游典型年的干旱事件發(fā)展過程及其旱情狀況變化進(jìn)行了多角度的評(píng)估。Mckee等[8]在評(píng)估美國干旱狀況時(shí)提出了標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)，可在不同時(shí)間尺度上客觀反映研究區(qū)旱澇變化特征，并在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。本文選用標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)作為氣象旱澇定量指標(biāo)，并結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法從干旱發(fā)生頻率、范圍及強(qiáng)度等方面在不同時(shí)間尺度上對(duì)漢江流域的干旱演變特征進(jìn)行深入研究，以期為漢江流域的干旱監(jiān)測、評(píng)估等提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。在采用標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)的同時(shí)，輔以降水百分位指數(shù)(PDECI)進(jìn)行校核，以確定SPI在漢江流域的適用性。

1 資 料

本文從漢江流域各地區(qū)中選取13個(gè)代表站，能夠代表一定的漢江流域氣候特征，收集到13個(gè)站點(diǎn)從1960-2003年的月降水資料，站點(diǎn)分布如圖1所示。數(shù)據(jù)主要來源于中國氣象局國家氣象信息中心，13個(gè)站點(diǎn)資料系列長度均44 a，具有較好一致性。根據(jù)漢江流域降雨徑流特征，取每年12月到次年11月作為一個(gè)完整水文年，即將3-5月份確定為春季；6-8月為夏季；9-11月為秋季；12月到次年2月為春季。

圖1 漢江流域氣象站點(diǎn)分布圖Fig.1 Station of Han Basion

2 研究方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)及其計(jì)算方法

由于不同時(shí)間、不同地區(qū)降水量變化幅度很大，直接用降水量很難在不同時(shí)空尺度上相互比較[9]。SPI在計(jì)算某時(shí)段降水量的Г分布概率后，再進(jìn)行正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化處理，最終用標(biāo)準(zhǔn)化降水累積頻率分布來劃分干旱等級(jí)[8]。具體等級(jí)見表1。基于Г函數(shù)的SPI計(jì)算公式如下：

(2)

式中：G(x)是與Г函數(shù)相關(guān)的降水分布概率；x為降水量樣本值；S為概率密度正負(fù)系數(shù)。

當(dāng)G(x)>0.5時(shí)，G(x)=1.0-G(x)，S=1；當(dāng)G(x)≤0.5時(shí)，S=-1。G(x)由以下Г分布函數(shù)概率密度積分公式計(jì)算：

(3)

式中：β、γ分別為Г分布函數(shù)的形狀和尺度數(shù)；c0=2.515 517，c1=0.802 853，c2=0.010 328，d1=1.432 788，d2=0.189 269，d3=0.001 308。

表1 標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)的干旱等級(jí)表Tab.1 Drought Rank of SPI

2.2 降水百分位指數(shù)(PDECI)

降水百分位指數(shù)的基本原理是將逐年降水量從最低到最高進(jìn)行排列，并從分布的累積頻率中確定十分位數(shù)的范圍，如第1個(gè)十分位數(shù)代表最低的10%的降水值，第2個(gè)十分位數(shù)代表10%～20%之間的降水值，依此類推，第10個(gè)十分位數(shù)代表降水量中最高的10%。嚴(yán)重的干旱相當(dāng)于干旱期在3個(gè)月或以上的時(shí)期，降水量不超過第5個(gè)十分位數(shù)，極端干旱則出現(xiàn)在3個(gè)月或以上時(shí)期的降水量不超過第1個(gè)十分位數(shù)。降水百分位指數(shù)劃分干旱等級(jí)見表2[10]。

表2 降水百分位指數(shù)(PDECI)的干旱等級(jí)表Tab.2 Drought Rank of PDECI

采用以下公式計(jì)算降水百分位指數(shù)：

I=[M/(L+1)-0.5]×100

(4)

式中：M為計(jì)算時(shí)段降水量在 1960年至當(dāng)年降水序列中的排序序號(hào)；L為1960 年至當(dāng)年的總年數(shù)；I為降水百分位指數(shù)。

2.3 干旱評(píng)價(jià)指標(biāo)

為了客觀地反映干旱的范圍和強(qiáng)度，準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)漢江流域干旱時(shí)空分布特征，本文從干旱發(fā)生頻率、干旱發(fā)生站次比、區(qū)域干旱強(qiáng)度和變化趨勢率等4個(gè)方面進(jìn)行研究。

(1)干旱頻率(Pi)。干旱頻率是用來評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)某站有資料年份內(nèi)發(fā)生干旱的頻繁程度，計(jì)算公式為：

Pi=(n/N)×100%

(5)

式中：N為某站有氣象資料的年數(shù)；下標(biāo)i為不同測站代號(hào)；n為該站發(fā)生干旱的年數(shù)，依次可以計(jì)算干旱(輕旱及以上)、中旱、重旱和特旱4種情況下的干旱頻率。

(2)干旱站次比(Pj)。干旱站次比表示區(qū)域內(nèi)干旱發(fā)生站數(shù)占全部站數(shù)的比例，用以表示干旱影響范圍大小，也可以間接反映干旱嚴(yán)重程度，計(jì)算公式為：

Pj=(m/M)×100%

(6)

式中：M代表研究區(qū)內(nèi)氣象站總數(shù)；m表示發(fā)生干旱的氣象站總數(shù)；j表示不同年份。

根據(jù)計(jì)算得到的不同年份Pj值，按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)劃分干旱范圍。當(dāng)Pj≥50%時(shí)，為全域性干旱；當(dāng)50%>Pj≥33%時(shí)，為區(qū)域性干旱；當(dāng)33%>Pj≥25%時(shí)，為部分區(qū)域性干旱；當(dāng)25%>Pj≥10%時(shí)，為局域性干旱；當(dāng)Pj<10%時(shí)，為無明顯干旱發(fā)生。

(3)干旱強(qiáng)度(Sij)。干旱強(qiáng)度用來評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)干旱的嚴(yán)重程度，單站某時(shí)段內(nèi)的干旱強(qiáng)度可用SPI絕對(duì)值反映，SPI絕對(duì)值越大，表示干旱越嚴(yán)重。計(jì)算公式為：

(7)

式中：i為某站點(diǎn)；j為某年份；m代表發(fā)生干旱的站數(shù)。

當(dāng)Sij<0.5時(shí)，干旱強(qiáng)度不明顯；當(dāng)1>Sij≥0.5時(shí)，為輕度干旱；當(dāng)1.5>Sij≥1時(shí)，為中度干旱；當(dāng)Sij≥1.5時(shí)，為重度干旱。

(4)變化趨勢率。變化趨勢率即為氣象傾向率，一般把氣象要素變化過程擬合直線斜率的10倍作為氣象要素傾向率。在統(tǒng)計(jì)學(xué)上，用x表示樣本量為n的某一氣象要素，用t表示x對(duì)應(yīng)的時(shí)間，建立x與t的線性函數(shù)：

x=at+b

(8)

式中：a為回歸系數(shù)；b為回歸常數(shù)；a和b可用最小二乘法進(jìn)行估計(jì)[11]。以a的10倍作為氣象要素傾向率。

3 結(jié)果分析

3.1 漢江流域年度干旱時(shí)空分布特征

干旱頻率分析：通過計(jì)算13個(gè)站點(diǎn)1960-2003年44 a的年尺度標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)，發(fā)現(xiàn)每個(gè)站點(diǎn)各種干旱的年份都相同，干旱頻率也一致，漢江流域年尺度干旱頻率均為29.55%，其中，輕旱發(fā)生的頻率為13.64%，中旱發(fā)生的頻率為9.09%，平均約為9.09%；重旱發(fā)生的頻率為4.55%，平均約為4.55%；特旱發(fā)生的頻率為2.27%，平均約為2.27%。漢江流域內(nèi)各站點(diǎn)干旱頻率、中旱頻率、重旱頻率和特旱頻率基本一致，究其原因，漢江流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，由于其獨(dú)特的地理氣候特征，區(qū)域內(nèi)干旱要素具有一致性，可為流域內(nèi)干旱的預(yù)防與治理提供依據(jù)。

干旱站次比和干旱強(qiáng)度分析：計(jì)算13個(gè)站點(diǎn)1960-2003年44 a的年尺度標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)，統(tǒng)計(jì)各年的干旱強(qiáng)度和干旱站次比，結(jié)果見圖2。

圖2 漢江流域年尺度干旱站次比和干旱強(qiáng)度Fig.2 Drought intensity and drought stations proportion in Hanjiang Basin over the period 1960-2003

漢江流域干旱發(fā)生站次比的范圍是0%～100%，意味著干旱最低范圍是全部無旱，最大范圍是全部干旱。其中1964、1967、1970、2000、2003年等16 a無明顯干旱發(fā)生；有11 a發(fā)生全域性干旱，占研究年份的25%，其中1966年最為嚴(yán)重，13個(gè)站點(diǎn)全部發(fā)生干旱，其次是2001年干旱站次比達(dá)到90%以上，1997、1999年達(dá)到75%以上，1972、1978和1986年均在70%左右；1961、1962、1981和2002年這4 a發(fā)生區(qū)域性干旱，占研究年份的9.09%；1960、1963、1968和1979年等7 a發(fā)生局域性干旱，占研究年份的15.91%；1965、1969、1974和1977年等6 a發(fā)生部分區(qū)域干旱，占研究年份的13.65%。有明顯干旱的年份所占比例為63.64%。主要發(fā)生的是全域性干旱，局域性干旱和部分區(qū)域干旱也占一定比例。干旱站次比隨時(shí)間的變化趨勢率a站次比=10a1=0.022 17/10a，即干旱站次比有輕微增加趨勢，圖2的趨勢線也可以看出來。

漢江流域干旱強(qiáng)度范圍是0～2.01。其中，1964、1967、1980和1982年等10 a干旱強(qiáng)度不明顯；有17 a發(fā)生輕度干旱，占研究年份的38.64%，占干旱年份的50%；有13 a發(fā)生中度干旱，占研究年份的29.55%，占干旱年份的38.24%；有4 a發(fā)生重度干旱，分別是1966、1971、1984和1997年，其中1984年干旱強(qiáng)度為2.01，為有資料年份的最高值，重度干旱占研究年份的9.09%，占干旱年份的11.76%。干旱強(qiáng)度變化趨勢率a干旱強(qiáng)度=10a2=-0.055/10a，即干旱強(qiáng)度呈輕微減小趨勢，見圖2。

降水百分位指數(shù)檢驗(yàn)SPI法：通過計(jì)算13個(gè)站點(diǎn)的年尺度降水百分位指數(shù)，利用公式(5)可分別計(jì)算干旱、中旱和重旱的干旱頻率。13個(gè)站點(diǎn)干旱頻率均為38.64%，平均值為38.64%；其中，輕旱頻率為13.64%，平均值為13.64%；中旱頻率為15.91%，平均值為15.91%；重旱頻率為9.09%，平均值為9.09%。由于用PDECI評(píng)價(jià)干旱等級(jí)只有四級(jí)，而SPI有特旱，所以用PDECI評(píng)價(jià)時(shí)，干旱頻率數(shù)值與SPI計(jì)算值存在一定誤差，但二者都反映了漢江流域年尺度干旱頻率分布具有一致性這一特征。

由公式(6)計(jì)算得到漢江流域干旱站次比的范圍為0%～100%，均值約為38.64%，其中，1964、1967、1970、2000和2003年等13 a無明顯干旱發(fā)生，無明顯干旱發(fā)生的年份與SPI計(jì)算結(jié)果基本一致；有16年發(fā)生全域性干旱，占研究年份的36.36%，1966年13個(gè)站點(diǎn)全部發(fā)生干旱，1997年和2001年干旱站次比均在90%以上，1972、1978、1986、1995和1999年干旱頻率均在75%以上，干旱范圍比較廣；1971、1974和1977年等6 a發(fā)生區(qū)域性干旱，占研究年份的13.64%；1960、1979、1990和1993年等4 a發(fā)生部分區(qū)域干旱，占研究年份的9.09%；1963、1968和1985年等5 a發(fā)生局域性干旱，占研究年份的11.36%。有明顯干旱的年份所占比例為70.45%。主要發(fā)生的是全域性干旱；干旱站次比隨時(shí)間的變化趨勢率a站次比=10a3=0.017 4/10a，即干旱站次比有輕微增加趨勢。比較發(fā)現(xiàn)PDECI計(jì)算結(jié)果與SPI較為一致。SPI法作為干旱指標(biāo)可以用來評(píng)價(jià)漢江流域干旱特征。

3.2 漢江流域季節(jié)性干旱特征

3.2.1春旱

干旱頻率分析：漢江流域春旱發(fā)生的頻率范圍為40.91%～59.09%，平均約為50.52%，較年尺度干旱頻率29.55%要高。干旱頻率較高地區(qū)主要集中在流域西部的漢中地區(qū)，和東部的南陽、棗陽、天門等地區(qū)；發(fā)生中旱的頻率范圍為9.09%～20.45%，平均約為14.69%，較年尺度高，在流域西部的漢中、佛坪，南部的房縣、老河口，以及東南部的天門、武漢等地區(qū)中旱頻率相對(duì)較高；重旱發(fā)生的頻率范圍為6.82%～13.64%，平均約為8.92%，較年尺度要高，在流域南部的安康、房縣地區(qū)和鐘祥地區(qū)重旱頻率較高，其他地區(qū)重旱頻率相對(duì)較低(小于10%)；特旱發(fā)生的頻率范圍為2.27%～6.82%，平均約為5.59%，較年尺度要高，在流域西部的漢中、石泉等地，以及東南部的棗陽、鐘祥、天門和武漢等地，重旱頻率相對(duì)較高。

干旱站次比及干旱強(qiáng)度分析：春旱站次比和干旱強(qiáng)度隨時(shí)間變化如圖3所示。干旱站次比的范圍為0%～100%，平均約為50.52%，與年尺度相比，站次比的范圍相當(dāng)，但均值較年尺度要高。22 a發(fā)生全域性干旱，占分析年份的50%，其中1962、1978、1984和2000年4 a 13個(gè)站點(diǎn)全部發(fā)生干旱，1978-1986年9 a間，持續(xù)為全域性干旱，1997、1999和2001年站次比的范圍均在75%以上，干旱的范圍比較廣；1961、1963、1965和1968年等7 a發(fā)生區(qū)域性干旱，占分析年份的15.91%；1960、1970、1977年等8 a發(fā)生局域性干旱，占分析年份的18.18%；就1969年發(fā)生部分區(qū)域干旱，占分析年份的2.3%。發(fā)生明顯干旱的年數(shù)有38 a，占分析年份的86.36%，主要為全域性和局域性干旱。氣象傾向變化率a春站次比=10a4=0.064/10a，春旱站次比有輕微增加趨勢。

圖3 漢江流域春季干旱站次比和干旱強(qiáng)度Fig.3 Intensity and stations proportion of spring drought in Hanjiang Basin

干旱強(qiáng)度的變化范圍為0～1.865，由圖3可知站次比高的時(shí)候?qū)?yīng)的干旱強(qiáng)度也高。有17 a發(fā)生輕度干旱，占研究年份的38.6%，占干旱年份的43.6%；有18 a發(fā)生中度干旱，占研究年份的40.9%，占干旱年份的46.2%；1962、1984、1998和2000年4 a發(fā)生重度干旱，占研究年份的9.1%，占干旱年份的10.3%。干旱強(qiáng)度傾向變化率a春干旱強(qiáng)度=10a5=0.115/10a，即干旱強(qiáng)度有輕微增加趨勢。

3.2.2夏旱

干旱頻率分析：漢江流域夏旱發(fā)生的頻率范圍為43.18%～56.82%，平均約為49.83%，較春旱頻率要低，與年尺度干旱頻率相比要高。干旱頻率較高的地區(qū)主要集中在流域北部的佛坪、尚州、西峽、南陽和石泉等地，干旱頻率較低的地區(qū)主要分布在流域東南部的鐘祥、天門和武漢等地區(qū)。發(fā)生中旱的頻率范圍為9.09%～25%，平均約為15.73%，較春季略高，比年尺度高，頻率較高的地區(qū)主要集中在流域北部；發(fā)生重旱的頻率范圍為4.55%～13.64%，平均約為9.79%，較春季、年尺度的要高，頻率較高的地區(qū)分布在流域東北部的西峽、南陽等地，以及南部的安康、房縣和老河口等地；發(fā)生特旱的頻率范圍為2.27%～6.82%，平均約為5.07%，與春季相當(dāng)，較年尺度要高，特旱頻率較高的地區(qū)分布在流域中西部和東南部等地。

干旱站次比和干旱強(qiáng)度分析：夏季干旱站次比和干旱強(qiáng)度隨時(shí)間變化如圖4所示。干旱站次比的范圍為0%～100%，平均約為49.83%，較年尺度干旱站次比要高，與春旱站次比相當(dāng)。發(fā)生全域性干旱的年份有23 a，占分析年份的52.27%，占干旱年份的56.1%，與春旱站次比相當(dāng)，較年尺度要高，其中1966年13個(gè)站點(diǎn)全部發(fā)生干旱，1965、1969、1986、1988和2001年等5 a干旱站次比高于80%；10 a發(fā)生局域性干旱，占分析年份的22.73%，較年尺度干旱和春旱略高；5 a發(fā)生區(qū)域性干旱，占分析年份的11.36%，與年尺度干旱相當(dāng)，較春旱要低；3 a出現(xiàn)部分區(qū)域干旱，占分析年份的6.82%；3 a出現(xiàn)干旱不明顯，占分析年份6.82%。綜上所述，發(fā)生明顯干旱的年份占研究年份的93.18%，以全域性干旱為主。氣象傾向變化率a夏站次比=10a6=-0.044/10a，夏旱站次比呈輕微減小趨勢。

干旱強(qiáng)度的浮動(dòng)范圍為0～1.55，由圖4可知，干旱站次比高的年份干旱強(qiáng)度也較高。有15 a發(fā)生輕度干旱，占研究年份的34.1%，占干旱年份的34.9%；25 a發(fā)生中度干旱，占研究年份的56.8%，占干旱年份的58.1%；3 a發(fā)生重度干旱，占研究年份的6.8%，占干旱年份的7%；1980年干旱不明顯。干旱強(qiáng)度傾向變化率a夏干旱強(qiáng)度=10a7=-0.02/10a，即夏季干旱強(qiáng)度有輕微減小趨勢。

3.2.3秋旱

干旱頻率分析：漢江流域秋旱的頻率范圍為45.45%～54.55%，平均約為49.48%，與春季、夏季干旱頻率相近，干旱頻率較高的地區(qū)主要在流域東南部的老河口、棗陽和鐘祥等地；發(fā)生中旱的頻率范圍為11.36%～22.73%，平均約為15.56%，較年尺度、春季中旱干旱頻率高，比夏季干旱頻率略低，中旱頻率較高的地區(qū)分布在南陽和流域東南部等地；發(fā)生重旱的頻率范圍為6.82%～11.36%，平均約為9.79%，較年尺度和春季重旱頻率高，與夏季重旱頻率相當(dāng)，重旱頻率較高的地區(qū)主要分布在流域北部的尚州、西峽和石泉等地；發(fā)生特旱的頻率范圍為4.55%～6.82%，平均約為6.29%，較年尺度、春季和夏季的特旱頻率要高，流域特旱頻率相當(dāng)，不具明顯地域特征。

干旱站次比和干旱強(qiáng)度分析：秋季干旱站次比和干旱強(qiáng)度隨時(shí)間變化如圖5所示。干旱站次比的范圍為0%～100%，平均約為49.48%，較年尺度干旱站次比均值高，與春季、夏季相當(dāng)。發(fā)生全域性干旱的年份有19 a，占分析年份的43.18%，較春季、夏季站次比低，較年尺度高，其中1966、1972、1991、1997和1998年等5 a 13個(gè)站點(diǎn)全部發(fā)生干旱，1978、1990和2001年干旱站次比均在90%以上；7 a發(fā)生區(qū)域性干旱，占分析年份的15.9%，較年尺度和夏季高，與春季相當(dāng)；11 a發(fā)生局域性干旱，占分析年份的25%，較年尺度、春季和夏季站次比高；2 a發(fā)生部分區(qū)域干旱，占分析年份的4.5%，較年尺度站次比低。發(fā)生明顯干旱的年份占研究年份的88.6%，較年尺度站次比高，與春季、夏季相當(dāng)，主要發(fā)生的是全域性和局域性干旱。氣象傾向變化率a秋旱站次比=10a8=0.049/10a，秋旱站次比有增加趨勢。

圖5 漢江流域秋季干旱站次比和干旱強(qiáng)度Fig.5 Intensity and stations proportion of autumn drought in Hanjiang River Basin

干旱強(qiáng)度的浮動(dòng)范圍為0～1.79，由圖5可知干旱站次比和干旱強(qiáng)度具有明顯一致性，即干旱站次比高的年份干旱強(qiáng)度一般較高。18 a發(fā)生輕度干旱，占研究年份的40.9%，占分析年份的42.9%；19 a發(fā)生中度干旱，占分析年份43.2%，占干旱年份的45.2%；5 a發(fā)生重度干旱，占研究年份的11.36%，占干旱年份的11.9%。干旱強(qiáng)度變化傾向率a秋干旱強(qiáng)度=10a9=0.033/10a，即干旱強(qiáng)度有輕微增加趨勢。

3.2.4冬旱

冬旱頻率分析：漢江流域冬旱頻率范圍為56.82%～65.91%，平均約為62.76%，較年尺度、春季、夏季、秋季和冬季干旱頻率明顯要高，干旱頻率較高的地區(qū)分布在流域東部的漢中、石泉等地，以及流域南部的房縣、老河口、棗陽和鐘祥等地；中旱的頻率范圍為18.18%～27.27%，平均約為22.2%，高于年尺度、春季、夏季和秋季的中旱頻率，中旱頻率較高的地區(qū)主要集中在流域南部的石泉、安康、房縣和棗陽一帶；重旱頻率范圍為2.27%～9.09%，平均約為7.87%，略低于春季、夏季和秋季的重旱頻率，高于年尺度的重旱頻率，重旱頻率較高的地區(qū)分布在流域西部的佛坪、石泉等地，以及流域南部的房縣、老河口、棗陽一帶；特旱的頻率范圍為4.55%～6.82%，平均約為6.12%，較年尺度、春季、夏季特旱頻率要高，略低于秋季特旱頻率，特旱頻率相對(duì)較高的地區(qū)分布在流域南部的安康、房縣、老河口一帶，以及流域東南部的鐘祥、天門、武漢等地。從旱情頻率分析結(jié)果可知，流域南部的安康、房縣、老河口一帶發(fā)生干旱(輕旱及以上)、中旱、重旱以及特旱的頻率較高，應(yīng)做好相應(yīng)防范工作。

干旱站次比和干旱強(qiáng)度分析：冬季干旱站次比和干旱強(qiáng)度隨時(shí)間變化如圖6所示。冬季的干旱站次比的范圍為7.69%～100%，平均約為62.76%，高于年尺度、春季、夏季、秋季和冬季的干旱站次比。發(fā)生全域性干旱的年份有33 a，占分析年份的75%，其中1981、1988、1991、1996、1998和1999年等6 a 13個(gè)站點(diǎn)全部發(fā)生干旱，12 a干旱站次比高于75%；1978、2000年2 a發(fā)生區(qū)域性干旱，占分析年份的4.5%，低于年尺度、春季、夏季和秋季的站次比；1993、2003年2 a發(fā)生部分區(qū)域干旱，占分析年份的4.5%，低于年尺度和夏季的干旱站次比；1964、1975、1985年等5 a發(fā)生局域性干旱，占分析年份的11.36%，低于年尺度、春季、夏季和秋季的站次比。發(fā)生明顯干旱的年份占研究年份的95.5%，主要發(fā)生的是全域性干旱。氣象傾向變化率a冬旱站次比=10a10=-0.006 7,即冬旱站次比有輕微減小趨勢。

干旱強(qiáng)度的浮動(dòng)范圍為0.65～1.8，由圖6可知干旱站次比高的年份干旱強(qiáng)度一般較高。44 a均發(fā)生干旱，其中有17 a發(fā)生輕度干旱，占研究年份的38.6%，與年尺度、春季、秋季干旱強(qiáng)度相當(dāng)；24 a發(fā)生中度干旱，占研究年份的54.5%，較年尺度、春季、秋季要高；3 a發(fā)生重度干旱，占研究年份的6.8%。干旱強(qiáng)度傾向變化率a冬干旱強(qiáng)度=10a11=0.009 7/10a,即干旱強(qiáng)度有輕微增加趨勢。

4 結(jié) 語

通過對(duì)漢江流域1960-2003年來13個(gè)國家基本氣象站收集的月降水資料進(jìn)行計(jì)算分析。采用標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)作為干旱指標(biāo)，并輔以PDECI對(duì)SPI進(jìn)行校核，從干旱頻率、干旱站次比、干旱強(qiáng)度和氣象變化趨勢率4個(gè)方面對(duì)漢江流域干旱時(shí)空分布特征和演變規(guī)律進(jìn)行研究，主要結(jié)論有以下幾個(gè)方面。

圖6 漢江流域冬季干旱站次比和干旱強(qiáng)度Fig. 6 Intensity and stations proportion of winter drought in Hanjiang River Basin

(1)從時(shí)間尺度分析發(fā)現(xiàn)，年尺度的各種干旱頻率均低于各季尺度的干旱頻率。冬季的干旱頻率和中旱頻率在季尺度中是最高的，夏季和秋季的重旱頻率相當(dāng)，高于其他季節(jié)，秋季的特旱頻率為最高。

(2)從空間分布來看，年尺度干旱在漢江流域內(nèi)分布比較均勻；春季干旱頻率較高的地區(qū)主要在流域西部和南部；夏季干旱頻率較高的地區(qū)主要集中在流域北部；秋季干旱頻率較高的地區(qū)主要集中在流域東南部；冬季干旱頻率較高的地區(qū)主要集中在流域南部。

(3)從干旱站次比的角度出發(fā)，本研究區(qū)域發(fā)生的干旱類型主要是全域性干旱和局域性干旱。從干旱強(qiáng)度的角度出發(fā)，本研究區(qū)域主要發(fā)生的是輕旱和中旱，干旱站次比最低的季節(jié)是秋季，表明在一定程度上發(fā)生干旱時(shí)其覆蓋范圍比較小。干旱強(qiáng)度最小的季節(jié)是春季。

(4)年尺度干旱站次比有輕微增加趨勢、干旱強(qiáng)度則呈輕微減小趨勢，說明年尺度干旱的范圍有輕微加大趨勢，而干旱強(qiáng)度則有輕微減小趨勢；春季、秋季干旱站次比和干旱強(qiáng)度均輕微增加，表明春旱和秋旱的范圍和強(qiáng)度有增大趨勢；夏季干旱站次比和干旱強(qiáng)度均有輕微減小，說明夏旱的影響范圍和強(qiáng)度均有減小趨勢；冬季干旱站次比呈輕微減小趨勢、干旱強(qiáng)度則呈輕微增加趨勢，說明冬旱的影響范圍有減小趨勢，而強(qiáng)度則有一定增加趨勢。

(5)PDECI計(jì)算結(jié)果與SPI較為一致。驗(yàn)證了SPI法作為干旱指標(biāo)可以用來評(píng)價(jià)漢江流域干旱特征的適應(yīng)性，研究結(jié)果能為漢江流域的抗旱提供指導(dǎo)意義。

本文分析數(shù)據(jù)來尺度為1960-2003年，如能獲得近年來的數(shù)據(jù)，增加時(shí)間尺度將減少誤差，各種尺度上干旱演變規(guī)律更明顯。雖然標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)SPI在漢江流域具有較好的適用性，但SPI只是單純的考慮降水因素，忽略了流域下墊面、徑流條件以及需水量等因素，存在一定誤差，為了準(zhǔn)確全面的分析干旱的時(shí)空分布特征，有必要提出更加具有代表性的綜合干旱指數(shù)。

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