金 令， 王永芳,2,， 郭恩亮,2， 劉桂香， 包玉龍,2

（1.內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)蒙古高原災(zāi)害與生態(tài)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

全球氣候變暖是人類迄今為止面臨的最重大也是最為嚴(yán)重的全球環(huán)境問(wèn)題，并作為21世紀(jì)人類面臨的最復(fù)雜的挑戰(zhàn)之一引起了世界各國(guó)政府和公眾的廣泛關(guān)注［1］。其中政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC）第6 次評(píng)估報(bào)告指出，目前全球地表平均溫度較工業(yè)化前高出約1 ℃，從未來(lái)20 a 的平均溫度變化預(yù)估來(lái)看，全球升溫預(yù)計(jì)將達(dá)到或超過(guò)1.5 ℃［2］。中國(guó)是全球干旱災(zāi)害較為嚴(yán)重的國(guó)家之一，其發(fā)生頻率高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍廣，已成為制約中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要因素之一。中國(guó)每年因干旱造成的損失可達(dá)9.10×1010元［3］，嚴(yán)重威脅經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程。

災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理工作在防災(zāi)減災(zāi)中的作用和地位日益突現(xiàn)，其中干旱災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)是其核心內(nèi)容，可以綜合表征干旱災(zāi)害強(qiáng)度［4］。目前，有關(guān)干旱災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法主要以干旱災(zāi)害發(fā)生頻率、強(qiáng)度、變異系數(shù)等指標(biāo)構(gòu)建概率分布函數(shù)，估算不同程度災(zāi)害發(fā)生的超越概率為主［5-6］。例如張玉靜等［7］利用華北地區(qū)冬小麥發(fā)育期資料、氣象資料和產(chǎn)量資料，分析不同發(fā)育階段干旱災(zāi)害的時(shí)空分布規(guī)律。費(fèi)振宇等［8］以降水量距平百分率作為氣象干旱指標(biāo)，通過(guò)逐月降水資料進(jìn)行干旱過(guò)程識(shí)別，分析了中國(guó)近50 a干旱危險(xiǎn)性時(shí)空分布特征。譚春萍等利用標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)（Standardized precipitation evapotranspiration index, SPEI）分析寧夏地區(qū)氣象干旱特征，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)構(gòu)建SPEI值與干旱等級(jí)的加權(quán)綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)寧夏地區(qū)干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行了分析［9］。然而，已有的旱災(zāi)危險(xiǎn)性研究主要針對(duì)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)［10-11］，草原旱災(zāi)危險(xiǎn)性研究相對(duì)匱乏。

內(nèi)蒙古自治區(qū)是中國(guó)四大草原之一，是重要的農(nóng)牧產(chǎn)品加工基地和主要的糧食產(chǎn)區(qū)，也是中國(guó)北方重要的生態(tài)屏障。然而，由于該區(qū)屬于典型干旱/半干旱地區(qū)，對(duì)全球氣候變化十分敏感，容易受到自然災(zāi)害的影響。近年來(lái)，內(nèi)蒙古大部分地區(qū)降水量呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，氣溫每10 a上升0.52 ℃，導(dǎo)致干旱災(zāi)害發(fā)生頻繁，草畜矛盾日趨尖銳，草原退化、沙化及鹽堿化現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重，對(duì)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)牧民生產(chǎn)生活造成了嚴(yán)重影響［12］。內(nèi)蒙古旱災(zāi)形勢(shì)十分嚴(yán)峻，災(zāi)害防御工作顯得尤為迫切。然而，目前圍繞內(nèi)蒙古的相關(guān)研究以干旱監(jiān)測(cè)及其對(duì)植被的影響評(píng)估居多［13］，從災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)科學(xué)角度出發(fā)進(jìn)行大區(qū)域尺度草原旱災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的研究尚少。因此，本文綜合考慮降水和蒸發(fā)，選取基于格網(wǎng)尺度的SPEI作為干旱監(jiān)測(cè)指標(biāo)，分析內(nèi)蒙古地區(qū)干旱時(shí)空演變特征，并結(jié)合不同等級(jí)干旱的多年平均強(qiáng)度，運(yùn)用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)旱災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為內(nèi)蒙古地區(qū)干旱風(fēng)險(xiǎn)管理提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)、數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

內(nèi)蒙古自治區(qū)位于東亞中緯度內(nèi)陸地區(qū)，地理范圍為97°12′～126°04′E，37°24′～53°23′N，東西長(zhǎng)2400 km，南北寬1700 km，橫跨三北（西北、華北、東北），毗鄰8 省區(qū)［14］（圖1）。地形由東北向西南呈現(xiàn)出平原、山地和高原交錯(cuò)排列，影響著大氣環(huán)流和地表水熱條件的再分配，進(jìn)而影響植被的發(fā)育和分布，最終形成獨(dú)特的自然條件和自然資源［15］。除了大興安嶺北段屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候外，其余部分屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候。全區(qū)受蒙古高壓控制，冬季漫長(zhǎng)而寒冷，受東南海洋熱氣團(tuán)影響，夏季短暫而炎熱，春季氣溫上升快，秋季氣溫急劇下降。全年日照時(shí)數(shù)為2500～3400 h；年降水量在100～500 mm之間且集中于夏季，由東向西逐漸減少；年平均氣溫為0～8 ℃，從東至西逐漸增大［16］；內(nèi)蒙古蒸發(fā)量相當(dāng)于降水量的3～5 倍，在阿拉善盟部分地區(qū)可達(dá)200倍［17］。

圖1 研究區(qū)及格網(wǎng)點(diǎn)分布Fig.1 Distributions of the study area and grid points

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本文采用的數(shù)據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)的全球格網(wǎng)數(shù)據(jù)集2.6 版本（SPEIbase v.2.6）。該數(shù)據(jù)集來(lái)源于西班牙國(guó)家研究委員會(huì)機(jī)構(gòu)資料庫(kù)（http://hdl.handle.net/10261/202305），發(fā)布于2020 年3 月，時(shí)間尺度為1～48 個(gè)月，空間分辨率為0.5°，時(shí)間范圍1901—2018年。數(shù)據(jù)計(jì)算中，降水和溫度數(shù)據(jù)是CRU TS V3.24.01數(shù)據(jù)集，潛在蒸散量通過(guò)彭曼公式（FAO-56 Penman-Monteith）計(jì)算［18］。

利用內(nèi)蒙古自治區(qū)邊界分別提取了1949—2018 年3 個(gè)月和12 個(gè)月尺度的SPEI 值，即SPEI-3和SPEI-12的月值數(shù)據(jù)集，創(chuàng)建像元大小約為57 km的格網(wǎng)，并對(duì)其進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，總計(jì)460 個(gè)格網(wǎng)。SPEI-3可以反映3個(gè)月尺度的干旱狀況，SPEI-3數(shù)據(jù)集中的5、8、11 月和次年2 月對(duì)應(yīng)的數(shù)值可以分別反映春季、夏季、秋季及冬季干旱狀況。SPEI-12數(shù)據(jù)集中12 月對(duì)應(yīng)的數(shù)值則可以反映整年的干旱狀況。基于此，本研究建立了1949—2018年研究區(qū)反映春、夏、秋、冬四季和年干旱狀況的SPEI年值數(shù)據(jù)集。根據(jù)《氣象干旱等級(jí)》（GB/T20481-2017）［19］，本文將干旱等級(jí)劃分為5個(gè)等級(jí)（表1）。

表1 基于標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)（SPEI）的干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Criteria for classification of drought based on SPEI

1.3 研究方法

1.3.1 Theil-Sen 趨勢(shì)分析和Mann-Kendall 檢驗(yàn)Theil-Sen趨勢(shì)分析是一種穩(wěn)健的非參數(shù)計(jì)算方法［20］，用于判斷長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)趨勢(shì)。計(jì)算公式為：

式中：UFk為正序統(tǒng)計(jì)量序列；UBk為逆序統(tǒng)計(jì)量序列。繪制UFk和UBk曲線圖，若UFk和UBk2 條曲線出現(xiàn)交點(diǎn)，且交點(diǎn)介于臨界直線y=1.96 和y=-1.96 之間時(shí)，則交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)為突變時(shí)間［23］。

1.3.2 旱災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型本文利用提取的格網(wǎng)SPEI數(shù)據(jù)計(jì)算不同等級(jí)干旱的多年平均值，并運(yùn)用加權(quán)綜合模型，計(jì)算出內(nèi)蒙古地區(qū)年、季節(jié)干旱危險(xiǎn)性指數(shù)。根據(jù)表1 中的干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，分別篩選出1949—2018 年研究區(qū)發(fā)生輕旱、中旱、重旱和特旱的年份，將其對(duì)應(yīng)的SPEI 值進(jìn)行平均，分別乘以1、2、3、4的權(quán)重并相加，最終獲取每個(gè)460個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)整年和4個(gè)季節(jié)的危險(xiǎn)指數(shù)，其計(jì)算公式為［9］：

式中：Hij為干旱危險(xiǎn)性指數(shù)，值越小，危險(xiǎn)性越大；i為格網(wǎng)點(diǎn)序號(hào)；j為干旱等級(jí)的序號(hào)；Mij為i格網(wǎng)中處于干旱等級(jí)j所有年的SPEI均值，即干旱等級(jí)j的多年平均強(qiáng)度；Wj為干旱等級(jí)j的權(quán)重；若某一年未出現(xiàn)某一等級(jí)的干旱，則不進(jìn)行加權(quán)綜合，因此n的取值在1～4之間。在眾多分級(jí)方法中自然間斷點(diǎn)分級(jí)法是基于數(shù)據(jù)中固有的自然分組，對(duì)分類間隔加以識(shí)別，能夠最恰當(dāng)?shù)貙?duì)相似值分組，并可使各個(gè)類之間的差異最大化［24］。由于內(nèi)蒙古地區(qū)東西跨度大，地區(qū)間危險(xiǎn)性指數(shù)分布差異明顯，而自然間斷點(diǎn)分級(jí)法對(duì)于非均衡分布數(shù)據(jù)值的映射具有較好的適用性［25］。基于此，本文利用ArcGIS軟件的自然間斷點(diǎn)分級(jí)法將危險(xiǎn)性指數(shù)分為極低、低、中、高和極高5個(gè)等級(jí)（表2）。

表2 內(nèi)蒙古地區(qū)干旱危險(xiǎn)性等級(jí)劃分Tab.2 Classification of drought hazard in Inner Mongolia

2 結(jié)果與分析

2.1 SPEIbase v.2.6適用性分析

SPEIbase 是全球范圍的格網(wǎng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)集，盡管該產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中已經(jīng)進(jìn)行過(guò)檢驗(yàn)，但其對(duì)于區(qū)域干旱的表征能力仍存在不確定性，因此需要對(duì)該產(chǎn)品適用性進(jìn)行分析，確保研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。Wang等［26］利用內(nèi)蒙古46個(gè)氣象站點(diǎn)的逐月降水和氣溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算出多時(shí)間尺度的SPEI值，并與對(duì)應(yīng)格網(wǎng)點(diǎn)的SPEIbase v.2.4數(shù)據(jù)集進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)果表明基于觀測(cè)數(shù)據(jù)的SPEI 與格網(wǎng)SPEIbase v.2.4 數(shù)據(jù)相關(guān)性系數(shù)高達(dá)0.8306。本研究采用的SPEIbase v.2.6數(shù)據(jù)集是SPEIbase v.2.4的更新版本，提供了精度更高、時(shí)間序列更長(zhǎng)的干旱信息。因此，可以認(rèn)為SPEIbase v.2.6 數(shù)據(jù)集在表征內(nèi)蒙古干旱時(shí)空分布和危險(xiǎn)性方面具有較好的適用性。

2.2 內(nèi)蒙古干旱時(shí)空演變特征

2.2.1 干旱年際變化特征1949—2018 年研究區(qū)

SPEI-12年際變化特征如圖2所示，結(jié)果顯示內(nèi)蒙古SPEI-12 整體呈顯著下降趨勢(shì)（-0.0222·a-1，P＜0.05），表明研究區(qū)氣候呈顯著干旱化。SPEI-12 變化范圍在-1.99～1.49 之間，最大值發(fā)生在1959 年，最小值發(fā)生在2017 年。1949—1964 年SPEI-12 正值年份較多，說(shuō)明研究區(qū)處于較為濕潤(rùn)的時(shí)期；1965—1999年SPEI-12呈現(xiàn)出明顯的正負(fù)值交替變化特征，發(fā)生干旱的年份主要以輕旱為主，1965 年則為中旱；進(jìn)入21 世紀(jì)，SPEI-12 呈下降趨勢(shì)，干旱頻率與程度顯著增加，整個(gè)時(shí)期以中旱為主，2017年發(fā)生了重旱，是近70 a 內(nèi)蒙古最為干旱的時(shí)期。由圖2還可以看出，M-K突變檢驗(yàn)存在著多個(gè)交點(diǎn)，但除了1990 年之外，其他2 個(gè)突變點(diǎn)都未通過(guò)0.05水平上的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明1990年是年尺度干旱的顯著突變點(diǎn)。

圖2 年干旱的年際變化特征Fig.2 Inter-annual change characteristics of annual drought

1949—2018 年研究區(qū)季節(jié)干旱的年際變化特征如圖3 所示。從圖中可知，研究區(qū)四季均有不同程度干旱趨勢(shì)。其中，春季SPEI-3以-0.0216·a-1速率顯著下降（P＜0.05），說(shuō)明春季氣候顯著干旱化，SPEI-3變化范圍在-1.88～1.87之間，無(wú)顯著突變點(diǎn)，2017 年春季發(fā)生了重旱，2010 年則最為濕潤(rùn)（圖3a）。近70 a來(lái)夏季SPEI-3曲線亦呈顯著下降趨勢(shì)（-0.0138·a-1，P＜0.05），變化特征與年干旱的變化曲線相似，1949—1959 年研究區(qū)處于濕潤(rùn)時(shí)期，在1959 年達(dá)到最大值，隨后SPEI 值正負(fù)交替。UF 和UB曲線于1997年相交，且通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)，隨后干旱頻率和程度明顯增加，研究區(qū)進(jìn)入相對(duì)干旱時(shí)期（圖3b）；相比春、夏兩季，秋季干旱頻次有所減少，干旱年主要發(fā)生在1960s、2000s 和2010s 中期，整體以-0.0106·a-1速率顯著（P＜0.05）下降。UF 和UB 曲線于1978 年相交，并通過(guò)0.05 水平上的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明1978 年是顯著突變點(diǎn)（圖3c）；冬季SPEI-3 以-0.0029·a-1速率呈非顯著下降趨勢(shì)（P＞0.05），研究初期和末期為2 個(gè)相對(duì)濕潤(rùn)時(shí)期，干旱主要發(fā)生于1958—1999 年，以中旱為主。冬季UF和UB曲線在顯著水平內(nèi)有3個(gè)突變點(diǎn)，主要集中于濕潤(rùn)向干旱的轉(zhuǎn)折時(shí)期（圖3d）。總體而言，春、夏季干旱集中在2000 年之后，秋季干旱頻次少、冬季干旱則在20 世紀(jì)60 年代至90 年代的40 a 間均有發(fā)生。

圖3 季節(jié)干旱的年際變化特征Fig.3 Inter-annual change characteristics of seasonal drought

2.2.2 干旱趨勢(shì)變化特征基于SPEIbase v.2.6 數(shù)據(jù)集，利用Theil-Sen 趨勢(shì)分析方法，計(jì)算研究區(qū)SPEI變化斜率，并利用M-K檢驗(yàn)判斷了斜率的顯著性水平，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3 所示。結(jié)果顯示，460 個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)的SPEI-12 斜率均為負(fù)值，且其中413 個(gè)格網(wǎng)通過(guò)了0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明研究區(qū)整體呈干旱趨勢(shì)，斜率則從內(nèi)蒙古中部向東北、西南方向逐漸降低（圖4）。

圖4 年干旱的趨勢(shì)變化特征Fig.4 Change characteristics of annual drought trend

表3 不同類型干旱、不同類型趨勢(shì)格網(wǎng)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)Tab.3 Statistics of grid points for different types of drought and trends

春季干旱的趨勢(shì)變化分布與年干旱的空間格局較為相似，460個(gè)格網(wǎng)中的SPEI-3均為負(fù)值，高達(dá)446個(gè)格網(wǎng)呈顯著降低，研究區(qū)中、西大部分地區(qū)干旱斜率達(dá)到了-0.024～-0.036·a-1之間，說(shuō)明整個(gè)內(nèi)蒙古春季氣候顯著干旱化（圖5a）。夏季干旱趨勢(shì)相比春季明顯有所緩解，但SPEI-3斜率仍呈現(xiàn)整體下降趨勢(shì)，其中高值區(qū)包括錫林郭勒盟、烏蘭察布市、包頭市和巴彥淖爾市，并向東、西2 個(gè)方向逐漸降低。呼倫貝爾市、阿拉善盟以及鄂爾多斯市等地雖有小幅度干旱趨勢(shì)，但多地均未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)（圖5b）。秋季有423個(gè)格網(wǎng)的SPEI-3呈下降趨勢(shì)，其中183個(gè)顯著下降，主要集中于錫林郭勒盟、赤峰市和通遼市，斜率達(dá)到了-0.018～-0.024·a-1之間。此外，研究區(qū)大部分地區(qū)呈非顯著干旱趨勢(shì)，主要位于研究區(qū)西部和東北部。37個(gè)格網(wǎng)呈上升趨勢(shì)，位于研究區(qū)西南角（圖5c）。冬季干旱呈明顯的東、西分布格局，162個(gè)格網(wǎng)SPEI-3呈上升趨勢(shì)，但通過(guò)顯著性的較少，主要分布于研究區(qū)中東部和東北地區(qū)，呈非顯著濕潤(rùn)趨勢(shì)。這是由于在地理位置上更靠近中國(guó)沿海季風(fēng)區(qū)，冬季副熱帶高壓的增強(qiáng)有利于水汽向內(nèi)陸地區(qū)輸送，致使研究區(qū)冬季相對(duì)濕潤(rùn)［27］。研究區(qū)298個(gè)格網(wǎng)SPEI-3呈下降趨勢(shì)，其中119 個(gè)格網(wǎng)通過(guò)了0.05 水平的顯著性檢驗(yàn)，主要分布于烏蘭察布市、呼和浩特市南緣和鄂爾多斯市北緣（圖5d）。整體而言，研究區(qū)干旱趨勢(shì)變化在不同季節(jié)存在空間差異，春季以研究區(qū)中部以及西部大面積干旱趨勢(shì)為主要特征，夏季和秋季干旱的程度、面積和重心向中東部?jī)A斜，冬季則呈現(xiàn)了明顯的東、西相對(duì)的空間格局。

圖5 季節(jié)干旱的趨勢(shì)變化特征Fig.5 Change characteristics of seasonal drought trend

2.3 內(nèi)蒙古旱災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

干旱災(zāi)害的發(fā)生是干旱致災(zāi)因子本身的異變及其作用于人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)體的過(guò)程。因此，明晰內(nèi)蒙古地區(qū)干旱時(shí)空演變特征，并在此基礎(chǔ)上對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)旱災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行系統(tǒng)分析、科學(xué)評(píng)估與區(qū)劃，事關(guān)區(qū)域旱災(zāi)防御的具體成效。根據(jù)旱災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型，本文得到了年、季節(jié)干旱的危險(xiǎn)性等級(jí)空間分布圖。結(jié)果顯示，研究區(qū)年尺度旱災(zāi)危險(xiǎn)性分布具有一定空間差異性（圖6）。其中，極高、高危險(xiǎn)性分別占研究區(qū)總面積的10%和25%，主要分布于呼倫貝爾市和錫林郭勒盟東部，這是由于不同等級(jí)干旱的平均強(qiáng)度高所致，尤其是重旱和特旱；中危險(xiǎn)性分布于研究區(qū)各盟市，占總面積的36%；低危險(xiǎn)性與中危險(xiǎn)性混合分布，占研究區(qū)總面積的23%；位于研究區(qū)西南邊緣的極低危險(xiǎn)性是由于未發(fā)生特旱所致，特旱的平均強(qiáng)度為0?？傮w而言，中危險(xiǎn)性及以上等級(jí)的危險(xiǎn)性占總面積的71%，說(shuō)明內(nèi)蒙古地區(qū)年尺度旱災(zāi)危險(xiǎn)性較高，極易引發(fā)干旱災(zāi)害。

圖6 年干旱危險(xiǎn)性空間分布Fig.6 Spatial distribution of annual drought hazard

由于春季各地重旱和特旱等級(jí)平均強(qiáng)度較高，從而導(dǎo)致中、高危險(xiǎn)性等級(jí)分布較廣，占研究區(qū)總面積的72%。而研究區(qū)南部地區(qū)春季并未發(fā)生特旱，屬于低、極低危險(xiǎn)性區(qū)域。值得注意的是，研究區(qū)中部錫林郭勒草原位于高危險(xiǎn)地區(qū)，由于春季處于牧草返青階段，自身抵抗力最弱，最易受到干旱事件的影響，會(huì)影響牧草的生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而影響牧草產(chǎn)量［28］（圖7a）。夏季危險(xiǎn)性程度顯著增加，且高、極高危險(xiǎn)性等級(jí)分布相對(duì)集中，占研究區(qū)總面積的39%，分布于錫林郭勒草原與阿拉善盟；低、極低危險(xiǎn)性范圍也有所擴(kuò)大，與春季相比增加了13%，體現(xiàn)在研究區(qū)東北、東南部地區(qū)；東北地區(qū)危險(xiǎn)性分布存在差異，東高西低，包含各等級(jí)危險(xiǎn)性，相比其他季節(jié)危險(xiǎn)性指數(shù)相對(duì)較高（圖7b）。秋季的高、極高危險(xiǎn)性面積有所減少，較夏季降低14%，主要集中于通遼市和赤峰市南部以及阿拉善盟西部地區(qū)，屬于秋季旱災(zāi)高等級(jí)危險(xiǎn)區(qū)域。研究區(qū)中西部和東北部地區(qū)由低和極低危險(xiǎn)性組成，尤其是研究區(qū)北緣由極低危險(xiǎn)性構(gòu)成（圖7c）。冬季的旱災(zāi)低、極低危險(xiǎn)性區(qū)域占比高達(dá)48%，以研究區(qū)東部地區(qū)最為顯著，這與該區(qū)氣候呈濕潤(rùn)趨勢(shì)有關(guān)。高、極高危險(xiǎn)性顯著降低，零星分布于研究區(qū)邊緣地帶（圖7d）。總體而言，研究區(qū)四季旱災(zāi)危險(xiǎn)性以中危險(xiǎn)等級(jí)為主，但其空間分布沒(méi)有明顯的規(guī)律可循。春、夏兩季的旱災(zāi)危險(xiǎn)性整體上呈現(xiàn)出“北高南低”的分布格局。秋、冬兩季則以南部和東北地區(qū)的低、極低危險(xiǎn)性區(qū)域面積擴(kuò)大為主要特征。

圖7 四季干旱危險(xiǎn)性空間分布Fig.7 Spatial distributions of drought hazard in four seasons

3 討論

本文對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)近70 a不同時(shí)間尺度的干旱時(shí)空變化特征進(jìn)行了分析。研究結(jié)果顯示，1949—2018年內(nèi)蒙古地區(qū)氣候呈顯著干旱趨勢(shì)，這與吳英杰等［29］的研究結(jié)果基本一致，但是兩者在季節(jié)干旱年際變化方面存在差異，前者采用的是降水量距平百分率［29］，而本文運(yùn)用的則是SPEI，該指數(shù)在降水量的基礎(chǔ)上考慮了潛在蒸散。已有研究表明當(dāng)蒸散量增加時(shí)，區(qū)域需水量也增加，從而可加劇干旱［30］。因此，SPEI 不僅具有多時(shí)間尺度優(yōu)勢(shì)，還能揭示干旱的形成機(jī)理。本文還發(fā)現(xiàn)進(jìn)入21 世紀(jì)之后內(nèi)蒙古地區(qū)干旱頻率與程度顯著增加，這與覃藝等［31］的研究結(jié)果一致，2篇文章雖然均選用了SPEI，前者數(shù)據(jù)源為氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，而本文數(shù)據(jù)源為基于空間格網(wǎng)尺度的SPEI 產(chǎn)品數(shù)據(jù)集，相比前者，省去了復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，更加快速便捷。

通過(guò)不同等級(jí)干旱的多年平均強(qiáng)度與加權(quán)綜合評(píng)價(jià)模型，本研究對(duì)內(nèi)蒙古旱災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明，高危險(xiǎn)性區(qū)域位于內(nèi)蒙古中、西部地區(qū)。盡管危險(xiǎn)性等級(jí)有所差異，但整體危險(xiǎn)性空間格局與趙佳琪等［32］的研究結(jié)果較為一致。張存厚等［33］發(fā)現(xiàn)內(nèi)蒙古草原牧區(qū)旱災(zāi)危險(xiǎn)性指數(shù)整體呈現(xiàn)出“北高南低”的空間分布格局，與本研究結(jié)果較為一致。本文利用不同干旱等級(jí)的平均強(qiáng)度，運(yùn)用加權(quán)綜合模型揭示了內(nèi)蒙古地區(qū)干旱危險(xiǎn)性分布特征，該模型計(jì)算簡(jiǎn)單，所需的數(shù)據(jù)獲取較易，可以在旱災(zāi)發(fā)生后迅速評(píng)價(jià)旱災(zāi)的危險(xiǎn)程度。但其缺點(diǎn)在于僅考慮了干旱強(qiáng)度作為模型參數(shù)，今后將綜合考慮干旱歷時(shí)等要素對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，提升其綜合評(píng)價(jià)能力。

4 結(jié)論

本文選取內(nèi)蒙古自治區(qū)1949—2018 年SPEIbase v.2.6數(shù)據(jù)集，利用Theil-Sen趨勢(shì)分析和M-K檢驗(yàn)法分析氣象干旱時(shí)空演變特征，并通過(guò)不同等級(jí)干旱的多年平均強(qiáng)度與加權(quán)綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)該地區(qū)旱災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。主要結(jié)論如下：

（1）年際變化方面，SPEI-12以-0.0222·a-1的速率呈顯著下降趨勢(shì)，說(shuō)明研究區(qū)氣候呈顯著干旱趨勢(shì)，尤其是2000年以后，干旱頻率及強(qiáng)度逐漸增加；內(nèi)蒙古春季干旱趨勢(shì)最為顯著，其次為夏季和秋季，冬季呈非顯著干旱趨勢(shì)。

（2）空間上，年尺度和春季干旱趨勢(shì)變化空間格局相似，均以顯著下降趨勢(shì)為主，從中部地區(qū)逐漸向兩側(cè)減輕；夏季干旱斜率高值區(qū)主要以中部地區(qū)為主；秋季偏向于中東部地區(qū)；東北部地區(qū)在冬季表現(xiàn)為非顯著濕潤(rùn)化趨勢(shì)。

（3）危險(xiǎn)性分布格局方面，研究區(qū)以中等級(jí)的危險(xiǎn)性為主，年尺度旱災(zāi)高等級(jí)危險(xiǎn)性位于呼倫貝爾市和錫林郭勒盟東部；春、夏兩季的旱災(zāi)危險(xiǎn)性主要呈現(xiàn)出“北高南低”的分布特征，其中夏季高、極高危險(xiǎn)性地區(qū)主要為錫林郭勒草原和阿拉善盟；秋、冬兩季則以南部和東北地區(qū)的低、極低危險(xiǎn)性區(qū)域面積擴(kuò)大為主要特征。