盧冬燕， 朱秀芳,3， 劉婷婷， 張世喆

（1.北京師范大學(xué)環(huán)境演變與自然災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875；2.北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部遙感科學(xué)與工程研究院，北京 100875；3.北京師范大學(xué)遙感科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875）

全球變暖已成為21世紀(jì)的重大環(huán)境問(wèn)題，2015年巴黎氣候大會(huì)通過(guò)的《巴黎協(xié)定》指出要將本世紀(jì)全球平均氣溫控制在相對(duì)于工業(yè)化前升高2 ℃以內(nèi)，并努力將升幅控制在1.5 ℃以內(nèi)［1］。根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第六次評(píng)估報(bào)告（Sixth Assessment Report，AR6），2001—2020 年的全球地表氣溫與工業(yè)化前相比上升了約0.99 ℃［2］。在全球變暖背景下，近年來(lái)熱浪、強(qiáng)降水、干旱等極端天氣氣候事件加劇，給社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和人民生活造成了嚴(yán)重?fù)p失［3］。干旱是極端氣候事件中影響范圍最廣、造成損失最嚴(yán)重的自然災(zāi)害類型之一［4］，其本質(zhì)是降水不足導(dǎo)致的水分虧缺現(xiàn)象［5］，對(duì)水資源供應(yīng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)、能源、經(jīng)濟(jì)等諸多方面產(chǎn)生沖擊。干旱通常分為氣象干旱、農(nóng)業(yè)干旱、水文干旱和社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱，其他類型的干旱本質(zhì)上是氣象干旱影響的結(jié)果［6］，因此準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)氣象干旱的發(fā)生對(duì)旱災(zāi)的防治具有重要意義。中國(guó)干旱頻繁發(fā)生，旱災(zāi)損失占所有自然災(zāi)害的35%以上［7］，2006—2018 年全國(guó)旱災(zāi)平均每年的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)8.5×1010元［8］。全球變暖造成區(qū)域降水模式與蒸散量的改變，從而導(dǎo)致干旱特征變化。近年來(lái)中國(guó)部分地區(qū)呈現(xiàn)干旱面積擴(kuò)大、強(qiáng)度增加的趨勢(shì)［9］，未來(lái)干旱對(duì)人民生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響可能持續(xù)加重。因此，分析未來(lái)中國(guó)氣象干旱對(duì)氣候變暖的響應(yīng)特點(diǎn)具有重大意義。

干旱監(jiān)測(cè)與分析的常見(jiàn)做法是基于干旱指數(shù)提取干旱頻次、歷時(shí)、強(qiáng)度等干旱特征，從而定量地評(píng)估干旱影響［10］。常用的干旱指數(shù)有Palmer 干旱指數(shù)（Palmer drought severity index，PDSI）［11］、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（Standardized precipitation index，SPI）［12］和標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)（Standardized precipitation evapotranspiration index，SPEI）［13］等。以往研究多基于氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算干旱指數(shù)并分析歷史干旱的時(shí)空格局［14-16］，而隨著國(guó)際耦合模式比較計(jì)劃（Coupled Model Intercomparison Project，CMIP）的更新，全球氣候模式不斷完善，已有較多研究者將其用于中國(guó)未來(lái)干旱變化的預(yù)估。例如，Su 等［17］基于第五次國(guó)際耦合模式比較計(jì)劃（Coupled Model Intercomparison Project phase 5，CMIP5）數(shù)據(jù)計(jì)算SPEI 和PDSI從而預(yù)測(cè)了全球變暖1.5 ℃和2.0 ℃下中國(guó)的干旱強(qiáng)度、干旱面積以及經(jīng)濟(jì)損失；Ma 等［18］基于第六次國(guó)際耦合模式比較計(jì)劃（Coupled Model Intercomparison Project phase 6，CMIP6）數(shù)據(jù)計(jì)算SPEI并分析了未來(lái)不同排放情景下中國(guó)干旱的時(shí)空變化特征。目前，利用最新的CMIP6 數(shù)據(jù)對(duì)中國(guó)未來(lái)干旱特征進(jìn)行分析的研究還相對(duì)較少，且此類研究往往基于不同的氣候預(yù)估情景進(jìn)行分析而不關(guān)注特定的溫升水平。全球2 ℃溫控目標(biāo)是應(yīng)對(duì)氣候變化的重要量化目標(biāo)，而目前還鮮有基于CMIP6 數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)2 ℃溫升情景下中國(guó)干旱特征的研究。綜上，本文基于CMIP6歷史氣候模擬數(shù)據(jù)和氣候預(yù)估情景數(shù)據(jù)計(jì)算SPEI，識(shí)別干旱事件并提取歷史基準(zhǔn)期及未來(lái)2 ℃溫升情景下的干旱頻次、平均干旱歷時(shí)、平均干旱強(qiáng)度、平均干旱峰值，得到4個(gè)干旱特征的空間分布并分析2 ℃溫升情景下中國(guó)氣象干旱特征相對(duì)于歷史時(shí)期的變化，以期為全球變暖背景下干旱災(zāi)害的預(yù)防和應(yīng)對(duì)提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

中國(guó)幅員遼闊，境內(nèi)地形地勢(shì)復(fù)雜，地處亞歐大陸東部，具有典型的季風(fēng)氣候。地形和氣候的復(fù)雜性導(dǎo)致的水熱分布不均造成中國(guó)干旱頻發(fā)［19］。有研究者根據(jù)中國(guó)的地形和氣候等自然條件將中國(guó)劃分為7 個(gè)自然地區(qū)［20］，包括東北濕潤(rùn)半濕潤(rùn)溫帶地區(qū)（A）、華北濕潤(rùn)半濕潤(rùn)暖溫帶地區(qū)（B）、華中華南濕潤(rùn)亞熱帶地區(qū)（C）、華南濕潤(rùn)熱帶地區(qū)（D）、內(nèi)蒙草原地區(qū)（E）、西北荒漠地區(qū)（F）、青藏高原（G）（圖1）。該區(qū)劃方案在干旱相關(guān)的研究中有較多的應(yīng)用［21-23］，因此本研究使用此區(qū)劃方案，對(duì)比分析不同地區(qū)的干旱危險(xiǎn)性空間分布及變化。

圖1 中國(guó)自然區(qū)劃圖Fig.1 Natural zoning map of China

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1.1 CMIP6氣候模式數(shù)據(jù)CMIP6 數(shù)據(jù)由世界氣候研究計(jì)劃提供（https://esgf-node.llnl.gov/projects/cmip6/）。本研究選用1995—2100 年的月尺度平均氣溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算到達(dá)2 ℃溫升水平的時(shí)間，選用1961—2100 年歷史和未來(lái)情景的7 個(gè)氣象要素（最高氣溫、最低氣溫、降水量、風(fēng)速、相對(duì)濕度、地表下行短波輻射、氣壓）的月尺度數(shù)據(jù)計(jì)算基于Penman-Monteith 的SPEI。其中，1961—2014 年的數(shù)據(jù)來(lái)自CMIP6 歷史氣候模擬試驗(yàn)，2015—2100 年的數(shù)據(jù)來(lái)自CMIP6 情景模式比較計(jì)劃。情景模式比較計(jì)劃旨在為未來(lái)氣候變化相關(guān)研究提供數(shù)據(jù)支持，共包含8 種氣候預(yù)估情景，它們是不同共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑（Shared socioeconomic pathways，SSPs）與輻射強(qiáng)迫水平的組合情景［24］。本研究選取了SSP1-2.6（可持續(xù)發(fā)展和低輻射強(qiáng)迫）、SSP2-4.5（中度發(fā)展和中輻射強(qiáng)迫）和SSP5-8.5（常規(guī)發(fā)展和高輻射強(qiáng)迫）共3 種組合情景。考慮到所需氣象要素的可用性，共篩選出18個(gè)符合要求的氣候模式，每個(gè)氣候模式包括1 套歷史數(shù)據(jù)集和3 套組合情景數(shù)據(jù)集。各模式信息如表1所示。

表1 18個(gè)CMIP6模式基本信息Tab.1 Basic information of 18 models in CMIP6

2.1.2 高程數(shù)據(jù)美國(guó)地質(zhì)勘探局提供了1 km 分辨率的全球DEM 數(shù)據(jù)（https://yceo.yale.edu/gmted2010-global-multi-resolution-terrain-elevation-data），用于計(jì)算SPEI。

2.2 研究方法

2.2.1 全球2 ℃溫升情景的確定基于CMIP6 月尺度的地表氣溫格點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用面積加權(quán)平均方法計(jì)算各模式各組合情景逐年的全球平均地表氣溫。全球溫升水平可通過(guò)計(jì)算30 a期間的全球平均地表氣溫，相對(duì)于工業(yè)化前的平均增暖數(shù)值得到，一般利用1850—1900 年的數(shù)據(jù)來(lái)估算工業(yè)化前的全球平均地表氣溫［25］。對(duì)于每個(gè)模式的數(shù)據(jù)集，本文將IPCC AR6 中提出的1995—2014 年作為計(jì)算溫升水平的參照期，由于這一時(shí)期的平均氣溫比工業(yè)化前升高了0.85 ℃［2］，則比參照期平均氣溫高1.15 ℃即為較工業(yè)化前增暖2 ℃。利用時(shí)間采樣方法［26］，對(duì)各模式各組合情景計(jì)算30 a滑動(dòng)時(shí)間窗口的氣溫均值，當(dāng)30 a全球平均氣溫首次達(dá)到2 ℃溫升水平時(shí)，提取這30 a數(shù)據(jù)的相關(guān)指標(biāo)用于對(duì)2 ℃溫升情景下的干旱特征進(jìn)行分析。

2.2.2 干旱指數(shù)計(jì)算選用1 個(gè)月時(shí)間尺度的SPEI作為干旱事件識(shí)別監(jiān)測(cè)的氣象干旱指標(biāo)，SPEI 計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)便且考慮了氣溫對(duì)蒸散的影響，在中國(guó)區(qū)域的適用性較好［27］。該指數(shù)由降水量與潛在蒸散量（Potential evapotranspiration，PET）的差值構(gòu)建，采用3 個(gè)參數(shù)的log-logistic 概率分布函數(shù)來(lái)描述其變化，再通過(guò)正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化處理求得，具體計(jì)算方法見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《氣象干旱等級(jí)》［6］。

PET 和SPEI 的計(jì)算使用Santiago Beguería 等開(kāi)發(fā)的R 語(yǔ)言SPEI 包［28］。首先將高程數(shù)據(jù)和CMIP6逐月的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換等預(yù)處理，然后按照聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織推薦的Penman-Monteith 方法計(jì)算PET，最后用降水量和PET 的差值計(jì)算每個(gè)模式數(shù)據(jù)集逐格點(diǎn)的SPEI。為確保歷史和未來(lái)時(shí)期的SPEI 值具有可比性，對(duì)于每個(gè)氣候模式，使用1961—2014 年歷史時(shí)期數(shù)據(jù)計(jì)算SPEI，然后利用歷史時(shí)期的擬合參數(shù)計(jì)算該模式未來(lái)3種組合情景下的SPEI［29］。

2.2.3 干旱事件識(shí)別與特征變量提取游程理論是提取干旱指標(biāo)的一種常用方法，它通過(guò)判斷干旱指數(shù)的時(shí)間序列與設(shè)定閾值的關(guān)系來(lái)識(shí)別干旱事件的起止，從而得到干旱事件的歷時(shí)、強(qiáng)度等特征變量［30］。其中，三閾值法相對(duì)于單閾值法能一定程度上提高干旱識(shí)別的準(zhǔn)確性，本研究參照《氣象干旱等級(jí)》［6］以及前人做法［18］，選取0、-0.5、-1 作為干旱識(shí)別的3 個(gè)閾值并制定識(shí)別干旱事件的規(guī)則為：（1）當(dāng)SPEI 值低于-0.5 時(shí)，初步認(rèn)為此月發(fā)生干旱；（2）若干旱事件僅持續(xù)1個(gè)月，且該月SPEI值大于-1，則剔除此次事件；（3）若2 次相鄰干旱事件僅間隔1 個(gè)月，且該月SPEI 值小于0，則將這2 次事件并為1次。

在干旱事件識(shí)別后，可得到干旱事件的總次數(shù)以及每次干旱事件的歷時(shí)、強(qiáng)度等特征變量。本研究定義干旱頻次為某段時(shí)間內(nèi)的干旱事件數(shù)除以年數(shù)（次·a-1）。同時(shí)，計(jì)算干旱歷時(shí)、干旱強(qiáng)度與干旱峰值3 個(gè)特征變量。干旱歷時(shí)為1 次干旱事件的持續(xù)時(shí)間（月）；干旱強(qiáng)度為1 次干旱事件中SPEI 均值的相反數(shù)；干旱峰值為1 次干旱事件中SPEI 最小值的相反數(shù)。

2.2.4 干旱特征計(jì)算與變化分析提取54個(gè)未來(lái)數(shù)據(jù)集中達(dá)到2 ℃溫升水平的干旱特征變量數(shù)據(jù)，然后計(jì)算每組數(shù)據(jù)30 a 期間干旱頻次，以及期間干旱事件的平均干旱歷時(shí)、平均干旱強(qiáng)度、平均干旱峰值。則每組數(shù)據(jù)都得到干旱頻次、平均干旱歷時(shí)、平均干旱強(qiáng)度、平均干旱峰值共4 個(gè)干旱特征指標(biāo)并輸出4 張干旱特征指標(biāo)的空間分布圖。用于與2 ℃溫升情景進(jìn)行對(duì)比分析的歷史基準(zhǔn)期選定為1985—2014 年，提取18 個(gè)氣候模式歷史數(shù)據(jù)集中1985—2014 年共30 a 的干旱特征變量數(shù)據(jù)，計(jì)算18組數(shù)據(jù)的4個(gè)干旱特征指標(biāo)并輸出空間分布圖。

由于各氣候模式具有不同的空間分辨率，使用雙線性插值方法將各組數(shù)據(jù)結(jié)果圖的空間分辨率重采樣到0.5°×0.5°，便于對(duì)歷史基準(zhǔn)期和2 ℃溫升情景下的4 個(gè)指標(biāo)取各組數(shù)據(jù)的集合均值，從而分別得到歷史和2 ℃溫升情景下4 個(gè)干旱特征指標(biāo)的空間分布圖，并對(duì)比分析7 個(gè)自然地區(qū)的氣象干旱特征。將2 ℃溫升情景下的干旱特征指標(biāo)數(shù)值與歷史數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)作差，分析2 ℃溫升情景下的氣象干旱特征變化，并統(tǒng)計(jì)分析不同自然地區(qū)的氣象干旱特征變化情況。

3 結(jié)果與分析

3.1 未來(lái)溫升情景的確定結(jié)果 統(tǒng)計(jì)了18 個(gè)模式3

種組合情景數(shù)據(jù)達(dá)到2 ℃溫升水平的30 a 時(shí)間段，并將30 a 期間的第15 a 作為溫升目標(biāo)年份在圖2 中展示，2 ℃溫升情景下的數(shù)據(jù)共有45 組。由于SSP1-2.6 為低輻射強(qiáng)迫情景，溫升幅度相對(duì)較小，在此情景下僅有9 個(gè)模式達(dá)到2 ℃溫升水平，溫升目標(biāo)年份最早是2034 年，最晚是2081 年。而在中輻射強(qiáng)迫的SSP2-4.5 組合情景和高輻射強(qiáng)迫的SSP5-8.5 組合情景下，所有18 個(gè)模式都能達(dá)到2 ℃溫升水平，溫升目標(biāo)年份范圍分別為2033—2071年和2029—2049年。

圖2 3種組合情景下各模式到達(dá)2 ℃溫升水平的年份Fig.2 2 ℃warming target year of each model under 3 integrated scenarios

3.2 干旱頻次及變化

在2 ℃溫升情景下，中國(guó)干旱頻次的均值為1.72 次·a-1，最大值為1.95 次·a-1，最小值為1.52 次·a-1。2 ℃溫升情景下中國(guó)干旱頻次的分布圖（圖3a）顯示，整體來(lái)看，中國(guó)東部季風(fēng)區(qū)的干旱頻次呈現(xiàn)南高北低的分布規(guī)律，西北地區(qū)的干旱頻次相對(duì)較高，青藏高原的干旱頻次相對(duì)較低。中國(guó)7 個(gè)自然地區(qū)干旱頻次的箱線圖（圖3b）顯示：2 ℃溫升情景下7個(gè)自然地區(qū)中干旱頻次均值最大的是F，最小的是A；全國(guó)干旱頻次的最大值出現(xiàn)在B 地區(qū)，最小值出現(xiàn)在G 地區(qū)。與歷史基準(zhǔn)期相比，2 ℃溫升情景下干旱頻次的全國(guó)均值增加了0.17 次·a-1，干旱頻次增加的像元數(shù)占全國(guó)的99%以上。干旱頻次變化值的分布圖（圖3c）顯示，增大較明顯的區(qū)域主要分布在F 地區(qū)、G 地區(qū)北部、E 地區(qū)西部和東部、B 地區(qū)東部，而干旱頻次減小的區(qū)域主要分布在G 地區(qū)東南部。由各地區(qū)干旱頻次變化值的箱線圖（圖3d）可知：從均值來(lái)看，干旱頻次增加值較大的地區(qū)為F 和E，C地區(qū)的增加值最小；從最值來(lái)看，全國(guó)干旱頻次變化值的最大值出現(xiàn)在F地區(qū)，為0.39次·a-1，最小值出現(xiàn)在C地區(qū)，為-0.10次·a-1。

圖3 2 ℃溫升情景下干旱頻次及其變化分布與各地區(qū)箱線圖Fig.3 Distributions of drought frequency and its change values under the 2 ℃temperature rise scenario with box plots for each region

3.3 平均干旱歷時(shí)及變化

2 ℃溫升情景下平均干旱歷時(shí)的全國(guó)均值為2.46 個(gè)月，相較于歷史基準(zhǔn)期增加了0.27 個(gè)月。由圖4a～b 可知，2 ℃溫升情景下全國(guó)平均干旱歷時(shí)總體呈西北高、東南低的空間分布規(guī)律，F(xiàn)、E 和G 地區(qū)的平均干旱歷時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)，而A 和C 地區(qū)的平均干旱歷時(shí)則相對(duì)較短。平均干旱歷時(shí)的全國(guó)最大值出現(xiàn)在F 地區(qū)，為3.97 個(gè)月，最小值出現(xiàn)在A 地區(qū)，為1.90 個(gè)月。2 ℃溫升情景下平均干旱歷時(shí)相對(duì)于歷史基準(zhǔn)期的變化情況如圖4c～d所示，大部分區(qū)域的平均干旱歷時(shí)增加，增加較明顯的區(qū)域主要分布在F 地區(qū)、G 地區(qū)西部和北部，而平均干旱歷時(shí)減小的像元數(shù)占比不超過(guò)全國(guó)的15%，主要分布在A 地區(qū)以及G 地區(qū)東部。從變化值的均值來(lái)看，只有A地區(qū)為負(fù)值，其他地區(qū)均為正值，且最大的是F 地區(qū)，達(dá)到了0.86 個(gè)月。平均干旱歷時(shí)變化值的最大值出現(xiàn)在F 地區(qū)，為1.69 個(gè)月，最小值出現(xiàn)在A 地區(qū)，為-0.16個(gè)月。

圖4 2 ℃溫升情景下平均干旱歷時(shí)及其變化分布與各地區(qū)箱線圖Fig.4 Distributions of drought duration and its change values under the 2 ℃temperature rise scenario with box plots for each region

3.4 平均干旱強(qiáng)度及變化

在2 ℃溫升情景下，平均干旱強(qiáng)度的全國(guó)均值為1.37，與歷史基準(zhǔn)期相比增加了0.14。圖5a顯示，2 ℃溫升情景下平均干旱強(qiáng)度較大的區(qū)域主要分布在F 地區(qū)、E 地區(qū)西部和東部、G 地區(qū)西部和北部、B地區(qū)東北部、D地區(qū)中部，這些區(qū)域平均干旱強(qiáng)度的增加也較為明顯。由圖5c可知，平均干旱強(qiáng)度相對(duì)于歷史基準(zhǔn)期的變化值均為正值。從平均干旱強(qiáng)度及其變化值的箱線圖（圖5b、d）中各地區(qū)均值來(lái)看，2 ℃溫升情景下平均干旱強(qiáng)度數(shù)值和增加值最大的地區(qū)是F，最小的地區(qū)是C。從最值來(lái)看，2 ℃溫升情景下平均干旱強(qiáng)度的最大值1.56 和最小值1.28 分別出現(xiàn)在F 和D 地區(qū)，平均干旱強(qiáng)度變化值的最大值0.30 和最小值為0.06 分別出現(xiàn)在F 和G地區(qū)。

圖5 2 ℃溫升情景下平均干旱強(qiáng)度及其變化分布與各地區(qū)箱線圖Fig.5 Distributions of drought intensity and its change values under the 2 ℃temperature rise scenario with box plots for each region

3.5 平均干旱峰值及變化

2 ℃溫升情景下平均干旱峰值的全國(guó)均值為1.70，較歷史基準(zhǔn)期增加了0.25。平均干旱峰值及其變化值的空間分布（圖6a、c）均呈現(xiàn)西北高、東南低的特點(diǎn)，平均干旱峰值全部高于1.5且其相對(duì)于歷史基準(zhǔn)期的變化值均為正值。從圖6b、6d中各地區(qū)均值來(lái)看，平均干旱峰值及其增加值由高到低的排序均為：F、E、G、D、B、A、C。從極值來(lái)看，2 ℃溫升情景下平均干旱峰值的最大值2.23和最小值1.52分別出現(xiàn)在F 和C 地區(qū)，平均干旱峰值變化值的最大值0.68和最小值為0.08分別出現(xiàn)在F和G地區(qū)。

圖6 2 ℃溫升情景下平均干旱峰值及其變化分布與各地區(qū)箱線圖Fig.6 Distributions of drought peak and its change values under the 2 ℃temperature rise scenario with box plots for each region

4 討論

在已有文獻(xiàn)中，不同研究者基于CMIP6 氣候模式數(shù)據(jù)分析得到的未來(lái)中國(guó)氣象干旱特征變化規(guī)律并不完全一致。例如，Xu 等［31］選取了8 個(gè)分辨率小于100 km的氣候模式，基于SPI識(shí)別干旱事件，發(fā)現(xiàn)2061—2100年中國(guó)整體上干旱歷時(shí)增加、嚴(yán)重程度加劇且受影響面積擴(kuò)大；Song 等［32］使用了9 個(gè)模式的降水量數(shù)據(jù)計(jì)算SPI，從而分析了2015—2100年中國(guó)干旱特征的變化，結(jié)果顯示，南方干旱事件頻次增加，未來(lái)中國(guó)干旱事件歷時(shí)更短、受影響面積更小但強(qiáng)度更高；Ma 等［18］基于27 個(gè)模式的降水量和氣溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算SPEI，評(píng)估了2015—2099年中國(guó)干旱特征的變化，研究發(fā)現(xiàn)，在中低排放情景下，干旱事件頻次增加但歷時(shí)和強(qiáng)度減弱，在中高排放情景下，干旱歷時(shí)和強(qiáng)度增加。前人的研究主要關(guān)注未來(lái)特定時(shí)期的干旱特征，而本研究則著眼于2 ℃溫升情景下的干旱特征，結(jié)果表明未來(lái)中國(guó)的干旱頻次、平均干旱歷時(shí)、平均干旱強(qiáng)度和平均干旱峰值的變化整體上均增加，這與已有文獻(xiàn)中某些干旱特征指標(biāo)值出現(xiàn)減小的結(jié)果并不一致。造成結(jié)果有所差異的原因首先是數(shù)據(jù)的不同，各氣候模式性能的差異使得基于不同的模式數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可能得到不同的結(jié)果；此外，干旱指數(shù)計(jì)算、干旱事件識(shí)別等干旱評(píng)估方法的不同也會(huì)造成結(jié)果的差異。

近年來(lái)中國(guó)西北地區(qū)的氣候暖濕化現(xiàn)象［33-34］以及氣候模式數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)中國(guó)各地區(qū)降水量的增加［35-36］似乎與本研究得到的中國(guó)整體干旱加劇的結(jié)論相矛盾。但也有一些基于CMIP 模式數(shù)據(jù)的研究表明，未來(lái)中國(guó)大部分地區(qū)將發(fā)生更頻繁和嚴(yán)重的干旱，尤其是西北地區(qū)干旱明顯加劇［18,23,29］，與本研究結(jié)果基本一致。本研究結(jié)果有一定的合理性：一方面，干旱受降水量均值和變率的影響［37］，在分析干旱變化時(shí)只考慮降水量均值的增加是片面的，氣候變化背景下降水變率的增大可能使干旱加??；另一方面，氣溫升高導(dǎo)致的蒸散量增加對(duì)干旱的影響不可忽略，這可能是西北地區(qū)干旱加劇的主要原因［23］。然而，由于氣候變化的復(fù)雜性，僅根據(jù)氣候模式數(shù)據(jù)計(jì)算得到的結(jié)果具有局限性，未來(lái)中國(guó)氣候是否趨于暖干化存在很大不確定性。

本研究還存在一些不足之處。在數(shù)據(jù)選取方面，本研究選用了SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5 3種常用的氣候預(yù)估情景，但由于未來(lái)氣候變化情況具有較大的不確定性，只選用3 種預(yù)估情景可能沒(méi)有足夠的代表性，今后可以進(jìn)一步將更多預(yù)估情景納入研究，為未來(lái)干旱災(zāi)害防控提供更全面的信息。此外，本研究根據(jù)計(jì)算SPEI所需變量的可用性選取了所有符合條件的氣候模式數(shù)據(jù)，而未對(duì)數(shù)據(jù)的模擬能力進(jìn)行評(píng)估。隨著模式物理過(guò)程的完善，CMIP6 模式的模擬性能相對(duì)于CMIP5 有所改進(jìn)，但模式對(duì)未來(lái)氣候的預(yù)估仍存在不確定性［31］，本研究中各模式達(dá)到2 ℃增暖的時(shí)間差異便表現(xiàn)出較大的不確定性。因此，本研究采用多模式等權(quán)重集合算術(shù)平均方案以減小結(jié)果的不確定性，未來(lái)可根據(jù)各模式性能分配不同的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行集合平均分析，進(jìn)一步提高結(jié)果的精度。在干旱指數(shù)選取方面，本研究使用了SPEI，但有研究指出該指數(shù)計(jì)算時(shí)使用的PET 在干旱半干旱地區(qū)可能遠(yuǎn)高于實(shí)際蒸散量和降水量［22］，從而使干旱嚴(yán)重程度被高估，因此未來(lái)考慮同時(shí)利用多種干旱指數(shù)進(jìn)行比較分析。

5 結(jié)論

本文基于CMIP6 數(shù)據(jù)計(jì)算SPEI 干旱指數(shù)并提取了歷史基準(zhǔn)期以及2 ℃溫升情景下的4 個(gè)干旱特征指標(biāo)（干旱頻次、平均干旱歷時(shí)、平均干旱強(qiáng)度和平均干旱峰值），對(duì)比分析了2 ℃溫升情景下中國(guó)氣象干旱特征的變化，主要結(jié)論如下：

（1）在2 ℃溫升情景下，干旱頻次的全國(guó)均值為1.72 次·a-1，F(xiàn) 地區(qū)的均值最大，中國(guó)東部季風(fēng)區(qū)的干旱頻次呈南高北低的特點(diǎn)。平均干旱歷時(shí)、平均干旱強(qiáng)度和平均干旱峰值的全國(guó)均值分別為2.46個(gè)月、1.37 和1.70，空間分布整體上均呈西北高、東南低的特點(diǎn)。

（2）從全國(guó)來(lái)看，2 ℃溫升情景下4 個(gè)干旱特征指標(biāo)的全國(guó)均值相對(duì)于歷史基準(zhǔn)期均增加。干旱頻次的全國(guó)均值增加了0.17次·a-1，全國(guó)超過(guò)99%格點(diǎn)的干旱頻次增加，干旱頻次減小的區(qū)域主要分布在G地區(qū)東南部。平均干旱歷時(shí)的全國(guó)均值增加了0.27 個(gè)月，平均干旱歷時(shí)減小的格點(diǎn)數(shù)占比不超過(guò)全國(guó)的15%，主要分布在A 地區(qū)以及G 地區(qū)東部。平均干旱強(qiáng)度、平均干旱峰值的全國(guó)均值分別增加了0.14和0.25，所有格點(diǎn)的變化值均為正值。

（3）分地區(qū)來(lái)看，4個(gè)干旱特征指標(biāo)變化值的均值最大的地區(qū)均為F 地區(qū)，表明該地區(qū)在2 ℃溫升情景下干旱加劇最為明顯。干旱頻次、平均干旱強(qiáng)度和平均干旱峰值的變化值在各地區(qū)均值均為正值，且增加值最小的地區(qū)均為C 地區(qū)。平均干旱歷時(shí)的地區(qū)均值則在A 地區(qū)表現(xiàn)為減小，在其他自然地區(qū)均為增加。