摘要：干旱指數(shù)做為干旱監(jiān)測的重要手段，對(duì)于作物生長期內(nèi)干旱演變特征的準(zhǔn)確監(jiān)測，提高農(nóng)業(yè)防旱減災(zāi)能力以及促進(jìn)作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。遼寧省是中國東北地區(qū)重要的糧食生產(chǎn)地，干旱是造成該地區(qū)玉米產(chǎn)量不穩(wěn)定的主要?dú)庀鬄?zāi)害。以遼寧省為研究區(qū)域，選取2001—2020年19個(gè)氣象站點(diǎn)的基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算得到綜合干旱氣象指數(shù)（CI）和氣象干旱綜合指數(shù)（MCI），從降雨、平均氣溫、干旱日數(shù)、干旱強(qiáng)度、干旱頻率和干旱事件演變特征等方面，對(duì)比分析2種干旱指數(shù)在遼寧省玉米生長期內(nèi)干旱監(jiān)測中的差異，分析其適用性。結(jié)果表明：遼寧省近年來降水與氣溫分別呈22.37 mm/10a和0.45 ℃/10a趨勢上升；在玉米生育期內(nèi)，CI和MCI指數(shù)在玉米生育期內(nèi)干旱頻率生育前期＞生育后期＞生育中期，CI較MCI監(jiān)測的干旱日數(shù)和干旱頻率較高；在空間分布上，生育期內(nèi)遼西與遼南干旱頻率高于其他地區(qū)；從干旱事件的演變特征對(duì)比CI和MCI指數(shù)，CI監(jiān)測干旱強(qiáng)度大、時(shí)間長、不合理躍遷多，MCI有更好的持續(xù)性和穩(wěn)定性，但是干旱強(qiáng)度較低，2種干旱指數(shù)對(duì)于遼寧省玉米生育期內(nèi)的干旱時(shí)空演變特征均有較好地反映，但空間適用性具有差異，CI更適合遼西和遼北的干旱監(jiān)測，MCI更適合遼東和遼南的干旱監(jiān)測。

關(guān)鍵詞：氣象干旱綜合指數(shù)；綜合氣象干旱指數(shù)；適用性;對(duì)比分析；遼寧省

中圖分類號(hào)：TV21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-9235（2024）04-0052-10

Applicability Analysis of Two Comprehensive Drought Meteorological Indexes in Corn Growth Period of Liaoning Province

CAO Yongqiang^1，2，ZHAO Zimeng³，ZHANG Dan^4*，REN Bo³

（1.State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering，Nanjing Hydraulic Research Institute，Nanjing 210029，China;

2.Academy of Eco-civilization Development for Jing-Jin-Ji Megalopolis，Tianjin Normal University，Tianjin 300387，China;

3.School of Geographical Sciences，Liaoning Normal University，Dalian 116029，China;

4.Liaoning Water Conservancy and Hydropower Research Institute Company Limited，Shenyang 110003，China）

Abstract： As an important means of drought monitoring，the drought index is of significance for accurate monitoring of drought evolution characteristics during crop growth，improving agricultural drought prevention and mitigation capabilities，and promoting high and stable crop yields.Liaoning Province is an important grain producer in northeast China，and drought is the main meteorological hazard causing erratic corn production in the region.By employing Liaoning as the study area，the basic meteorological data of 19 meteorological stations from 2001 to 2020 are selected.Meanwhile，the drought meteorological composite index （CI） and meteorological drought composite index （MCI） are calculated to compare and analyze the differences between the two drought indices in drought monitoring during the corn growth period in Liaoning in terms of rainfall，average temperature，drought days，drought intensity，drought frequency，and drought event evolution characteristics，with their applicability analyzed.The results show that the precipitation and temperature trend in Liaoning in recent years is 22.37 mm/10a and 0.45 °C/10a respectively.In corn growth periods，the drought frequency of CI and MCI indices is in the order of pre-growth frequency＞late-growth frequency＞mid-growth frequency，and the drought days and frequency monitored by CI are higher than those by MCI.In spatial distribution，the drought frequency in west and south Liaoning is higher than that in other regions.By comparing the evolution characteristics of drought events with CI and MCI indices，CI shows that the drought intensity is large with long duration and much more unreasonable transition.Meanwhile，MCI has better duration and stability，but its drought intensity is low.Additionally，both the drought indices can reflect the spatio-temporal drought evolution in Liaoning，but their spatial applicability is different.CI is more suitable for drought monitoring in western and northern Liaoning，and MCI is more suitable for drought monitoring in eastern and southern Liaoning.

Keywords：meteorological drought composite index;composite meteorological drought index;applicability;comparative analysis;Liaoning Province

由于全球變暖日趨明顯，引起的氣候變化導(dǎo)致極端天氣頻發(fā)，嚴(yán)重影響人類正常生產(chǎn)生活。干旱災(zāi)害作為高發(fā)性災(zāi)害，其發(fā)展具有持續(xù)性和滯后性的特點(diǎn)，相比突發(fā)性災(zāi)害其影響更為深遠(yuǎn)。每年在全球發(fā)生的氣象災(zāi)害接近一半的災(zāi)情是由干旱引發(fā)的^［1］。進(jìn)入21世紀(jì)，全球干旱發(fā)生的頻次、強(qiáng)度覆蓋范圍都呈上升趨勢^［2］。氣象干旱的持續(xù)發(fā)生會(huì)引起農(nóng)業(yè)、水文乃至社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱，制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。中國是典型的季風(fēng)性氣候，氣候波動(dòng)較大，發(fā)生干旱的概率較大，但是中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和居民的生產(chǎn)生活對(duì)一個(gè)穩(wěn)定的氣候條件又有著極高的需求。因此，為保證中國生態(tài)安全、糧食安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，把握干旱的發(fā)生規(guī)律，對(duì)干旱進(jìn)行有效的預(yù)測預(yù)警有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。干旱指數(shù)可對(duì)干旱進(jìn)行有效的評(píng)估，目前針對(duì)干旱發(fā)生的時(shí)空分布、持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度結(jié)合影響干旱的不同因素，國內(nèi)外學(xué)者發(fā)展了多種不同的干旱指數(shù)。能否對(duì)干旱時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確描述是干旱研究的基礎(chǔ)。對(duì)于不同區(qū)域的干旱時(shí)空特征和對(duì)社會(huì)環(huán)境影響的評(píng)估，單一的干旱指數(shù)難以完全定量地描述，而且不同干旱指數(shù)以同一區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象時(shí)，分析結(jié)果也存在明顯的差異。目前全球干旱的趨勢變化研究存在爭議^［3］。因此，為提高干旱預(yù)警監(jiān)測的準(zhǔn)確性，干旱指數(shù)的適用性研究起著最基礎(chǔ)的作用。

由于干旱的發(fā)生直接受降水的影響，在干旱的研究初期，多著重關(guān)注降水的變化相關(guān)指數(shù)，如降水距平百分率（P_a）^［4］、標(biāo)準(zhǔn)化降雨指數(shù)（SPI）^［5］和Z指數(shù)^［6］，這些指數(shù)具有數(shù)據(jù)資料易獲取、計(jì)算簡便、對(duì)降水變化引起的干旱適用且可進(jìn)行多時(shí)間尺度干旱研究的優(yōu)點(diǎn)。但單一要素的干旱指數(shù)難以反映干旱對(duì)于農(nóng)業(yè)、氣象和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響程度。因此，綜合多要素的干旱指數(shù)被提出，如帕默爾干旱指數(shù)（PDSI）^［7］、K指數(shù)^［8］、濕潤度指數(shù)（MI）^［9］、標(biāo)準(zhǔn)化降雨蒸散發(fā)指數(shù)（SPEI）^［10］、綜合氣象干旱指數(shù)（CI）^［11］和氣象干旱綜合指數(shù)（MCI）^［12］。PDSI通過對(duì)降水、土壤水分和溫度等方面計(jì)算獲得，對(duì)干濕度、干旱的成因，強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間都有很好的表征，但是PDSI對(duì)研究區(qū)資料要求高，計(jì)算復(fù)雜，需要根據(jù)不同地區(qū)進(jìn)行改進(jìn)；K指數(shù)通過對(duì)降雨和溫度要素計(jì)算取得，計(jì)算簡便，表征物理意義明確；MI是對(duì)某一時(shí)間內(nèi)的降水與蒸發(fā)程度的表示，可對(duì)旬以上的氣象干旱進(jìn)行預(yù)警預(yù)測；SPEI是在SPI的基礎(chǔ)上考慮潛在蒸散量^［13］、氣溫的影響，計(jì)算更為簡便，同時(shí)也可以表征多尺度的氣象干旱和水分虧缺的分布概率，具有廣泛的適用性；CI利用月尺度和季尺度的SPI和月尺度的相對(duì)濕潤指數(shù)加權(quán)得到，可以反映多時(shí)間尺度的氣候異常以及短時(shí)間尺度的水分虧缺狀況；MCI為國家氣候中心以CI為基礎(chǔ)提出的，綜合考慮了60 d的累計(jì)降水、月尺度的相對(duì)濕潤度指數(shù)、季尺度和半年尺度的SPI對(duì)于干旱的影響。無論是單要素的干旱指數(shù)還是多要素的干旱指數(shù)，計(jì)算方法都各不相同。因此對(duì)同一個(gè)研究區(qū)不同的指數(shù)表征干旱情況也存在差異，這種差異體現(xiàn)在干旱指數(shù)的適用性問題上。

對(duì)于干旱指數(shù)適用性的研究，Surendran等^［14］通過對(duì)3種干旱指數(shù)在印度的適用性研究，表明SPI相較于SDI和RDI適用性更好；Ankur等^［15］通過對(duì)SPI和RDI在印度中央邦干旱區(qū)的適用性分析，得出RDI相比SPI適用于一般循環(huán)模型和區(qū)域氣候模型;楊慶等^［16］對(duì)7種干旱指數(shù)在中國的適用性研究，表明相比干旱半干旱地區(qū)SPI和SPEI對(duì)濕潤地區(qū)的適用性更好，scPDSI在中國的適用性最好；季定民^［17］通過干旱指數(shù)對(duì)甘肅省的適用性分析，結(jié)果表明P_a對(duì)干旱區(qū)的監(jiān)測適用性好，SPI對(duì)大旱年的監(jiān)測偏輕，SPEI對(duì)溫度較高的月份監(jiān)測偏重等特征；王素萍等^［18］通過7種干旱指數(shù)對(duì)西南及華南地區(qū)的干旱適用性得出MCI和K指數(shù)的對(duì)西南和華南地區(qū)的干旱表征效果最好，對(duì)月尺度的干旱監(jiān)測K指數(shù)的適用性更高。而在CI與MCI的適用性上，GB /T 20481—2017《氣象干旱等級(jí)》中已將CI指數(shù)替換為MCI，且明確指出MCI較CI指數(shù)在干旱發(fā)展過程中不合理跳躍現(xiàn)象得到明顯減少；干旱發(fā)展的累積效應(yīng)更加突出，重大干旱事件反映更明顯；同時(shí)對(duì)干旱監(jiān)測服務(wù)更有針對(duì)性^［12］。但CI指數(shù)在干旱頻率分布和年內(nèi)不同等級(jí)干旱表征上也具優(yōu)勢^［19］。在目前針對(duì)中國北方地區(qū)、西北地區(qū)、西南地區(qū)的干旱指數(shù)適用性研究取得了一部分成果，而針對(duì)省級(jí)區(qū)劃的干旱指數(shù)適用性研究較少。目前對(duì)遼寧省的干旱指數(shù)研究多停留在單一指數(shù)，對(duì)于多種干旱指數(shù)與農(nóng)作物相結(jié)合進(jìn)行的干旱相關(guān)研究較少^［20-23］。因此本文利用遼寧省各氣象站點(diǎn)逐日氣溫、降雨等數(shù)據(jù)，計(jì)算得到遼寧省玉米生長期CI和MCI指數(shù)，從干旱時(shí)空分布、干旱強(qiáng)度、典型干旱事件以及干旱強(qiáng)度的不合理躍遷等角度進(jìn)行分析，對(duì)比CI和MCI指數(shù)對(duì)于遼寧省玉米生育期內(nèi)干旱監(jiān)測的適用性，為遼寧省干旱的預(yù)測預(yù)警、玉米產(chǎn)業(yè)的布局及防災(zāi)減災(zāi)提供信息和參考。

1 研究區(qū)概況

遼寧?。▓D1）位于中國東北地區(qū)南部，屬于溫帶季風(fēng)性大陸氣候，四季分明，年均氣溫5.2～11.7 ℃，年均降雨量400～1 000 mm，但降雨時(shí)空分布不均差異顯著。地形以山地、丘陵為主，平原次之，東西部和北部高，中部南部低。遼寧省是中國糧食主產(chǎn)區(qū)之一，具有適宜玉米、水稻等農(nóng)作物生長的良好條件。省內(nèi)玉米播種面積廣，占糧食總播種面積一半以上。氣候條件、地理環(huán)境與大氣環(huán)流的影響使遼寧省干旱災(zāi)害發(fā)生頻繁，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)危害嚴(yán)重，造成巨大損失。采用合適的干旱指數(shù)對(duì)旱災(zāi)的預(yù)警及應(yīng)對(duì)，對(duì)于提高農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)能力有重要意義。

2 資料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

計(jì)算CI和MCI時(shí)所用的氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（http：//data.cma.cn）2001—2020年的遼寧省逐日氣象數(shù)據(jù)（平均風(fēng)速、平均氣溫、降雨日照時(shí)數(shù)、平均相對(duì)濕度、最高日氣溫、最低日氣溫）。鑒于部分站點(diǎn)于1970年后成立監(jiān)測，另有部分站點(diǎn)于2017年及更早年限停止監(jiān)測，為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，篩選統(tǒng)計(jì)最終選取分布均勻的19個(gè)站點(diǎn)作為基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)來源。

2.2 研究方法

2.2.1 綜合氣象干旱指數(shù)計(jì)算

綜合氣象干旱指數(shù)（Composite Meteorological Drought Index，CI）是基于月尺度和季尺度標(biāo)準(zhǔn)化降雨指數(shù)，以及月尺度相對(duì)濕潤度指數(shù)綜合得來，見式（1）：

CI=aZ₃₀+bZ₉₀+cMI₃₀（1）

式中 Z₃₀、Z₉₀——月尺度（近30 d）和季尺度（近90 d）的標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)；MI₃₀——近30 d相對(duì)濕潤度指數(shù)；a、b、c——月尺度、季尺度標(biāo)準(zhǔn)化降雨系數(shù)和近30 d相對(duì)濕潤度指數(shù)系數(shù)，計(jì)算平均取值分別為0.4、0.4和0.8^［19］。

2.2.2 氣象干旱綜合指數(shù)計(jì)算

國家氣候中心于2017年對(duì)CI進(jìn)行改進(jìn)，得到氣象干旱綜合指數(shù)，見式（2）：

MCI=K_a×（a′SPIW₆₀+b′MI₃₀+c′SPI₉₀+d′SPI₁₅₀）（2）

式中 K_a——作物季節(jié)調(diào)節(jié)系數(shù)，根據(jù)不同地區(qū)不同作物生育期內(nèi)對(duì)土壤水分敏感度確定取值見表1^［12］；SPIW₆₀——60 d標(biāo)準(zhǔn)化權(quán)重降水指數(shù)；MI₃₀——近30 d相對(duì)濕潤度指數(shù)；SPI₉₀——季節(jié)尺度標(biāo)準(zhǔn)化降雨指數(shù)；SPI₁₅₀——150 d標(biāo)準(zhǔn)化降雨指數(shù)；a′、b′、c′、d′——各項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)權(quán)重系數(shù)^［12］。

參考GB /T 20481—2017《氣象干旱等級(jí)》，CI與MCI指數(shù)計(jì)算結(jié)果劃分的干旱等級(jí)見表2^［12］，對(duì)干旱狀況進(jìn)行分析評(píng)估。

3 結(jié)果與分析

3.1 玉米生育期氣溫與降水的變化趨勢

玉米生育期對(duì)氣溫和降水的要求較高，同時(shí)氣溫和降水也是影響干旱的重要原因。因此，本研究從氣溫與降水量入手，探究2001—2020年遼寧省玉米生育期內(nèi)氣溫與降水的變化趨勢。從玉米全生育期來看（圖2），遼寧省降雨量以22.37 mm/10a的速率增加。其中2010年降雨量最高達(dá)到785 mm，由于2010年氣候異常，在玉米生育期共有7次臺(tái)風(fēng)登陸，遼寧省7月份發(fā)生強(qiáng)降雨。另外，根據(jù)Mann-Kendall突變檢驗(yàn)的UF、UB曲線，當(dāng)曲線超過0.05顯著水平臨界線時(shí)，表明上升或下降趨勢顯著，在臨界線之內(nèi)相交，為突變開始時(shí)間。2001—2003年遼寧省降水出現(xiàn)下降趨勢，2003年之后降水處于上升趨勢，說明近年來在遼寧玉米生育期內(nèi)降水量呈增加趨勢，2004、2015、2017年UF和UB曲線相交，根據(jù)上述分析可知2004年為降雨量突變年，由下降趨勢轉(zhuǎn)為上升趨勢，2015、2017年短時(shí)間內(nèi)在臨界線內(nèi)發(fā)生2次相交，說明變化不穩(wěn)定，是否發(fā)生突變僅靠年際間變化趨勢無法確定。近年來遼寧省玉米生育期平均氣溫（圖3）為21.23 ℃，并以0.45/10a的速率上升，從氣溫變化中可以看出遼寧省玉米生育期平均氣溫在20.5～22 ℃波動(dòng)，只有2017、2018年達(dá)到峰值分別為22.6、22.7 ℃，UF曲線在2014年之前基本都小于0處于下降趨勢，2014年之后處于上升趨勢，且UB曲線和UF曲線在2014年相交，可知2014年為平均氣溫突變年，增溫速率突變上升。

3.2 玉米生育期CI和MCI干旱監(jiān)測結(jié)果對(duì)比與分析

3.2.1 生育期干旱時(shí)間分布特征

結(jié)合遼寧省實(shí)際情況，選用葛東等^［24］、秦鵬程等^［25］對(duì)春玉米生育階段的劃分規(guī)則，將遼寧省春玉米生育期分為4個(gè)時(shí)段：生育前期，即播種階段，對(duì)應(yīng)于5月；生育中期，即孕穗—灌漿階段，對(duì)應(yīng)于6—8月；生育后期，即玉米成熟期，對(duì)應(yīng)于9月；全生育期，對(duì)應(yīng)于5—9月。為了比較2種干旱指數(shù)檢測結(jié)果的差異，對(duì)遼寧省玉米生育期干旱日數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2001—2020年，CI和MCI監(jiān)測的遼寧省玉米生育期多年平均干旱日數(shù)分別為62、51 d，從圖4中可以看出，CI較MCI干旱日數(shù)偏多，CI較MCI監(jiān)測的干旱等級(jí)及干旱發(fā)生頻率較高，但總體干旱發(fā)生頻率相同，即生育前期gt;生育后期gt;生育中期。生育前期和生育后期玉米易發(fā)生春旱和秋旱，生育前期處于玉米根系延伸階段，輕旱有利于玉米更好的蹲苗，生長后期有利于玉米快速脫水。在玉米生長期內(nèi)短期輕旱可促進(jìn)玉米生長，過多的降雨會(huì)使玉米桿高粒小，發(fā)育不良。因此，對(duì)玉米生長期內(nèi)干旱情況進(jìn)行檢測，采取合理的管理手段，保證玉米生長期水量需求，有利于保證玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)?？傮w來看，各生育期內(nèi)干旱日數(shù)的變化趨勢中2種指數(shù)的監(jiān)測結(jié)果趨于一致，生育前期、生育后期和生育全期干旱日數(shù)都呈下降趨勢，生育中期干旱日數(shù)呈上升趨勢。綜上遼寧省玉米生育期內(nèi)干旱日數(shù)年際波動(dòng)大，年代際特征變化明顯。

3.2.2 生育期干旱空間分布特征

近年來遼寧省干旱事件頻發(fā)，對(duì)遼寧省玉米生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的影響。根據(jù)遼寧省防汛抗旱指揮部辦公室相關(guān)資料可知，2014年遼寧省發(fā)生了自1951年以來最嚴(yán)重的氣象干旱。因此，為分析CI和MCI對(duì)遼寧省干旱表征的適用性，以CI和MCI干旱監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用反距離權(quán)重插值法對(duì)2014年遼寧省玉米生育期內(nèi)的干旱頻率、干旱強(qiáng)度進(jìn)行插值分析，從圖5a、5b中CI和MCI的監(jiān)測結(jié)果都表明，2014年生育前期遼東、遼南干旱頻率高于遼西與遼北，這與以往遼寧省干旱頻率高發(fā)于遼西北地區(qū)有差異，主要是因?yàn)?014年生育前期遼東地區(qū)降雨普遍偏少，鞍山等地降雨量進(jìn)入了歷史最低水平，遼東及遼南地區(qū)冬季降水不足、生育期前期氣溫回升快，晴天日數(shù)多，大風(fēng)天氣多，加之2014年遼東上空少雨環(huán)流特征明顯，使遼東地區(qū)干旱頻率較高^［26］。雖然遼西干旱頻率較低但兩類指數(shù)的監(jiān)測結(jié)果表明遼西地區(qū)的干旱強(qiáng)度要大于其他地區(qū)，這主要與遼西地區(qū)相比省內(nèi)其他地區(qū)距海較遠(yuǎn)加之遼東山地應(yīng)分迎風(fēng)坡地形雨較多截留水分，使遼西地區(qū)獲得水分偏少，同時(shí)遼西地區(qū)土壤以沙土為主，保水能力差，水分流失較快利用率低，不合理的開荒種植，開采地下水，農(nóng)田水利設(shè)施老化淤積，也嚴(yán)重影響對(duì)干旱的有效應(yīng)對(duì)；從圖5c、5d中CI和MCI的檢測結(jié)果來看，生育中期除遼北、遼西部分地區(qū)干旱發(fā)生頻率較低，遼寧省大部分地區(qū)干旱頻率超過50%發(fā)生全域性干旱，且遼南瓦房店、熊岳和遼西興城干旱頻率最高，2014年生育期內(nèi)遼寧省干旱情況嚴(yán)重，主要原因是在生育期內(nèi)遼寧省全省和降雨只有120 mm較常年同期減少53%，全省降水日數(shù)10 d較常年同期減少50%，大部分地區(qū)無降水日數(shù)在10 d以上，全省平均氣溫24 ℃較常年同期高0.5 ℃，長期的高溫少雨影響土壤墑情和地下水位使干旱發(fā)展迅速，擴(kuò)展到了全省范圍內(nèi)；從圖5e、5f中CI和MCI的監(jiān)測結(jié)果看，生育后期MCI監(jiān)測的干旱頻率較CI監(jiān)測的干旱頻率要低，但是干旱發(fā)生地區(qū)有相似性但是頻率差異較大。從圖5g、5h中CI和MCI的監(jiān)測結(jié)果看，2014年遼寧省全生育期干旱頻率CI高于MCI，且CI檢測的干旱強(qiáng)度要高于MCI，這與MCI考慮了90～150 d降水的作用有關(guān)，且遼西遼南發(fā)生高強(qiáng)度干旱的可能性更大。

3.3 干旱事件演變特征

根據(jù)《氣象災(zāi)害大典》、中國氣象局災(zāi)害普查以及《遼寧省氣象災(zāi)害公報(bào)》中整理出遼寧省干旱災(zāi)情數(shù)據(jù)，篩選出2001、2014年2個(gè)干旱年。2001年正處于太陽黑子峰值年和環(huán)流因素造成遼寧省長期高溫少雨持續(xù)干旱，遼西和遼南為重旱區(qū)^［27］； 2014年，全省出現(xiàn)嚴(yán)重的連續(xù)干旱，107 mm的平均降水遠(yuǎn)低于玉米生長適宜需水量，發(fā)生了自1951年以來最嚴(yán)重的旱災(zāi)，近175.55萬hm²作物成災(zāi)或絕收。這2次干旱事件期間降水異常偏少，且遼西和遼南都為重災(zāi)區(qū)，災(zāi)情嚴(yán)重。

根據(jù)以上2次干旱事件，選取受災(zāi)嚴(yán)重的遼西彰武和遼南大連兩地為研究區(qū)域 （圖6、7），對(duì)比分析CI和MCI干旱等級(jí)演變特征?？梢钥闯觯珊凳录l(fā)生過程中，CI和MCI檢測的干旱等級(jí)變化趨勢總體保持一致，但是在干旱等級(jí)、持續(xù)時(shí)間、干旱等級(jí)的不合理躍遷等方面存在差異。同時(shí)統(tǒng)計(jì)對(duì)比2次干旱事件中2種指數(shù)檢測干旱的情況。表3可以看出，在2次干旱事件中，CI較MCI監(jiān)測的干旱強(qiáng)度強(qiáng)，且監(jiān)測到的特旱具有持續(xù)性，MCI對(duì)干旱事件的監(jiān)測結(jié)果相比CI要普遍小1～2個(gè)等級(jí)，對(duì)特旱的監(jiān)測及持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)少于CI的監(jiān)測結(jié)果，2種指數(shù)對(duì)于干旱檢測的開始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間差異不大，但干旱強(qiáng)度的不合理躍遷CI跳躍更為頻繁，同時(shí)相對(duì)于降雨的敏感性上CI更為明顯，在單日降雨量達(dá)不到有效降雨的情況下，CI跨等級(jí)跳躍的明顯多于MCI，如彰武2001年9月下旬，出現(xiàn)6 mm降雨，CI從重旱變?yōu)闊o旱，MCI從中旱變?yōu)檩p旱；2014年9月上旬，出現(xiàn)2.7 mm降雨，CI從重旱變?yōu)橹泻?，MCI檢測干旱等級(jí)無變化，此外在持續(xù)性干旱事件中CI出現(xiàn)不合理躍遷次數(shù)明顯多于MCI，得出MCI對(duì)玉米生育期內(nèi)出現(xiàn)的持續(xù)性干旱的強(qiáng)度較弱，但監(jiān)測效果更穩(wěn)定，MCI考慮到前期150 d降雨影響使其對(duì)于干旱強(qiáng)度的表征偏弱，CI更符合實(shí)際。因此，未來遼寧省對(duì)于玉米生育期內(nèi)干旱監(jiān)測工作可以利用CI監(jiān)測逐日干旱情況，結(jié)合MCI對(duì)干旱監(jiān)測的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)而提高干旱監(jiān)測能力。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

本文通過對(duì)2001—2020年遼寧省玉米生育期內(nèi)的降雨與平均氣溫的變化趨勢、CI和MCI對(duì)玉米生育期內(nèi)干旱監(jiān)測結(jié)果以及CI與MCI對(duì)于干旱事件的演變特征的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析。研究結(jié)果中，CI與MCI對(duì)于干旱監(jiān)測以及干旱事件的演變特征的分析結(jié)果與吳志勇等^［28］對(duì)于綜合干旱指數(shù)的研究結(jié)果一致。CI和MCI考慮因素全面，兼顧了降水和蒸散對(duì)于干旱的影響，引入前期降雨情況，時(shí)空比較性明顯，物理意義明確，對(duì)于干旱的發(fā)展演變過程均能做到有效的表述，同時(shí)對(duì)旱澇急轉(zhuǎn)的現(xiàn)象有一定的反映，較單因素干旱指數(shù)有較大的優(yōu)勢。兩類指數(shù)通過權(quán)重分布的變化可以做到適應(yīng)不同地區(qū)環(huán)境以提高干旱監(jiān)測的準(zhǔn)確性。通過對(duì)遼寧省實(shí)例化分析了不合理跳躍現(xiàn)象、重大干旱事件反映程度、干旱頻率分布以及干旱等級(jí)表征等方面的差異，使得對(duì)CI指數(shù)和MCI指數(shù)的適用性更為明晰和鮮明。

同時(shí)，本文仍有一些不足之處。首先，由于干旱的發(fā)生機(jī)制具有復(fù)雜性，是多種因素共同作用的結(jié)果，現(xiàn)階段的綜合干旱指數(shù)對(duì)于多種干旱過程之間的聯(lián)系和內(nèi)在機(jī)理考慮不夠，今后應(yīng)在完整的水循環(huán)背景下，對(duì)于綜合干旱指數(shù)進(jìn)行改良，明確不同因素之間的作用機(jī)制，抓住作物對(duì)于氣象干旱響應(yīng)的滯后性，提高農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測與防范水平。其次，CI和MCI監(jiān)測的結(jié)果主要集中在干旱強(qiáng)度和干旱頻率并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料對(duì)旱情的描述進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于干旱精度的評(píng)價(jià)目前存在區(qū)域性限制，干旱指數(shù)不同評(píng)價(jià)方法也不同，使各種指數(shù)的比較難以統(tǒng)一，因此建立統(tǒng)一的干旱指數(shù)驗(yàn)證體系有利于提高綜合干旱指數(shù)對(duì)干旱監(jiān)測的準(zhǔn)確性和適用性。再次，對(duì)于數(shù)據(jù)資料的研究年限相對(duì)較短，僅從進(jìn)入21世紀(jì)之后干旱事件演變角度進(jìn)行研究分析，為本文的一大缺憾。最后，對(duì)于CI和MCI指數(shù)對(duì)干旱時(shí)期作物產(chǎn)量的影響將是后續(xù)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

針對(duì)現(xiàn)階段遼寧省干旱突發(fā)性以及危害性，相關(guān)部門應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)要求，落實(shí)防汛抗旱預(yù)案的編制與實(shí)施。建立科學(xué)的管理體系，通過工程措施與非工程措施的結(jié)合，充分發(fā)揮綜合管理效益，提高對(duì)干旱的預(yù)報(bào)檢測和應(yīng)對(duì)能力，以達(dá)到農(nóng)作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

4.2結(jié)論

隨著全球氣候的異常，干旱發(fā)生的頻率和危害性都呈上升趨勢。因此對(duì)干旱的發(fā)生發(fā)展的實(shí)時(shí)分析與監(jiān)測至關(guān)重要，本文通過CI和MCI對(duì)于遼寧省玉米生長期干旱進(jìn)行監(jiān)測的同時(shí)，結(jié)合2001—2020年遼寧省重大干旱過程進(jìn)行對(duì)比分析，得出以下主要結(jié)論。

a）從氣溫與降水的變化趨勢來看，近20 a來遼寧省玉米生育期內(nèi)降水量以22.37 mm/10a的速率上升，平均氣溫以0.45 ℃/10a的速率上升，M-K突變檢驗(yàn)的結(jié)果可知2004年為降雨突變年，2014年為平均氣溫突變年。

b）從玉米生育期內(nèi)干旱的時(shí)空分布特征來看，時(shí)間上CI監(jiān)測的干旱日數(shù)和干旱頻率持續(xù)時(shí)間更長，2種干旱指數(shù)對(duì)于玉米生育期內(nèi)干旱發(fā)生頻率的監(jiān)測總體上一致為生育前期gt;生育后期gt;生育中期：空間上CI和MCI對(duì)于2014年干旱頻率監(jiān)測分布特征不盡相同，CI監(jiān)測的干旱強(qiáng)度高于MCI；CI和MCI監(jiān)測結(jié)果均表明，在玉米生育期內(nèi)遼西與遼南的干旱頻率要普遍高于其他地區(qū)。

c）從干旱年CI和MCI的監(jiān)測結(jié)果來看，CI監(jiān)測的干旱強(qiáng)度大，持續(xù)時(shí)間長、開始時(shí)間早，但是干旱強(qiáng)度的不合理躍遷明顯比MCI多，與干旱演變特征矛盾，MCI干旱監(jiān)測的穩(wěn)定性、持續(xù)性更好，但是干旱強(qiáng)度較小。由于MCI考慮到150 d降水的影響，對(duì)于干旱的滯后性有明顯的表征，但遼寧省西部與北部降雨量總體較少且蒸發(fā)量大，致使MCI表征的干強(qiáng)度較輕。因此，CI更適合遼寧省西部與北部的逐日氣象干旱監(jiān)測，MCI更適于監(jiān)測遼南與遼東，2種干旱指數(shù)對(duì)于遼寧省干旱的時(shí)空演變特征均有較好的反映。

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