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user: 3. 结果与分析 3.1. 历史旱涝事件特征分析 3.1.1. 降雨时空变化 图2展现了汉江流域1961~2017年年降水量及多年平均降水量空间分布。可以看出，汉江流域1961~2017年多年平均降水量为948 mm。年降水量最小值出现在1966年，为693 mm；年降水量最大值出现在1983年，为1412 mm；年降水量极值相差达719 mm，降水年际变化相差明显。20世纪90年代出现了连续多年降雨量低于多年平均降水量，事实也证明在90年代干旱事件发生频繁。从降雨空间分布看，汉江下游的多年平均降水量最多，为1356 mm；汉江上游的东南地区的降水量最少，为784 mm。总体而言，近57年来流域年降水量呈不显著上升趋势，上升速率为0.48 mm/年；多年平均降雨量的空间分布存在明显差异，具有不均匀性。 图2. 汉江流域1961~2017年降水量及多年平均降水量空间分布 3.1.2. SWAP指数年际变化 图3给出了汉江流域SWAP指数年际变化趋势及M-K检验结果。从UF曲线看，近57年汉江流域SWAP指数呈现先下降后上升再下降后上升的趋势，但上升和下降的趋势均未超过0.05显著性水平临界线。综合SWAP指数计算结果看，旱涝指数SWAP大多在−0.5~0.5范围内变化，主要在0值附近上下波动，由此可知大多数年份属于正常年。干旱最严重的年份为1966年(SWAP为−1.60，重旱)、1997年(SWAP为−1.28，中旱)、2001年(SWAP为−1.18，中旱)，洪涝最严重的年份为1983年(SWAP为1.88，重涝)、1964年(SWAP为1.47，中涝)。这一结果与陶新娥等 [ 28 ] 用SPI及SPEI指数识别结果一致，说明SWAP指数能对干旱、洪涝事件做出合理诊断。 图3. 汉江流域1961~2017年降水量及多年平均降水量空间分布 3.1.3. 不同等级旱涝事件频次时空变化 从表2可以看出汉江流域不同年代干旱、洪涝事件呈先上升后下降的趋势，不同年代间不同等级旱涝事件发生频率差异明显。其中90年代不同等级干旱发生共5次，干旱事件的累计频率最高，为43.33%，该年代降水最少，多年平均降水量仅为903.6 mm。80年代不同等级洪涝发生共5次，洪涝事件的累计频率高达40%，该年代降水最多，多年平均降水量为1015.9 mm。60年代极端干旱、洪涝事件累计频率最高，高达8.14%。 Table 2 Frequency of different drought and flood grades in Hanjiang River basi 年代 特涝 重涝 中涝 轻涝 正常 轻旱 中旱 重旱 特旱 1961~1969 3.70 5.19 11.11 20.00 28.15 14.81 7.41 5.19 4.44 1970~1979 0.67 1.33 10.00 13.33 38.00 16.67 12.67 7.33 0.00 1980~1989 6.67 6.00 14.00 16.67 35.33 12.00 4.67 4.00 0.67 1990~1999 0.00 4.00 7.33 11.33 34.00 22.67 10.67 7.33 2.67 2000~2010 2.67 2.67 12.00 12.67 36.00 23.33 7.33 2.67 0.67 2010~2017 1.67 4.17 15.83 7.50 35.83 16.67 16.67 0.83 0.83 1961~2017 2.57 3.86 11.58 13.68 34.62 17.78 9.71 4.68 1.52 表2. 汉江流域不同等级旱涝事件发生频率 从图4可见，近57年全流域均发生过不同程度的旱、涝事件，干旱事件最少为17次，最多为23次；洪涝事件最少为15次，最多为20次，干旱事件的频次高于洪涝事件的频次，说明干旱事件对区域发展更具威胁性。流域旱涝事件频次在空间分布上不均匀，干旱事件主要分布在汉江上游及下游地区，汉江中游事件的发生频次较少，为17次左右。洪涝事件主要分布在汉江上游的西北和南部地区及汉江下游；汉江中游洪涝事件的发生频次相对较少，为15次左右。从分析结果可知，汉江中游受旱涝事件较汉江上游及下游地区的威胁影响程度小。 图4. 汉江流域1961~2017年干旱、洪涝事件频次的空间分布 图5. 汉江流域典型干旱年(1966年)、典型洪涝年(1983年)SWAP指数空间分布 图5展示了汉江流域典型干旱年、洪涝年SWAP指数空间分布。可以看出，汉江流域典型旱涝年SWAP指数空间分布存在明显差异。1966年汉江中下游地区的干旱等级明显高于汉江上游地区；1983年汉江上游和下游的洪涝等级明显高于汉江中游地区。总体来说，SWAP指数均呈现从上游的西北地区到下游的东南地区先逐渐减小到后增大的趋势。 3.2. 旱涝急转事件特征分析 3.2.1. 未来气候变化情景下SWAP指数及旱涝事件年际变化 图6给出了汉江流域2021~2050年SWAP指数年际变化情况。在未来2021~2050年间，汉江流域两种气候情景下SWAP指数均呈现不显著上升趋势。其中RCP4.5情景下SWAP指数上升速度较RCP8.5情景快，且SWAP指数的年际变化波动较RCP8.5情景大。 图6. 汉江流域2021~2050年SWAP指数年际变化 由表3可知，汉江流域未来RCP4.5、RCP8.5情景下干旱事件频率呈逐渐减小趋势，到2050 s发生频率降至最小；相反，洪涝事件频率呈逐渐增大趋势，到2050 s增至最大。其中等级较高的干旱事件主要集中在2030 s、2040 s，等级较高的洪涝事件主要集中在2050 s。从整体看，2021~2050年汉江流域两种气候情景下干旱事件发生的频率(达到35%左右)均大于洪涝事件发生的频率(为19%左右)，干旱事件的威胁性更大。 Table 3 Frequency of different drought and flood grades in two future climate scenario 事件等级 2030 s 2040 s 2050 s 2021~2050年 rcp4.5 rcp8.5 rcp4.5 rcp8.5 rcp4.5 rcp8.5 rcp4.5 rcp8.5 特涝 0.00 0.00 0.00 0.00 14.00 0.67 4.67 0.22 重涝 0.00 0.00 0.67 1.33 5.33 4.67 2.00 2.00 中涝 2.00 0.67 0.00 10.00 0.67 6.00 0.89 5.56 轻涝 12.67 8.67 16.00 12.67 8.00 9.33 12.22 10.22 正常 40.67 46.67 24.67 45.33 64.00 48.67 43.11 46.89 轻旱 17.33 17.33 22.67 14.67 6.67 10.67 15.56 14.22 中旱 13.33 19.33 14.67 13.33 0.67 9.33 9.56 14.00 重旱 11.33 4.67 5.33 2.67 0.00 4.67 5.56 4.00 特旱 2.67 2.67 16.00 0.00 0.67 6.00 6.44 2.89 表3. 未来两种气候情景下不同旱涝等级发生频率 3.2.2. 历史及未来旱涝急转事件频次及强度时空演变 图7给出汉江流域各站点不同时期旱涝急转事件发生频次。从旱涝急转事件发生频次看，历史时期涝转旱事件年平均次数为0.5次左右，未来时期RCP4.5情景下为0.6次左右，呈上升趋势，而RCP8.5情景下为0.3次左右，呈下降趋势。历史时期旱转涝事件年平均次数为0.7次左右，未来时期RCP4.5情景下为0.7次左右，RCP8.5情景下为0.6次左右，相比历史时期，未来两种气候情景下旱转涝的发生频次没有明显变化。旱涝急转事件年平均次数均介于一年一遇与两年一遇之间，证明事件筛选方案较为合理，并未使事件频繁发生。对比旱涝事件发生频次可以看出，无论是历史时期还是未来时期两种气候情景下，涝转旱发生频次较少，旱转涝发生频次较高，证明洪涝事件发生完以后发生干旱事件的概率较低，旱转涝事件的可能性更高，更具威胁性。 图7. 汉江流域各站点不同时期旱涝急转事件发生频次 从图8及图9汉江流域旱涝急转事件发生的平均强度看，相比历史时期，RCP4.5情景下涝转旱平均强度无明显变化，RCP8.5情景下平均强度呈下降趋势；RCP4.5、RCP8.5情景下旱转涝平均强度均呈上升趋势，其中RCP8.5下的上升趋势更加显著。总体而言，在历史及未来时期，旱转涝事件的平均强度均高于涝转旱事件的平均强度，旱转涝事件的威胁性更大。从空间分布看，历史时期涝转旱平均强度较高的主要分布在汉江中上游地区，旱转涝事件强度较高的主要分布在汉江上游西北地区及汉江中游。未来RCP4.5情景下，涝转旱事件平均强度较高的主要分布在汉江上游西北地区及汉江中游；旱转涝事件除佛坪、略阳站点及汉江下游强度较低外，其他地区平均强度较高。未来RCP8.5情景下，涝转旱事件平均强度较高的主要分布在汉江中、下游，旱转涝事件平均强度较高主要分布在汉江上游的西北地区及汉江中、下游。 图8. 历史及未来RCP4.5、RCP8.5两种情景下汉江流域涝转旱强度空间分布 图9. 历史及未来RCP4.5、RCP8.5两种情景下汉江流域旱转涝强度空间分布