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user: 4. 结果与分析 4.1. 汉江流域年降水量和蒸发量特征分析 汉江流域1961~2014年流域面平均降水量和参照蒸发量的变化趋势分别如图2和图3所示。由图2，1961~2014年汉江流域历年降水量在581.9~1221.3 mm之间，年降水量最大值和最小值分别出现在1966年和1983年，年降水量极值相差达639.3 mm，年际变化明显。汉江流域历年平均降水量为859.6 mm，近54年来，汉江流域年降水量呈下降趋势，减少速率为7.3 mm/10年，没有通过95%的置信度检验。 根据图3，1961年~2014年汉江流域历年参照蒸散发量在824.3~1089.1 mm之间，年参照蒸发量的最大值和最小值分别出现在1966年和1989年，年参照蒸发量极值相差264.8 mm，流域历年平均参照蒸发量为967.0 mm。1961~2014年间，汉江流域年参照蒸发量呈显著减少趋势(显著性水平α = 0.10)，参照蒸散发量减少速率为7.7 mm/10年。 图2. 汉江流域1961年~2014年历年降水量 图3. 汉江流域1961年~2014年历年参照蒸发量 4.2. 汉江流域不同时间尺度的SPI/SPEI规律分析 不同时间尺度的SPI/SPEI可用于不同类型干旱的监测评估，多种时间尺度的SPI/SPEI综合应用可实现对旱涝的综合检测评估。以汉江流域为例，比较1961~2014年汉江流域不同时间尺度SPI/SPEI的变化规律。图4给出了1961~2014年汉江流域不同时间尺度(1个月，3个月，6个月和12个月)的SPI/SPEI变化过程；根据图4，表2列出了汉江流部分旱涝时间及相应的1个月尺度SPI/SPEI指数； 根据图4，1个月尺度的旱涝指数SPI/SPEI沿着0值上下剧烈波动，且SPI指数的正负波动范围较SPEI大，如1个月时间尺度SPI指数的最大值为3.23，发生在1983年10月，最小值为−3.59，发生在1963年1月；而SPEI指数的最大值为2.58发生于1983年10月，最小值为−2.90，发生于1979年10月，其次为1963年1月，值为−2.77。随时间尺度的增加，SPI指数的正负波动范围较SPEI指数波动范围大的情况依然存在。综合分析1个月尺度的SPI指数和SPEI指数的计算结果，汉江流域旱1961~2014年旱涝特征非常明显的月份如下表2所列。3个月尺度的旱涝指数SPI/SPEI可以反映季节干旱，与1个月尺度SPI/SPEI指数相比，3个月尺度的旱涝指数 图4. 1961~2014年汉江流域1个月，3个月，6个月和12个月尺度的SPI/SPEI变化过程 Table 2 The time list and SPI/SPEI values of part of the drought and flood in Hanjiang Basin in 1961-201 旱 涝 时间 SPI SPEI 时间 SPI SPEI 1963年01月 −3.59 −2.77 1967年11月 2.19 2.23 1979年10月 −2.48 −2.90 1971年06月 2.24 2.12 1997年08月 −2.90 −2.15 1983年10月 3.23 2.58 2000年04月 −2.57 −2.13 1989年02月 2.23 2.35 表2. 1961~2014年汉江流域部分旱涝月份列表及相应SPI/SPEI指数(1个月尺度) SPI/SPEI正负波动范围与1个月尺度类似，正负波动次数比1个月尺度减少。随着时间尺度的延长，SPI/SPEI发生干旱的持续时间增长，6个月和12个月尺度的SPI/SPEI旱涝变化比较稳定，可以较清楚地反映长期的旱涝变化特征。可以看出，1991年至2000年汉江流域发生干旱的等级高，持续时间长。 本文中SPI/SPEI指数和干旱程度按照表1标准进行划分，表3统计了不同时间尺度SPI指数和SPEI指数描述的汉江流域不同等级干旱发生的概率。由表3，采用1个月至12个月时间尺度时，汉江流域无旱的累积概率均超过65%，发生轻度干旱的累积概率为介于13.68%至16.66%之间，特旱的累积概率最低，均在2.5%以内。随时间尺度增加，汉江流域无旱发生的概率逐渐降低，SPI指数描述的各等级干旱发生概率逐渐增加，而SPEI指数描述的不同等级干旱变化趋势不一致。 4.3. 汉江流域年SPI/SPEI长期变化趋势和空间变化规律 (1) 年SPI/SPEI长期变化趋势 图5和图6分别给出了汉江流域SPI指数和SPEI指数年际变化趋势及其Mann-Kendall (M-K)检验结果。综合分析标准化降水指数SPI指数和SPEI指数的计算结果可以看出，汉江流域共有6个时段发生了连续干旱，分别是1961~1962，1965~1966，1976~1978，1994~1995，2001~2002，2012~2013年；其中干旱最严重的年份为1966年(特旱)，1997年(重旱)，2001年(重旱)和1995年(重旱)，最湿润的2个年份为1983年和1964年。由UF曲线，近54年汉江流域标准化降水指数SPI指数和SPEI指数均呈现出先下降后上升再下降再上升的复杂趋势，但不论是上升还是下降趋势均未超过0.05的显著性水平临界线。而1961~2014年，汉江流域SPI指数总体上呈不显著下降趋势，SPEI指数总体上呈不显著上升趋势。在显著水平0.05的临界线内，SPI指数及SPEI指数的UF， UB曲线交点较多。从SPI指数和SPEI指数的年际变化来看，20世纪90年代汉江流域发生等级较高干旱的年份较其余时段多。 (2) 年SPI/SPEI空间变化规律 由图5汉江流域SPI指数和SPEI指数的年际变化曲线可知，汉江流域最干旱的年份为1966年(SPI值为−2.43，SPEI值为−2.34)，最湿润的年份为1983年(SPI值为2.58，SPEI值为2.36)，图6至图9分别为汉江流域最干旱年份(1966年)和最湿润年份(1966年) SPI指数和SPEI指数的空间分布图，颜色由浅至深表示干旱等级由低到高。 分析汉江流域最旱年SPI指数(图6)和SPEI指数(图7)的空间分布情况可知，1966年汉江流域东南地区的干旱等级整体上比西北地区高，且北部商州地区干旱等级最低(SPI指数显示轻旱，SPEI指数显示为中旱)，房县、老河口及钟祥等地区干旱等级最高(SPI指数和SPEI指数均显示为特旱)。对比图6和图7，可知，SPEI指数描述的最干旱年各站点的干旱等级整体上比SPI指数表征的干旱等级高。 根据图8和图9，分析汉江流域最湿润年SPI指数和SPEI指数的空间分布图，可知流域东北方向南阳、老河口和枣阳地区发生轻涝；流域西北地区(包括汉中、佛坪、石泉、镇安和商州)和东南地区(天门)发生特涝；SPI Table 3 Probability of different drought grades described by SPI/SPEI at different time scales in Hanjiang Basi 干旱等级 类型 1个月尺度 3个月尺度 6个月尺度 12个月尺度 P SPI (%) P SPEI (%) P SPI (%) P SPEI (%) P SPI (%) P SPEI (%) P SPI (%) P SPEI (%) 0 无旱 71.05 67.33 69.34 67.75 68.36 67.27 67.30 66.98 1 轻旱 13.68 14.93 14.62 14.53 15.53 14.93 16.66 14.42 2 中旱 8.63 10.55 9.44 10.55 9.83 10.37 9.91 11.48 3 重旱 4.30 5.67 4.47 5.33 4.52 5.79 4.83 5.48 4 特旱 2.35 1.51 2.13 1.83 1.76 1.64 1.29 1.63 表3. 不同时间尺度SPI指数和SPEI指数描述的汉江流域不同等级干旱发生的概率 图5. 汉江流域SPI指数和SPEI指数年际变化及突变检验 图6. 汉江流域最干旱年(1966年) SPI指数空间分布图 指数和SPEI指数由西北向东南均呈现先减小再增大的趋势，且由西北向东南由特涝到重涝到中涝到轻涝，再由轻涝转为中涝、重涝、特涝。对比图8和图9可以发现，在描述汉江流域各站点发生的洪涝等级时，SPI指数和SPEI指数的表征的洪涝等级基本一致。 图7. 汉江流域最干旱年(1966年) SPI指数空间分布图 图8. 汉江流域最湿润年(1983年) SPI指数空间分布图 图9. 汉江流域最湿润年(1983年) SPEI指数空间分布图