1. 引言
干旱指因久晴无雨或少雨，降水量较常年同期明显偏少而形成的一种灾害，分为气象干旱、农业干旱、水文干旱以及经济社会干旱 [1] 。21世纪以来，随着气候变化和人类活动的影响加剧，干旱等极端事件频繁发生并不断加剧，给社会经济和人民生活带来了严重的影响，干旱已成为目前损失最严重的自然灾害 [2] [3] [4] [5] [6] 。IPCC第四次评估报告指出 [7] ，在所有的气象灾害中，旱涝所造成的损失占到一半以上。干旱是我国西北地区东部最常见、影响范围最广的气象灾害 [8] [9] 。青海省地处青藏高原东北部，全省属于高原大陆性气候，是全球同纬度最干旱的地区之一 [3] ，同时这里受西风带气候、高原季风和东亚季风气候影响，降水变率大，干旱频率高，是我国气候变化的敏感区和生态脆弱区 [10] 。张天峰等 [11] 研究了西北地区秋季干旱指数的变化特征，得出西北地区的干旱有明显的地域特征，青海西部为干旱区，青海东部和南部为半干旱区。王希娟等 [12] 研究了青海春季降水的气候变化特征及其对春旱的影响，认为1961~2003年间青海高原大部分地区春季降水量的总趋势是增加的，春季降水干、湿交替的特征非常明显。何卓玛等 [13] 分析了1961~2008年近48年青海干旱的时空特征，得出青海干旱呈减少趋势。有关文献 [14] [15] 对贵德县气候变化进行了研究，但利用标准化降水指数(SPI)分析贵德地区干旱特征的文章鲜见。本文利用贵德县1961~2017年近57年逐月降水资料，计算贵德地区年、春季、夏季和秋季的标准化降水指数(以下称SPI指数)，分析贵德地区干旱变化特征，为防灾减灾提供科学依据。
2. 研究区概况及资料来源
2.1. 研究区概况
贵德县属于青海东部农业区，地处东经100˚58'8''~101˚47'50''，北纬35˚29'45''~36˚23'35''。总面积3504平方千米，总人口10.6万人，耕地面积19.22万亩。产业结构以农业为主，畜牧业占相当比重，并辅之轻工业。主要农产品有：小麦、油菜、蔬菜、果品等，是青海省粮食和蔬菜的重要生产基地。
贵德属高原大陆性气候，光照时间长，太阳辐射强。春季干旱多风，夏季短促凉爽，秋季阴湿多雨，冬季漫长干燥，气温日差较大。由于贵德地形地势和高原大陆性气候等因素，气象灾害种类多、强度大、频率高，是我省气象灾害影响最为严重的地区之一。
2.2. 资料来源
资料取自贵德县气象局1961~2017年观测的逐日降水资料，计算贵德地区年、季尺度的SPI指数值，建立年、季尺度的SPI指数序列。
3. 研究方法
3.1. SPI指数及其旱涝等级划分 [16]
由于降水分布是一种偏态分布，不是正态分布，所以在降水分析中，标准化降水指数(SPI)在计算出某时段内降水量的分布概率后，再进行正态标准化处理，最终用标准化降水量累积频率分布来划分干旱等级。SPI的计算式如下 [16] ：
(1)
式中：
，
为概率。 (2)
因为SPI不仅考虑了降水服从偏态分布的实际，又进行了正态标准化处理，所以使SPI适合确定不同时间尺度的干旱监测、评估，具有相同的干旱等级划分标准，适合进行多时间尺度对比分析，而且SPI计算简单，资料容易获取，同时具有良好的计算稳定性，其不足是没有考虑影响干旱发生的其他因子。
标准化降水指数气象干旱等级划分见表1。
Table 1. Classification table of meteorological drought level of standardized precipitation index
表1. 标准化降水指数气象干旱等级划分表
3.2. 干旱频率
干旱频率为1961~2017年贵德地区达到某级别干旱(轻旱、中旱、重旱、特旱)的月数。利用贵德站在逐月降水资料计算贵德站春季、夏季、秋季和年的SPI值，然后再根据表1统计贵德地区春季、夏季、秋季和年干旱等级。
3.3. 数据处理
应用Excel2003软件对数据进行统计处理、分析。
4. 结果与分析
4.1. 年尺度干旱特征
基于贵德站的降水资料，计算了其年标准化干旱指数，并统计了贵德地区发生年干旱的频率。图1为贵德地区1961~2017年的12个月尺度的降水量分析结果，在1961~2017年近57年的SPI指数中，贵德地区共发生干旱15次，其中：特旱1次，重旱3次，中旱8次，轻旱3次。以12个月为尺度的干旱频率为26.3%，表明贵德地区是干旱较频发地区。贵德连续2年发生干旱的次数为2次，其中1965、1966年连续2年为重旱；1995、1996年分别为轻旱和中旱。贵德地区连续3年发生干旱的次数仅有1次，为2000~2002年，分别发生特旱、轻旱和重旱。从干旱强度来看，贵德地区1961~2017年近57年的干旱强度在0.02~2.57之间，平均干旱强度为0.79。
4.2. 贵德地区季节性干旱特征
4.2.1. 春季干旱特征
图2为1961~2017年近57年贵德地区春季干旱指数，由图2可见，1961~2017年近57年贵德地区共发生春季干旱15次，其中：特旱2次，重旱2次，中旱4次，轻旱7次。春季干旱频率为26.3%，与年干旱变化一致。春季轻旱频率为12.3%，中旱频率为7.0%，重量和特旱频率均为3.5%，春季特旱发生频率为4季最多。贵德连续2年发生春季干旱的次数为2次，分别为1975~1976年、1996~1997年，其中1975~1976年分别为轻旱和中旱，1996~1997年分别为特旱和轻旱。贵德地区连续3年发生春季干旱的次数仅有1次，为1999~200年，分别发生轻旱、特旱和轻旱。贵德地区1961~2017年近57年的春季干旱强度在0.0~3.1之间，平均干旱强度为0.80。干旱类型包括特旱、重旱、中旱、轻旱和无旱。其中2002~2017年16年中仅发生一次干旱(2015年，中旱)，表明春旱发生次数随年际的延长减少。
Figure 1. Drought index of the Guide area from 1961 to 2017
图1. 贵德地区1961~2017年年干旱指数
Figure 2. Spring drought index of Guide area from 1961 to 2017
图2. 贵德地区1961~2017年春季干旱指数
4.2.2. 夏季干旱特征
图3为1961~2017年近57年贵德地区夏季干旱指数，由图3可见，1961~2017年近57年贵德地区共发生夏季干旱14次，其中：特旱1次，重旱5次，中旱1次，轻旱7次。夏季干旱频率为24.6%，小于年和春季干旱变化。夏季轻旱频率为12.3%，中旱频率为1.8%，重量频率为8.8%，特旱频率均为1.8%。贵德连续2年发生夏季干旱的次数为2次，分别为1965~1966年、1968~1969年，其中1965~1966年分别为重旱和特旱，1968~1969年均为轻旱。贵德地区连续3年发生夏季干旱的次数为1次，为2000~2002年，分别发生重旱、轻旱和重旱。贵德地区1961~2017年近57年的夏季干旱强度在0.0~2.4之间，平均干旱强度为0.80，干旱类型包括特旱、重旱、中旱、轻旱和无旱。在1983~1997年15年中未发生干旱。1983年之前共发生干旱8次，1997年以后共发生干旱6次。
Figure 3. Summer drought index of Guide area from 1961 to 2017
图3. 贵德地区1961~2017年夏季干旱指数
4.2.3. 秋季干旱特征
图4为1961~2017年近57年贵德地区秋季干旱指数，由图4可见，1961~2017年近57年贵德地区共发生秋季干旱18次，其中：特旱1次，重旱4次，中旱4次，轻旱9次。秋季干旱频率为31.6%，大于年、春季和夏季干旱频率。秋季轻旱频率为15.8%，中旱频率为7.0%，重旱频率为7.0%，特旱频率均为1.8%。贵德连续2年发生秋季干旱的次数为2次，分别为1979~1980年、1986~1987年，其中1979、1980年分别为轻旱和中旱，1986、1987年分别为重旱和轻旱。贵德地区连续3年发生秋季干旱的次数为2次，分别为1996~1998年和2002~2004年。贵德地区1961~2017年近57年的秋季干旱强度在0.0~2.3之间，平均干旱强度为0.80。在2005~2014年10年中未发生干旱。
Figure 4. Autumn drought index of Guide area from 1961 to 2017
图4. 贵德地区1961~2017年秋季干旱指数
5. 结论
1) 在1961~2017年间，贵德地区发生干旱的次数较多，干旱频率为38.2%。
2) 四季发生干旱的频率不同，这主要是受四个季节降雨分布的影响，春季干旱频率为26.3%，春季特旱发生频率为4季最多。夏季干旱频率为24.6%，秋季干旱频率为31.6%。