我国干旱半干旱区气候变化特征及其对干湿波动的影响_朱飙.pdf

2023 年第 46 卷第 1 期:42-54专 刊http:/dqkxxbcnjournalsorg引用格式:朱飙，张强，李春华，等，2023我国干旱半干旱区气候变化特征及其对干湿波动的影响J 大气科学学报，46(1):42-54Zhu B，Zhang Q，Li C H，et al，2023Characteristics of climate change in arid and semi-arid areas of China and its influence on climaticdry-wet fluctuationJTrans Atmos Sci，46(1):42-54doi:10.13878/jcnkidqkxxb20221101012(in Chinese)我国干旱半干旱区气候变化特征及其对干湿波动的影响朱飙，张强*，李春华，黄鹏程，杨金虎，胡婕，刘晨汐 兰州区域气候中心，甘肃 兰州 730020;中国气象局兰州干旱气象研究所/中国气象局干旱气候与减灾重点实验室/甘肃省干旱气候与减灾重点实验室，甘肃 兰州 730020;甘肃省气象局，甘肃 兰州 730020;兰州资源环境职业技术大学，甘肃 兰州 730021*联系人，E-mail:zhangqiang cmagovcn2022-11-01 收稿，2022-12-01 接受国家自然科学基金重点资助项目(42230611;41630426)摘要气候干湿状况是表征区域气候特征的重要指标，是在全球气候变暖背景下，水循环与陆面蒸散发作用的综合结果。本文从湿润度指数入手，结合降水与潜在蒸散的时空变化，分析了我国干旱半干旱区气候特点与干湿变化特征及对土壤湿度的影响。分析发现:近 50 年来，我国干旱与半干旱区均呈变湿趋势。干旱区与半干旱区潜在蒸散与降水月差值在年内出现时间上存在不一致，且干旱区明显大于半干旱区;39 月为干旱气候区潜在蒸散与降水差值大值期，36 月半干旱区潜在蒸散明显大于降水，7 月起差值明显减小。作用分析表明，在干旱区，降水对湿润度指数的影响更大，而对于半干旱区，降水与潜在蒸散作用相当。长期以来，我国整个干旱与半干旱区大部分土壤湿度在逐渐变干，尤其是农业耕作层的浅层土壤，几乎全区域一致呈现变干趋势，说明我国干旱半干旱区农牧业生产存在较大的潜在干旱风险。关键词中 国 干 旱 半 干旱区;气候特征;气候干湿;土壤湿度气候干湿变化是气候变化的重要组成部分，是大气水循环的体现，对地表辐射平衡(张强等，2014)、水热过程(岳平等，2015)等有重大影响。目前，全球变暖已成为一个不争的事实，多种观测资料一致表明，全球平均气温升高(IPCC，2021)。在全球气候变化背景下，水循环以及降水量、水资源的分布也会发生变化，各地气候干湿变化情况不尽相同。近年来，随着对气候变化更系统，更深入的研究，中国及典型区域的气候干湿状况正受到越来越多的关注。张存杰等(2016)对我国气候干湿研究历程、方法、区划进行了系统总结。苑全治等(2017)分析了中国陆地 19612015 年气候干湿状况的时空分异规律，并讨论了干湿变化的主导气候因子。马柱国等(2018)结合地表湿润指数与帕尔默干旱指数，对我国气候干湿与旱涝的形态变化与调整进行了研究。李明星和马柱国(2012)等结合土壤湿度数据，对我国气候干湿进行了不同于传统方法的划分结果。李宗梅等(2017)详细分析了我国不同年代干湿波动性规律的差异。张红丽等(2016)利用湿润指数，对我国不同区域干湿化特征及原因进行了研究分析。对于气候干湿的研究由于目标不同，研究也各有侧重。已有研究表明，全球气候变化对干旱半干旱区影响更为显著，在同样的全球增温幅度下，北半球中高纬地区的干旱与半干旱地区对气候变暖响应更敏感，增温更快，受到的影响更大(Ji et al，2014;Huanget al，2017a);同时，在气候变化中，温度变化是直接和主动的，它是气候变化的主导因素，而降水变化则是间接和被动的，更多是对温度变化的直接或间接响应;且气候变暖影响的不利程度可能要远远超过其有利程度(张强等，2011)。预计在不同的二氧化碳排放朱飙，等:我国干旱半干旱区气候变化特征及其对干湿波动的影响专 刊情境下，全球干旱与半干旱区、湿润区的面积发生明显改变，干旱区面积均将增加(Huang et al，2016a，2016b，2017b)。因此，我国干旱半干旱区也将同样受到明显的影响，面临同样的挑战。此外，我国受典型夏季风影响，在湿润区与干旱、半干旱区之间存在着一个明显的气候过渡带。这个过渡带大致分布在西北、华北，直至东北，几乎全部位于我国北方广大区域(胡豪然和钱维宏，2007;汤绪等，2007，2009)。这一过渡带气候受夏季风活动影响显著，气候干湿介于半湿润与干旱区之间，其气候干湿对夏季风进退和强弱变化的依赖性最强，夏季风强，当年一部分半干旱区气候相对湿润，夏季风弱，当年一部分半湿润区气候相对变干。且该过渡区与我国其他地区有着不同的地表能量平衡和能量再分配特征(赵建华等，2011;乔梁等，2019;张强等，2019a)。这使得我国干旱与半干旱地区降水、蒸散的影响因素更多，气候干湿变化更加复杂。最新的研究表明，西北干旱区降水增加与东亚夏季风减弱直接相关，东亚夏季风的减弱伴随着西太平洋副热带高压的西伸和蒙古反气旋活动的增加，促进了东风对来自印度洋和太平洋夏季水汽的向西输送，这对近几十年来西北干旱区降水增加起到重要作用(陈发虎等，2021)。同时，在 21 世纪受气候变暖的影响，夏季风雨带将持续北移，中国北方和西部地区出现持续性多雨的格局(丁一汇等，2018)，这更深化了对我国北方干湿变化原因的认识。已有学者就我国北方地区气候干湿进行了相关研究(闫炎等，2010;唐敏等，2016;郑然和李栋梁，2016;张耀宗等，2019)，研究表明气候干湿线随时间变化存在较明显南进或北退，且气候干湿与 200mm、400 mm 等降水线一致性较好。但已有研究对我国干旱、半干旱区聚焦不够，尤其是在我国干旱半干旱区西部呈现较明显暖湿化背景下(马鹏里等，2020;李明等，2021;王澄海等，2021;张强等，2021)，对该区域气候干湿变化与气象影响因子响应作用研究较少。鉴于此，本文利用湿润度指数，对我国干旱半干旱区气候特征与干湿整体状况及降水与潜在蒸散对湿润度指数变化的相对贡献进行研究，并同时对土壤干湿趋势进行分析，对我国干旱与半干旱区气候干湿较全面的加以展示。1资料与方法1.1资料本文选用了中国陆地区域 485 个气象台站19712019 年的逐日气象资料(包括日最高气温，日最低气温，降水，日平均风速，日照时数，日平均相对湿度)。选用标准为每个台站每年缺测资料小于等于3 d，对于缺测资料采用前后两天的均值进行插补，如出现连续两天资料缺测，采用相邻两天的资料进行等分插补。本资料来源于中国气象局气象信息中心，已经过质量控制，并在研究中被广泛使用(李庆祥等，2010;杨溯和李庆祥，2014)。采用 EA 再分析资料四层土壤的含水量月值资料，深度分别为 07 cm、728 cm、28100 cm、100289 cm，时间段为 19792019 年，分别采用线性插值到对应的气象站进行分析。根据 Liu et al(2014)与张人禾等(2016)对多种再分析土壤资料均方根误差的对比分析，EA 土壤湿度在量值上最接近观测值，而 CFS、NCEP、JA 资料中的量值则依次次之，MEA 土壤湿度量值与观测相差最大，因此在这里采用 EA 再分析土壤资料。采用我国部分农业气象站 19922012 年的土壤测墒资料。通过王爱慧等(2020)对中国西北地区陆地水分收支的分析，可知该资料准确可靠。1.2方法1.2.1湿润度指数湿润度指数是结合降水与潜在蒸散影响的基础上来表征气候干湿程度，本文采用 Hulme et al(1992)给出的定义，如式(1)所示，它已在气候变化研究中被广泛应用(张存杰等，2016;张红丽等，2016;李宗梅等，2017;苑全治等，2017;马柱国等，2018)。MI=PPET。(1)其中:MI 是湿润度指数，为无量纲数;P 是年降水量，单位为 mm;PET 是年潜在蒸发量，单位为 mm。1.2.2潜在蒸散潜在蒸散采用已被广为认可的 FAO Penman-Monteith 公式计算(Allen et al，1998，2007)。已有研究表明:该公式理论基础坚实、物理意义明确，全面考虑了能量平衡和水汽扩散理论，能够充分反映各气象要素的综合影响，且计算结果准确，适应于不同气候类型地区潜在蒸散量的计算(高歌等，2006;Cai et al，2007)，见式(2)(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2017):PET=0.408(nG)+900Tmean+273u2(esea)+(1+0.34u2)。(2)其中:PET 为潜在蒸散量(mmd1);为饱和水汽342023 年 1 月第 46 卷第 1 期压曲线斜率;为干湿表常数(kPa1);n为地表净辐射(MJm2d1)，G 为土壤热通量(MJm2d1);Tmean为日平均气温();u2为 2 m 高度处风速(ms1);es为饱和水汽压(kPa);ea为实际水汽压(kPa)。计算中每天的 G 可以忽略不计。但月时间尺度，假设在适当的土壤深度、土壤热容量为常数 2.1 MJm31时，由(3)式来估算月土壤热通量 G，进一步获得潜在蒸散的多年平均值。G=csTiTi1tz=cszt(Tmomth，iTmomth，i1)=0.14(Tmonth，iTmonth，i1)。(3)其中:Tmomth，i第 i 月时的平均气温();Tmonth，i1上月平均气温()。由于我国面积广袤，气候类型多样，为后续分析方便，先采用全国 19712019 年的平均湿润度指数，对我国陆地区域进行了气候区划，划分标准按照极端干旱区(MI0.03)、干旱区(0.03MI0.2)、半干旱区(0.2MI0.5)、半湿润区(0.5MI1)、湿润区(MI1)5 种类型(图 1a)，图中红实线是本文拟研究区域，这一划分结果与其他研究划分结果非常一致(李宗梅等，2017;苑全治等，2017)。进一步聚焦于我国干旱、半干旱区进行分析(图 1b)，对于极端干旱区，在此一并包含在干旱区内分析。全国 485 个气象站位于干旱与半干旱区的有 80 站，其中 44 站位于干旱区，36 站位于半干旱区，研究区域与干旱、半干旱区气象站点位置如图 1b 所示。图 1基于 19712019 年平均湿润度指数的我国陆地区域气候分区(a)和研究区域及气象站点分布(b)Fig1(a)Climate-based subdivision of Chinas land regions based on the mean wetness index from 1971 to 2019，and(b)stud-y areas and distribution of meteorological stations1.2.3线性回归方法确定相对贡献率为分析降水与潜在蒸散对湿润度指数的相对贡献，借鉴 Fu and Feng(2014)采用的方法，对(1)式进行差分，得到(4)式，将其中 PET 与 MI 分别用研究区每站的多年平均值代替，各站点多年的湿润度指数变化值、降水变化值、潜在蒸散的变化值，则构成了二元线性函数，以左边相对湿润度指数的变化值以及右边降水与潜在蒸散的变化值分别作为被拟合量、拟合因子，通过回归量与因子以及因子与因子的协方差，对我国干旱与半干旱区各站点建立二元线性回归方程，求得各回归系数，通过拟合方差确定降水与潜在蒸散对湿润度指数变化的相对贡献率(黄嘉佑，2004)。MI=PPETMIPETPET。(4)2结果与分析2.1我国干旱与半干旱区基本气候特征近 50 a 以来，我国干旱与半干旱区温度均呈现出显著的逐渐上升的趋势，从拟合直线的斜率可以确定，干旱区与半干旱区线性增温倾向率分别为0.399 /(10 a)和 0.371 /(10 a)，干旱区略大于半干旱区，且均在 20 世纪 80 年代增温加快，2010年前后增温有所趋缓，随后又逐步加快，二者的变化趋势非常一致，因此，干旱与半干旱区总体的变化趋势与二者也一致(图 2)，且与全球变暖特征基本相似(苏京志等，2016)。对于我国干旱与半干旱区降水而言，近 50 a 来均表现为一致的上升趋势，且半干旱区降水增加趋势总体较干旱区明显。两个气候区降水在波动上升过程中，对应的干湿时段不完全一致，前 30 a 基本类似，随后的 21 世纪 00 年代，半干旱区降水的偏少迹象更明显一些，而干旱区该时段未出现降水偏少，最近 10 a，二者均呈现出明显的上升趋势。干旱半干旱区总体的变化趋势与分气候区的变化趋势相一致，半干旱区降水距平较大，降水变化幅度较干旱区44朱飙，等:我国干旱半干旱区气候变化特征及其对干湿波动的影响专 刊图 2研究区温度距平多年变化(单位:):(a)干旱区;(b)半干旱区;(c)总体Fig2The temperature anomaly change over years in the study area(unit:):(a)arid area;(b)semi-aridarea;(c)whole area更大(图 3)。图 3研究区降水距平多年变化(单位:mm):(a)干旱区;(b)半干旱区;(c)总体Fig3Precipitation anomaly change over the year in the study area(unit:mm):(a)arid area;(b)semi-arid are-a;(c)whole area从我国干旱与半干旱区潜在蒸散多年距平变化可见(图 4)，近 50 a 我国干旱区与半干旱区潜在蒸散变化趋势一致性非常好，均呈现一致的减少趋势，干旱区的减少更明显。从逐时段看，潜在蒸散似乎存在较明显的准 20 a 周期，自 20 世纪 70 年代到 80年代，存在一潜在蒸散偏大期，随后自 20 世纪 80 年代到 90 年代中期，存在一潜在蒸散偏小期，此后直542023 年 1 月第 46 卷第 1 期图 4研究区潜在蒸散距平多年变化(单位:mm):(a)干旱区;(b)半干旱区;(c)总体Fig4Potential evapotranspiration anomalies change over years in the study area(unit:mm):(a)aridarea;(b)semi-arid area;(c)whole area到 2010 年之前，干旱与半干旱区均又出现潜在蒸散的轻微偏大时段，并且后面周期的变化幅度较上一历史周期幅度小，而最近 10 a，潜在蒸散的变化趋势不明显。因干旱与半干旱区潜在蒸散变化趋势一致，因此该区域总体变化与之相似。最近 10 余年，干旱半干旱区潜在蒸散的偏小时段与趋势不明显时段，与该区域湿化在时间上有对应，因此，应该可判断为研究区湿化的原因之一。2.2我国干旱与半干旱区气候干湿波动与土壤湿度变化特征2.2.1我国干旱与半干旱区湿润度指数的时间变化特征本节对我国干旱、半干旱区及该区域整体多年来湿润度指数的变化进行分析。由图 5 可见，我国干旱、半干旱区及该区域整体多年来湿润度指数虽有上升趋势，但非常轻微，同时，半干旱区较干旱区湿润度指数上升趋势在数量级上要大一点;当然，因湿润度指数本身量值很小，因此，这一变化趋势，对于研究区域气候干湿影响是存在影响的。由于我国干旱与半干旱区主要降水时段明显不同，因此，进一步对干旱区与半干旱区潜在蒸散与降水差值的月变化进行分析。由图 6a 可见，对于干旱区而言，潜在蒸发减去降水后，一年之内均为正值，差值自 3 月起就增大到近 60 mm，随后快速增大，48 月差值均大于 100 mm，直到 9 月回落到 100mm 以下，说明对干旱区而言，39 月均为气候干期，同时该时段干旱发生的可能较大，这与该区域春旱、春末夏初旱、伏旱频繁发生相对应，同时，干旱区在一年大部分时段中，降水始终处于蒸发状态，并且随着降水集中期的到来，蒸发也进一步增大，这也表明了该地区长期处于能量主导状态。对于半干旱区而言，由图 6b 可见，潜在蒸发减去降水之后的年内变化与干旱区在时间上差异非常明显，在 15 月，为差值快速增大期，5 月达到年内最大值，超过 100mm，6 月开始发生转折，潜在蒸散与降水的差值开始回落，小于 5 月，但差值依然较大，说明半干旱区这一时段处于能量为主导的蒸发状态，同时也表明该区域干旱易发生的主要时段在 36 月。710月潜在蒸散与降水差值变小，稳定在 4060 mm，这与降水集中期的出现时间相一致。干旱区与半干旱区潜在蒸散与降水差值在年内出现时间上存在不一致，同时干旱区月差值平均在 80 mm 以上，而半干旱区月差值平均在 50 mm，这是二者最主要的两点差异。一般在较长的时间尺度上，湿润度指数的变化取决于降水与潜在蒸散的自然变化，二者在不同时段、不同地区会表现出不同的变化关系。同时由于我国干旱与半干旱区地域广大，气候特征不同，干旱64朱飙，等:我国干旱半干旱区气候变化特征及其对干湿波动的影响专 刊图 5研究区湿润度指数多年变化:(a)干旱区;(b)半干旱区;(c)总体Fig5Wetness index change over years in the study area:(a)arid area;(b)semi-arid area;(c)whole area图 6我国干旱区(a)与半干旱区(b)潜在蒸散与降水月差值变化(单位:mm)Fig6Variation of the monthly difference in PET and precipitation in(a)arid and(b)semi-arid areas of China区大部分降水在 200 mm 以下，半干旱地区降水在200400 mm。进一步对我国干旱与半干旱区的降水与潜在蒸散距平分别进行标准化(图 7)。图 7 给出的干旱区和半干旱区 19712019 年 49 a，逐站点降水距平与潜在蒸散距平的配置关系，可以看出，干旱区与半干旱区的降水与潜在蒸散配置关系差别较大。干旱区站点降水与潜在蒸散距平标准化之后，主要分布在二四象限，正的降水距平对应负的潜在蒸散距平，反之，负的降水距平对应正的潜在蒸散距平，也即在西部，气象站点代表区域的气候干湿变化表现为“干者越干，湿者越湿”的特征，这与已有的研究结论，我国西部广大的半干旱区逐步更干，湿润区更湿类似(Huang and Coauthors，2008;Zhu et al，2022)。而在我国半干旱区，标准化后的降水与潜在蒸散距平围绕原点分布在四个象限，表明在这一区域，干湿变化规律不明显，气候干湿变化随机性强，不确定性较大。2.2.2我国干旱与半干旱区湿润度指数的空间变化特征通过对我国干旱与半干旱区近 50 a 湿润度指数的气候趋势系数进行计算。由图 8a 可见，我国干旱半干旱区在此时段变湿趋势明显，气候趋势系数在 00.55，尤其是干旱与半干旱区 105E 以西区域只有极个别站点变干，而东边变干站点个数较西边为多，但占总体站数的比例也很低。为进一步查看近 20 a 我国干旱半干旱区干湿与之前时段的变化，用 20012019 年湿润度指数的均值与 19712000年湿润度指数的气候态值进行相减，由图 8b 可见，742023 年 1 月第 46 卷第 1 期图 7我国干旱(a)半干旱(b)区降水及潜在蒸散标准化距平Fig7The standardization anomaly of precipitation and PET in(a)arid and(b)semi-arid areas of China图 8研究区湿润度指数气候趋势系数(a)及 20012019 年与 19712000 年湿润度指数差值(b)Fig8(a)Climatic trend coefficient of wetness index，and(b)difference of wetness index between20012019 and 19712000我国干旱半干旱区由西自东呈现较一致的湿化趋势，只有少部分站点较 20 世纪后 30 a 变干，但无论变干 变 湿，湿 润 度 指 数 变 化 值 均 较 小，约在0.050.11。2.2.3我国干旱与半干旱区土壤湿度变化特征既然降水与潜在蒸散均直接影响一地气候的干84朱飙，等:我国干旱半干旱区气候变化特征及其对干湿波动的影响专 刊湿，同时土壤湿度也反过来影响气候干湿，二者之间有互馈关系(李明星和马柱国，2012;张人禾等，2016)。那么，在前述的我国干旱与半干旱区气候干湿变化特征下，土壤湿度如何变化?为此，接下来使用再分析土壤湿度数据对我国干旱与半干旱区降水与潜在蒸散对土壤湿度的影响进行分析。在使用再分析土壤湿度资料前，与选取的我国干旱与半干旱区从西到东四个农业气象观测站 19922012 年的实测土壤湿度进行了对比分析，由于实际土壤测墒深度不足 1 m，因此对再分析 07 cm、728 cm、28100 cm 层三层土壤湿度求取平均后进行对比。经比对，两种资料虽有差异，但具有较好的线性关系，在趋势分析中有较好的可信度(图 9)。图 9我国干旱半干旱地区站点实测土壤湿度与再分析土壤湿度对比:(a)天水;(b)武功;(c)固原;(d)庄河Fig9A comparison of the measured and reanalyzed soil humidity in arid and semi-arid areas of China:(a)Tianshui;(b)Wugong;(c)Guyuan;(d)Zhuanghe将再分析土壤湿度插值到研究区域对应气象站点后，与降水及潜在蒸散进行相关性分析。从降水与不同深度土壤湿度的时间相关性(图 10a)可见，长期平均降水与不同深度土壤湿度有着较小的正相关，对于最深的 100289 cm 土壤湿度影响最小;从潜在蒸散与不同深度土壤湿度的时间相关性分析(图 10b)可见，潜在蒸散与 07 cm、728 cm、28100 cm 层土壤湿度有着显著的负相关，与最深的100289 cm 土壤相关性较差，说明深层土壤受潜在蒸散影响相对较小。由图 10 可见，在研究区域，土壤湿度受到降水的正效应影响，受到潜在蒸散的负效应影响，且潜在蒸散的负效应似乎大于降水的正效应，因此，有必要对研究区域土壤湿度的变化趋势进行分析。2.2.4土壤湿度的变化趋势既然潜在蒸散与降水均影响着土壤湿度，且潜在蒸散的影响似乎更明显，那么我国干旱区与半干旱区土壤湿度的长期变化趋势究竟是变湿还是变干?为此，在前述资料比对的基础上，对研究区域19792019 年土壤湿度的气候趋势进行分析。由图 11 可见，从长期看，我国干旱与半干旱区 0 7cm、728 cm、28100 cm 深度土壤层湿度均主要呈现为变干趋势，气候倾向率主要以负值为主(图中黑色虚线左侧)，其中 0 7 cm、7 28 cm、28 100cm 土 壤 湿 度 变 干 站 点 分 别 占 到 分 析 站 点 的77.5%、77.5%、67.5%，100289 cm 深度土壤层与其余土壤层变化趋势差异明显，近 60%站点气候倾向率主要以正值为主(图中黑色虚线右侧)，主要在干旱气候区，但变干站点仍然占到 41.3%，主要在942023 年 1 月第 46 卷第 1 期图 10土壤湿度随降水(a)和土壤湿度随潜在蒸散(b)变化Fig10Plot of soil moisture variation with(a)precipitation and(b)PET半干旱区。深层土壤与浅层土壤气候变化趋势不完全一致，与我国干旱与半干旱区气候长期的湿化相对应。可见，尽管我国干旱与半干旱区大部分区域气候逐渐变湿，但长期以来，该区域土壤湿度变化趋势并没有与气候干湿变化完全对应，尤其是农业耕作层的浅层土壤，几乎一致呈变干趋势，这说明我国干旱与半干旱区农牧业生产存在较大的潜在干旱风险。2.3降水与潜在蒸散对我国干旱与半干旱区湿润度指数影响为了分析我国干旱与半干旱区降水与潜在蒸散对湿润度指数的相对贡献，根据前述公式(4)建立二元线性回归方程，通过对回归量与因子以及因子与因子的协方差构成的矩阵求逆矩阵，得到各方程回归系数，并通过了显著性检验，随后以复相关系数确定降水与潜在蒸散变化对湿润度指数变化的相对贡献大小，对结果按照干旱与半干旱区绘制了箱线图。由图 12 可见，对于干旱区而言，降水对湿润度指数的平均相对贡献在 62.8%，潜在蒸散对湿润度指数的平均相对贡献在 37.2%，显然对干旱区，降水对湿润度指数的影响更大;而对于半干旱区而言，降水与潜在蒸散的平均相对贡献率分别为 51.5%和 48.5%，二者作用相当。3结论与讨论本文通过对我国干旱与半干旱区降水与潜在蒸05朱飙，等:我国干旱半干旱区气候变化特征及其对干湿波动的影响专 刊图 11我国干旱半干旱区土壤湿度气候倾向率百分比Fig11Percentage of soil moisture at climatic tendencyrates in arid and semi-arid areas of China图 12我国干旱半干旱区降水与潜在蒸散对湿润度指数相对贡献率Fig12elative contribution rates of precipitation and po-tential evapotranspiration to the wetness index inarid and semi-arid areas of China散、湿润指数的分析，结合再分析土壤湿度资料，得到以下主要结论:1)近 50 a 我国干旱与半干旱区气候特征表现为温度与降水均呈现明显的增加趋势，干旱与半干旱区增温速率非常接近，对降水而言，半干旱区降水增加更为明显;干旱与半干旱区潜在蒸散均表现出减少趋势，干旱区潜在蒸散减少更加明显。2)由于表征气候干湿的湿润度指数与降水与潜在蒸散均有着直接关系，降水的增加与潜在蒸散的减少，促使我国干旱与半干旱区气候变湿趋势明显，这也从两个气候分区湿润度指数的气候趋势系数以及近 20 a 湿润度指数与 20 世纪末 30 a 相减的差值上得到印证。我国干旱气候区降水与潜在蒸散标准化距平配置多为反相，而半干旱气候区二者配置更复杂。降水与潜在蒸散对湿润度指数的影响作用分析表明，在干旱区，降水对湿润度指数的影响更大，而对于半干旱区，二者作用相当。3)从我国干旱与半干旱区潜在蒸散与降水差值的月变化可见，对干旱区而言，在 39 月，潜在蒸散大于降水，这一时期干旱有较大的发生可能，这与干旱区春旱、春末夏初旱、伏旱，直至秋旱均易发生相对应;对于半干旱区而言，干旱易发生的主要时段在一年中的 36 月，年内 7 月起，潜在蒸散与降水差值明显减小，这与干旱区有显著的差异，此外，干旱区潜在蒸散与降水月差值明显大于半干旱区。4)综合分析降水与潜在蒸散对我国干旱与半干旱区土壤湿度的影响后发现，尽管我国干旱与半干旱区逐渐变湿，但长期以来，该区域大部土壤湿度在逐渐变干，尤其是农业耕作层的浅层土壤，几乎较一致呈现变干趋势，这说明我国干旱与半干旱区农牧业生产存在较大的潜在干旱风险。对于深层土壤，干旱与半干旱区有约 2/3 站点呈现变湿趋势。气候变暖已对全球气候造成影响，使得地表蒸散增加，水循环加快，我国西北干旱与半干旱区尤为明显(张强等，2022)。长期以来，我国北方干旱区气候主要受西风环流控制，以夏季降水为主，常年水汽主要来源于中纬度西风输送(Chen et al，2019;张强等，2019b)，新的研究表明，同时包围东亚大陆的太平洋年代尺度振荡(PDO)、北大西洋多年代尺度振荡(AMO)以及印度洋海盆模态(IOBM)通过不同位相的组合，可分别对东亚夏季风产生影响(丁一汇等，2020)，进而影响北方气候干湿。可见，确如有学者指出，分析偏暖波动的分布规律及其与大洋涛动的联系机制，有助于理解我国近百年气候变化(严中伟等，2020)。目前对全球各干旱区气候变化成因的认识分歧很大，对造成干旱半干旱区气候变化的机理和数值模拟研究还十分缺乏，尚不能定量区分自然变化和人类活动等因素的相对贡献(黄建平等，2013)。因此，仅通过分析降水与潜在蒸散，以及湿润度指数变化来研究我国干旱与半干旱区气候干湿还很不全面，后续将结合水循环与大气环流及海洋因子，对我国干旱、半干旱区进行关联研究，以深入理解该区域的气候干湿变化及其他因子对该气候区的长期影响。152023 年 1 月第 46 卷第 1 期参考文献(eferences)Allen G，Pereira L S，aes D，et al，1998Crop evapotranspiration:guidelines for computing crop water requirements FAO Irrigation and Drain-age Paper No56ome:United Nations Food and Agriculture OrganizationAllen G，Tasumi M，Trezza，2007Satellite-based 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