引言

对全球而言，干旱是最常见、最严重的自然灾害之一(Dai，2011；张强等，2015a；2015b；2017a；2017b)，由于其影响范围广、持续时间长，出现频率高，常常给人类生产、生活带来巨大的损失(张强等，2015b；2017a)。云南是我国干旱发生频率较高的地区之一(王静爱等，2002；崔冬林，2010)，在全球变暖的大背景下，云南区域性干旱频次增多，面积增加，强度增强，干旱导致的综合损失率显著增加(程建刚和解明恩，2008；邹旭恺和张强，2008；韩兰英等，2014；张强等，2015a；廖要明和张存杰，2017)。特别是在连续经历了2009—2010年(晏红明等，2012；王晓敏等，2012)和2012—2013年(胡学平等，2014)的两次极端干旱的炙烤后，对云南地区干旱事件的变化规律、分布特征、发生原因等的研究就显得尤为迫切。作为最基础的研究，如何准确、客观地识别干旱过程，进而找到多时间尺度干旱的预测方法，对于提高云南地区干旱灾害的预测和预警能力具有重要的现实意义。

干旱是多时间尺度和多空间尺度交织出现的气象灾害问题(张强等，2011；2014)。过去, 云南在干旱监测方面主要运用年、季、月和候等常规时间尺度上的气象要素观测值或用代表站值构建某个单一的干旱指标来对灾害事件进行宏观、静态地描述(彭贵芬等，2009；王学锋，2012；张万诚等，2013)，这对于灾害发生、演变的动态过程的监测显然是不全面的。虽然之后的研究考虑了干旱的持续时间、影响范围和过程演变(段旭等，2012)，但对干旱事件具体影响区域、发展规律没能进行立体、全面的描述。所以如何找到一种客观地，能够动态、全面地从多时空尺度对云南干旱事件进行监测的方法，是目前亟待解决的重点和难点。2012年，Ren et al(2012)提出的OITREE模型，将逐日灾害影响范围“串”联起来从而构成对一个完整区域性灾害事件的描述，李韵婕等(2014)、安莉娟等(2014)将此方法运用于我国西南和华北地区的区域性干旱事件的识别，获得了较好的效果。在此基础上，况雪源等(2014)对上述模型在事件发生率、站点重合率、灾害面积计算等方面进行了简化，并用简化后的灾害识别方法对我国近50年的高温事件进行了识别，其结果客观有效、符合实际。李韵婕等(2014)在研究中指出云南是西南区域中干旱发生最多、旱情最严重的区域，但未能对该区域干旱事件的演变规律和影响因素进行更精细的研究。同时，况雪源等(2014)提出的方法并未在群发性干旱事件的识别中进行检验与对比。基于上述，本文运用况雪源等(2014)的简化识别方法，结合云南实际，对计算方法进行了相应的修改，同时经过反复试验并与实况进行对比，选取最优的参数化方案，对云南地区近55年来区域性干旱事件进行空间和时间识别率更精细、全面的研究，找出干旱变化规律，为云南地区极端干旱事件的灾害防御研究提供必要的参考，同时也为提升云南干旱灾害风险管理能力提供理论依据。

1 研究区域概况与方法 1.1 云南区域基本气候和环境概况

云南位于我国西南地区南部，云贵高原的核心区域，北依青藏高原，南邻中南半岛，北回归线横贯南部，距离热带印度洋和太平洋仅咫尺之遥，受东亚季风、南亚季风以及青藏高原大地形的共同影响，气候兼具低纬气候、高原气候、季风气候的特征，主要表现为四季温差小，日温差大，干湿季分明，气候类型复杂的特点(王宇等，2006)。云南东西最大横距864.9 km，南北最大纵距990 km，地势西北高、东南低，海拔高差异常悬殊，形成高山峡谷相间、地势阶梯递降、断陷盆地错落的复杂地质地貌，其中山地面积占84%，高原、丘陵占10%，盆地、河谷仅占6%，从南到北形成了从北热带到高原寒带等7个气候类型。气候类型之复杂、地域差异之大，乃全国、世界之罕见，“半年雨来半年旱、旱灾一大片、洪涝一条线，霜冻春天见”，就是云南气象灾害频发、地域性极强的真实写照(程建刚等，2009)。

1.2 资料

综合气象干旱CI指数是在2006年发布的国家标准《气象干旱等级GB/T20481-2006》(张强等，2006)中提出的，多年来被广泛应用于我国干旱监测业务服务中，能较好地反映不同地区和不同季节的干旱频率分布特征，同时为了便于与前人的研究成果进行对比、检验，故本文选取由国家气候中心提供的云南省125站，1961年1月1日至2015年12月31日逐日的综合气象干旱CI指数作为基础研究数据。

1.3 区域性干旱的识别 1.3.1 区域性干旱事件的定义

当单站综合干旱指数CI连续10 d为中旱以上等级或轻旱日数达30 d以上，则确定发生一次单站干旱事件。在同一时间段内至少有1/5的站同时发生干旱事件，则定义为区域干旱事件。在确定干旱事件过程中，如果两次干旱间隔不超过6 d，则认为是同一次干旱事件(Qian et al, 2011)。

1.3.2 区域性干旱事件的识别

(1) 根据上述文献的定义，对单站干旱事件的检测选取是否达到中旱为标准。对逐日的综合干旱指数CI进行检测，判断其是否有CI≤-1.2(张强等，2006；李韵婕等，2014)，若满足，则事件开始。

(2) 对单日发生干旱事件的站点判断其是否具有集中性。首先确定扫描分组半径Dc，即定义同组的两个站点距离不超过Dc，而不同的组之间的两点距离必须大于Dc。同时考虑保留在组内的站点数是否达到定义群发性站点数的阈值Qc。在本文中，参考李韵婕等(2014)和况雪源等(2014)的方法，并考虑到云南省覆盖面积的最大跨径和天气系统的尺度问题，Dc定为200 km；群发性站点数定为全省站点数的1/5(Qian et al，2011)，即25站，该站数已经超过了在云南天气预报业务中定义全省性天气过程为21站的标准。

(3) 群发性干旱事件的持续性。我们通过对当日满足群发性干旱事件标准组与前一日满足干旱事件标准组(称为原事件)的重合站点进行判断，是否持续可分为三种情况：(a)如果重合站点达到标准，则将该组并入原事件，则干旱持续。(b)如果重合站点未达标准，则原事件暂停，新事件开始。(c)如果原事件超过6 d没有新组并入，则原干旱事件至暂停日结束；如果原事件在6 d内有新组并入，则干旱事件持续。这一步需要定义一个群发性事件是否合并的重合站点阈值Hc，我们选用群发性站点数25站的1/3作为标准，即8站。

1.3.3 群发性干旱事件的评估

对于干旱事件综合状况的描述，本文选取如下参数进行度量：

持续天数：ALD为事件的开始日到结束日之间的总天数；

影响站点数：AST为事件影响的总站数；

累积强度：AQ表示在一次区域性干旱事件中，逐站逐日CI指数低于阈值CI₀的距平绝对值之和(累积强度值越大，则灾害强度越强)

$ AQ = \sum\limits_{n - 1}^N {\sum\limits_{k - 1}^K {\left| {C{I_{nk}} - C{I_0}} \right|} } $

平均强度：$MQ = \frac{{AQ}}{{AST}}$

极端最大强度:EMX表示在一次区域性干旱事件中，评估区域内所有站点与灾害阈值差的最大值

$ EMX = {\rm{MA}}{{\rm{X}}_{n = 1,N;K = 1,K}}\left| {C{I_{nk}} - C{I_0}} \right| $

平均中心经度：MLON为受影响站点位置的经度平均值(以影响天数为权重)；

平均中心纬度：MLAT为受影响站点位置的纬度平均值(以影响天数为权重)。

1.4 区域性干旱事件综合评估模型

一般地，一次区域性干旱过程持续时间越长、影响站点越多、干旱强度越强，灾害造成的损失就越重。为了能更加全面地反映云南地区干旱的综合影响程度，本文选取持续天数、影响站点、平均强度、累积强度和极端最大强度这5个单一事件评价指标，来建立云南区域性干旱的综合评估模型。为了确定权重系数的客观性，参考况雪源等(2014)、李韵婕等(2014)的做法，首先将这5个单一指数标准化后按降序排列，再对序列求取前10%事件的序列数值，然后再对该数值归一化处理，即可得到5个权重系数分别为0.14, 0.19, 0.34, 0.17和0.16。再用这组权重系数将5个单一指数标准化后的值进行加权求和，得到区域性干旱事件的综合强度指数I_dry，其计算公式如下：

$ \begin{array}{l} {I_{{\rm{dry}}}} = a \times AL{D^*} + b \times AS{T^{\rm{*}}}{\rm{ + }}c \times M{Q^*} + \\ \;\;\;\;\;\;\;\;a \times A{Q^*} + e \times EM{X^*} \end{array} $

式中：I_dry为区域性干旱综合强度指数，a，b，c，d，e分别为权重系数，ALD，AST，MQ，AQ，EMX分别为持续天数、影响站数、平均强度、累积强度和极端最大强度(*表示标准化)。

1.5 区域性干旱综合强度等级划分

基于云南省区域性干旱事件的综合强度指数I_dry的计算结果，对指数进行各频次的排列(图略)，参照李韵婕等(2014)和袭祝香等(2009)的方法，发现在近55年来已识别出的121次区域性干旱事件中，I_dry < 0.0的事件有68次，占了约总数的56%，该类干旱事件出现频率高，事件强度偏弱，定义为一般干旱等级。I_dry>2.0的事件有6次，约占5%，该类事件出现频率低，但干旱事件的强度确是最强的，造成的影响也是最严重的，定义为极端干旱等级。其次是2.0>I_dry>1.0的事件有11次，约占9%，定义为重度干旱，而1.0>I_dry>0.0的事件有36次约占30%，这类事件发生频次相对一般干旱要少一些，定义为较重干旱；根据上述的频次分布，事件分级阈值确定为0.0，1.0和2.0(表 1)。

2 近55年来云南地区干旱事件特征 2.1 时间变化特征

经过判断识别，1961—2015年云南区域性干旱事件一共发生121次，其发生频次、累积强度和累积影响站次的演变(图 1)显示，三者均呈现上升趋势，且年际差异大，线性趋势均未通过0.05的显著性水平检验。近55年来，云南地区平均每年发生干旱2.2次，每10年平均增多约0.08次；其中有2年(1965和2000年)未发生区域性干旱事件，有9年出现干旱的频次最多是4次，分别为1972、1975、1982、1988、1996、1998、2006、2011和2014年(图 1a)；累计强度排名前三的年份依次是2009、2012和1978年(图 1b)；累计影响站次最多的前三年分别是1988、2014和1996年(图 1c)。值得关注的是，进入21世纪以来，近15年中无论干旱的发生频次、累计强度和累计影响站次，均有排名前三的年份出现，这印证了云南区域性干旱逐渐增多、强度增强的趋势。与李韵婕等(2014)的研究结果对比后发现，近55年来，在云南地区发生的区域性干旱事件的次数较其偏多，而对于该区域干旱累积强度排名前三的年份和未发生区域性干旱年份的识别上基本是一致的，仅在干旱发生频次的变化上有所不同，说明这两种方法对于干旱强度识别的敏感性比较一致，但是干旱过程的划分则略有不同。这主要是由于所选取的站点资料的空间密度、时间尺度和事件扫描半径的不同造成的，本文选取站点的空间密度、时间尺度大于前者，而空间扫描半径小于前者，说明本文在更长时间序列的观测资料基础上对干旱事件进行分辨率更高的空间识别，其结果会更加精细。

从近55年云南区域性干旱事件的年代际变化分析来看(图 2)，区域性干旱事件在20世纪的70、80年代里发生频次最多，各发生了25次，其次是21世纪初的前10年发生了23次，最少的是20世纪60年代，发生区域性干旱事件16次；干旱累积强度在21世纪初前10年最强，在20世纪90年代最弱，从干旱的累积发生站次来看，在21世纪前10年累积发生站次最多，达到2208站次，20世纪60年代最少，累积发生1450站次。特别地，在2011—2015年的5年中，干旱发生频次、累计强度和累积发生站次分别为13次、2240和1252站，均已经超过了各指标在前面各年代统计极值的50%以上，上述灾害评估参数的年代际统计结果同样也表明了在近年来，云南的区域性干旱事件有发生频次、影响范围和灾害强度同时增强的趋势。

全球气候变暖和大气环流的异常变化与干旱事件的发生密切联系(黄荣辉和杜振彩，2010；刘珂和姜大膀，2014)。在全球气候变暖背景下，云南气候也出现了明显的增暖变化，1961—2012年云南年平均气温升温速率为0.16 ℃·(10 a)^-1，特别是进入21世纪后，升温加快，平均气温偏高0.36℃，冬季和秋季的升温速率最大。同期，全省平均降水量呈减少趋势，减少速率为16.1 mm·(10 a)^-1，进入21世纪后，平均降水较多年平均偏少近10%，其中除春季降水呈略增加趋势，夏、秋、冬季降水呈减少趋势(李维京等，2015；肖子牛等，2016；《云南未来10—30年气候变化预估及其影响评估报告》编写委员会，2014)。另外，由于云南地处典型的季风气候区，其旱涝变化受南亚季风的影响最为显著，印度洋季风水汽输送的强弱变化直接影响到云南地区的降水异常(程建刚等，2009)。现有的很多研究发现，南亚季风呈现年代际减弱的特征，相应减弱了海洋至大陆的水汽输送(丁一汇等，2013)。另外，在全球气候变暖的大背景下，特别是在秋冬季节，青藏高原积雪减少，其上空视热源偏高，西南地区多出现干燥的偏北气流(过霁冰等，2012)，中高纬度贝加尔湖附近高度场偏低，东亚大槽偏弱，不利于北方冷空气南下，同时南亚大陆增暖，其高度场偏低，南支槽偏弱，不利于引导西南水汽输送，进而导致云南地区冬季降水偏少(陶云等，2014；晏红明等，2015)。以上诸多因素的影响在很大程度上导致了云南干旱出现的频率增加。本文仅从前人的研究成果中探究了引起云南干旱频率增加的原因，但在气候变暖背景下，南亚季风年际变化的原因，及其对云南干旱影响的物理过程等问题，还需进一步深入研究。

2.2 频次分布特征

分析区域性干旱事件开始时间后发现，云南地区1、3月发生干旱最多，分别为17次，其次是12月发生干旱15次，在雨季的7、8月干旱发生最少，分别仅有3次(图 3a)；云南区域性干旱持续天数集中在15~45 d，峰值为30 d，超过150 d的干旱较少发生(图 3b)，发生时间最长的是2009—2010年的秋冬春连旱，灾害一共持续222 d。结合干旱事件发生时段及持续时长来看，云南地区冬、春季干旱发生较多，其次是秋季，夏季干旱发生较少。

从受干旱影响的站点数来看，云南地区多发生全省性的旱情，在全省125个气象站中，一次干旱影响站点数最为集中的是110~125站次，在近55年中，一共出现了34次，其次是100~110站和80~90站，分别为16次(图 3c)；从干旱事件的平均过程强度来看，云南地区多发生中度、重度干旱，有近96%的干旱事件的平均过程强度较CI指数中旱等级-1.2偏低0.2~0.8，按综合气象干旱等级可划分为中旱和重旱(图 3d)。

2.3 区域特征

由1961—2015年云南区域性干旱事件的累积频次和累积强度的地域分布特征显示(图 4)，云南省绝大部分地区干旱普遍超过50次，干旱较为集中发生区域位于云南中部地区，这些区域在近55年中，干旱发生频次的极值超过了100次，普遍也在90次以上(图 4a)；从累积强度来看，整个云南中部区域干旱偏重发生，仅在云南西北部和东北部的部分区域，干旱程度偏轻(图 4b)。显而易见，云南大部区域属于干旱多发、重发区域，同时也属于高干旱灾害风险区域，与李韵婕等(2014)、张强等(2017b)的研究结果是一致的。

从近55年来云南区域性干旱事件发生的平均中心位置来看，有近一半以上的干旱事件中心位置都发生在24.5°~25.5°N、101°~102°E这一矩形区域内(图略)，根据事件发生的平均中心位置与该区域的关系，可客观地划分事件的空间分布类型。通过综合干旱指数I_dry识别出来的6次极端干旱和11次重度干旱事件中，中部型有11次，西部型3次，南部型有2次，东部型1次。显而易见，发生频次最多的是中部型，在强干旱事件中占了65%，其次是西部型占了强干旱事件的17%，东部型和南部型在强干旱事件中则发生相对较少。图 5给出了云南区域性干旱事件中，中部型、南部型、东部型和西部型的分布典型个例。

地形是造成云南中部区域干旱多发的另一个重要因素。云南地形西北部高、东南部低，最高点为滇藏交界的梅里雪山主峰卡格博峰，海拔6740 m，最低点在与越南交界的南溪河与元江交汇处，海拔仅76.4 m，高海拔与高纬度相结合，低海拔与低纬度相一致，这样的地形特点加大了气候态的水平变幅，加之占全省总面积94%的高原、山地和坡地等地形的气候垂直变率，导致了云南各地灾害频发、多发，差异性大的特点。云南中部及以东地区地处哀牢山脉的西侧，从印度洋吹来的西南暖湿气流被其阻隔，在滇西区域往往形成多雨、湿润的气候特征，而处在背风坡的滇中地区则降水偏少，极易形成干燥、少雨的气候特征。由于气候和地形条件的复杂性，加之人类活动的影响以及大气环流的年际变化，使得云南地区干旱灾害日趋严峻。

3 实况验证

表 2中列出了近55年来，云南6次区域性极端干旱过程，2009—2010年的秋冬春连旱，名列榜首。从表中统计的6次极端干旱过程的指标来看，云南地区在冬春季节多发严重干旱，最长能持续到春末夏初的5、6月，形成冬春连旱或者是秋冬春连旱，2009年极端干旱就属于后者；其次，严重旱情一般都会波及全省的125个县(市)，或是绝大多数县市；干旱事件平均强度的CI指数较-1.2中旱等级标准偏低0.7~1.0，达到重旱等级，极端强度的CI指数值更是达到-4.1~-3.5，为特旱等级。特别地，在近10年中，就有两次极端干旱出现，这也说明了云南地区干旱事件频次增多、强度增强。

为了对已识别出的结果进行验证，本文选取这6次极端干旱过程与同期的降水实况进行对比后发现，在相对应时段内，全省无资料缺测的台站中，降水偏少2成以上的台站，分别有75~109站次，占全省站点数的62%~90%，即在干旱发生时段内，全省绝大部分台站降水特少或极少，降水正常或者偏多的台站仅占全省的3%~20%(图 6)。考虑到文章篇幅，本文仅列举了最近两次极端干旱的同期降水距平百分率与累积强度来进行对比，由图 7可以看到，这两次干旱的累积强度高值中心与降水距平百分率的负值中心对应紧密，空间分布趋势基本一致，说明降水实况与干旱过程强度比较一致。

为从多方面来验证本文识别出的干旱过程的可靠性，经查阅《中国气象灾害大典·云南巻》(温克刚和刘建华，2006)，其中，对1963、1969年云南干旱的评述是云南省干旱十分严重，为解放以来少有的大旱年；1984年云南春旱成灾，降水量比同期减少7~9成；1979年，云南省继上年冬旱后降水持续偏少，出现了历史上罕见的大旱，全省3/4的县(市)到6月18日才陆续进入雨季。特别值得注意的是，在前述的云南近55年来干旱事件的时间变化特征中，1965和2000年云南没有发生区域性干旱事件，查看史料记录为，1965年仅有江川、永善两县在7月出现了短时、局地旱情；2000年仅在元江河谷的部分地区出现了短时冬季干旱(温克刚和刘建华，2006)。从上述分析可以看出，本文所识别的区域性干旱事件与观测记录对干旱事件原貌的记载是基本符合的。

4 结论与讨论

(1) 本文利用逐日综合气象干旱指数为研究资料，基于前人工作的基础上，运用一种更简化的识别区域性干旱事件的方法，对近55年来云南区域性干旱事件进行识别及统计分析，从识别结果来看，更符合实际，与前人研究结果可相互印证，且本文所识别出的区域性干旱过程在空间和时间识别率上更为精细。

(2) 选取区域性干旱事件的持续天数、影响站点数、平均强度、累积强度和极端最大强度这5个单一事件评价指标，构建了云南区域性干旱的综合评估模型，对区域性干旱的评价更加全面、客观，且更具操作性。

(3) 1961—2015年云南共发生区域性干旱事件121次，其发生的频次、累积强度和累积影响站次均呈现上升趋势，且年际差异大。特别地，在2011—2015年的近5年中，干旱发生频次、累计强度和累积影响站次均已超过了各指标在前面各年代统计极值的50%以上，表明近年来，云南的区域性干旱事件有发生频数、影响范围和灾害强度同时增强的趋势。

(4) 云南在冬、春季节的12、1和3月发生干旱最多，雨季的7、8月干旱发生最少；干旱持续天数集中在15~45 d，峰值为15~30 d，超过150 d的干旱较少发生，最长的可达222 d。云南多发全省性的旱情，在全省125个气象站中，一次干旱事件一般影响110~125站次，且多发中、重度干旱，有近96%的干旱事件平均强度能达中旱和重旱。

(5) 云南中部区域干旱偏多、偏重发生，滇西北、滇东北和滇东南的部分区域干旱程度相对较轻。在严重的干旱事件中，根据平均中心位置可分为中部型、西部型、东部型和南部型，其中，中部型发生频次最多。

(6) 云南所处的特殊的地理环境与气候变暖背景下大气环流的异常、年际变率加大是导致云南地区干旱事件频率和强度逐渐增大的主要原因。

本文以逐日综合干旱指数为基础对云南地区近55年来的区域性干旱事件的持续时间、影响范围、累积强度等灾害表征量进行了客观的统计分析，弥补了用常规旬月气象资料无法准确描述气象干旱事件开始、发展及结束的不足，同时也为区域性干旱事件进行成因诊断提供了相对可靠的参考。但就云南干旱监测与预测理论研究及灾害预警技术的提高而言，不同的干旱监测技术在云南地区的适用性分析仍需加强；同时，在气候变暖背景下，南亚季风的年际变化与云南地区干旱的年际变率的规律及其影响的物理机制等尚不明确，需要进一步后续研究。

致谢：本文所用到的区域性干旱识别方法的选取及参数化方案的确定曾得到中国气象科学研究院研究员任福民老师、国家气候中心高级工程师龚志强老师的悉心指导和无私帮助，资料的获取得到了国家气候中心侯威高级工程师的大力支持，对三位老师表示最诚挚的谢意！