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Analysis of Spatiotemporal Characteristics of Drought in Dali Prefecture Based on Standardized Precipitation Index
ZHANGGuoxing, MAFang, YUANYu, LUOJin, DENGJibo
Chin Agric Sci Bull ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (14) : 136-146.
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Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
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Analysis of Spatiotemporal Characteristics of Drought in Dali Prefecture Based on Standardized Precipitation Index
The frequent and complex drought disasters in Dali Prefecture in recent years have posed a long-term threat to the sustainable development of agriculture. Studying the occurrence patterns and development trends of droughts in Dali Prefecture can provide a scientific basis for drought prevention and monitoring. Using the monthly precipitation data from 12 meteorological stations in Dali Prefecture, the standardized precipitation index (SPI) values at different time scales from 1965 to 2024 were calculated for each station. The spatiotemporal variation characteristics of droughts at annual and seasonal time scales in Dali Prefecture were analyzed based on three indicators: drought frequency, drought intensity, and drought station proportion. The results show that: (1) the average annual drought frequency in Dali Prefecture is 32.22%, with relatively higher frequencies of severe and extreme droughts in the northwestern, central, and southeastern regions. The average seasonal drought frequency ranges from 29.17% to 30.28%, with relatively higher frequencies of spring, autumn, and winter droughts, and slightly lower summer drought frequency. (2) From the view of drought level, droughts at both annual and seasonal scales are dominated by light and moderate droughts. The intensities of annual, summer, and autumn droughts show an upward trend, while the intensities of spring and winter droughts show a downward trend. (3) From the aspect of drought range, the scopes of droughts at both annual and seasonal scales are mainly characterized by localized and region-wide droughts. The scopes of annual, summer, and autumn droughts show an upward trend, while the scopes of spring and winter droughts show a downward trend. (4) Overall, both the drought intensity and the drought station proportion in Dali Prefecture show an upward trend, indicating that droughts are developing towards higher intensity and larger scope. In recent years, the proportion of extreme droughts such as severe and extreme droughts has increased, and the impact scope and intensity of droughts have also shown an increasing trend. The research results can provide a scientific basis for drought monitoring and disaster prevention and mitigation measures in Dali Prefecture.
Dali Prefecture / meteorological drought / standardized precipitation index / drought frequency / drought intensity
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赵鸿, 蔡迪花, 王鹤龄, 等. 干旱灾害对粮食安全的影响及其应对技术研究进展与展望[J]. 干旱气象, 2023, 41(2):187-206.
干旱是当今世界出现频率最高、持续时间最长、危害范围最广的重大气象灾害，对全球农业、生态、社会发展和国民经济等影响巨大而广泛。农业旱灾是影响农业生产的重要因素，农业生产关乎着国家粮食安全。我国是一个农业大国，同时也是一个旱灾频发的国家，深入了解农业干旱灾害的成因、影响特征、旱灾强度、严重程度以及作物致灾的生理过程和机理等是提升农业干旱灾害监测预测预警水平、减轻和防御灾害损失、提高国家粮食安全生产需要解决的重要科学问题。本文综合回顾了国内外不同程度的农业干旱及其对粮食生产影响的最新研究进展，从农作物形态、生理、细胞和分子水平等方面探究了干旱影响特征及机制，围绕粮食生产如何有效应对农业干旱问题，评述了当前农业干旱监测的主要指标、方法、预警系统等，针对农业可持续发展和干旱新特征，讨论了当前防旱减灾和农业干旱应对的现状，强调了适应与减缓并举的一系列干旱应对措施，在此基础上结合国家、区域和行业发展需求提出了今后应着重加强的重要科学问题、研究对策及学科发展展望。
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刘宪锋, 傅伯杰. 干旱对作物产量影响研究进展与展望[J]. 地理学报, 2021, 76(11):2632-2646.
粮食安全关乎人类生存和社会发展,是总体国家安全观的重要组成部分。本文首先梳理了作物产量影响因素及干旱对作物产量的影响过程,进而从基于田间控制实验、统计模型、作物生长机理模型以及遥感反演模型等4个方面系统回顾了干旱对全球主要作物产量影响评估的最新进展,揭示出当前研究呈现出由单灾种向多灾种、由单目标向多目标、由统计模型向综合模型转变的特征。文献计量分析表明,1990—2020年干旱对作物产量影响研究发文量呈指数增长,且研究主题经历了由传统的作物水分胁迫到作物受旱影响与适应综合研究的转变过程,体现出研究视角的不断深化和综合。在学科分布上,农学、植物学和环境科学是研究干旱对作物产量影响的主要学科,建议应加强地理学多要素多尺度的系统性思维在粮食和水资源耦合系统研究中的应用。最后,在分析现有问题和挑战的基础上,将未来应关注的重要议题归纳为以下4个方面,即构建干旱对作物产量影响的多源信息数据库、阐明干旱对作物产量影响的关键过程及机理、发展耦合宏观与微观过程作物生长机理模型和搭建作物产量与粮食安全综合监测平台系统,旨在通过提高干旱对作物产量影响的监测预警和科学管控,实现农业可持续发展和全球粮食安全。
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贺大兴. 极端气候对中国粮食产量影响的定量分析[J]. 中国农业资源与区划, 2017, 38(4):28-34.
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阿帕尔·肉孜, 柳宏英, 叶尔克江·霍依哈孜, 基于标准化降水指数的1961—2020年昌吉地区气象干旱趋势分析[J]. 节水灌溉, 2023(5):84-95.
采用昌吉地区10个气象站1961-2020年降水量资料，计算昌吉地区年、季尺度标准化降水指数（SPI-12、SPI-3），并对SPI指数评价实际干旱的能力进行验证。运用趋势分析法、M-K突变检验法、小波分析法等方法，探究昌吉地区气象干旱变化特征；在此基础上分析年、季尺度上的干旱频率、干旱强度和干旱覆盖面积的变化趋势。结果表明：SPI指数可以表征昌吉地区的干旱特征；1961-2020年昌吉地区年SPI值呈明显的阶段性特征，年代变化趋势呈变干-变湿-变干的变化波动，进入21世纪以来，变干趋势较为明显；昌吉地区春、夏、秋季SPI呈不显著的湿润化态势，但进入21世纪以后，春、夏季逐年变干旱化，冬季呈显著的湿润化态势；干旱强度在全区范围内主要为轻旱和中旱等级，2010年以来春、夏、秋季干旱强度明显增大；1961-2000年干旱发生面积有轻微减少，进入21世纪以来干旱范围向扩大趋势发展，全域性和区域性干旱发生较为频繁；在周期性变化方面，存在着3～5 a、8～18 a、20～30 a的多重周期振荡，且随时间尺度降低，表现的“干-湿”交替渐趋频繁，但不同时间尺度表现出不同的干湿震荡规律。
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鹿翔, 韩芙蓉, 高昕瑜, 等. 基于相对湿润指数的浙江省茶叶气象干旱特征分析[J]. 浙江农林大学学报, 2024, 41(1):57-66.
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朱烨, 靳鑫桐, 刘懿, 等. 基于短时间尺度自适应帕尔默干旱指数的中国干旱演变特征分析[J]. 水资源保护, 2022, 38(4):124-130.
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蔡晓冬, 黄嘉仪, 韩芙蓉. 基于CI和MCI指数的浙江金华市干旱特征分析[J]. 中国防汛抗旱, 2026, 36(2):42-49.
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高晴, 孙金伟, 赵晓雪, 等. 基于SPEI的中国干旱多尺度时空特征分析[J]. 节水灌溉, 2024(6):111-120,127.
干旱作为影响社会经济发展的自然灾害之一，探究中国干旱时空变化特征，对干旱预防和策略制定具有重要意义。以1979-2020年中国7个区域的标准降水蒸散指数（SPEI）网格数据作为基础，应用干旱频率和强度指标，结合改进的Mann-Kendall检验（MMK）方法和滑动时间窗口法，分析不同时间尺度（1个月、3个月、6个月、12个月）下的中国干旱时空特征。结果表明：在空间上，青藏高原、内蒙草原地区、西北荒漠地区、东北湿润半湿润温带地区的干旱程度更为突出；干旱频率随SPEI时间尺度增大而减小，随干旱等级（SPEI-3、SPEI-6以及SPEI-12尺度）的增加而减少；中国空间趋势变化为西北荒漠地区、青藏高原、内蒙草原地区、华中华南湿润亚热带地区北部、华北湿润半湿润暖温带地区南部、东北湿润半湿润温带地区具有显著干旱化趋势，青藏高原和东北湿润半湿润温带地区均具有明显的干湿差异。在时间上，西北荒漠地区的SPEI-1～SPEI-12尺度、青藏高原的SPEI-1～SPEI-12尺度、内蒙草原地区的SPEI-1～SPEI-12尺度、东北湿润半湿润温带地区的SPEI-6和SPEI-12尺度、华中华南湿润亚热带地区SPEI-1、SPEI-3和SPEI-12尺度的干旱较为突出。研究结果可为中国干旱预防和影响评估提供一定参考依据。
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胡雪, 马光, 李春强, 等. 1965年以来张家口地区季节干旱变化特征分析[J]. 科技导报, 2019, 37(20):40-48.
干旱对河北省张家口地区农业生产具有重大不利影响，典型干旱年份导致了严重的经济损失。基于张家口地区14个气象站1965—2018年的气象观测资料，采用标准化降水指数（SPI）和数理统计方法，分析了张家口地区季节干旱的时空变化特征。结果表明：影响农业生产显著的夏季干旱呈显著增加趋势，特别是20世纪90年代以来，干旱持续时间较长，空间范围较大；春秋季干旱出现减轻趋势，21世纪以来干旱相对偏轻；冬季干旱没有显著的变化趋势。因此，应重点加强对夏季干旱的防御管理。
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李斌, 解建仓, 胡彦华, 等. 基于标准化降水指数的陕西省干旱时空变化特征分析[J]. 农业工程学报, 2017, 33(17):113-119.
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林孝松, 张莉, 余情, 等. 1917年以来重庆市气象干旱时空演变分析[J]. 灾害学, 2024, 39(3):9-15.
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唐怡, 卯昌书, 苏建广. 基于SPI指数的云南省干旱时空特征分析[J]. 水利水电快报, 2023, 44(2):17-23.
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周丽, 谢舒蕾, 吴彬. 基于CI和强度分析方法的四川冬春季干旱事件变化特征[J]. 自然灾害学报, 2020, 29(3):36-44.
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张巧凤, 刘桂香, 于红博, 等. 基于标准化降水指数的锡林郭勒盟干旱特征分析[J]. 自然灾害学报, 2015, 24(5):119-128.
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商守卫, 王银堂, 崔婷婷, 等. 基于标准化降水指数的成都市气象干旱演变特征[J]. 水电能源科学, 2022, 40(12):26-29,63.
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刘丛伟, 胡珊珊, 张涛, 等. 基于SPI指数的白洋淀流域干旱演变特征分析[J]. 水土保持研究, 2022, 29(6):254-259,267.
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李忆平, 李耀辉. 气象干旱指数在中国的适应性研究进展[J]. 干旱气象, 2017, 35(5):709-723.
在全球变暖背景下, 中国极端干旱事件频繁发生，其强度和范围都不断增大，这不但给国民经济特别是农业生产等带来巨大损失, 还会造成水资源短缺、荒漠化加剧、沙尘暴频发等诸多深远的不利影响。为进一步提高干旱监测、预测、评估和决策服务等方面的技术水平, 以气象干旱为对象，对常用的气象干旱指标在中国的时空适应性进行了系统总结。首先，从指数的计算原理及考虑要素的角度回顾了国内常用干旱指数及其特点，这些指标主要分为两类：一类是只考虑单一因子的干旱指标，另一类是考虑多要素的干旱指标。其次，系统归纳了这些干旱指数在我国不同区域、不同季节的适应性，阐述了对现有干旱指数的进一步修正、改进及其应用效果，并对影响干旱指数适应性的主要因素进行探讨。最后，提出目前干旱研究领域存在争议的问题，探讨今后在气象干旱监测指标及其适应性研究中应重点解决的关键科学问题及发展趋势。
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赵伟, 张宇, 张智红. 1981—2010年重庆地区季节性干旱时空变化特征分析[J]. 水土保持研究, 2016, 23(3):192-198,203.
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商东耀, 张志红, 岳元, 等. 基于标准化降水指数的河南省近45年干旱时空特征分析[J]. 干旱地区农业研究, 2021, 39(4):162-170.
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赵兰兰, 闻童, 赵兵, 等. 西南地区近50年干旱趋势及特征分析[J]. 水文, 2021, 41(6):91-95,59.
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何娇楠, 李运刚, 李雪, 等. 云南省1961—2012年干旱时空变化特征[J]. 山地学报, 2016, 34(1):19-27.
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杜俊, 李蒙, 李善德. 云南水分盈亏量变化特征研究[J]. 节水灌溉, 2023(7):34-43.
为了揭示云南气象干旱的时空演变特征，基于Penman-Monteith方法计算云南各地1961年以来不同时段的潜在蒸散量，用降水量与潜在蒸散的差值即水分盈亏量作为气象干旱分析指标，分析了1961年以来云南冬春季、初夏及全年3个关键时段的降水量、潜在蒸散、水分盈亏量的年际变化特征、空间变化差异及突变特征、周期变化特征。结果表明：云南降水量、潜在蒸散量及水分盈亏量变化时空差异显著，冬春季常年水分亏缺，季节性干旱明显，全年和初夏总体水分盈余，但年际差异显著；1961年以来，云南冬春季、初夏和年降水量以及潜在蒸散量均呈减少趋势，由于变化速率差异较大，导致水分盈亏量呈现的变化趋势不一，年水分盈亏量呈减少趋势而冬春季和初夏水分盈亏量呈增加趋势；基于水分盈亏量的气象干旱评估指标可以较好的揭示云南气象干旱的阶段性和季节性变化特征，也能较好的体现21世纪以来气象干旱偏重的趋势，在气象干旱监测评估方面具有较好的应用前景。
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吕纯月, 管兆勇, 黄垭飞. 1961—2018年西南地区夏季干旱变化特征及其与环流异常的联系[J]. 大气科学学报, 2021, 44(4):573-584.
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熊光洁, 张博凯, 李崇银, 等. 基于SPEI的中国西南地区1961-2012年干旱变化特征分析[J]. 气候变化研究进展, 2013, 9(3):192-198.
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