干旱問題是全球共同面臨的氣候難題，全球每年因干旱造成的經濟損失達 60 ～80 億美元，超過氣象災害損失的 50%，嚴重制約著工農牧業的發展。我國干旱面積約占國土面積的 47%，1949 －1999年期間，平均每年受旱面積約 2159． 3 萬 hm2，約占各種氣象災害面積的 60%，每年因旱災損失糧食 100 億kg。研究表明，氣候變化將會影響全球的降水量、蒸發量，進而影響水資源時空分布和引起水資源數量的改變，我國北方干旱有進一步加重的趨勢。內蒙古地區分布著8800 萬 hm2可利用天然草場和667 萬 hm2農田耕地，是我國重要的天然生態屏障，但受地理位置和氣候條件的影響，內蒙古地區降水量不足，生態環境脆弱，干旱成為限制該區農牧業發展最重要的因子。

近年來，許多學者對我國干旱問題進行了相關的研究，白美蘭等基于綜合氣象干旱指數\\( CI 指數\\) 計算方法，分析了內蒙古中東部地區春季和夏季干旱的時空分布特征; 程國棟等分析了近 50a 西北地區的氣候和干旱的變化及其對農業經濟的影響。而對于內蒙古地區降水和旱情空間分布的研究較少，而有關作物生長季階段的旱情程度分析更加鮮見。文中擬采用歷年自治區氣象數據，研究分析內蒙古不同地區作物生長季內水資源空間分布和旱情狀況，為合理布局農牧業、充分利用水資源和實現穩產提供參考依據。

1 材料和方法

1． 1 研究區概況和數據選取

內蒙古自治區處于我國北方內陸，經緯度 97． 2 ～126． 1°E，37． 4° ～53． 4°N，占全國總面積的 12． 1%。

全區大部地區海拔在 1000m 以上，屬于溫帶大陸性氣候。大興安嶺貫穿于內蒙古東部，是典型的林牧交錯區，大興安嶺附近為森林覆蓋區，大興安嶺以西主要分布著濕地草甸草原和溫性草甸草原; 陰山山脈呈東西向橫亙于內蒙古南部，陰山北麓為典型的農牧交錯帶區域;內蒙古西部分布著沙漠和荒漠，農業類型主要為依托灌溉的設施農業，如河套平原地區。

文中基礎數據采用內蒙古 46 個氣象站點 1961 －2010a 氣象資料，站點分布在呼倫貝爾市、烏蘭察布市、呼和浩特市、赤峰市、包頭市、鄂爾多斯市、興安盟、錫林格勒盟、通遼市、巴彥淖爾市和阿拉善盟等地區\\( 圖1\\) 。

1． 2 研究方法

1． 2． 1 降水變率

降水量的相對變化率\\( 降水變率\\) 可以用來分析降水量的年際變化規律，公式為:【1】


式中，n 為樣本數; Xi為年降水量; x珋 為多年平均年降水量。

1． 2． 2 氣候傾向率計算

用 Xi表示樣本量為 n 的某一氣候要素，用 t 表示 Xi所對應的時間，則 Xi與 t 之間的一元線性回歸方程可以表示氣候要素的趨勢變化:Xi= at + b t = 1，2，3，……n式中: a 為回歸系數，文中采用最小二乘法估算。以 a 的 10 倍作為氣候要素氣候傾向率。

1． 2． 3 干旱指標計算

作物生長季內降水量\\( R\\) 少于農作物需水量\\( E\\) 稱之為干旱，文中干旱指標\\( K\\) 采用缺水量\\( E － R\\)與需水量\\( E\\) 百分比，即: K = \\( E － R\\) /E就月尺度而言，旱情除了受當前月降水量和作物需水量的影響外，還受上一月水分盈余狀況的影響，因此計算時用修訂的降水量 R0:R0= Ri+ R'i － 1式中: Ri為第 i 月降水量，R'i － 1為第 i －1 月水分盈余量，且：【2】


內蒙古地區 5 月份以前溫度較低，降水多以積雪的形式存在，溫度升高后，積雪融化，對土壤底墑有很好的補充作用，利于播種和牧草返青，故 5 月份獲得的水分盈余量計算時為 1 －4 月份降水量與蒸發量之差。

而農業需水量\\( E\\) 主要受溫度因子制約，故文中采用作物需水量受溫度影響為主的計算方法，即:E = 0． 16∑t式中: ∑t 為生長季內日平均溫度≥0℃的積溫。

K 值越大表明干旱越嚴重，根據 K 值不同劃分為不同的干旱程度等級: 不旱 \\( K ≤0 \\) 、輕旱 \\( K ≤25% \\) 、中旱\\( 25% ＜ K≤50% \\) 、重旱\\( 50% ＜ K≤75% \\) 、極旱\\( K ＞ 75% \\) 。

1． 3 數據處理

計算了內蒙古 46 個站點 1961 －2010a 生長季內\\( 5 －9 月\\) 降水量、變異系數、氣候傾向率、干旱指數。

采用 ArcGIS 軟件反距離權重插值法\\( inverse distance weighted interpolation，IDW\\) 對氣候要素進行了空間分析，研究和討論內蒙古作物生長季的降水資源和旱情的空間分布特征。

2 結果與分析

2． 1 生長季降水資源分布特征

如圖 2a 所示，內蒙古地區作物生長季內\\( 5 －9 月\\) 降水為 28． 7 ～437． 0mm，平均為 255． 0mm，各月平均降水量分別為 22． 8mm、47． 3mm、84． 1mm、70． 3mm、30． 4mm，生長季降水占全年降水量的 80% 以上，東部地區的滿洲里、巴林左旗、林西等地區生長季降水占全年降水量的 90%左右。

生長季降水分布空間差異大，降水等值線沿經向分布，由東向西，降水量遞減\\( 圖 2a\\) 。內蒙古東部地區呼倫貝爾市大部分地區、興安盟、通遼市、赤峰市作物生長季內降水量大于 300mm，雨量相對充沛; 中部地區的錫林郭勒盟大部分地區、烏蘭察布市、包頭市、呼和浩特市、鄂爾多斯市降水量 200 ～ 300mm; 以此往西，降水量在 200mm 以下，阿拉善盟的中西部地區降水量小于 100mm。降水變率為 16 ～48%，平均為 25． 3%\\( 圖 2b\\) 。降水變率空間分布與降水量分布降水量較大的東部和中部地區降水變率小，在 25%以下，西部地區降水變率大于 30%?！緢D2 略】

近 50 年，內蒙古生長季降水平均減少了 22． 5mm，氣候傾向率為 －4． 5mm/10a，東部地區傾向率絕對值大于西部地區\\( 圖 2c\\) 。呼倫貝爾市部分地區、通遼市生長季降水減少最多，氣候傾向率小于 －10mm/10a，西部鄂爾多斯市、巴彥淖爾市、阿拉善盟的東部地區降水少幅增加，氣候傾向率 0 ～ 10mm /10a。

2． 2 近 50 年生長季內月尺度旱情特征分析

1961 － 2010 年，生長季內干旱最嚴重的年份是 2000、2007a，自治區 46 個氣象站點均出現了干旱，1998 年干旱程度最輕，也有 28 站出現旱情。近 50a，自治區重旱以上的站數超過 30% \\( ≥14 站\\) 的年份有41 年，20 世紀 90 年代中期以后，出現干旱的氣象站點基本保持在 40 站以上。5 月份是干旱最嚴重的月份，干旱站點最多\\( 41 站，多年平均值，下同\\) ，重旱以上的站數超過 30% 的年份有 49 年，基本為"十年十旱"。7 月份，發生干旱的站點平均為 39 站，這一時期，降水量較為充沛，主要以輕旱和中旱為主，重旱以上的站數超過 30%的年份有 29 年，約五年三遇。8 月份，干旱站點最少\\( 28 站\\) ，重旱以上的站數超過30% 的年份有 26 年，約兩年一遇。是發生重旱以上干旱頻率最小的月份，但干旱站點變率最大\\( 26． 9% \\)\\( 圖 3\\) 。

2． 3 生長季內月尺度旱情空間分布

內蒙古地區生長季\\( 5 ～9 月\\) 均有不同程度的干旱\\( 圖 4a\\) ，旱情等級基本沿經向分布，西部地區較東部地區干旱程度嚴重，西部的阿拉善盟是自治區旱情最嚴重的地區，常年處于重旱以上。5 ～9 月份，自治區僅有東部地區的索倫、扎蘭屯、小二溝、阿爾山、博克圖、圖里河等 6 個氣象站點不旱; 其余地區均有一定程度的干旱，重旱以上的區域位于內蒙古西部，面積占自治區面積的 37． 5%。

5 月: 內蒙古自治區屬于干旱狀態\\( 圖 4b\\) ，為干旱最嚴重的月份。東部地區的呼倫貝爾市和興安盟的大部分地區為輕旱和中旱; 以此往東至烏海市的大部分地區處于重旱，面積為 5． 3 ×105km2，占自治區面積的 45． 9%; 西部的阿拉善盟和巴彥淖爾的部分地區則處于極旱，面積為 3． 4 ×105km2，占自治區面積的 29． 5%。

6 月: 隨著降水增多，自治區干旱有一定的緩解\\( 圖 4c\\) 。東部的呼倫貝爾地區不旱的區域擴大; 赤峰、通遼和錫林郭勒盟的部分地區為輕旱和中旱; 巴彥淖爾市、包頭市、烏蘭察布市、呼和浩特市、鄂爾多斯市等地區為重旱，面積為 2． 6 ×105km2，占自治區面積的 22． 4%; 西部的阿拉善盟仍為極旱。7 月和 8 月: 此階段為內蒙古雨季，降水量相對充沛，自治區干旱程度較輕，干旱區域較 6 月份相比進一步減少\\( 圖 4d，圖 4e\\) 。8 月份為干旱最輕的月份，不旱的區域包括內蒙古東部的呼倫貝爾、興安盟、通遼、赤峰地區以及中部的陰山山脈南麓地區，面積占自治區面積的 45． 0%; 中部地區為輕旱和中旱，且南部的地區較北部地區干旱程度輕; 阿拉善盟東部地區處于重旱，西部地區處于極旱，是自治區旱情最嚴重的區域。9 月份: 旱情空間分布較 8 月份相似，通遼和赤峰地區不旱的區域面積略有增加\\( 圖 4f\\) 。

3 討論

降水空間分布差異是內蒙古東西部地區不同的植被景觀和生態氣候系統形成的重要因素。東部降水相對充沛，多分布森林和低地草甸類草原，向西至中部地區隨著降水量減少，生態景觀逐漸演變為荒漠草原和農牧交錯區，西部地區則常年降水不足，分布著沙地和沙漠。旱澇的發生與降水變率密切相關，內蒙古地區生長季內降水變率大，表明降水量年際間差異大，更容易產生干旱，且降水量小的西部地區降水變率大，東部地區則相反。近 50 年，內蒙古地區有暖干化趨勢，這與許多學者研究結果類似。5 月是生長季內干旱最嚴重的月份，基本為" 十年十旱" ，重旱以上的區域面積占自治區面積的 75．4% 。此時干旱對農牧業影響較大，若沒有足夠的降水，將會推遲草原區牧草返青日期，沒有灌溉條件的農作區也因墑情不佳而無法播種。7 月和 8 月是內蒙古的雨季，不旱的區域包括內蒙古東部大部分地區，自治區中南部干旱程度較輕，但西部和北部地區仍然為中旱以上，降水量年際間變化大，特別是 8 月份，發生干旱的站點數變率 26． 9%，表明年際間干旱程度變化較大，中部如農牧交錯帶等地區仍然極易出現干旱。

9 月份多年平均降水量為 30． 4mm，但是旱情空間分布與 8 月份相似，主要得益于 8 月份水分盈余的額外補充。研究發現，9 月份獲得的額外水分補充量為 29． 6mm，幾乎與降水量等額，而 5 －7 月份獲得的額外水分補充量僅分別為 4． 1mm，2． 4mm，6． 8mm。

需要指出的是，文中選取的干旱指標考慮了作物生長季≥0℃溫度的影響，并未選取降水量與蒸散量比值作為指標，主要原因在于內蒙古地區旱季時降水量較少，實際蒸散量不會超過降水量，但是若用公式計算潛在蒸散量則會遠遠大于實際蒸散; 雨季時一部分降水會下滲和徑流，參與更大尺度的水分循環，以降水能否平衡可能蒸散量為標準去衡量干旱，將會使許多旱情得不到反映。

內蒙古中東部地區草地資源豐富，是我國北方重要的自然資源和天然生態屏障，研究表明，草地生長中期降水量是驅動植被生長的主要因子。該地區降水資源較西部地區相對豐富，但是 5 月份降水不足仍會對草地返青日期的早晚造成較大的影響，進而影響整個生育期; 中部陰山北麓的農牧交錯帶生態環境脆弱，農田生產力低，多為雨養農業且缺乏灌溉條件，生長季內干旱程度將直接限制該區農業的發展，可以推廣旱作節水技術\\( 如田間集雨\\)、間套作技術等來提高水分利用效率，實現糧食穩產，以減少降水資源不足的影響和規避年際變化帶來的氣候風險; 西部河套平原地區多為引黃河水灌溉的設施農業，受降水量影響較少，但是長期超負荷引水灌溉，勢必會影響地下水位，破壞整個西部的生態平衡。

內蒙古地區農牧業生產易受干旱影響，生態環境脆弱。氣候變化背景下，中國北方地區增暖趨勢明顯，旱情有加重的趨勢，因此研究明確該地區降水資源分布規律和旱情空間分布，對規避氣候風險和合理布局具有重要的意義。

4 結論

\\( 1\\) 內蒙古地區作物生長季內降水量不足，平均為 255． 0mm，占全年降水量的 80% 以上，空間分布不均勻，東部多西部少。生長季降水變率為 25． 3%，降水量大的東部地區降水變率小，西部地區降水變率大于 30%。內蒙古生長季降水有減少的趨勢，東部地區降水量減少幅度大于西部地區。

\\( 2\\) 就時間尺度而言，內蒙古地區生長季均有不同程度的干旱，近 50a 自治區重旱以上的站數超過30% \\(≥14 站\\) 的年份有 41 年，重旱發生頻率為"五年四遇"，5 月份旱情最嚴重，重旱以上的區域面積占自治區面積的 75． 4%，基本為"十年十旱"。

\\( 3\\) 就空間尺度而言，旱情等級空間分布呈經向分布特點，西部地區干旱程度重于東部地區，西部的阿拉善盟是自治區旱情最嚴重的地區，整個生長季均處于重旱以上。