王棟　梁忠民　王軍　楊靖

摘要：干旱自然分區(qū)能揭示研究區(qū)干旱的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，為制定抗旱防災(zāi)減災(zāi)對策提供理論依據(jù)。基于主成分聚類分析法，選用地形起伏度、多年平均干旱指數(shù)、P_75%年降水量負(fù)距平百分率和年降水變差系數(shù)四個指標(biāo)對云南省進(jìn)行干旱自然分區(qū)，并使用ArcGis軟件繪制相應(yīng)的干旱自然分區(qū)圖，最后采用單因素方差分析法檢驗(yàn)分區(qū)結(jié)果的合理性。結(jié)果表明：云南省中東部地區(qū)比西部地區(qū)更容易發(fā)生干旱，這與相關(guān)年鑒資料的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果基本一致；四個干旱自然分區(qū)之間差異顯著，進(jìn)一步證實(shí)了本文干旱自然分區(qū)結(jié)果具有一定的合理性。

關(guān)鍵詞：主成分聚類分析；分區(qū)指標(biāo)；干旱自然分區(qū)；合理性檢驗(yàn)

中圖分類號：S162.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-1683（2017）02-0015-07

干旱是指在一定區(qū)域一段時間內(nèi)水分的收支不平衡而形成的水分短缺現(xiàn)象，是人類面臨的主要自然災(zāi)害之一，具有發(fā)生頻率高、分布范圍廣、持續(xù)時間長和災(zāi)害損失重等特點(diǎn)。近些年來，隨著水資源短缺現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，進(jìn)一步導(dǎo)致干旱范圍擴(kuò)大和干旱程度加重，給人類社會經(jīng)濟(jì)活動等方面產(chǎn)生巨大影響。干旱的影響及發(fā)生發(fā)展具有地域性，其影響因素眾多，除了氣候因素外，還和地形、地貌、植被等因素密切相關(guān)。相同的氣候條件下，不同的區(qū)域其干旱的發(fā)生發(fā)展過程不同，則干旱的監(jiān)測預(yù)測預(yù)警也應(yīng)不同，相關(guān)部門采取的防旱抗旱措施也將不同。根據(jù)影響干旱的自然因素（降水、蒸發(fā)和地形等），對研究區(qū)進(jìn)行合理的干旱自然分區(qū)，能揭示研究區(qū)干旱變化規(guī)律，為干旱的監(jiān)測預(yù)測預(yù)警業(yè)務(wù)、客觀診斷和科學(xué)評估干旱災(zāi)害奠定基礎(chǔ)。鑒于此，開展區(qū)域干旱自然分區(qū)研究工作顯得尤為重要。

目前，前人對干旱分區(qū)做了大量探索性的研究，比如王曼麗等利用干旱頻率對山西小麥進(jìn)行干旱分區(qū)；劉巽浩等根據(jù)降水量、干燥度、結(jié)合溫度，同時輔以地貌、作物等指標(biāo)，將我國干旱半干旱農(nóng)區(qū)分為4大農(nóng)區(qū)及9個亞區(qū)：劉敏等采用綜合考慮水分盈虧和同期作物蓄水量的農(nóng)業(yè)干旱指標(biāo)，分析湖北省主要干旱類型時空分布特征并給出農(nóng)業(yè)干旱分區(qū)；倪深海等根據(jù)水資源的特點(diǎn)、農(nóng)業(yè)受旱成災(zāi)的情況及水利設(shè)施抗旱能力，采用層次分析模型，進(jìn)行全國農(nóng)業(yè)干旱脆弱性分區(qū)：楊奇勇等選取13個指標(biāo)，運(yùn)用密切值法對湖南省97個縣（市）進(jìn)行了農(nóng)業(yè)干旱脆弱性分區(qū)研究：吳風(fēng)燕等分析了湖北省年降雨量、年蒸發(fā)量、年干燥度以及年徑流量Cv值空間分布規(guī)律，并以此對湖北省干旱分區(qū)進(jìn)行修正；黃晚華等以國家標(biāo)準(zhǔn)中的氣象干旱和農(nóng)業(yè)干旱指標(biāo)為主，采用逐級指標(biāo)篩選法對南方季節(jié)性干旱進(jìn)行3級分區(qū)。通過上述研究可以看出，前人對干旱分區(qū)的研究主要集中于農(nóng)業(yè)干旱分區(qū)、干旱脆弱性分區(qū)等：然而只考慮影響干旱危險(xiǎn)性的自然因素，研究在自然條件下，干旱易發(fā)程度的空間分布及主要特點(diǎn)的相關(guān)研究卻相對較少。為應(yīng)對近年來云南省干旱頻發(fā)的態(tài)勢，掌握云南省干旱變化規(guī)律及特點(diǎn)，迫切需要分析云南省干旱類型，提出合理的干旱自然分區(qū)，為不同干旱區(qū)的防旱抗旱政策制定提供依據(jù)。本文采用主成分聚類分析法，對云南省進(jìn)行干旱自然分區(qū)，并應(yīng)用AreGis軟件繪制相應(yīng)的干旱自然分區(qū)圖，最后檢驗(yàn)分區(qū)的合理性。

1研究區(qū)概況

云南省是一個內(nèi)陸邊疆省份，東經(jīng)97°31′-106°11′、北緯21°08′-29°15′，總面積約39萬km²，其中，山地是云南省主要地貌類型，占全省面積84%。云南兼具低緯、山原、季風(fēng)氣候，全省降雨充沛，多年平均降雨量達(dá)1 278.8mm，但降水量時空分布極不均勻，由北部、中部向東、南、西三面逐漸增多，同時汛期（5月-10月）降水量占全年的80%以上：全省多年平均徑流深為576.7mm，多年平均產(chǎn)水模數(shù)為57 7萬m³/km²，汛期（5月-10月）徑流量站占全年60%以上；導(dǎo)致冬春、夏初極易出現(xiàn)干旱災(zāi)害、夏秋出現(xiàn)洪澇災(zāi)害。

自古以來，云南省就是一個干旱災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)。據(jù)資料記載，云南省1300年一1990年的691年問，發(fā)生2111次干旱，其中大旱76次，平均每9 1年發(fā)生一次，小旱135次，平均每51年發(fā)生一次；近些年來，干旱有嚴(yán)重化的趨勢，特別是2009年-2010年為百年不遇的全省性大旱。通過分析1950年-2010年相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，隨著時間的推移，云南省的農(nóng)作物受旱面積、成災(zāi)面積、影響人口、糧食損失量等均呈上升趨勢，并且全省發(fā)生大范圍的干旱越發(fā)頻繁，且干旱災(zāi)害的嚴(yán)重程度呈加重態(tài)勢。越來越頻繁的干旱給全省的農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)供水、農(nóng)村人畜飲水以及水力發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)等方面造成嚴(yán)重的影響。

2數(shù)據(jù)和研究方法

2.1數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)DEM高程數(shù)據(jù)可通過中國科學(xué)院提供的“地理空間數(shù)據(jù)云”平臺獲?。簩?shí)測氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)共享中心提供的全國氣象站逐日觀測數(shù)據(jù)，選取研究區(qū)內(nèi)35個氣象站點(diǎn)1971年-2010年日尺度的降水、平均氣溫、平均相對濕度、平均風(fēng)速、日照時數(shù)。

2.2研究方法

主成分分析就是設(shè)法將原來眾多具有一定相關(guān)性的變量，重新組合為一組新的相互無關(guān)的綜合變量來代替原來變量。通常，數(shù)學(xué)上的處理就是將原來的變量做線性組合，作為新的綜合變量：F_j=aj₁X₁+aj₂X₂+…+aj_pX_p，j=1，2，…，p（1）式中：X₁，X₂，…，X_p為初始p個變量；F₁，F(xiàn)₂，…，F(xiàn)_p為p個綜合變量，也即主成分；aj₁，aj₂，…，aj_p為線性組合系數(shù)，且滿足：F_i與F_j（i≠j，i、j=1，2，…，p）之間不相關(guān)；各主成分方差依次遞減（或不增），Var（F₁）≥var（F₂）≥…≥Var（F_p）；組合系數(shù)（‘d㈡‘d小。aj。）構(gòu)成的向量為單位向量，aj²₁+aj²₂+…+aj²_p=1，j=1，2，…，p；主成分的方差之和等于初始變量的方差之和，Vat（X₁）+Var（X₂）+…+Var（X_p）=Var（F₁）+Var（F₂）+…+Var（F_p）。

要求出主成分，實(shí)際上只需求出組合系數(shù)（aj₁，aj₂，…，aj_p）即可，研究步驟如下。

（1）對原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理：設(shè)初始p個變量（X₁，X₂，…，X_p）的樣本容量均為n，由于各變量的量綱不一致，故對初始變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，Z_i=（X_i-X_i）/S_i，i=1，2，…，p，X_i和S_i為變量的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

（2）計(jì)算p個變量的相關(guān)系數(shù)矩陣R。

（3）計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣R的特征根（λ₁，λ₂，…，λ_p），及相應(yīng)于特征根λ_j所對應(yīng)的單位特征向量a_j=（aj₁，aj₂，…，aj_p），j=1，2，…，p，單位特征向量a_j也即是組合系數(shù)。

（4）由于各個主成分的方差是遞減的，包含的信息量也是遞減的，所以實(shí)際分析時，根據(jù)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率的大小選取前k個主成分。貢獻(xiàn)率就是指某個主成分的方差占全部方差的比重，即

（2）

貢獻(xiàn)率越大，說明該主成分所包含的初始變量的信息越多。主成分個數(shù)k的選取，主要根據(jù)主成分的累積貢獻(xiàn)率來決定，一般要求累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到80%以上，這樣才能保證選擇的主成分能包括初始變量的絕大多數(shù)信息。

（5）最終確定的k個主成分樣本為Y₁，Y₂，…，Y_k，其中

（3）

聚類分析是從樣本的特征出發(fā)對樣本進(jìn)行分類，主要是通過樣本的數(shù)值特征分析各個樣本之間的親疏程度。目前，聚類分析的方法很多，如層次聚類法或K均值聚類方法，考慮到計(jì)算運(yùn)行速度，本文采用K均值聚類方法，該算法簡便且易操作，特別適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)的聚類具有較快的運(yùn)算速度，因而在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過主成分分析后，各指標(biāo)間相互獨(dú)立，降低了數(shù)據(jù)的冗余性，以主成分樣本來進(jìn)行K均值聚類，能夠提高干旱自然分區(qū)的聚類效果。K均值聚類方法的具體理論和聚類步驟參見文獻(xiàn)。

3云南省干旱自然分區(qū)

3.1干旱分區(qū)指標(biāo)

指標(biāo)的選擇是干旱自然分區(qū)的前提工作，遵循完整性、代表性、簡明性、可操作性和可評價(jià)性原則，綜合考慮云南省干旱形成的自然地理環(huán)境以及干旱的特點(diǎn)等因素，本文選取地形起伏度、多年平均干旱指數(shù)、P_75%年降水量負(fù)距平百分率和年降水變差系數(shù)這四個指標(biāo)，對云南省進(jìn)行干旱自然分區(qū)。

（1）地形起伏度。

地形起伏度是用于劃分地貌類型的一個重要指標(biāo)，是指某一區(qū)域內(nèi)，最高點(diǎn)高程和最低點(diǎn)高程之間的差值，體現(xiàn)區(qū)域的地形特征。根據(jù)數(shù)字高程模型（DEM），通過ArcGIS分析工具計(jì)算地形起伏度，通常情況下，地形起伏度越大，越容易發(fā)生干旱。

（2）多年平均干旱指數(shù)。

干旱指數(shù)是反映氣候干燥程度的指標(biāo)，通常定義為年蒸發(fā)能力與年降雨量比值，即：

（4）式中：I為干旱指數(shù)；E₀為年蒸發(fā)能力，可通過FAOPenmarrMonteith方法來計(jì)算；P為年平均降水量。根據(jù)多年平均蒸發(fā)能力和多年平均降水量可算得多年平均干旱指數(shù)I。當(dāng)I<1.0時，表示該地區(qū)的蒸發(fā)能力小于降水量該地區(qū)為濕潤氣候；反之，則該地區(qū)偏于干燥。，越大，則蒸發(fā)能力超過降雨越多，干旱程度越嚴(yán)重。

（3）P_75%年降水量負(fù)距平百分率。

P_75%年降水量負(fù)距平百分率反映了枯水年份（降水頻率P=75%）年降水量低于多年平均降水量的程度，計(jì)算公式如下：

（5）式中：D為P_75%年降水量負(fù)距平百分率：P為多年平均降水量：P_75%為P=75%年份的年降水量：D越大，表明枯水年份降水量越小，干旱程度也越嚴(yán)重。

（4）年降水變差系數(shù)。

年降水變差系數(shù)反映年降水量系列的離散程度，計(jì)算公式為

其中，

（7）式中：C_v為年降水變差系數(shù)；σ是年降水量標(biāo)準(zhǔn)差；P_i為第i年降水量；P是多年平均年降水量；N是年降水系列長度。C_v越大，年降水的年際變化劇烈，越容易發(fā)生干旱；反之，則年降水量的年際變化小，越不容易發(fā)生干旱。

地形起伏度可通過DEM高程數(shù)據(jù)來計(jì)算；根據(jù)云南省境內(nèi)35個氣象站點(diǎn)1971年-2010年共40年的降水量和平均氣溫等氣象資料，計(jì)算各個站點(diǎn)的年降水量、年潛在蒸散發(fā)，基于ArcGis中柵格計(jì)算器工具以及克里金空間插值技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了云南省四個干旱分區(qū)指標(biāo)的空間分布，見圖1。

3.2分區(qū)結(jié)果

首先對選取的地形起伏度、多年平均干旱指數(shù)I、P_75%年降水量負(fù)距平百分率D和年降水變差系數(shù)Cv四個干旱分區(qū)指標(biāo)系列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；其次計(jì)算各指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)，得到相關(guān)系數(shù)矩陣，并計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值、方差貢獻(xiàn)率及累積方差貢獻(xiàn)率，見表1：最后根據(jù)提取主成分個數(shù)一般要求其累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到80%的原則，提取前兩個主成分（Y_i，i=1，2，代表第i個主成分），其累積方差貢獻(xiàn)率為82.2%，因此前兩個主成分基本概括了原始指標(biāo)的信息，前兩個主成分的因子載荷矩陣見表2，描述了主成分與各個干旱分區(qū)指標(biāo)問的相關(guān)程度。通過主成分分析，干旱分區(qū)指標(biāo)得到很大程度的簡化，表明對原始指標(biāo)進(jìn)行主成分分析是有效的，實(shí)現(xiàn)了對干旱分區(qū)指標(biāo)降維處理的效果。

根據(jù)四個干旱分區(qū)指標(biāo)與干旱事件發(fā)生的關(guān)系，Y₁和Y₂值越大，越容易發(fā)生干旱，并且Y₁比Y₂的影響更大。以主成分分析后提取的兩個主成分Y₁和Y₂為基礎(chǔ)，采用K均值聚類方法對云南省進(jìn)行干旱自然分區(qū)，結(jié)合ArcGis空間分析工具，最終云南省共劃分為四種干旱等級區(qū)，見圖2。

（1）干旱易發(fā)區(qū)。

本區(qū)地處云南省中東部地區(qū)，主要分布于楚雄市、曲靖市、玉溪市和昆明市，還有大理州和紅河州的小部分地區(qū)。該區(qū)多年平均干旱指數(shù)為2.36，尤其在楚雄市最大：枯水年的降水量偏離多年平均值的程度是全省最大的區(qū)域：年降水變差系數(shù)達(dá)到了0.2，也在全省中最大：此外，該區(qū)地形起伏度卻為全省最低，約為370 m。由于降水量和蒸散發(fā)量最直接影響自然條件下的干旱易發(fā)性程度，因此，綜合考慮四個干旱分區(qū)指標(biāo)，該區(qū)在云南省中最容易發(fā)生干旱，為干旱易發(fā)區(qū)。

（2）干旱中發(fā)區(qū)。

該區(qū)處于云南省東北部、東南部和中部偏西地區(qū)，主要分布于大理州、麗江市、紅河州、文山州和昭通市，還有迪慶州、玉溪市和曲靖市的部分地區(qū)。該區(qū)的地形起伏度相對較大，平均為692m，特別是在迪慶州內(nèi)的部分區(qū)域最大；多年平均干旱指數(shù)、枯水年降水量負(fù)距平百分率和年降水變差系數(shù)分別達(dá)1.93、0.25和0.17，僅次于干旱易發(fā)區(qū)：綜合各分區(qū)指標(biāo)的影響，該區(qū)易發(fā)干旱的程度在整個云南省中為中間等級，屬于干旱中發(fā)區(qū)。

（3）干旱輕發(fā)區(qū)。

該區(qū)位于云南省的西部和南部地區(qū)，主要分布于迪慶州、怒江州、保山市、德宏州、臨滄市和西雙版納州，還包括普洱市、紅河州和文山州部分地區(qū)。該區(qū)的地形起伏度相對比較小，僅比干旱易發(fā)區(qū)的大，大約542 m：多年平均干旱指數(shù)、枯水年降水量負(fù)距平百分率和年降水變差系數(shù)均小于干旱易發(fā)區(qū)和干旱中發(fā)區(qū)，分別為1.51、0.2和0.15；綜合各分區(qū)指標(biāo)，該區(qū)在云南省中發(fā)生干旱次數(shù)較少，為干旱輕發(fā)區(qū)。

（4）干旱少發(fā)區(qū)。

該區(qū)位于云南省的西部和南部地區(qū)，主要分布于普洱市、怒江州、保山市、德宏州和西雙版納州，還包括紅河州的部分地區(qū)。該區(qū)多年平均干旱指數(shù)、枯水年降水量負(fù)距平百分率和年降水變差系數(shù)在云南省中最小，分別為1.08、0.17和0.13，特別是在普洱市地區(qū)內(nèi)最??；然而其地形起伏度在云南省內(nèi)最大，平均為977m，尤其是在怒江州內(nèi)地形起伏度最大：鑒于該區(qū)域降水量大，降水年際變化小，干旱指數(shù)也很低，綜合各分區(qū)指標(biāo)，該區(qū)在云南省中發(fā)生干旱次數(shù)最少，為干旱少發(fā)區(qū)。

3.3干旱影響因素分析

氣候的干濕狀況和干旱易發(fā)性密切相關(guān)，氣候干濕以降水量與蒸發(fā)量的對比關(guān)系來反映，云南省內(nèi)降水量基本都要大于蒸發(fā)量，主要通過降水量體現(xiàn)在云南省內(nèi)氣候干濕狀態(tài)，因而降水量的空間差異性可以體現(xiàn)云南省各地區(qū)的干旱易發(fā)性。西南暖濕氣流是云南地區(qū)的主要的降水水源，因受到山地、河谷等地形的影響，地形起伏度造成云南降水的空間分布差異較大。云南省內(nèi)海拔由南向北逐漸增加，低海拔地區(qū)主要集中于云南南部地區(qū)，而高海拔地區(qū)主要集中于北部地區(qū)，特別是滇西北地區(qū)；從地形起伏度來分析，滇中、滇東地區(qū)的地形起伏較小，滇西、滇西北、滇東北以及滇東南地區(qū)的地形起伏比較大。在這種特有地形條件下，云南省東北和西南地區(qū)降水量差異明顯，呈現(xiàn)由南向北、由西向東逐漸減小的特征，降水相對較多的地區(qū)主要位于滇西南、滇南和滇東南一帶，而在滇中、滇中以北的滇西北和滇東北地區(qū)降水相對較少。這主要是由于地勢由南向北逐漸抬高，來自孟加拉灣和南海的西南暖濕氣流在向北、東移的過程中不斷的成云下雨，中間伴有地勢起伏較大的高山阻擋，當(dāng)?shù)皆颇现胁?、東北部和西北部時水汽已大大減少，降水也隨之減少。因此，從空間尺度來看，滇中、滇東北和滇西北地區(qū)相比于滇西和滇西南地區(qū)更容易發(fā)生干旱。

從年際變化尺度來分析，云南省內(nèi)各地區(qū)的年降水量年際差異較大，沒有顯著的變化趨勢，近幾年降水量呈現(xiàn)偏少狀態(tài)；然而伴隨著全球氣候變暖的態(tài)勢，年平均氣溫呈顯著的上升趨勢，特別是自20世紀(jì)90年代以來，增加趨勢更為明顯。綜合考慮云南年降水和平均氣溫的變化趨勢，云南有從冷濕型氣候向暖干型氣候緩慢轉(zhuǎn)變的趨勢，因此近些年云南更容易發(fā)生干旱，并且發(fā)生干旱的覆蓋的范圍很廣，譬如，2009年-2010云南省年降水量較歷史同期顯著偏少，氣溫偏高，導(dǎo)致了2009年-2010云南大旱。從年內(nèi)尺度來看，云南干濕季分明，雨季（5月-10月）的降水量占年降水量的80%左右，主要集中在夏季和秋季，因而對于降水量較小的春季和冬季，更容易發(fā)生干旱，而且旱情往往比較嚴(yán)重，特別是當(dāng)雨季開始晚，容易發(fā)生春旱甚至春末初夏連旱。若是上年雨季結(jié)束早，來年雨季開始又晚，將會發(fā)生冬春夏連旱現(xiàn)象，受災(zāi)面積擴(kuò)大，災(zāi)情愈發(fā)嚴(yán)重。

另外，云南省地形地貌極其復(fù)雜，主要呈現(xiàn)波濤狀高原和山區(qū)特征，高山峽谷相間特征在滇西北尤為突出，全省大部分地區(qū)（特別是東部地區(qū)）發(fā)育著各種類型的巖溶地形，也即喀斯特地貌。近些年來，由于氣候變化和人類活動的影響，旱澇災(zāi)害事件頻繁發(fā)生，導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境極為脆弱，加之當(dāng)?shù)赝翆酉鄬^薄，從而造成石漠化面積擴(kuò)大及等級提高，危害日益嚴(yán)重，尤其是云南省東北部地區(qū)石漠化極為嚴(yán)重。當(dāng)枯季降水較少，出現(xiàn)旱情時，石漠化分布的區(qū)域的干旱愈發(fā)嚴(yán)重。從植被因素方面分析，云南省西南部及南部地區(qū)降水充沛，干旱事件較少發(fā)生，主要為常綠闊葉林，具有亞熱帶雨林特征；由南向北、由西向東，隨著降水量的逐漸減少，干旱事件也越容易發(fā)生，下墊面植被類型也由常綠闊葉林向針葉林、灌木灌叢等轉(zhuǎn)變。對于水利工程因素方面，目前全省已建成蓄水水庫5500多座，絕大部分為小型水庫，水資源開發(fā)利用程度較低：對骨干水利工程難以顧及的地區(qū)，五小水利工程在當(dāng)?shù)氐慕ㄔO(shè)取得了一定的成就，但投入仍然較少，因此當(dāng)旱情較輕時，抗旱效益十分顯著，一旦遭遇特大干旱，譬如2009年-2010年大旱，小水庫及五小工程極易出現(xiàn)缺水干涸現(xiàn)象，造成旱災(zāi)損失特別嚴(yán)重。

綜上所述，云南省中東部地區(qū)比西部、南部地區(qū)更容易發(fā)生干旱，并且近些年來干旱愈發(fā)嚴(yán)重，容易發(fā)生春夏連早，甚至冬春夏連旱。另外，根據(jù)《云南省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《云南省水利統(tǒng)計(jì)年鑒》和《云南省旱情簡報(bào)》等資料，統(tǒng)計(jì)1990年以來云南省各州（市）的干旱情況，統(tǒng)計(jì)出昭通市、曲靖市、昆明市、玉溪市、文山州、紅河州、楚雄州、大理州和麗江市發(fā)生干旱次數(shù)明顯多于其它七個州市，表明云南省干旱自然分區(qū)結(jié)果與云南省歷史上發(fā)生干旱的實(shí)際情況大致吻合。

3.4分區(qū)合理性檢驗(yàn)

為了檢驗(yàn)主成分分析下的干旱自然分區(qū)結(jié)果的合理性，現(xiàn)對分區(qū)后各級干旱區(qū)的四個干旱分區(qū)指標(biāo)樣本之間作單因素方差分析，結(jié)果見表3。

首先對于地形起伏度指標(biāo)，它的平均組間偏差平方和為6 660，平均組內(nèi)偏差平方和為1.149，平均組間偏差平方和明顯大于平均組內(nèi)偏差平方和，相應(yīng)F統(tǒng)計(jì)量為5.796，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)量的相伴概率要小于顯著性水平0.01。同時，分別對多年平均干旱指數(shù)、枯水年降水量負(fù)距平百分率和年降水變差系數(shù)這三個分區(qū)指標(biāo)做以上分析.可以發(fā)現(xiàn)每個指標(biāo)的平均組間偏差平方和遠(yuǎn)大于平均組內(nèi)偏差平方和，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)量的相伴概率遠(yuǎn)小于顯著性水平0.01。因此，可認(rèn)為對于每一個分區(qū)指標(biāo)，4個干旱自然分區(qū)之間存在顯著的差異。也即，根據(jù)地形起伏度、多年平均干旱指數(shù)、枯水年降水量負(fù)距平百分率和年降水變差系數(shù)四個分區(qū)指標(biāo)，采用主成分聚類分析方法對云南省進(jìn)行干旱自然分區(qū)具有一定的合理性。

4結(jié)語

（1）在總結(jié)干旱分區(qū)相關(guān)研究方法和成果的基礎(chǔ)上，基于主成分聚類分析法，利用地形起伏度、多年平均干旱指數(shù)、P_75%年降雨量負(fù)距平百分率和年降水變差系數(shù)四個干旱分區(qū)指標(biāo)對云南省進(jìn)行干旱自然分區(qū)，分為干旱易發(fā)區(qū)、干旱中發(fā)區(qū)、干旱輕發(fā)區(qū)和干旱少發(fā)區(qū)。從云南全省來看，云南省中東部地區(qū)比西部地區(qū)更容易發(fā)生干旱：同相關(guān)年鑒資料的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果對比可知，云南省干旱自然分區(qū)的結(jié)果與歷史上發(fā)生的實(shí)際干旱情況基本吻合。

（2）為驗(yàn)證云南省干旱自然分區(qū)結(jié)果的合理性，采用單因素方差分析法，對各分區(qū)的四個干旱分區(qū)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)分析，四個分區(qū)指標(biāo)的平均組間偏差平方和都遠(yuǎn)大于平均組內(nèi)偏差平方和，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)量的相伴概率遠(yuǎn)小于顯著性水平0.01，表明相同干旱分區(qū)內(nèi)差異較小，不同分區(qū)間的差異顯著?？烧J(rèn)為依據(jù)本文中的四個干旱分區(qū)指標(biāo)采用主成分聚類分析法對云南省進(jìn)行干旱自然分區(qū)有一定的合理性。

（3）干旱自然分區(qū)的研究為防旱抗旱工作提供的科學(xué)研究，比如干旱監(jiān)測評估、旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)、旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估等等，值得今后研究探討。