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干旱的时空变化研究对淮河流域农业干旱监测与防治具有重要理论价值与实践意义,淮河流域是我国重要商品粮基地,生产全国近20%的粮食,因此,开展干旱的时空变化和成因分析有利于提高防旱抗旱能力,保障我国粮食安全、促进经济和生态的可持续发展。本文基于淮河流域149个气象站1961-2016年逐日气温、降水和历史旱情资料,以及美国国家海洋和大气管理局的16个气候因子和NCEP/NCAR再分析资料进行分析,首先选取了综合考虑降水和温度因子的标准化降水蒸散发指数,通过非参数Mann-Kendall检验和经验正交函数等方法系统分析了淮河流域年际变化特征、空间分布特征和趋势特征,以及多时间尺度下淮河流域气象干旱时空模态分析;其次对气象干旱历时、气象干旱烈度的Copula函数拟合,选取合适的概率分布函数,并对气象干旱特征频率变化的原因及影响进行研究;最后通过小波分析和旋转经验正交函数等方法,对淮河流域气象干旱重心空间分布进行分析,探讨淮河流域气象干旱的演变路径;并通过大气环流的异常特征揭示气象干旱的主要成因。分析结果如下:(1)基于SPEI得到的干旱频次与受灾、成灾面积的相关性通过了0.1的显著性水平检验,表明SPEI在淮河流域具有较好的适用性;淮河流域气象干旱发生时间差异明显,干旱次数呈现波动变化,发生重旱和特旱次数占总干旱的比重是20.0%,其中重旱和特旱在1960s比重最大(24.8%),其次是2010s(15.8%),在1980s比重最低(10.0%);气象干旱的空间分布差异大,淮河流域气象干旱频率在27.76%-36.04%之间,西北部和东南部发生干旱强度较西南部、东北部及中部低。(2)气象干旱重心空间分布主要从淮河流域中心向四周减少,典型年干旱重心从西北部→中部→西南部→中部变化,气象干旱重心随着干旱面积的增大向流域中心移动。淮河流域总体呈干旱化的趋势,从中部到四周呈现由高到低递减的趋势变化,且空间模态表现为全区一致型、南北相反型和东西相反型。(3)运用16频率分布函数对淮河流域149个站点的干旱历时和干旱烈度的研究,并用NLogL、BIC、AIC、AICc检验结果表明Exponential分布函数拟合优度最优。选择26种多变量分布函数对淮河流域5个气象站干旱历时和干旱烈度进行系统分析,利用AIC、BIC、Max-Likelihood以及RMSE、NSE检验Clayton Copula函数拟合最优。(4)单变量研究干旱历时和干旱烈度在不同重现期下,对应的干旱历时和烈度东北部>西南部>中部>东南部>西北部。在干旱特征变量二维联合分布中,从干旱发生的概率看,淮河流域发生干旱事件严重程度阜阳站>息县站>蚌埠站>洪泽站>临沂。干旱事件发生时支流的旱情比干流严重,下游的旱情比上游严重,上游比中游严重。(5)PDO、ONI、Nino4、Nino3.4、MEI、BEST与SPEI均呈正相关关系,SOI、TNI与SPEI则呈负相关关系;干旱周期主要集中在1970s、1990s和2000s存在2-5a显著周期,气候因子在3.4-4.5a存在显著周期;春季高纬度地区的气流南下,与印度洋、孟加拉湾北上气流导致南湿北干;夏季蒙古气旋偏弱与异常偏北风覆盖导致东干西湿;秋季大陆高压控制,偏北风和南风相互影响造成东干西湿;冬季盛行下沉气流与盛行东南风造成东湿西干的气候特征。