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干旱是世界上最主要的自然灾害之一,其发生涉及范围广、持续时间长,对人类的生活产生严重影响。不同时空格局下发生的干旱会对地区造成不同程度的影响,且干旱的影响因素较多相互关系比较复杂,干旱的分析预测难度较大。本文采用汾河上游四个水文站月径流资料作为研究基础,选取常用的六种概率分布拟合了不同时间尺度下的径流量,根据拟合优度检验法判断出汾河上游水文站不同时间尺度下径流服从的最佳分布函数,计算标准化径流指数,分析不同时间尺度下水文干旱的时空变化特征。通过分析标准化径流指数与植被覆盖指数的相关性,研究干旱对植被覆盖的响应机制,并构建基于CEEMDAN的LSSVM组合模型对水文干旱进行预测,研究的主要内容及成果如下:(1)汾河上游研究区域四个水文站点在不同时间尺度下概率分布拟合的结果并不完全相同,其在一个月时间尺度下上静游、汾河水库、寨上和兰村站点最佳拟合概率分布均为GEV分布;在三个月时间尺度下上静游、寨上、兰村站点最佳拟合概率分布均为W分布,汾河水库站点最佳拟合概率分布为GEV分布;在十二个月时间尺度下上静游、寨上和兰村站点最佳拟合概率分布均为W分布,汾河水库站点最佳拟合概率分布为LN2分布。(2)在时间尺度上干旱事件的发生可以用标准化径流指数准确识别,四个水文站的水文干旱在月、季、年尺度下发生的时段均有较好的一致性。其中,月尺度下水文干旱指数显示出研究区域水文干旱发生在1月、2月、12月份频率高于其它月份;季尺度下水文干旱指数表明研究区域干旱在冬季发生最为严重,春季和秋季发生的干旱次之,夏旱发生干旱的比例最小;年尺度下研究区域各站点水文干旱指数均呈现不同程度的下降趋势,表明研究地区干旱程度总体态势趋于严重。(3)在空间尺度上不同时间尺度汾河上游研究区域水文干旱演变规律差异性较大。月尺度下同年内不同月份干旱空间分布严重程度具有差异性,不同年份之间各月干旱严重程度具有显著的空间分布特征;季尺度下汾河上游研究区域中,春季显示出在整个区域中兰村站相对于其他站点附近干旱较为严重,而上静游站附近干旱相对较轻,空间分布特征较为一致。夏季、秋季显示出在部分典型年份中干旱的空间分布趋势较为一致。冬季显示出整个研究区域发生干旱面积较大,干旱较为严重;年尺度下随着时间的推移,干旱严重程度的分布显示为在整个研究区域中西北部干旱逐渐减轻,东南部干旱逐渐加重的态势。(4)在月尺度上,汾河上游区域NDVI年内各月变化情况相近且具有周期性,且该区域NDVI值在0.1-0.53之间波动;在季尺度下四个季节中研究区域NDVI值:夏季>秋季>春季>冬季;在年尺度下随着时间推移研究区域NDVI值略有增加,植被覆盖呈改善趋势但增幅并不明显;四个水文站点当月NDVI与SRI1、SRI3相关性检验表明归一化植被指数是水文干旱指数的重要作用因子,且该区域植被覆盖程度主要影响到月、季节性干旱的变化,年际变化的水文干旱对NDVI相互作用较弱;四个水文站在不同季节NDVI与SRI的相关系数不同,差异性较大;当年NDVI与四个水文站年均SRI相关系数均有差异,且NDVI与SRI相关系数结果表明没有显著的滞后效应;生长季NDVI与汾河上游各站点不同尺度SRI的线性相关性结果显示出1-3个月的SRI受NDVI影响较为敏感。(5)汾河上游各站点不同时间尺度水文干旱序列经CEEMDAN分解均可得到9个本征模态函数IMF分量和1个趋势项,原始序列与所得IMF分量和趋势项合成结果基本一致。各阶IMF分量随着分解过程的进行幅值逐渐减小,不同时间尺度下各站点IMF周期不同。由趋势项可以看出,四个水文站干旱序列均呈现不同程度的下降趋势,研究区域干旱态势总体趋于严重。(6)通过预测汾河上游上静游站不同时间尺度的水文干旱序列结果来看,LSSVM单一模型预测与CEEMDAN-LSSVM组合模型预测均能较好地对水文干旱序列进行拟合、预测,证明了模型的适用性。不同时间尺度的水文干旱序列预测结果显示组合模型预测精度与单一模型预测精度不同,上静游SRI1水文干旱序列组合模型预测优于单一模型预测,其能够用于水文干旱序列的预测分析研究当中,具有较高的应用潜力。