我國西北地區干濕變化特征及其未來預估

李學武 張京朋 趙天保 李福原 趙廷寧

1 國家林業和草原局林草調查規劃院，北京 100714

2 北京林業大學水土保持學院，北京 100083

3 河海大學海洋學院，南京 210098

4 西北農林科技大學資源環境學院，陜西楊凌 712100

5 中國科學院大氣物理研究所東亞區域氣候—環境重點實驗室，北京 100029

1 引言

我國西北地區深居亞歐大陸腹地，遠離海洋，地形地貌復雜，同時受到青藏高原大地形的阻擋，水汽難以抵達，使得該區域降水稀少，生態環境脆弱，是氣候和生態系統的過渡地帶，對氣候變化極其敏感（張強等,2000），是近百年來增溫最顯著的區域之一（Huang et al.,2017a）。其氣候變化不僅持續影響著該地區的生態環境、水資源安全及自然災害風險，還直接關乎國家西部大開發、黃河流域生態保護和高質量發展大計。因此，長期以來西北地區的氣候變化一直是國內外科學界關注的焦點問題。

降水是制約我國西北地區社會經濟發展的重要氣候因素。眾多研究表明，自19 世紀末以來西北地區一直呈現出波動性的暖干化趨勢（王宗太,1991;翟盤茂等,1999;謝金南和周嘉陵,2001;王紹武和董光榮,2002），即使在20 世紀50～80 年代該區域的降水仍然呈減少趨勢（陳隆勛等,1991），直接或間接造成西北地區冰川加速消融、植被和綠洲持續退化、濕地和湖泊面積顯著減小甚至消失（秦大河等,2002）。然而，21 世紀初有研究發現，西北地區氣候可能正在發生從暖干向暖濕轉型（施雅風等,2002,2003），并且西北西部目前已經轉為暖濕化（宋連春和張存杰,2003;張存杰等,2003），這可能是由于大氣環流異常導致的（Li et al.,2016a）。對西北地區降水的未來預估顯示，在RCP2.6 和 RCP4.5 情景下，西北西部降水呈增加趨勢，尤其青藏高原和天山山脈降水增幅最大，而西北東部降水呈下降趨勢（Wang and Chen,2014;馮蜀青等,2019）。但也有研究指出，西北東部的降水具有較大的不確定性，需要進一步的研究（李明等,2021）。

土壤濕度反映了地表水文過程，是衡量干濕變化的重要指標。不少學者的研究表明，我國西北西部土壤濕度呈現增加的趨勢，而西北東部則是減少的（馬柱國和符淙斌,2006;李明星等,2011），并且降水對土壤濕度的影響為正，而溫度對土壤濕度的影響為負，降水對土壤濕度的正效應大于溫度對土壤濕度的負效應（Wang et al.,2018）。但也有研究表明，20 世紀80 年代以來西北西部土壤濕度呈現減小趨勢（王磊等,2008;張蕾等,2016），而這種趨勢未來將會更加明顯（劉珂和姜大膀,2015）。造成這種結果差異的原因可能是在于西北地區土壤濕度觀測站點稀少，與基于遙感數據和模型反演的土壤濕度數據的研究結果存在較大的偏差。

徑流是西北地區水資源的重要組成部分，占到了水資源總量的85%以上（陳亞寧等,2014），是該地區氣候變化的晴雨表。研究表明，1960 年以來，西北地區西部河川徑流增加，特別是在疏勒河、黑河和阿克蘇河等流域的地表徑流量增加明顯（Li et al.,2016b；He et al.,2019），而西北東部徑流逐漸減少（Qin et al.,2016）。與歷史時期不同，西北地區徑流未來將會呈上升趨勢，大部分地區的徑流量增幅將超過10%（Wang et al.,2012;Guo and Shen,2016），尤其是黃河流域上游地區，在高排放情境下，徑流增加的區域超過了70%（Zhang et al.,2017）。

干旱指數也常被用來研究區域氣候干濕變化。目前，標準化降水指數、標準化降水蒸散指數和帕爾默干旱強度指數已被廣泛應用于干旱的監測研究。大量研究表明，近50 年西北地區東部趨向干旱化，而西北西部呈濕潤化趨勢（Huang et al.,2017b;Wang et al.,2017;Yang et al.,2017;胡子瑛等,2018），其中冬季濕潤化趨勢更加顯著（胡子瑛等,2018）；并且西北地區這種干濕變化主要是受到大西洋濤動、北大西洋濤動和太平洋年代記振蕩等大尺度環流因子的影響（Wang et al.,2017;李明等,2021）。然而，由于不同干旱指標考慮的因素不同，結果也存在一定的差異。Wei and Wang（2013）基于3 種干旱指數研究了西北地區的干濕變化，發現基于標準化降水指數的結果與前人研究一致，而基于標準化降水蒸散指數和自校準帕爾默干旱強度指數的結果顯示，西北西部地區向更干的趨勢發展，同時指出蒸發的增加抵消了降水的增加，區域趨向暖干化。此外，基于CMIP6 多模式自校準帕爾默干旱強度指數的預估結果顯示，西北地區在21 世紀呈現出逐漸變濕的趨勢（Chen et al.,2023），但變濕幅度的不確定性較大。

綜上所述，盡管目前仍存在爭議，但大量的研究認為近半個世紀我國西北地區呈現氣候暖濕化趨勢，而隨著全球持續增暖，目前西北地區這種暖濕化趨勢是否加??？未來又如何變化？目前仍備受關注。鑒于此，本研究試圖基于以上4 個重要的干濕變量（降水量、土壤濕度、徑流量和干旱指數），針對先前研究提出的西北氣候暖濕化轉型的觀點，利用更長和更全面的資料，系統分析西北地區暖濕化的時空演變特征；并利用最新發布的CMIP6 多模式對未來干濕變化進行預估分析，進而為西北地區應對氣候變化提供參考依據。

2 資料和方法

2.1 研究區域

我國西北地區地域遼闊，位于（31.5°N～48.5°N，73.3°E～111.5°E），包括新疆維吾爾自治區、寧夏回族自治區、青海省、甘肅省和陜西?。▓D1），面積約為310.87×104km2，占中國陸地面積的32.38%。除陜西南部為溫帶季風氣候之外，其他地區全年降水較少，氣候干旱，形成典型的大陸性干旱半干旱氣候。本研究為了更詳細地了解西北地區的干濕變化特征，依據常見的西北區域分區的方法，以100°E 為界（Huang et al.,2017b），將西北地區劃分為西北西部和西北東部。

圖1 研究區位置及海拔示意圖Fig.1 Location and elevation of the study area

2.2 數據資料

為了更加全面系統地了解西北地區的干濕變化特征，本文選取了降水量、土壤濕度、徑流量和干旱指數4 個干濕變量進行研究。所采用的的降水資料來源于國家氣象信息中心研發的中國地面降水0.5°（緯度）×0.5°（經度）格點數據集V2.0（http://data.cma.cn/[2022-06-01]），該數據集基于全國2472個國家級臺站逐月降水資料，采用薄盤樣條法，引入數字高程資料，經過降水量開平方預處理、三次樣條插值而來。土壤濕度資料為美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）氣候預測中心（CPC）提供的全球0.5°（緯度）×0.5°（經度）月平均陸地表面水文格點化數據（Fan and van den Dool,2004;https://psl.noaa.gov/data/gridded/data.cpcsoil.html[2022-06-01]），時間范圍為1948 年1 月至2022 年5 月，該數據集已廣泛應用于中國區域的相關研究（樊風等,2015）。所采用的徑流數據融合了全球徑流觀測資料和一套通過機器學習創建的全球多強迫再分析徑流數據（Ghiggi et al.,2019,2021），目前已廣泛應用于水文學研究（Zhao et al.,2021），資料下載地址https://figshare.com/articles/dataset/G-RUN_ENSEMBLE/12794075[2022-06-01]。干旱指數選用的是自校準帕爾默干旱指數（self-calibrating Palmer Drought Severity Index,scPDSI），與帕爾默干旱指數（Palmer Drought Severity Index,PDSI）相比，scPDSI 具有更好的空間可比較性（Dai,2011），該數據的空間分辨率為0.5°（緯度）×0.5°（經度），時間范圍為1901 年1 月至2020 年12 月。

本文利用最新發布的第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）多模式輸出結果對未來干濕特征進行預估研究。相較于CMIP5 模式，CMIP6 模式具有更精細的空間分辨率、更先進的云微物理過程參數化方案以及更復雜的地球系統過程（Eyring et al.,2019）。在未來情景方面，CMIP6 模式采用社會經濟情景和氣候情景相結合的新框架。雖然CMIP6 中新排放情景下的輻射強迫（SSPs）與CMIP5 的典型濃度路徑（RCPs）相似，但CO2和非CO2的排放路徑和混合排放路徑不同，新的SSPs 情景模式從2015 年開始預測，而RCPs 起始時間為2006 年?？紤]模式資料的可利用性和完整性，本文主要選取了25 個CMIP6 模式的中等輻射強迫情景（SSP2-4.5）和高等輻射強迫情景（SSP5-8.5）兩種排放情景下的未來預估試驗（Riahi et al.,2017）（有關模式試驗的基本信息請參考表1，詳細信息可參考https://esgf-node.llnl.gov/.[2022-05-01]）。

表1 CMIP6 多模式資料的基本信息Table 1 Basic information of CMIP6 models

2.3 分析方法

本文選取1961～2020 年作為歷史時段進行分析，分別比較了全年、冷季（11 月至次年3 月）和暖季（5～9 月）4 個干濕變量的時空演變特征。為了匹配觀測數據和氣候模式資料的空間分辨率，使用雙線性插值法將CMIP6 多模式輸出結果統一插值到0.5°（緯度）×0.5°（經度）的網格上。研究中所用的距平值是相對于歷史基準時期（1961～1990 年）計算而來的，未來預估主要關注21 世紀中期（2031～2060 年）和末期（2071～2100 年）兩個不同時段。干濕變量的線性趨勢通過“穩健擬合方法”確定，該方法考慮了異常值和端點值的影響（Street et al.,1988）。

3 結果分析

3.1 歷史氣候平均態

本文首先考察了近60 年我國西北地區4 個干濕變量的氣候平均態（圖2）。年降水量呈現出由東南向西北遞減的空間分布，其中陜西南部受到季風的影響，降水量達到了800 mm 以上，而遠離海洋的新疆塔克拉瑪干沙漠地區的降水量則不足100 mm；冷暖季節降水量的空間分布類似，但冷季降水量明顯低于暖季，說明年降水量主要來源于暖季。由于降水量直接影響著土壤濕度的多少，因此二者的空間分布格局相似，土壤濕度在陜西南部達到400 mm 以上，而在新疆南部部分地區則小于40 mm；但與降水量不同的是，土壤濕度冷暖季節的分布并無顯著差異，這可能是由于冬季西北地區氣溫普遍較低，土壤含水量蒸發較小導致的。同樣，徑流量與降水量密切相關，二者的空間分布也較為一致；而隨著全球增暖加劇，大量的高山冰川融化，導致青藏高原、昆侖山和祁連山等地區的年均地表徑流量超過了200 mm；由于冷季降水量少、冰川凍結，導致徑流量明顯低于暖季，西北地區全境徑流量在30 mm 以下。干旱指數的空間分布與前面三個變量并不一致，我國西北大部分地區呈現出干旱的情況，其中新疆塔克拉瑪干沙漠和甘肅西部等部分地區的干旱程度（scPDSI＜-1.5）高于其他地區，新疆東南部、祁連山東北部和陜西南部等少數地區則較為濕潤（scPDSI＞1）；并且冷暖季節干旱指數差異不大，說明其基本不受冷暖季節變化的影響。

圖2 1961～2020 年我國西北地區年（左列）、暖季（中列）和冷季（右列）（a1-a3）降水量、（b1-b3）土壤濕度、（c1-c3）徑流量和（d1-d3）干旱指數的氣候態分布Fig.2 Climatology distributions of (a1-a3) precipitation,(b1-b3) soil moisture,(c1-c3) runoff,and (d1-d3) drought index of year (left),warm season (middle),and cold season (right) in Northwest China from 1961 to 2020

3.2 時空演變規律

圖3 顯示的是4 個干濕變量1991～2020 年相較于1961～1990 年的變化。降水量在西北西部呈現明顯增加的變化，特別是在新疆北部、青海西部和北部等地區增加顯著，增幅超過了60 mm；而在西北東部大部分地區則是減少的，尤其是陜西西南部減少了70 mm 左右；并且暖季降水量的變化明顯大于冷季。土壤濕度在我國西北大部分地區是增加的，尤其是在新疆北部、青海西南部和東北部等西北西部地區增加尤為明顯（＞40 mm），而在甘肅東南部、陜西南部等地區則是減小的（＞30 mm）；與氣候平均態相似，土壤濕度的變化在冷暖季節的分布并無顯著差異。徑流量除了在青海南部地區顯著增加之外，在其他大部分地區則是減少的，特別是在青海北部和昆侖山地區減少明顯（＞30 mm）；暖季的變化量對年均變化量貢獻較大，冷季的變化較小。對于干旱指數而言，西北東部地區呈現減少的變化，其中在陜西和甘肅東部等地區顯著減小，西北西部大部分地區則是增加的，特別在新疆西部和青海等地增加值超過了2；與氣候平均態相似，干旱指數的變化在冷暖季節的分布并無顯著差異。1961～2020 年4 個干濕變量線性趨勢的空間分布特征（圖4）與圖3 較為類似。

圖3 1991～2020 年我國西北地區年（左列）、暖季（中列）和冷季（右列）（a1-a3）降水量、（b1-b3）土壤濕度、（c1-c3）徑流量和（d1-d3）干旱指數相對1961～1990 年的變化，帶點區域為通過95%信度檢驗的區域Fig.3 Changes of (a1-a3) precipitation,(b1-b3) soil moisture,(c1-c3) runoff,and (d1-d3) drought index of year (left),warm season (middle),and cold season (right) in Northwest China from 1991 to 2020 compared with 1961-1990.Regions above 95% confidence level are dotted

圖4 1961～2020 年我國西北地區年（左列）、暖季（中列）和冷季（右列）（a1-a3）降水量、（b1-b3）土壤濕度、（c1-c3）徑流量和（d1-d3）干旱指數的線性趨勢，帶點區域為通過95%信度檢驗的區域Fig.4 Linear trends of (a1-a3) precipitation,(b1-b3) soil moisture,(c1-c3) runoff,and (d1-d3) drought index of year (left),warm season (middle),and cold season (right) in Northwest China from 1991 to 2020.Regions above 95% confidence level are dotted

為了進一步考察干濕特征的長期演變，我們又分析了4 個干濕變量在整個西北地區和東西部分區的時間變化（圖5）以及長期趨勢的統計結果（圖6）。整體來看，西北地區年降水量呈現波動上升的趨勢（5.07 mm/10 a），特別是2000 年后上升趨勢更加顯著，并且增加值主要來源于西北西部，該區域的降水量在1961～2020 年呈現顯著增加的變化（6.39 mm/10 a），這可能是由于大氣環流異常導致的（Li et al.,2016a）；而西北東部的降水量在1961～2000 年呈現減小的趨勢，而在2000 年后明顯增加，整體的增幅較?。?.76 mm/10 a），并且沒有通過95% 的信度檢驗；從冷暖季節來看，暖季降水量的變化幅度明顯大于冷季。西北地區和西北西部的土壤濕度在1961～2000 年變化并不顯著，而在2000 年后顯著增加，整個時間段上呈現出顯著增加的趨勢（3.89 mm/10 a 和4.29 mm/10 a），而西北東部的土壤濕度在2000 年之前呈現明顯下降的趨勢，而在2000 年后增加明顯，整體的增幅較?。?.54 mm/10 a），并且沒有通過顯著性檢驗；冷暖季節土壤濕度的變化較為一致，但暖季的增幅稍大于冷季。有關土壤濕度的發現與李明星等（2011）的研究結論基本一致，但也有研究表明，20 世紀80 年代以來西北西部土壤濕度呈現減小趨勢（王磊等,2008;張蕾等,2016），而這種趨勢未來將會更加明顯（劉珂和姜大膀,2015）。造成這種結果差異的原因可能是在于西北地區土壤濕度觀測站點稀少，與基于遙感數據和模型反演的土壤濕度數據的研究結果存在較大的偏差。與以上二者不同的是，西北地區年徑流量整體上呈現減少的趨勢，減少幅度為-0.91 mm/10 a（未通過95%的信度檢驗），并且這種減少趨勢主要集中在西北西部地區（-1.08 mm/10 a，通過了95% 的信度檢驗），徑流量減少的主要原因是全球變暖導致冰川面積逐年減少（徐宗學等,2007），另外，由于人類活動導致的下墊面發生改變也有可能破壞原有的蓄水條件（李明等,2021）；相反，在西北東部則呈現出增加的趨勢（0.71 mm/10 a，未通過95% 的信度檢驗）；從不同時段來看，西北地區年徑流量在2000 年之前呈現明顯下降的趨勢，而2000 年后顯著增加；與降水量類似，徑流量在暖季的變化趨勢明顯大于冷季。對干旱指數而言，在西北地區和西北西部均呈現出一致顯著增加的趨勢（增幅分別為0.26/10 a 和0.35/10 a），而西北東部在2000 年之前顯著減小，在2000 年之后呈現增加的趨勢；與土壤濕度類似，冷暖季節干旱指數的變化并無顯著差異。西北地區干旱指數的變化主要是受到大西洋濤動、北大西洋濤動和太平洋年代記振蕩等大尺度環流因子的影響（Wang et al.,2017;李明等,2021）。該結論再次表明了西北地區的氣候正在從暖干向暖濕轉型（施雅風等,2002,2003）。

圖5 1961～2020 年我國西北地區（左列）、西北西部（中列）和西北東部（右列）（a1-a3）降水量、（b1-b3）土壤濕度、（c1-c3）徑流量和（d1-d3）干旱指數的距平時間序列Fig.5 Time series of (a1-a3) precipitation,(b1-b3) soil moisture,(c1-c3) runoff,and (d1-d3) drought index anomalies in the whole of Northwest China (left),western of Northwest China (middle),and eastern of Northwest China (right) from 1961 to 2020

圖6 1961～2020 年我國西北地區（a）降水量、（b）土壤濕度、（c）徑流量和（d）干旱指數的長期趨勢統計（*表示統計結果通過了95%的信度檢驗）Fig.6 Long-term trend statistics of (a) precipitation,(b) soil moisture,(c) runoff,and (d) drought index in Northwest China from 1961 to 2020(* indicates that the statistical results above 95% confidence level)

3.3 未來情景預估

圖7 和圖8 分別給出了中等輻射強迫情景（SSP2-4.5）和高等輻射強迫情景（SSP5-8.5）下，CMIP6 多模式模擬預估的四個干濕變量在21 世紀中期（2031～2060 年）和后期（2071～2100 年）相較于歷史基準時期（1961～1990 年）的變化?？梢?，在SSP2-4.5 情境下，21 世紀中期和后期西北地區降水一致呈現出增加的變化，其中增加的幅度基本呈現出由東南向西北遞減的分布格局，并且相較于21 世紀中期，后期的增幅更明顯；在SSP5-8.5 情景下，未來降水變化的空間分布與SSP2-4.5情景基本類似，但降水變化強度明顯增大，特別是在21 世紀后期降水在青海南部等地的增幅達到了200 mm。土壤濕度在青海南部、甘肅南部和陜西南部等地區呈現出減少的變化，其他地區則是增加的，尤其是在陜西北部等地區增加顯著，并且在SSP5-8.5 情境下這種增加的幅度更明顯。除了新疆中部少數地區之外，徑流量在西北大部分地區是增加的，西北南部和東部增幅更明顯；和降水量相似，21 世紀后期徑流量的增幅相較21 世紀中期更顯著，SSP5-8.5 情境下的增幅相較SSP2-4.5 更顯著。對干旱指數而言，除了青海東南部、陜西南部和甘肅東南部等少數地區之外，在其他大部分地區是增加的，尤其是在新疆南部的增幅顯著；并且21 世紀后期的增幅相較21 世紀中期更顯著，SSP5-8.5 情境下的增幅相較SSP2-4.5 更顯著。需要強調的是，土壤濕度和干旱指數在西北地區南部減少的原因可能是由于氣溫升高對土壤濕度的負效應大于降水增加對土壤濕度的正效應，這與劉珂和姜大膀（2015）的研究結果一致。

圖7 在SSP2-4.5 情境下CMIP6 多模式集合模擬預估的西北地區（a1、a2）降水量、（b1、b2）土壤濕度、（c1、c2）徑流量和（d1、d2）干旱指數在21 世紀中期（2031～2060 年，左列）和后期（2071～2100 年，右列）相對歷史基準時期（1961～1990 年）的變化。帶點區域表示至少80%的模式顯示為正（或者為負）Fig.7 (a1,a2) Precipitation,(b1,b2) soil moisture,(c1,c2) runoff,and (d1,d2) drought index predicted by CMIP6 models under the SSP2-4.5 in Northwest China in the middle (2031-2060,left) and later (2071-2100,right) of the 21st century relative to the historical reference period(1961-1990).Dotted areas indicate that at least 80% of the models are displayed as positive (or negative)

圖8 同圖7，但為SSP5-8.5 情境Fig.8 Same as Fig.7,but for SSP5-8.5

從區域平均結果來看（表2 和圖9），CMIP6多模式預估的降水在整個西北地區和東西部兩個分區均呈現一致增加的趨勢，尤其是在西北東部增加的幅度更明顯，SSP5-8.5 情境下的增幅（19.55 mm/10 a）相較SSP2-4.5（11.98 mm/10 a）更顯著。雖然土壤濕度的預估結果相較于歷史時期是增加的，但增加量并不是特別顯著，變化幅度在-0.45～0.29 之間。這可能是因為由氣溫升高對土壤濕度的負效應與由降水增加對土壤濕度的正效應相抵消導致的。徑流量和干旱指數與降水類似，在兩種排放情境下均呈現一致增加的趨勢，SSP5-8.5 情境下的增幅相較SSP2-4.5 更顯著；徑流量在西北東部增加的幅度更明顯，而干旱指數在西北西部的增幅更大。因此，未來我國西北地區將會持續出現濕潤化的趨勢，并且更高排放情境下的濕潤化趨勢更加明顯。需要指出的是，不同的SSP 情景下，降水變化在21 世紀后期有較大區別，但是其他變量卻不是很明顯，這可能是由于外強迫（如人類活動引起的溫室氣體和氣溶膠）對氣溫長期變化趨勢以及變率的影響要遠大于降水，而降水的變化特別是區域尺度上的降水主要還是受氣候系統內部自然變率的調控。土壤濕度、徑流以及干旱指數等干旱指標的長期變化主要受降水和蒸發的共同作用。外強迫引起的增溫作用使得降水增加，但也使得大氣蒸發需求增加，這將會使土壤中多余的水分蒸發到大氣中，從而使土壤濕度、徑流以及干旱指數不呈現明顯增加趨勢。另外，相較于歷史時期，未來時期多模式預估結果的不確定性（圖中陰影區）明顯變大，其中高排放情景下的不確定性普遍大于中低排放情景，其背后的物理機制和成因尚待進一步深入分析研究。

表2 CMIP6 多模式模擬預估的4 個干濕變量2021～2100 年的趨勢統計Table 2 Trend statistics of four dry and wet variables from 2021 to 2100 predicted by CMIP6 models

圖9 CMIP6 多模式模擬預估的西北地區（左列）、西北西部（中列）和西北東部（右列）（a1-a3）降水量、（b1-b3）土壤濕度、（c1-c3）徑流量和（d1-d3）干旱指數距平時間序列（陰影區表示多模式的標準差）Fig.9 Time series of (a1-a3) precipitation,(b1-b3) soil moisture,(c1-c3) runoff,and (d1-d3) drought index anomalies predicted by CMIP6 models in the whole of Northwest China (left),western of Northwest China (middle),and eastern of Northwest China (right) (shaded area indicates the standard deviation of the multi-models)

4 結論與討論

本文針對先前研究提出的西北氣候暖濕化轉型的觀點，基于4 個重要的干濕變量（降水量、土壤濕度、徑流量和干旱指數），系統分析了我國西北地區干濕演變規律，并利用最新發布的CMIP6 多模式對未來干濕變化進行預估分析。所得結論如下：

（1）氣候平均態：降水量和徑流量均呈現出由東南向西北遞減的空間分布，冷暖季節降水量的空間分布類似，但冷季降水量和徑流量明顯低于暖季。土壤濕度和前二者的空間分布格局相似，但土壤濕度冷暖季節的分布并無顯著差異。干旱指數的空間分布與前面三個變量并不一致，西北大部分地區呈現出干旱的情況，并且冷暖季節干旱指數差異不大。

（2）空間演變：近30 年（1991～2020 年）相較于1961～1990 年，降水量在西北西部顯著增加，而在西北東部大部分地區則是減少的，并且暖季降水量的變化明顯大于冷季。而土壤濕度在我國西北大部分地區是增加的，土壤濕度的變化在冷暖季節的分布并無顯著差異。徑流量除了在青海南部地區顯著增加之外，在其他大部分地區則是減少的；其中暖季的變化量對年均變化量貢獻較大。對于干旱指數而言，西北東部地區呈現減少的變化，西北西部大部分地區則是增加的；并且干旱指數的變化在冷暖季節的分布并無顯著差異。

（3）時間演變：西北地區年降水量、土壤濕度和干旱指數均呈現顯著增加的趨勢（增幅分別為5.07 mm/10 a、3.89 mm/10 a 和0.26/10 a），特別是2000 年后增加的趨勢更顯著，并且增加值主要來源于西北西部，降水量和土壤濕度在西北東部也呈現增加的趨勢，但變化趨勢并不顯著，而干旱指數在西北東部則是呈現微弱減小的趨勢（-0.06/10 a）；而徑流量呈現減少的趨勢（-0.91 mm/10 a），并且這種減少趨勢主要集中在西北西部地區，而西北東部則呈現出增加的趨勢。西北地區年徑流量在2000 年之前呈現明顯下降的趨勢，而2000 年后顯著增加。從冷暖季節來看，降水量和徑流量在暖季的變化明顯大于冷季，而土壤濕度和干旱指數在暖季的變化幅度與冷季相當。

（4）未來預估：在SSP2-4.5 情境下，未來西北地區降水呈現增加的變化；土壤濕度在青海南部、甘肅南部和陜西南部等地區呈現出減少的變化，其他地區則是增加的；除了新疆中部少數地區外，徑流量在西北大部分地區也是增加的；對干旱指數而言，除了青海南部、陜西南部和甘肅東南部等少數地區之外，在其他大部分地區亦是增加的；并且21 世紀后期4 個干濕變量的增幅相較21 世紀中期更顯著，SSP5-8.5 情境下的增幅相較SSP2-4.5 更顯著。從區域平均來看，CMIP6 多模式預估的降水在整個西北地區和東西部兩個分區均呈現增加的趨勢，尤其是在西北東部增加更明顯，SSP5-8.5 情境下的增幅更大。相較于降水，土壤濕度的變化并不是特別明顯。徑流量和干旱指數與降水類似，在兩種排放情境下均呈現一致增加的趨勢，SSP5-8.5情境下的增幅相較SSP2-4.5 更顯著；徑流量在西北東部的增幅更大，而干旱指數在西北西部的增幅更大。

需要說明的是，雖然CMIP6 模式相較CMIP5模式具有更精細的空間分辨率、更先進的云微物理過程參數化方案以及更復雜的地球系統過程（Eyring et al.,2019），但是CMIP6 多模式未來預估的結果不確定性依然很大，其背后的物理機制和成因尚待進一步深入分析研究。并且大多數CMIP6 模式的空間分辨率仍然太粗，不能很好地刻畫西北地區復雜地形對干濕特征的影響。因此，未來需要進一步借助高分辨率的動力降尺度結果或者對氣候模式進行系統訂正校準來深入開展西北地區干濕特征的預估研究。