图1 黄土高原的位置(a)和数字高程图(b)以及分布在该地区的71个气象站(c)

   黄土地貌包括原(大而平，侵蚀小)、山脊、丘陵和海拔200m至3000m的沟壑(图1b)。黄土-古土壤沉积厚度在30m到80m之间。土壤主要来源于黄土沉积，发育成多种类型。大部分土壤质地为粘土壤土，西北部较砂质，东南部较粘质[16]。自然植被已被大量砍伐和耕作破坏。总体上，植被带由东南向西北依次为森林带、森林草原带、典型草原带、荒漠草原带和阶地荒漠带。由于降水分布不均，蒸发量大，植被覆盖度差，黄土高原遭受了严重的缺水、水土流失和土地退化[17]。自20世纪90年代以来，我国在该地区开展了一系列的环境恢复和保护项目，如“退耕还林”项目，旨在鼓励农民种植树木和草而不是粮食作物，从而减少陡坡上的种植[18]。截至2007年底，全区人口已达1.1亿，人口密度为4到3289人/平方公里[19]。

1．2数据收集和准备

   从国家气象中心(CNMC)获得了分布在整个黄土高原地区的71个气象站所记录的当地月气温最大值和最小值以及气候变量的诸多长期序列包括月平均降水量、气温、风速、水汽压、日照时数、相对湿度等 (图1c)。此外，还记录了每个站的经纬度和海拔高度。由于这些监测站并非在同一年设立，而其中一些监测站因种种原因而停止服务，因此记录的长度有所不同，由12年(1989-2001)至62年(1951-2012)不等。在地理信息系统的帮助下，利用区域数字ASWHC地表各站土壤有效持水能力(ASWHC)的坐标，提取各站土壤有效持水能力(ASWHC)数据，并在2008年进行了密集的现场采样和测量的基础上进行了插入[20]。为了确保数据序列的足够长度和质量，使用了54个站点的气象数据集进行进一步的干旱分析，时间跨度为56年，从1957年1月到2012年12月。对数据服务进行了仔细检查，无遗漏数据。

1．3干旱指数

   两个干旱指数，即利用SPI和SPEI来表征黄土高原干旱的多尺度特征，便于区域内不同地区的比较。计算这些干旱指数的背景理论和详细方法在几份报告[21]。这里，为了便于比较，计算的主要步骤如下。

1.3.1 SPI  SPI计算一个特定的时间尺度和位置只需要一个长期的月降水量序列。第一步是找到概率密度函数，该函数最好地描述了选定时间尺度下降水数据的分布。这里，对于每个气象站，668个月的降水数据拟合为伽马分布函数