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陕北地处干旱半干旱地区,农业以旱作农业为主,开发潜力较大。由于气候等自然条件和人类活动等原因,该地区水土流失严重,生态环境脆弱。在全球气候变化和陕北能源化工生产快速发展的背景下,干旱对当地生态环境和经济社会威胁严重。厘清该区干旱发生的时空特征、探索未来旱情的变化趋势对当地制定防灾减灾对策、工农业生产规划等具有重要意义。本文结合历史气象数据和多模式集合的GCM模型数据,利用去趋势、MK趋势检验、EOF空间分解和小波分析等方法评估了历史时段（1960-2018）和未来时段（2020-2100）陕北干旱的时空变化特征;对比了典型年份下作物生产水足迹的变化;分析了未来该地区农业用水需求的变化趋势。获得的主要研究成果如下:（1）SPEI干旱指数在陕北地区的应用优于SPI和sc-PDSI。历史参考时段内（1960-2018）陕北地区年度SPEI干旱指数呈显著减小趋势,年际干湿变化主要分为两个时期,即1960～1990年主要以湿润为主,而干旱时段主要分布在1990～2018年,季节旱情上春旱突出。SPEI指数距平的EOF空间分解显示陕北全域干湿变化总体上具有较好的一致性,西部和东南部是发生干旱的敏感地区,冬季干湿空间分布对全年影响最大,过去59年干旱变化主周期为3.2a。（2）多模式集合平均在陕北地区对降水和温度的拟合结果较好。未来情景下,陕北地区降水、温度和年均ET0较历史参照时段（1961-2000）均呈显著增加趋势,且RCP8.5情景下增长幅度大于RCP4.5情景。空间分布来看,陕北西部是降水和温度增幅最多的地区,北部降水有所减少;陕北全域ET0在未来各时段均增加,且西部地区仍是ET0变化增长最大的地区。因此,西部是陕北未来气候变化影响最大的地区。（3）未来气候变化背景下,该地区将持续保持干旱指数减小趋势,且季节性干旱加剧。温度是影响该地区未来旱情变化的重要因素。EOF分解显示,在RCP4.5情景中,北部特征值较高,是未来干旱发生的敏感地区,陕北地区年度干湿空间分布受冬季影响稍小;而RCP8.5情景中,中部特征值较高,是未来干旱发生的敏感地区,陕北地区年度干湿空间分布受春夏两季的影响较大。小波分析表明,RCP4.5情景下,干旱变化的主周期为3.8a;而RCP8.5情景下,不存在干旱震荡主周期,干旱将成为常态化事件。（4）陕北地区未来农业用水需求呈增大趋势。由ET0和P的差值（ET0-P）来估计农业用水的需求,利用MK趋势检验分析需求变化。在RCP4.5情景下,春季陕北北部ET0-P的增大趋势明显。RCP8.5情景下,陕北地区年度用水需求呈增大趋势的范围扩大,显示出更严峻的用水需求。其中,夏季用水需求呈显著增大,主要集中在陕北西部、南部和中部范围较广,严重威胁陕北主要粮食作物玉米的生长,夏季农业干旱和气候干旱的风险增大。