受全球变暖和人类活动等因素的共同影响，极端天气气候事件频发，旱涝异常事件呈增多增强趋势（Fu et al.， 2013；Rahmani et al.， 2016；Mallet et al.， 2018）。近40 a以来，我国各地高强度的极端降水事件发生频次均有所增加，旱涝异常事件发生强度和频率也在不断增加，旱涝两极化现象加重，从严重干旱到暴雨洪涝的剧烈波动正变得越来越普遍（Qing et al.， 2023）。干旱与洪涝两种极端气候事件交错发生，并在短时间内急剧转变而形成的“旱涝急转”事件，其影响远大于单独发生的干旱或者洪涝灾害（Field et al.， 2012；Tan et al.， 2023）。

国内外相关研究已构建多种旱涝急转评价指标，包括旱涝并存指数、标准化降水指数、长短周期旱涝急转指数、标准化径流指数等（陶诗言和徐淑英，1962；He and Sheffield， 2020；Ford et al.， 2021）。其中，考虑陆面水文过程、依托径流和蒸散等要素的判别指标（Shukla and Wood， 2008； Vicente-Serrano et al.， 2010；沈柏竹等，2012；Lu et al.， 2013；李明等，2014），受资料时序较短、观测标准不统一等因素影响，实际应用存在一定局限，推广与使用范围远不如基于降水的旱涝急转指标。国内较早基于降水的旱涝急转指数识别指标，是吴志伟等（2006）以4个月为周期，针对长江中下游地区降水异常构建的长周期旱涝指数（Long-cycle Drought-Flood Abrupt Alternation Index，LDFAI），为旱涝急转的定量研究提供了重要支撑；孙鹏等（2012）在LDFAI基础上提出了月尺度的短周期旱涝指数（Short-cycle Drought-Flood Abrupt Alternation Index，SDFAI）。LDFAI及SDFAI是国内定量评价流域或地区旱涝急转事件的常用方法（杨金虎等，2015；孙小婷等，2017；闪丽洁等，2018；张雯等，2023）。但两个指数默认将旱涝急转发生的时间定为夏季，均不能将旱涝急转事件中的“转”体现出来，无法识别旱涝急转事件发生的时间节点，且常常忽视在旬和月尺度上发生的旱涝中和，即在月或旬或周内出现旱涝并存现象，但在所研究时段整体上表现为“正常”状态，导致对事件的发生和强度判定准确性不足（乔宇等，2023）。相关研究在LDFAI基础上，通过引入标准化加权平均降水指数、多门槛游程理论等，构建了日尺度旱涝急转指数（闪丽洁等，2018；杨家伟等，2019）。日尺度旱涝急转指数一定程度上弥补了LDFAI及SDFAI以月或旬为时间尺度可能使旱涝发生中和的缺陷，并考虑了急转程度，对旱涝急转事件识别更加全面。现有针对西北地区旱涝急转事件的研究（杨金虎等，2015；张雯等，2023）多基于LDFAI开展分析，由于难以有效捕捉该区域极端降水事件特征，无法准确刻画旱涝急转事件由“旱”转“涝”的演变过程。

本文针对宁夏地区21世纪以来降水量增加、极端降水增多、旱涝两极分化加剧，但缺乏区域适应性监测指标的现实背景，基于宁夏20个国家气象站1961—2023年逐日降水资料，采用多门槛游程理论，构建了一套适用于宁夏的可实现逐日监测的次季节尺度旱涝急转事件识别方法。利用该方法系统确定了宁夏地区历年4—10月旱涝急转事件，并分析其时空演变特征，旨在为提升宁夏旱涝急转事件的监测预警能力、应对气候变化带来的不利影响与风险、减轻极端天气气候灾害损失提供科学参考。

所用资料为宁夏回族自治区20个国家气象站（图1）1961—2023年逐日降水观测资料。宁夏降水量主要集中在4—10月，该时段亦为关键农业生产期，其他月份属于非汛期。因此，选取4—10月为研究时段。依据自然地理、气候条件与水资源禀赋的显著差异，宁夏自北向南可划分为三大地理生态功能区：北部引黄灌区、中部干旱带、南部山区（宁夏回族自治区气象局，2022）。

利用多门槛游程理论对宁夏次季节旱涝急转事件进行识别与量化。首先通过设定干旱与洪涝的判别阈值，以及旱期、涝期的最小持续长度，分别识别出独立的干旱与洪涝事件。基于此，进一步通过限定旱、涝状态间转换的容许时间窗口，进而识别由相邻旱、涝事件耦合而成的旱涝急转事件。引入多门槛游程理论方法后，能够从本质上量化旱涝急转事件的内部结构、演变节奏等，为机理分析与风险评估提供精准依据。

在构建日尺度旱涝急转识别指标时，为兼顾当日及前期降水的累积效应，引入滑动平均法。参考已有研究（王素萍等，2013；谢五三等，2019），选取滑动窗口长度为30 d，采用30 d滑动平均降水距平百分率（Pa30）作为逐日旱涝状态的判别指标。其中，气候基准期设定为1991—2020年。

为确定干旱与洪涝的判别阈值，对各站点Pa30序列进行统计，计算其1.5倍标准差作为参考依据。经综合分析与对比后，确定Pa30≤-40%为干旱状态的判别阈值，Pa30≥40%为洪涝状态的判别阈值。二者共同构成干湿状态划分的临界值，用于在日尺度序列中判定游程的起始与终止。干旱事件与洪涝事件的具体识别指标设计如下：

1）若连续多日Pa30≤-40%，记为一次干旱事件，首次满足该阈值的日期为干旱事件起始日；当Pa30>-40%时干旱事件结束，末次满足阈值的日期定义为干旱事件结束日。若连续多日Pa30≥40%，记为一次洪涝事件，首次满足该阈值的日期为洪涝事件起始日；当Pa30<40%时洪涝事件结束，末次满足阈值的日期定义为洪涝事件结束日。

2）为保证干旱或洪涝事件的连续性，参考杨家伟等（2019）、杨艳娟等（2026）对旱涝过程的定义，对识别出的事件序列进行合并处理。当前后两个相邻的干旱（洪涝）事件，前一个事件的结束日与后一个事件的开始日之间间隔不足5 d时，则将这两次干旱（洪涝）事件合并为一次事件，其起始日为前一个事件的起始日，结束日为后一个事件的结束日。

3）以往研究通常将轻度及以上等级的干旱持续10 d（一旬）作为干旱事件的判定标准（王素萍等，2013；谢五三等，2019；杨家伟等，2019），杨艳娟等（2026）则以洪涝状态持续5 d作为洪涝事件的发生标准。综合已有研究成果，本文规定：单次干旱（洪涝）事件需连续达到干旱（洪涝）等级的日数不低于10 d（5 d），即Pa30≤-40%持续10 d及以上为干旱事件，Pa30≥40%持续5 d及以上为洪涝事件；若两次干旱（洪涝）事件合并，则其前一个事件连续达到干旱（洪涝）等级的日数也不低于10 d（5 d）。

一次旱涝急转事件由一次干旱事件和一次洪涝事件组成。因选取的滑动窗口长度为30 d，为降低干旱后期零星降水对事件划分的影响，强调急转特征，规定如下：当相邻且无交叉的一次干旱事件与一次洪涝事件，其干旱事件结束日与洪涝事件起始日的间隔≤30 d时，将该干旱开始至洪涝结束的整个过程定义为一次旱涝急转事件。将该识别方法简称为方法一。

此外，鉴于宁夏大部年降水量小且气候变暖致极端降水事件增多，而极端降水常伴随洪涝，如南部山区年降水超400 mm，单日极端降水可能仍不满足上述洪涝事件识别标准（为洪涝状态，但不满足持续5 d的标准）。为此，以方法一识别的干旱事件为基础，增设降水阈值作为洪涝事件补充判据，命名为方法二。该阈值确定流程为基于各站点1961—2023年4—10月逐日降水数据（剔除零值），依次计算第70至第99百分位降水量，并提取Pa30≥40%时对应的实际降水量。对比发现，仅第99百分位降水量普遍高于Pa30=40%时所对应的降水量值，其余百分位均未超过。因此，将各站点第99百分位降水量确定为降水量阈值。若在干旱事件结束后的30 d内，出现日降水量超过该站点阈值的情况，则补充记为一次旱涝急转事件。图2为旱涝急转事件识别示意图。

通过定义以下统计指标来刻画旱涝急转事件的特征：

1）急转事件次数N：某时段内发生旱涝急转事件的总次数；

2）急转点出现时间：一次旱涝急转事件中洪涝事件的起始日，将该日记为旱涝急转事件急转点；

3）急转时长L：一次旱涝急转事件中干旱结束日与洪涝起始日之间的天数；

4）急转事件强度K：参考杨家伟等（2019）研究方法，采用干旱事件的Pa30累积之和、洪涝事件的Pa30累积之和及急转时长L，确定急转事件强度，具体公式如下：

式中：Pa30_旱、Pa30_涝分别为干旱、洪涝事件的30 d滑动平均降水距平百分率，单位均为%；j（i=1，2，3，…，j）、n（m=1，2，3，…，n）分别为干旱、洪涝事件累计日数，单位均为d；K值越大强度越强。

参考相关研究（夏普明，2007；白虎志等，2010；王素艳等，2013）成果，基于旱涝急转事件强度指标K，采用累积频率法开展强度等级划分。将全区旱涝急转事件划分为重度、中度、轻度3个等级（表1）。

为检验本文指标的识别效果，结合综合干旱指数（Comprehensive Meteorological Drought Index，CI），以及《宁夏气象志（1991—2020）》（宁夏回族自治区气象局，2022）记录的几次干旱、洪涝事件作为典型个例进行分析。其中CI采用经本地化订正后的阈值-0.45，即CI<-0.45判定为干旱（王素艳等，2013）。

选取1991年以来识别的干旱事件中累积Pa30最低的8次过程（表2）进行具体分析。其发生区域和时间与同期历史记载基本吻合。尽管个别年份在位置记载上存在差异（如2001年5月23日事件，惠农站位于宁夏中北部，历史记载为宁夏中南部），但整体一致性较高。此外，虽然历史记录未明确标注起止日期，但从“春夏连旱”等描述可推断，识别出的事件持续时间与记载基本相符。这些干旱过程的累积距平也可在一定程度上反映事件强度，同期CI监测结果显示，所有事件均达到重旱及以上等级，表明本文的识别方法对干旱事件具备良好的识别能力。

根据前文方法识别洪涝事件后，以陶乐站（识别的洪涝事件中累积Pa30较高且该站出现频次最多）为例进行检验。在该站日降水量排名前10的事件中，有6次起始日期与指标识别结果完全一致（表3）。其余4次虽起始日不完全重合，但其单日最大降水量均包含在识别出的洪涝事件过程中。这4次事件中，在极端降水出现前均已有明显降雨过程。例如1978年8月7日的极端降水事件，因7月29—30日已出现较强降水（日降水量分别为41.2、20.3 mm），故识别的洪涝事件始于7月30日，结束于10月4日，完整包含了8月7日的极端降水。

再以陶乐站2006年7月2日（日降水量72.7 mm，历史第2高）及2015年9月8日（日降水量46.0 mm，历史第13高）两次极端暴雨事件为例做具体分析。由图3（a）可以看到，2006年7月2日显著降水出现前，Pa30变化相对平稳，极端降水发生后Pa30随之陡增；7月15日再次出现极端降水（日降水量53.9 mm），此后直至8月13日降水过程基本结束前，Pa30始终维持偏“涝”水平。由图3（b）可以看到，由于前期降水偏少，Pa30较低；9月8日出现极端降水后，Pa30随之上升。9月22、29日又相继出现两次明显的降水过程，直至9月30日降水过程结束，Pa30一直维持在较高水平。且由于Pa30考虑了前期降水的影响，在9月30日降水过程结束后的一段时间内，Pa30仍持续保持偏“涝”水平。由以上两次个例可见，该方法能够捕捉降水的变化情况，并且可以准确刻画洪涝事件发生过程。

依据《宁夏气象志（1991—2020）》（宁夏回族自治区气象局，2022）相关记录，从中选取2007年与2011年两次旱涝急转过程进行详细分析。同时，在2007年及2011年识别的旱涝急转事件中，分别选取急转强度K值较大的同心站（位于宁夏中部）及银川站（位于宁夏中北部），作为这两个年份宁夏旱涝急转事件的代表站点。表4、表5分别列出两次事件中历史记载情况及基于逐日Pa30值识别的两次旱涝急转事件的起止时间、持续日数、急转时长。降水资料显示，同心站在2007年6月16日前无有效降水（日降水量≤3.0 mm），而16—17日出现持续性强降水，日降水量分别为21.5、19.8 mm。

由表5看出，同心站干旱事件出现在2007年5月1日至6月15日；随后洪涝事件于6月17日开始，距干旱事件结束仅2 d，符合急转定义。此后该站持续出现弱降水（降水量为1.0~3.0 mm），Pa30随之波动，在降水量趋少的7月中下旬—8月上旬时段，Pa30下降明显，提示洪涝事件持续至7月15日结束[图4（a）]。8月8日同心站出现一次较明显降水过程，但自7月16日至8月7日Pa30已持续23 d为-40%~40%，不满足洪涝事件的识别条件（两次洪涝事件间隔超过5 d，不记为一次过程），因此不属于本次旱涝急转事件中的过程。同时也不符合干旱事件的识别标准（Pa30≤-40%），因此8月8日的强降水未形成第二次旱涝急转事件。由此可见Pa30识别结果与降水特征及历史记载相吻合。

银川站所识别的旱涝急转事件中，干旱事件发生于2011年6月8日—8月14日，持续98 d；洪涝事件则始于2011年9月2日，与干旱事件结束间隔19 d，洪涝事件持续至同年9月15日，该过程被识别为一次旱涝急转事件（表5）。银川站8月15、17、21日均出现10 mm以上降水，前期旱情有所缓解，Pa30持续18 d为-40%~40%，9月2日出现18.5 mm的降水，此后Pa30持续14 d≥40%，提示出现洪涝事件[图4（b）]。与同心站事件相似，Pa30识别结果与降水特征及历史记载相吻合。

从上述个例分析可知，Pa30能够有效刻画旱（涝）期的开始与结束时间，对从旱期向涝期的转化过程亦具有捕捉能力。综上，在识别旱涝急转事件的完整过程时，本文构建的基于30 d滑动平均降水距平百分率指标，对干旱和洪涝事件的识别效果良好，并能较好地捕捉从旱到涝的转变过程。

根据方法一，统计1961—2023年共有2 163站次干旱过程，其中有782站次发展为旱涝急转事件；基于方法二共识别出248站次旱涝急转事件，剔除与方法一重复部分后，该方法额外补充识别出40站次事件。因此，共有822站次干旱过程最终形成旱涝急转事件，占干旱过程总数的38%。

宁夏地区旱涝急转事件年均发生13站次，且每年均有不同程度的事件发生。统计显示，2000年以后旱涝急转事件年均发生站次略高于2000年以前，这与郑广芬等（2012）关于干旱事件的研究结论一致。在监测期内，2017年发生站次最多，达32站次（图5），当年近半数站点发生了不止一次旱涝急转事件。

宁夏旱涝急转事件累计发生频次及发生频率（各站点发生旱涝急转事件的年数占总统计年数的比例）均呈现自南向北递增的空间分布特征（图6），这与宁夏降水量及降水量变率分布有较好的对应关系（王素艳等，2021）。旱涝急转事件发生频次最多的站点为宁夏北部的平罗站与银川站，均达54次；韦州以北地区基本在40次以上；发生频次相对较少的区域为隆德，仅19次。吴忠利通区以北大部分地区旱涝急转事件发生频率超过60%；其中发生年份最多的为灵武站，63 a间有43 a监测到旱涝急转事件。

从宁夏全区及不同生态功能区平均旱涝急转事件出现频次的年代际变化（图7）看，宁夏全区旱涝急转事件发生频次自1990年代之后显著增多，并在2010年代达到峰值，北部引黄灌区在每个年代的平均单站出现频次均较中部干旱带和南部山区多，中部干旱带又较南部山区多。北部引黄灌区自1980年代以后逐年代增多，到2010年代平均每站达9.7次；中部干旱带平均单站出现频次最多的是1960年代，其次为1990年代；南部山区在1990年代和2000年代最大，平均每站均为4.8次。

图8为1961—2023年宁夏旱涝急转事件中各候日平均急转点出现次数。可以看出：急转点在研究时段内各候均有出现，整体集中于7月。其中，7月第六候出现频次最多，第三候次之；此外10月第四候、7月第一候和9月第五候的急转事件发生频次也相对偏高。从急转点出现时间分布特征可见，若采用传统基于月尺度的长、短期旱涝急转指数进行识别，在对降水量进行逐月累积后，可能会遗漏部分发生在同月内的旱涝急转过程。这也进一步体现了本文构建的日尺度识别方法在捕捉次季节旱涝急转事件时的优势。

图9为1961—2023年宁夏旱涝急转事件急转时长占比及累积频率。可以看出，旱涝急转时长为1 d的占比最高，达11.9%，其次为2 d；随着时长增加，占比整体在波动中下降，急转时长为30 d的旱涝急转事件占比最小，仅为0.6%；旱涝急转时长≤10 d的事件占比达到45%，≤20 d的事件占比达74.2%，接近八成，说明短时长事件占主导。北部引黄灌区更容易出现急转时长为1 d的事件，其中吴忠地区尤为显著，在发生旱涝急转的40 a中有13 a急转时长仅为1 d（图略）。

从宁夏不同生态功能区不同等级旱涝急转事件占比（表6）来看，不同生态功能区旱涝急转事件强度等级差异显著，区域分异明显。重度事件在北部引黄灌区占比6.9%，中部干旱带为2.3%，南部山区未出现重度事件，表明重度事件主要集中在引黄灌区，且整体发生概率较低。中度事件同样表现为北部引黄灌区明显高于中部、南部地区。轻度干旱占比均为各区域主体，且占比由北向南逐步升高。

图10为1961—2023年宁夏全区及不同生态功能区不同强度旱涝急转事件发生站次的年代际变化。可以看出，全区不同等级旱涝急转事件站次差异显著，重度事件主要集中在1970年代和2000年代，1970年代达12站次；中度事件在1970年代、2000年代及2010年代发生较多，其中2010年代最多，达到了41站次；轻度事件以1960年代、1990年代及2010年代为主，1990年代和2010年代均为100站次。

北部引黄灌区各年代均有重度事件发生，以1970年代和2000年代居多，中度事件以2000年代和2010年代为主，轻度事件集中于1990年代和2010年代，该区域轻度和中度旱涝急转事件基本均呈现增多趋势；中部干旱带仅1990年代出现重度事件，中度事件主要出现在1960年代和1970年代，轻度事件以1960年代和1990年代为主；南部山区中度事件主要出现在1990年代，其余均为轻度事件，以1960年代和2000年代居多。

本文基于宁夏地区20个国家气象站1961—2023年逐日降水资料，引入多门槛游程理论，构建了一套日尺度的次季节旱涝急转事件识别方法。该方法能够全面监测宁夏4—10月旱涝急转过程，合理刻画事件的发生、发展与结束阶段。在此基础上，系统分析了旱涝急转事件的时空演变特征，得到以下主要结论。

1）宁夏地区旱涝急转事件几乎每年均有发生，且程度各异。1990年代以后，旱涝急转事件发生站次较前期明显增多，并于2010年代达到峰值。

2）旱涝急转事件空间分布不均，呈现出一定地域规律。各站发生次数及频率自南向北递增，北部引黄灌区为相对高发区。

3）旱涝急转事件的急转点出现时间覆盖5月第三候至10月第五候，其中7月最为集中。高频时段依次为：7月第六候、7月第三候、10月第四候、7月第一候及9月第五候。

4）重度旱涝急转事件主要集中在1970年代和2000年代。作为宁夏年降水量最少的区域，北部引黄灌区轻度和中度旱涝急转事件基本呈现增多趋势。

本文所建立的日尺度识别方法，在捕捉宁夏地区汛期内旱涝急转事件方面表现出较好的适用性，一定程度上弥补了前人研究的不足。研究结果显示，宁夏旱涝急转事件在空间上呈现北多南少的格局，这与区域降水分布及气候变化背景基本一致。值得注意的是，北部引黄灌区虽年降水量较小，但旱涝急转频次偏高且呈上升趋势，这可能与当地土地利用变化及气候变暖背景下极端降水事件增多有关。此外，旱涝急转事件发生站次在1990年代后显著增加，2010年代达到高峰，进一步印证了宁夏气候向暖湿化转型过程中旱涝急转风险的加剧。而北部引黄灌区作为宁夏主要农业区，急转时长在1 d内的骤转事件尤为突出。这种以“日”为尺度的极端快速旱涝转换，极易导致土壤墒情在短时间内发生剧烈灾变，对小麦、玉米等主要作物的根系呼吸与生长造成不可逆的应激伤害；15 d以上的长周期急转多伴随阶段性降水累积，虽为缓解前期干旱提供契机，但持续阴雨也易引发农田渍涝或次生地质灾害。因此，在灌区农业生产中，需针对不同急转时长构建差异化的防灾减灾预案，尤其应强化对1 d急转事件的实时监测与快速响应机制，以提升业务服务的精准性与时效性。