干旱作为一个复杂的和具有一定周期性的气候现象,会对一定区域的农业、水资源、生态环境等方面造成极大的损失和破坏。该论文依托国家自然科学基金项目“生态系统服务权衡”(41722104),以陕西省为研究对象,基于集合经验模态分解(EEMD)分析陕西省1960-2015年间与干旱密切相关的气候因子的时变趋势;基于游程理论从标准化降水蒸散指数(SPEI)中提取干旱特征变量,拟合不同干旱特征变量的最优边缘分布函数和联合分布函数,分析不同气候区不同等级干旱事件联合重现期的演变趋势,同时考虑拟合的干旱事件重现期在防治实际农作物旱灾损失中的应用;最后结合气候条件及降水径流关系变化分析多年干旱期对产水生态系统功能的影响,讨论引起降水径流关系变化的干旱事件对生态系统管理政策的影响。主要得出以下结论:(1)陕西省不同气候因子在相同时间段内,不同时间尺度上具有其相对稳定的年际和年代际的准周期。基于EEMD分解法能够提取真实可靠的气候变化信号,刻画不同气候因子非线性变化特征,对提高气候因子变化过程中实际演变规律的认知具有重要意义。(2)1960-2015年间陕西省干旱频次整体呈北多南少的特征,干旱频发区主要集中在陕北地区。过去56年来陕西省总体以轻旱灾害事件为主,中旱事件次之,重旱发生频次最低。(3)陕西省不同气候区干旱历时和干旱强度两个特征变量之间具有很强的相依性,拟合出的经验边缘分布函数与联合分布函数均与理论分布函数具有较高的拟合度。陕北和关中地区不同等级干旱事件的重现期整体呈降低趋势;而陕南湿润区干旱事件发生频次略有下降趋势。在特定的干旱条件下,拟合出的干旱重现期与实际重现期的误差大多不超过0.3年。(4)多年干旱期能够引起降水径流关系发生显著性变化。通过比较各流域年降水量以及主要干旱期内的干旱特征我们认为流域内水资源供给量少或者当干旱历时不低于6年同时干旱强度不低于0.55时,此类干旱事件更容易导致降水径流关系的变化,从而影响生态系统产水功能。(5)Frank copula函数可以作为陕西黄土高原干旱历时和强度的最优联合分布函数。干旱重现的空间分布特征也进一步表明陕西黄土高原不同流域特征的空间异质性。陕西黄土高原生态系统管理需更多关注多年干旱事件的影响,各流域植被恢复应因地制宜。