1950—2009年河南省干旱災(zāi)害特征及成因分析

李治國 朱玲玲 程昆 蘆杰

摘要：利用河南省１９５０—２００９年的干旱災(zāi)情資料，分析了干旱災(zāi)害的變化特征及成因。結(jié)果表明，河南省農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害呈現(xiàn)明顯的周期性波動，干旱災(zāi)情輕重交替出現(xiàn)，受災(zāi)面積的波動周期為４～ｌ４年，成災(zāi)面積的波動周期為４～１７年；干旱受災(zāi)面積呈減小趨勢但成災(zāi)面積呈增大趨勢；河南省的資源環(huán)境、氣候變化和社會經(jīng)濟(jì)條件均對干旱災(zāi)害的形成有一定的影響。

關(guān)鍵詞：干旱災(zāi)害；特征；成因；河南省

中圖分類號：Ｓ４２３文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０12）06－1107-05

Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｃａｕｓｅｓ ｏｆ Ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎ Ｈｅｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｄｕｒｉｎｇ １９５０ — ２００９

ＬＩ Ｚｈｉ－ｇｕｏａ，ＺＨＵ Ｌｉｎｇ－ｌｉｎｇｂ，ＣＨＥＮＧ Ｋｕｎｂ，ＬＵ Ｊｉｅａ

（ａ． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｐｌａｎｎｉｎｇ； ｂ．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｈａｎｇｑｉｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，

Ｓｈａｎｇｑｉｕ ４７６０００， Ｈｅｎａｎ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｒｏｕｇｈｔ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｄａｔａ ｄｕｒｉｎｇ １９５０－２００９ ｉｎ Ｈｅｎａｎ pｒｏｖｉｎｃｅ， ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｄｒｏｕｇｈｔ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗed ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｔａｋｅd ｐｌａｃｅ ａｌｍｏｓｔ ｅｖｅｒｙ ｙｅａｒ ａｎｄ ｌｉｇｈｔ ａｎｄ ｈｅａｖｙ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｄｒｏｕｇｈｔｓ ａｐｐｅａｒed ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｌｙ ｉｎ ａ ｃｙｃｌｅ， ｔｈｅ ｃｙｃｌｅ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ａｆｆｅｃｔｅｄ ａｒｅａｓ waｓ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ４～ｌ４ ｙｅａｒｓ， ｔｈｅ ｃｙｃｌｅ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｓｕｆｆｅｒｉｎｇ ａｒｅａｓ waｓ ｒｏｕｇｈｌｙ ４～１７ ｙｅａｒｓ； Ｔｈｅ ｄｒｏｕｇｈｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ａｒｅａｓ ｅｘｈｉｂｉｔed ａ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｒｅｎｄ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｓｕｆｆｅｒｉｎｇ ａｒｅａｓ ｅｘｈｉｂｉｔed ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｒｅｎｄ； Ｔｈｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｓｏｃｉｏｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｈｅｎａｎ pｒｏｖｉｎｃｅ ｈａd ｓｏｍｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒｏｕｇｈｔ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｄｒｏｕｇｈｔ； ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ； ｃａｕｓｅｓ； Ｈｅｎａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅ

干旱作為世界范圍內(nèi)普遍存在的自然災(zāi)害之一，影響糧食產(chǎn)量，是影響世界糧食安全的決定性因素［１］。我國平均每年約有２.５×１０7～３.０×１０7 ｈｍ２的農(nóng)田遭受不同程度的旱災(zāi)［２］，每年因旱災(zāi)平均損失糧食３００億ｋｇ，約占各種自然災(zāi)害損失總量的６０％［３］。目前我國學(xué)者先后對甘肅?。郏矗?、廣東?。郏担荨不帐。郏叮?、內(nèi)蒙古［７］和全國［８］的旱災(zāi)變化特征開展了研究。河南省是糧食生產(chǎn)大省，但近期缺乏該省的旱災(zāi)變化特征研究，人們尚不了解該省詳細(xì)的旱災(zāi)變化特征。因此，研究氣候變化背景下河南農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害的變化特征有助于深刻認(rèn)識該地區(qū)對全球氣候變化的響應(yīng)，同時也有利于提供旱災(zāi)變化信息，為防災(zāi)減災(zāi)政策的制定提供科學(xué)依據(jù)，對保證河南省糧食安全和國家糧食核心區(qū)建設(shè)進(jìn)程具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

１研究區(qū)概況

河南省位于我國中部偏東、黃河中下游，處在東經(jīng)１１０°２１′—１１６°３９′，北緯３１°２３′—３６°２２′［９］，東西長約５８０ ｋｍ，南北寬約５５０ ｋｍ，因大部分地區(qū)位于黃河以南，故稱河南（圖1）。

河南全省地勢西高東低，土地面積１６．７萬ｋｍ２，居全國第１７位，占全國國土總面積的１．７４％。截至２００９年底，總?cè)丝冢?９６７萬人（居全國第一），其中農(nóng)業(yè)人口６ ２０９萬人，占總?cè)丝诘模叮玻常ィ郏梗荨：幽鲜莻鹘y(tǒng)的農(nóng)業(yè)大省，自２０００年以來，河南糧食總產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)９年位居全國第一［１０］，２００８年被列為國家糧食生產(chǎn)核心區(qū)。該省氣候存在著自南向北由北亞熱帶向暖溫帶氣候過渡、自東向西由半濕潤地區(qū)向半濕潤干旱地區(qū)過渡的兩個過渡性特征，因而該省降水時空分布極其不均。干旱是河南省影響范圍大、次數(shù)多和對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損害嚴(yán)重的一種氣象災(zāi)害［１１］，１９４９—２００９年旱災(zāi)的受災(zāi)面積和成災(zāi)面積分別占自然災(zāi)害受災(zāi)總面積和成災(zāi)總面積的５９．４％和５２．３％［１２］，進(jìn)而對河南糧食產(chǎn)量有重要影響［１３］，甚至影響到國家糧食安全。

２數(shù)據(jù)來源與分析方法

河南省農(nóng)業(yè)干旱受災(zāi)面積、成災(zāi)面積等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來源于農(nóng)業(yè)部種植業(yè)司“災(zāi)情數(shù)據(jù)庫”和《河南統(tǒng)計年鑒》，其中1９６７—１９６９年相關(guān)數(shù)據(jù)缺失；氣象資料來自國家氣象信息中心，選取該省信陽、鄭州、開封和新鄉(xiāng)４個數(shù)據(jù)記錄最完整、時間序列最長的站點(diǎn)１９５０—２００９的數(shù)據(jù)。主要研究方法為：①使用ＳＰＳＳ １９．０等軟件對１９５０—２００９年的旱災(zāi)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，闡述干旱災(zāi)害動態(tài)變化特征；②利用氣象數(shù)據(jù)和《河南統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)探討旱災(zāi)的成因。

３河南省旱災(zāi)變化分析

３．１受災(zāi)面積和成災(zāi)面積

圖２為河南省干旱受災(zāi)面積和成災(zāi)面積年際變化情況，其中1９６７—1９６９年數(shù)據(jù)缺失。從圖２可以看出，河南省每年都有不同程度的干旱發(fā)生，總體上受災(zāi)面積呈略微減少趨勢，而成災(zāi)面積有明顯的增加態(tài)勢。除部分缺失數(shù)據(jù)的年份未統(tǒng)計外，河南省57年間受災(zāi)和成災(zāi)面積年際分布具有明顯周期性波動特點(diǎn)，呈現(xiàn)災(zāi)情輕重相間分布格局，其中受災(zāi)面積的波動周期為４～1４年，成災(zāi)面積的波動周期為４～１７年，其中，１９５７—1９６２年、1９７２—1９７８年、1９８５—１９８９年及１９９９—２００１年為４個干旱災(zāi)害多發(fā)期和嚴(yán)重期。

將旱災(zāi)受災(zāi)面積和成災(zāi)面積按階段進(jìn)行統(tǒng)計和比較分析（表１），可以看出，二者的變化趨勢大致相同，但稍有區(qū)別。前者從１９５０—１９59年到１９６０—1９69年為上升時期，在1９６０—1９69年達(dá)到高峰，之后的４個階段為下降階段；后者則有兩個高峰，先從1９５０—1９59年到1９６０—1９69年為上升時期，在1９６０—1９69年達(dá)到第一個高峰，從1９６０—1９69年到1９７０—1９79年為下降階段，在1９８０—1９89年達(dá)到第二個高峰，之后的兩個階段為下降階段。

各年代受災(zāi)面積占自然災(zāi)害受災(zāi)總面積的比例為４０．８％～７９．７％，成災(zāi)面積占成災(zāi)總面積比例為ｌ７．６％～６７．０％（圖３）。同時受災(zāi)面積和成災(zāi)面積的變化具有明顯同步性，即受災(zāi)面積大的年份，成災(zāi)面積也大。對除1９６７—1９６９年數(shù)據(jù)缺失以外的５７年間干旱受災(zāi)面積和成災(zāi)面積進(jìn)行統(tǒng)計分析，二者相關(guān)系數(shù)ｒ＝０．７２９（ｎ＝５７），相關(guān)顯著。表明河南省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受干旱威脅較大，若受災(zāi)則在很大程度上成災(zāi)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)防范干旱災(zāi)害影響的壓力大。

３．２受災(zāi)率和成災(zāi)率

受災(zāi)率和成災(zāi)率的統(tǒng)計分析表明，二者呈顯著相關(guān)。因此二者隨時間變化趨勢基本一致，均具有明顯的周期性波動特征，即變化的同步性（圖４）。各年代受災(zāi)率和成災(zāi)率也呈顯著相關(guān)，二者隨時間變化趨勢基本一致，均具有明顯的周期性波動特征，即變化的同步性（圖５）。據(jù)《農(nóng)業(yè)旱情旱災(zāi)評估標(biāo)準(zhǔn)》，受災(zāi)率在２０％～３０％為中等干旱，受災(zāi)率＞３０％為嚴(yán)重干旱，受災(zāi)率＞４０％為特大干旱。５７年間，中等干旱年份１２年，占２1．０5％；嚴(yán)重干旱年份４年，占7．02％；特大干旱年份５年，占８．77％，三者共占３6．84％。因此，河南省干旱災(zāi)害受災(zāi)率較高，特別是危害較大的中等干旱、嚴(yán)重干旱和特大干旱所占比例大。從各年代干旱平均受災(zāi)率和成災(zāi)率變化看（圖５），１９５０年代和２０００年代干旱平均受災(zāi)率和成災(zāi)率較??；干旱平均受災(zāi)率呈“低—高—低”而成災(zāi)率呈“低—高—低—高—低”的變化特征。

３．３受災(zāi)率異常指數(shù)

災(zāi)害異常指數(shù)是描述受災(zāi)率和成災(zāi)率偏離平均狀態(tài)的參數(shù)，可以反映災(zāi)害的嚴(yán)重程度和等級［５］。受災(zāi)率和成災(zāi)率異常指數(shù)可表達(dá)為ξｉ＝（Ｍｉ－Ｍ）／δ，式中ξｉ為第ｉ年旱災(zāi)受災(zāi)率或成災(zāi)率異常指數(shù)，Ｍｉ為第ｉ年受災(zāi)率或成災(zāi)率，Ｍ為多年平均受災(zāi)率或成災(zāi)率，δ為受災(zāi)率或成災(zāi)率標(biāo)準(zhǔn)差。河南省干旱受災(zāi)率異常指數(shù)和成災(zāi)率異常指數(shù)基本呈“負(fù)—正”交替出現(xiàn)的周期性變化趨勢，其變化周期為３～１０年（圖６）。取受災(zāi)率異常指數(shù)ξ＜０時為輕度干旱，０≤ξ＜０．５時為中度干旱，０．５≤ξ＜１．５時為嚴(yán)重干旱，ξ＞１．５時為特大干旱。57年間輕度干旱３３年，中度干旱８年；嚴(yán)重干旱１０年，特大干旱６年，二者共計１６年。各干旱等級年份所占比例分別為輕度干旱５７．９％、中度干旱１４．０％、嚴(yán)重和特大干旱共計２８．１％。因此，河南省農(nóng)業(yè)干旱具有重災(zāi)年份多、重災(zāi)發(fā)生幾率大，干旱災(zāi)害危害嚴(yán)重的特點(diǎn)。

３．４干旱災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)

災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)是指某時段成災(zāi)面積占受災(zāi)面積的比例，表示氣象災(zāi)害對糧食生產(chǎn)單位面積的致災(zāi)強(qiáng)度［６］。河南省干旱災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)具有隨時間呈波動上升的趨勢（圖７），其波動周期為３～６年。從各年代變化狀況（圖８）看，19５０年代，干旱災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)僅為ｌ５．５％，至２０００年以后，干旱災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)已上升到４３．６％，增長率高達(dá)１８１．３％。

４河南省干旱災(zāi)害成因

河南省所處的兩個過渡帶特征所造成的降水時空分布不均是干旱災(zāi)害發(fā)生的主要原因，水土資源組合不平衡等也是導(dǎo)致干旱災(zāi)害頻繁發(fā)生的自然因素，氣候變化和人類對水資源的不合理開發(fā)利用等一些不適當(dāng)?shù)娜祟惢顒右蛩匾布觿×烁珊档奈：Α?/p>

４．１資源環(huán)境因素

河南省分屬海河、黃河、淮河、長江四大流域，水資源具有空間分布不均和年際變化大的特點(diǎn)［１４］。水資源量總體呈緯向分布，南多北少，約有５０％的水資源量分布于信陽、駐馬店等地區(qū)，而豫北、豫東、豫中平原工農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)地區(qū)水資源分布則較少。地表徑流年際年內(nèi)變化大，豐水年與干旱年降水量相差５～７倍，年內(nèi)分配集中于汛期（占全年總降水量的６０％～７５％）。該資源分布導(dǎo)致了各地水資源供求不協(xié)調(diào)，容易發(fā)生旱災(zāi)。

４．２氣候變化因素

４．２．１氣溫變化的影響表２表明，河南省四站點(diǎn)１９５０—１９７９年的１０年平均氣溫有所波動，其中１９６０—１９６９年的高溫時段與圖２中１９６０年代旱災(zāi)受災(zāi)面積和成災(zāi)面積的峰值相對應(yīng)；１９８０—２００９年四站點(diǎn)的１０年平均氣溫都有明顯上升，與圖８中旱災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)的增加相對應(yīng)。表明升溫會加劇各地的蒸發(fā)，可能會加劇干旱災(zāi)害，未來若持續(xù)１９８０—２００９年的升溫趨勢，河南省的旱災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)可能呈增加趨勢。

４．２．２降水變化的影響從表３可看出，河南省四站點(diǎn)降水研究期內(nèi)有所波動，有時增加，有時減少。其中，開封和信陽波動較大，信陽的波動范圍最大，１０年降水量變化為－１２１．３５~＋１３１．８５ ｍｍ。

常軍等［１５］的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)河南省年降水量具有下降趨勢，變化速率為－２．１４ ｍｍ／１０年，境內(nèi)黃河、海河、長江流域大部分地區(qū)水資源量呈減少趨勢，而淮河流域部分地區(qū)水資源量呈增加趨勢；全省１７個地級市，有１３個地級市水資源量呈減小趨勢，僅駐馬店、周口、漯河、許昌４個市的水資源量呈增加趨勢，這加大了旱災(zāi)發(fā)生的可能性和旱災(zāi)發(fā)生的嚴(yán)重程度。

４．３社會經(jīng)濟(jì)因素

４．３．１工農(nóng)業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)河南省農(nóng)作物播種面積從１９５０年的１ ２５９．０７萬ｈｍ２增至２００９年的１ ４１８．１４萬ｈｍ２，糧食作物、棉花和油料作物的播種面積分別由１９５０年的１８５．８４、５０．５７和４９．２７萬ｈｍ２增至２００９年的９６８．３６、５３．７３和１５４．１２萬ｈｍ２，糧食作物、棉花和油料作物的單產(chǎn)則分別由１９５０年的７４２．５０、１６０．２０和４２０．１５ ｋｇ／ｈｍ２增至2009年５ ５６５．００、９６３．００和３ ４５８．２５ ｋｇ／ｈｍ２［１２］。在一定氣候條件下，隨著單產(chǎn)大幅度提高和農(nóng)田需水量的大量增加，相對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)干旱趨于嚴(yán)重［８］。

此外，１９４９年來，河南省人口增長迅速，城市化建設(shè)和工業(yè)有了長足發(fā)展。１９４９年全省總?cè)丝跒椋?１７４萬人，城鎮(zhèn)化率為６．３％；２００９年全省總?cè)丝谶_(dá)９ ９６７萬人，城鎮(zhèn)化率為３７．７％；１９４９年工業(yè)總產(chǎn)值為１．５４億元，２００９年達(dá)９ ９００．２７億元［９］。隨著人口的增加和生活水平的提高，工業(yè)總產(chǎn)值的增加，生活用水和工業(yè)用水會有相應(yīng)增加。

４．３．２水利灌溉設(shè)施不足，難以發(fā)揮應(yīng)有的抗旱作用水利灌溉設(shè)施是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的保障，及時灌溉是減輕干旱災(zāi)害的重要措施。１９４９—２００８年河南省耕地面積由７３４．４７萬ｈｍ２減少到７２０．２０萬ｈｍ２，農(nóng)田有效灌溉面積由４３．１３萬ｈｍ２增加到４９８．９２萬ｈｍ２，有效灌溉面積占耕地總面積的比例由５．９％增至６９．３％［１６］。河南省還有約３０％的耕地抵御自然災(zāi)害的能力十分低下，遇有年內(nèi)或年際連續(xù)干旱，很容易受災(zāi)和成災(zāi)。

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