本溪地區(qū)旱澇特征分析

楊金寶

(遼寧省觀音閣水庫管理局，遼寧撫順117100)

本溪是自然災(zāi)害頻發(fā)地區(qū)，主要自然災(zāi)害是水災(zāi)。境內(nèi)危害較嚴(yán)重的是太子河、渾江和草河。近些年隨著全球變暖連續(xù)的高溫少雨，旱災(zāi)也呈加重趨勢。通過降水資料、氣象資料、干燥度指數(shù)3種方法對本溪地區(qū)旱澇特征進(jìn)行分析，確定最佳方法，對本溪地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，特別是加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)，科學(xué)實(shí)施農(nóng)業(yè)建設(shè)提供依據(jù)[1]。

1 用降水資料分析本溪地區(qū)旱澇等級

降水距平百分率反映了某時(shí)段降水量相對于同期平均狀態(tài)的偏離程度。該指標(biāo)計(jì)算公式為:式中:r為某年某時(shí)段的降水量;為該時(shí)段多年平均降水量。

降水距平百分率方法在確定單站旱澇指標(biāo)中具有資料易于獲得、計(jì)算簡單、結(jié)果比較符合實(shí)際等優(yōu)點(diǎn)[2]。

多年平均值以1958—2006年的降水為基準(zhǔn)，計(jì)算所需時(shí)段內(nèi)總降水量和相應(yīng)的降水距平百分率，其計(jì)算方法如式(1)，所使用的旱澇指標(biāo)依據(jù)表1，計(jì)算結(jié)果繪制成曲線圖1。

根據(jù)降水資料統(tǒng)計(jì)，本溪地區(qū)多年平均降水量790.2 mm。其中6—8月份降水量達(dá)518.4 mm，占全年降水量的65.6%，而12月、1月和2月3個(gè)月降水量只有17.4 mm，占全年降水量的2.2%，所以年降水變化極不均勻。降水年際變化大是本溪旱澇災(zāi)害發(fā)生的主要根源。

表1 降水距平百分率的旱澇等級

圖1 1958—2006本溪地區(qū)降水距平百分率

如圖1所示，1985年降水正距平百分率52.41%，為最高值。1958、1989分別達(dá)到－29.7%、－29.4%，為異常少雨年。1975—1980年連續(xù)6年降水負(fù)距平。百分率＜－20%的有7年，占總年份的14.3%;＞20%的也有6年，占總年份的12.2%。其中1985年和1958年的年距平百分率相差了近82%。因?yàn)榻邓潜鞠貐^(qū)農(nóng)田用水的主要來源，所以時(shí)空分布不均勻是造成本溪農(nóng)田旱澇的主要原因。

1.1 Z指數(shù)

用Z指數(shù)分析本溪地區(qū)的旱澇等級，在假定某時(shí)段降水量服從Person－III型分布，得到下式:

式中:Cs為偏態(tài)系數(shù);φ為標(biāo)準(zhǔn)變量，均可由降水量資料序列計(jì)算求得，即:

隨著時(shí)間序列增長，降水量通常服從正態(tài)分布或接近正態(tài)分布。

Z指數(shù)消除了降水量平均值不同的影響，對旱澇具有一定的反映能力，是單站劃分旱澇的較好指數(shù)[3－4]。

表2 以Z指數(shù)為指標(biāo)劃分的干旱年份統(tǒng)計(jì)結(jié)果

統(tǒng)計(jì)計(jì)算Z指數(shù)并列于表2。用Z指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)判斷降水季節(jié)變化來看，不同等級干旱出現(xiàn)頻率略大于澇的出現(xiàn)頻率，但基本上是持平的。嚴(yán)重的旱年1965，1966，1970，1972，1978，2000 年。嚴(yán)重的澇年1960，1961，1964，1971，1973，1981，1985，1987，1992，1995，2005年?？梢娫摰貐^(qū)重澇災(zāi)發(fā)生頻率遠(yuǎn)大于重旱災(zāi)。春季產(chǎn)生干旱共9次，澇11次。春旱發(fā)生較嚴(yán)重的年份有 1958，1960，1966，1970，1976，1978，1989和1993年。春澇發(fā)生較重的年份有1967，1973，1981，1987，1990，1995，2005 年。

7月份是全年降水最多的月份，所以重澇發(fā)生頻率為33.3%，是四個(gè)季節(jié)中最高的。但由于氣溫高、土壤蒸發(fā)及作物蒸騰強(qiáng)烈，仍然表現(xiàn)有不同程度的干旱發(fā)生。旱災(zāi)較澇災(zāi)略重，差5.8%。無論旱澇都直接影響農(nóng)作物苗期生長，出現(xiàn)較為嚴(yán)重的危害。

秋季雖然旱澇比例為1∶1，但是大旱年就有7次，占35%，比例如此之高可見秋季是一個(gè)大旱多發(fā)的季節(jié)。冬季偏旱年達(dá)42.9%。從圖2中可以看出，旱澇變化具有明顯的階段性特征，年旱澇序列可劃分為3個(gè)以旱為主的階段和3個(gè)以澇為主的階段。按年代統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)60年代前期和后期偏澇，特別是1964年和1965年，連續(xù)兩年重澇。70年代初旱澇交替發(fā)生，中后期干旱頻繁發(fā)生。80年代中期又連續(xù)出現(xiàn)兩年重澇，90年代干旱次數(shù)明顯增多。用Z指數(shù)分析本溪地區(qū)旱澇等級，不僅能宏觀地反映出歷年的干旱程度，更能充分地反映出各個(gè)季度旱澇的輕重程度[5－6]。

圖2 1958—2006年本溪地區(qū)Z指數(shù)旱澇等級直方演變圖

1.2 降水日數(shù)

1)年降水日數(shù):年降水日數(shù)指日降水量≥0.1 mm的降水日數(shù)，本溪為101.0 d。旱澇等級Z值范圍見表3。

表3 以Z值為標(biāo)準(zhǔn)的旱澇等級

2)降水日數(shù)的年內(nèi)分配:一年中，降水日數(shù)以7月最多，一般達(dá)12～22 d;12月或1月最少，僅為1～6 d，各季降水日數(shù)，以夏季最多，占全年降水日數(shù)的38.2%～41.2%;春秋次之，各占22.1% ～25.9%;冬季最少，僅占13.8% ～15.6%。見表4及表5。

表4 本溪地區(qū)各地各月降水日數(shù)表

表5 本溪地區(qū)各地各季降水日數(shù)及百分比表

2 用氣象資料分析本溪地區(qū)旱澇特征

2.1 本溪地區(qū)降水、蒸發(fā)量和氣溫逐月變化趨勢

根據(jù)本溪地區(qū)49 a(1958—2006年)各月的降水蒸發(fā)量及氣溫?cái)?shù)據(jù)作圖3。

圖3 降水、蒸發(fā)量和氣溫逐月變化圖

從圖3中可以看出，本溪地區(qū)各月蒸發(fā)量大于降水量，氣候比較干燥。本溪地區(qū)各月降水量較少，除7月份外其余各月均在200 mm以下。夏季降水量占全年降水量的60% ～70%，冬季降水量最少，不足全年降水量的5%。蒸發(fā)量的年內(nèi)變化，一年中以4—6月蒸發(fā)量最大，最少為冬季。最高值出現(xiàn)在5月，至翌年1月達(dá)最小值，后又逐漸增大。本溪地區(qū)氣溫1—7月逐漸上升，從7月(或8月)變化趨勢依次開始下降。7月是氣溫最熱月，平均氣溫在22～25℃，最高氣溫為26.3℃。由此可見，各季降水量分配不均、蒸發(fā)量大、溫度高是造成本溪地區(qū)旱澇災(zāi)害的主要原因。

2.2 用干燥度指標(biāo)分析本溪地區(qū)的旱澇特征

濕潤指數(shù)和干燥度互為倒數(shù)，這樣既考慮到水分收入(降水)，又考慮到水分支出(蒸發(fā))，能定量說明水分的盈虧，用公式表示為:

K=Em/P，C=P/Em=1/K (7)式中:K為干燥度;C為濕潤指數(shù);Em為可能蒸發(fā)量;P為平均降水量。

這里的可能蒸發(fā)量指長有綠色矮草的地面的最大蒸發(fā)量(蒸發(fā)與蒸騰之和)。本溪地區(qū)各地各月實(shí)測降水量、蒸發(fā)量分別見表6、7。表8為計(jì)算出的本溪地區(qū)各地各月濕潤指數(shù)表。

表6 本溪地區(qū)各地各月降水量表

表7 本溪地區(qū)各地各月實(shí)測蒸發(fā)量表

表8 本溪地區(qū)各地各月濕潤指數(shù)表

對各月濕潤指數(shù)統(tǒng)計(jì)、分析，結(jié)果表明本溪站、本溪縣站、草河口站和桓仁站在1—3月份C值取值范圍大致為:0.03＜C＜0.20。結(jié)果表明本溪地區(qū)屬于干旱地帶。在4—5月份C值取值范圍為0.20＜C＜0.50，結(jié)果表明本溪地區(qū)也屬于半干旱地帶。在6—8月C值取值范圍都為:C ＞0.75，結(jié)果表明本溪地區(qū)在6—8月屬于濕潤地帶。在9—10月C值取值范圍為0.5＜C＜0.75，結(jié)果表明本溪地區(qū)在9—10月屬于半濕潤地帶，說明本溪地區(qū)降水季節(jié)變化很大，年內(nèi)分配不均。在11—12月份C值取值范圍為0.20＜C＜0.50，結(jié)果表明本溪地區(qū)也屬于半干旱地帶?？傊?，本溪地區(qū)在各月介于干旱地帶和濕潤地帶之間，這是由本溪地區(qū)比較特殊的地理位置所決定的。

3 結(jié)語

本文利用降水蒸發(fā)等氣象資料分析了本溪地區(qū)的旱澇特征。本溪地區(qū)降水年際變化較大，澇季多發(fā)生在夏季，旱季多出現(xiàn)于春季。利用干燥度指標(biāo)分析該區(qū)夏季氣候較濕潤，春季氣候比較旱。各季降水量分配不均、蒸發(fā)量大是造成本溪地區(qū)旱澇災(zāi)害的主要原因。利用降水距平、Z指數(shù)、干燥度指標(biāo)對本溪地區(qū)的旱澇等級進(jìn)行了分析，由于Z指數(shù)消除了平均值的影響，比降水距平百分率響應(yīng)快，比濕度指標(biāo)客觀反映旱澇程度，因此用Z指數(shù)指標(biāo)判定該地區(qū)的旱澇程度是比較準(zhǔn)確的。

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