河南省干旱的時(shí)空分布規(guī)律與趨勢(shì)分析

李謝輝,張　超*,姚佳林

(1.成都信息工程學(xué)院大氣科學(xué)學(xué)院，高原大氣與環(huán)境四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都　610225；

2.山西省人工降雨防雹辦公室,山西太原　030032)

河南省干旱的時(shí)空分布規(guī)律與趨勢(shì)分析

李謝輝1,張超1*,姚佳林2

(1.成都信息工程學(xué)院大氣科學(xué)學(xué)院，高原大氣與環(huán)境四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610225；

2.山西省人工降雨防雹辦公室,山西太原030032)

摘要：利用河南省1973—2012年的日平均氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)逐日計(jì)算綜合氣象干旱指數(shù)IC，通過(guò)統(tǒng)計(jì)各季節(jié)的干旱發(fā)生頻率、強(qiáng)度、天數(shù)分析河南省干旱發(fā)生頻率、空間分布、隨季節(jié)的演變和年際、年代際變化，同時(shí)對(duì)全球變暖背景下的干旱時(shí)空分布規(guī)律和趨勢(shì)進(jìn)行分析.結(jié)果表明，河南省干旱具有顯著的向北增多的分布特征，無(wú)論干旱的發(fā)生頻率、持續(xù)天數(shù)還是強(qiáng)度都是北部地區(qū)大于南部地區(qū)，安陽(yáng)、新鄉(xiāng)是干旱最嚴(yán)重的地區(qū).從干旱發(fā)生的季節(jié)性來(lái)看，易發(fā)生全省性春、秋旱，發(fā)生頻率均在75%以上.從干旱的多年平均發(fā)生天數(shù)來(lái)看，春、夏和秋季易發(fā)生大范圍輕旱，大部分地區(qū)的干旱天數(shù)在15 d以上；大范圍的重旱、特旱不易發(fā)生.從趨勢(shì)分析來(lái)看，春、秋旱呈增加趨勢(shì)，夏、冬旱呈減少趨勢(shì).在所統(tǒng)計(jì)的年份中，1978，1988，1995，1997和2001年是干旱最嚴(yán)重的5年.

關(guān)鍵詞：干旱；綜合氣象干旱指數(shù)IC；時(shí)空分布；趨勢(shì)分析；河南省

河南省位于中國(guó)中東部、黃河中下游，處于北緯31°23′～36°22′，東經(jīng)110°21′～116°39′之間，屬暖溫帶-亞熱帶、濕潤(rùn)-半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候[1].由于位于南北氣候過(guò)渡地帶，降水受季風(fēng)影響年際變化大，加之降水季節(jié)分配不均，區(qū)域分布差異大，干旱災(zāi)害十分頻繁[2].干旱作為河南省主要的氣象災(zāi)害，不僅對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)有重要影響，而且還會(huì)對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人畜飲水等造成嚴(yán)重影響.因此正確認(rèn)識(shí)河南省干旱的時(shí)空分布規(guī)律，對(duì)防災(zāi)減災(zāi)，提高農(nóng)作物收成，合理利用水資源以及減少?lài)?guó)民經(jīng)濟(jì)損失等具有十分重要的意義.

目前，不少學(xué)者已對(duì)河南省干旱進(jìn)行了大量研究,如朱業(yè)玉等[3]分析了河南省干旱發(fā)生的頻率；竹磊磊等[4]分析了河南省夏季干旱的氣候特征；房穩(wěn)靜等[5]探討了冬小麥干旱災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律與空間分布規(guī)律；李樹(shù)巖等[6]研究了河南省1970—2007年約40年的干旱特征；趙林等[7]對(duì)黃淮平原及其附近地區(qū)的干旱進(jìn)行了分析.通過(guò)對(duì)已有的研究進(jìn)行歸納和總結(jié)發(fā)現(xiàn)，目前對(duì)河南省干旱的研究大多集中在干旱發(fā)生頻率、頻數(shù)，以及通過(guò)降水來(lái)反映干旱程度方面，單獨(dú)對(duì)河南省干旱時(shí)空分布規(guī)律的研究較少，特別缺少在全球變暖背景下對(duì)河南省干旱趨勢(shì)變化的研究.

文中主要通過(guò)逐日計(jì)算綜合氣象干旱指數(shù)IC，分析各等級(jí)干旱發(fā)生頻率、空間分布、隨季節(jié)的演變以及年際、年代際變化等，以期對(duì)河南省干旱的變化趨勢(shì)和分布特征進(jìn)行全面研究，為河南省的干旱預(yù)警、防災(zāi)減災(zāi)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展等提供有價(jià)值的參考.

1研究方法和數(shù)據(jù)資料

文中對(duì)綜合氣象干旱指數(shù)IC的計(jì)算主要利用河南省17個(gè)測(cè)站1973—2012年的日降水和日平均氣溫?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)Z、相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)M逐日計(jì)算獲得，其計(jì)算與等級(jí)劃分方法參照《氣象干旱等級(jí)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[8].對(duì)干旱趨勢(shì)變化和可能突變進(jìn)行分析時(shí)，主要應(yīng)用了氣候趨勢(shì)系數(shù)[9]和Mann-Kendall突變檢驗(yàn)[10].文中用到的日降水和日平均氣溫?cái)?shù)據(jù)主要來(lái)自中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http://cdc.cma.gov.cn/)和英國(guó)東英吉利大學(xué)氣候研究單位(CRU)的北半球氣溫?cái)?shù)據(jù)(http://www.cru.uea.ac.uk).

文中對(duì)季節(jié)的定義如下：1,2月以及前一年的12月為冬季，3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季.在分析中主要將河南省分為5個(gè)區(qū)域：豫東(周口、商丘)、豫南(駐馬店、信陽(yáng))、豫西(三門(mén)峽、洛陽(yáng)、南陽(yáng))、豫北(安陽(yáng)、濮陽(yáng)、鶴壁、新鄉(xiāng)、焦作、濟(jì)源)和豫中(鄭州、許昌、漯河、平頂山、開(kāi)封).

2結(jié)果與分析

2.1干旱發(fā)生頻次的分布規(guī)律

從1973—2012年40年各季節(jié)干旱發(fā)生頻率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看到(圖1)，春旱(圖1(a))發(fā)生頻率呈顯著的緯向分布規(guī)律，由北向南逐漸遞減，除豫南地區(qū)在40%～53%外，全省大部分測(cè)站在55%～80%，平均1～2年發(fā)生一次春旱；安陽(yáng)、新鄉(xiāng)等5個(gè)測(cè)站的春旱發(fā)生頻率超過(guò)70%，其中安陽(yáng)達(dá)到了82.1%.夏旱(圖1(b))的發(fā)生頻率普遍偏高，豫北、豫西的大部分測(cè)站高于65%，豫中也超過(guò)了60%，新鄉(xiāng)與安陽(yáng)最高達(dá)79.6%.秋旱(圖1(c))的發(fā)生頻率分布比較均勻，全省主要集中在55%～70%，平均2年發(fā)生一次；豫南相對(duì)較低，平均2～3年發(fā)生一次.冬季(圖1(d))是干旱發(fā)生頻率最小的季節(jié)，最高的測(cè)站只有69%(新鄉(xiāng)、安陽(yáng))，且大于55%的測(cè)站主要集中在豫北、豫中.

圖1　河南省干旱的發(fā)生頻率

為了解干旱發(fā)生隨年代的變化，表1按4個(gè)年代分別統(tǒng)計(jì)了特旱的發(fā)生頻數(shù).可以看出，特旱主要集中在1990年代，平均每年3次，而2000年以后和1980年代及1970年代中后期幾乎相當(dāng)，年均1.2次.張雪霞等[11]研究表明1980—2000年氣溫增暖勢(shì)態(tài)明顯，以1990年代最為迅猛，這說(shuō)明河南省極端干旱的發(fā)生趨勢(shì)在一定程度上可能受氣溫趨勢(shì)控制.

表1　各年代特旱發(fā)生的頻數(shù)

2.2干旱的時(shí)間分布規(guī)律

為認(rèn)識(shí)全省性干旱的發(fā)生情況，表2統(tǒng)計(jì)了15個(gè)以上測(cè)站同時(shí)發(fā)生干旱的年份.可以看出，春季和秋季是容易發(fā)生全省性干旱的季節(jié).秋季最多，有12年，主要集中在1990年代以及2000年之后，而1970，1980年代發(fā)生大范圍干旱的概率較小.春季僅次于秋季，有11年，主要分布在1970年代中后期與2000年以后；1990年代僅有2年，說(shuō)明不易發(fā)生大范圍春旱.夏季有10年，主要集中在1970年代中后期以及1980年代.冬季是全省性干旱發(fā)生年份最少的季節(jié)，只有9年，且分布比較均勻.

表2　各個(gè)季節(jié)15個(gè)以上測(cè)站發(fā)生干旱的年份

2.2.1各等級(jí)干旱發(fā)生天數(shù)的年際與年代際變化圖2對(duì)北半球氣溫異常與河南省年平均干旱天數(shù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)年均天數(shù))的逐年演變進(jìn)行了比較.在所統(tǒng)計(jì)的時(shí)段，北半球溫度持續(xù)升高明顯，2007年溫度異常達(dá)1.1 ℃，與已有研究結(jié)果相一致[12].整體而言，在2001年前年均天數(shù)與北半球溫度異常的變化一致，盡管2003年后各等級(jí)干旱的年均天數(shù)較少，但隨著全球溫度異常的增加呈明顯增加趨勢(shì)(圖3(a)~(c)).輕旱(圖3(a))的年均天數(shù)沒(méi)有太明顯的年代際變化，11年滑動(dòng)平均曲線相對(duì)平緩，但年際變化較明顯，1974—1982年較大，而2006—2012年比較多，分別對(duì)應(yīng)氣溫1974—1982年變化較大和2006—2012年全球溫度升高較顯著(圖2).就中旱而言(圖3(b))，年際、年代際變化均較明顯，1980年代處于年代際緩慢上升階段，1990年代處于緩慢下降階段，年均天數(shù)有7年超過(guò)60 d.重、特旱(圖3(c))的年均天數(shù)比較少，年代際變化與中旱相似，1980，1990年代處于年代際上升階段,2000年后處于下降階段，1990年代后期達(dá)到最大值.以上分析說(shuō)明，河南省干旱在一定程度上受全球變暖影響,中旱以及重、特旱在1980，1990年代處于年代際上升階段，這與北半球溫度升高最快的年份有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即隨著全球溫度的升高而呈增加趨勢(shì).

圖2　北半球氣溫異常和河南省的干旱年均天數(shù)

圖3　河南省各等級(jí)干旱的年均天數(shù)和11年滑動(dòng)平均

春季(圖4(a)).年際與年代際變化均較明顯，有5年的季年均天數(shù)超過(guò)60 d，其中2000年最長(zhǎng)，幾乎貫穿整個(gè)春季，說(shuō)明發(fā)生在2000年的干旱不僅時(shí)間長(zhǎng)而且還比較廣泛.從11年滑動(dòng)平均結(jié)果可以看出，1980年代處于年代際下降階段，而1990年代處于上升階段.

夏季(圖4(b)).有4年的季年均天數(shù)超過(guò)60 d，1997年最多，達(dá)81 d.由于2003—2009年降水顯著下降[13]和進(jìn)入21世紀(jì)后全球氣溫增加顯著，2003年后干旱天數(shù)增加趨勢(shì)明顯.夏旱的年代際變化特征不明顯，1990年為干旱由增加向減少轉(zhuǎn)變的年份.

秋季(圖4(c)).大部分年份的干旱天數(shù)都比較長(zhǎng)，有5年超過(guò)70 d，最大值出現(xiàn)在2001年，達(dá)81 d，由前面的分析可知，2001年全球氣溫增暖明顯可能是造成2001年干旱嚴(yán)重的一個(gè)重要原因.此外，秋旱還具有明顯的年代際變化特征，1970年代后期與1980年代上升趨勢(shì)較明顯，1990年代為緩慢減少階段.1980年代后期以及1990年代早中期容易發(fā)生大范圍、長(zhǎng)時(shí)間干旱.

冬季(圖4(d)).干旱的年際變化與前3個(gè)季節(jié)相比不太明顯且天數(shù)普遍偏少，有30年沒(méi)有達(dá)到一個(gè)月，2000年以前冬旱呈年代際減少的變化特征.

圖4　河南省各季節(jié)干旱的年均天數(shù)和11年滑動(dòng)平均

為了進(jìn)一步分析各季節(jié)年均天數(shù)的變化趨勢(shì)，將各季節(jié)的年均天數(shù)進(jìn)行Mann-Kendall突變檢驗(yàn)，并與河南省各季節(jié)的降水量進(jìn)行比較.從圖5，6可以看出，各季節(jié)的年均天數(shù)與降水量有顯著的負(fù)相關(guān)性，春、夏、秋、冬季相關(guān)系數(shù)依次為-0.83,-0.85,-0.87,-0.55，有3個(gè)季節(jié)通過(guò)了0.01顯著性檢驗(yàn).

春季(圖5(a)).降水距平變化較大，正負(fù)距平交替出現(xiàn).11年滑動(dòng)平均較平緩，沒(méi)有明顯的上升和下降趨勢(shì).從UF曲線(圖6(a))可以看出，春旱在1974—1979年呈微弱的上升趨勢(shì)，之后呈微弱的下降趨勢(shì)；1990年代初期下降較明顯，但沒(méi)有超過(guò)95%置信區(qū)間，與這個(gè)期間內(nèi)降水較多有關(guān).這與春旱的年均發(fā)生天數(shù)變化一致.

夏季(圖5(b)).2002—2006年以正距平為主，這一段時(shí)間降水充沛，干旱較少，與前面的分析一致.UF曲線以負(fù)值為主(圖6(b))，1984年的減少趨勢(shì)超過(guò)95%置信區(qū)間，主要因?yàn)?980年代早期降水正距平明顯，雨量充沛.

秋季(圖5(c)).大多年份的降水距平為負(fù)值，1980年代早中期降水正距平值較大，結(jié)合UF曲線(圖6(c))，在這段時(shí)間內(nèi)，UF值小于0，干旱呈減小趨勢(shì)，其余年份呈增加趨勢(shì).

冬季(圖5(d)).1980年代中后期與2000—2008年以正距平為主，UF值小于0(圖6(d))，年均天數(shù)較少，與前面的分析結(jié)果一致.11年滑動(dòng)平均在1982—1998年有明顯上升趨勢(shì)，說(shuō)明冬季降水呈增加趨勢(shì)，這與1974—1998年干旱呈減少趨勢(shì)相吻合.

圖5　1974—2012年季降水量、距平及11年滑動(dòng)平均

圖6　1974—2012年年干旱發(fā)生天數(shù)的

2.3干旱的空間分布規(guī)律

前面分析了河南省干旱的時(shí)間變化規(guī)律，下面將從空間上分析各季節(jié)不同強(qiáng)度干旱的多年平均發(fā)生天數(shù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)多年平均,圖7).

春季(圖7(a)).輕旱有顯著的緯向分布規(guī)律，且南北多年平均差異>10 d，除豫南外大部分地區(qū)>15 d，其中以豫北最高為23 d.春季中旱依然呈北高南低的變化趨勢(shì)；豫西、豫中大部分地區(qū)在8～12 d，豫南則<10 d.重、特旱的多年平均較少，除安陽(yáng)為8 d外，其余地區(qū)均<6 d.

夏季(圖7(b)).易發(fā)生全省性輕旱且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，由西北向東南逐級(jí)減少，除豫南外，其余地區(qū)均>19 d，且豫西、豫北的大部分地區(qū)超過(guò)了22 d.中旱緯向分布規(guī)律不明顯，豫北、豫中發(fā)生中旱的幾率較高，持續(xù)時(shí)間也在14 d以上；除欒川、盧氏、西峽以及信陽(yáng)外，其余地區(qū)均在10～14 d.夏季重旱、特旱不易發(fā)生，大部分地區(qū)<4 d，僅有豫北少數(shù)測(cè)站在4～7 d，這與夏季高溫、降水的南北分配有密切關(guān)系.

圖7　河南省各季節(jié)不同等級(jí)干旱的空間分布規(guī)律

秋季(圖7(c)).易發(fā)生大范圍輕旱且具有顯著的緯向分布特征，大部分地區(qū)的多年平均>20 d，新鄉(xiāng)最高為26 d；盡管豫南是低值區(qū)所在，但多年平均也超過(guò)了16 d.秋季中旱大致呈鞍型分布，大部分地區(qū)在10～13 d.秋季不易發(fā)生大范圍重、特旱，除安陽(yáng)為5 d外，其余地區(qū)均在2～4 d.

冬季(圖7(d))，輕旱的緯向分布規(guī)律與春季輕旱相似，豫北、豫中易發(fā)生輕旱，多年平均>15 d，安陽(yáng)最高為19 d；除豫南較低外其余地區(qū)均>10 d.冬季發(fā)生大范圍中旱的可能性比較小且持續(xù)時(shí)間較短，大值中心位于新鄉(xiāng)附近，在10 d以上但不足12 d，其余地區(qū)均小于8 d.全省很難發(fā)生大范圍重旱、特旱，所有測(cè)站均不足5 d.

2.4不同時(shí)間的空間分布規(guī)律

考慮到河南省地理特征的復(fù)雜性，主要分析不同年份河南省干旱的空間分布規(guī)律(圖8).在所統(tǒng)計(jì)的年份中，有5年發(fā)生了大范圍干旱，并且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、程度強(qiáng).靳麗亞等[14]研究指出,1995,1997,1998,2001年是1958—2001年全球較暖的4年，說(shuō)明在干旱比較嚴(yán)重的5年中，高溫可能是造成1995,1990以及2001年嚴(yán)重干旱的一個(gè)重要原因.從干旱天數(shù)來(lái)看，1978年最高，大部分測(cè)站的年干旱總天數(shù)>200 d，最高為新鄉(xiāng)達(dá)274 d.1988年僅次于1978年，除豫西少數(shù)測(cè)站<150 d外,其余測(cè)站均超過(guò)半年.從干旱強(qiáng)度來(lái)看，由于降水偏少且溫度較高，發(fā)生在1997年的干旱最為嚴(yán)重，大部分測(cè)站發(fā)生中旱強(qiáng)度以上的干旱天數(shù)最多，新鄉(xiāng)是最嚴(yán)重的地區(qū)，中、重旱的發(fā)生天數(shù)超過(guò)1季度.2001年僅次于1997年，全年高溫少雨，一年4季均發(fā)生了干旱.鄭州、開(kāi)封、西華受年降水的影響較小，發(fā)生的干旱也比較嚴(yán)重，年干旱總天數(shù)均在1季度以上.

圖8　干旱較嚴(yán)重的5年中各地區(qū)年干旱總天數(shù)

2.5趨勢(shì)分析

圖9統(tǒng)計(jì)了各等級(jí)干旱的氣候趨勢(shì)系數(shù).近40年來(lái)，河南省大部分測(cè)站的輕旱呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，在17個(gè)測(cè)站中有11個(gè)測(cè)站表現(xiàn)為減少趨勢(shì)，有2個(gè)測(cè)站通過(guò)了0.05顯著性檢驗(yàn)；只有6個(gè)測(cè)站呈增加趨勢(shì)，并且均沒(méi)有通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明輕旱增加不明顯.豫中地區(qū)減少趨勢(shì)明顯，以西華最為明顯，趨勢(shì)系數(shù)為-0.35，對(duì)應(yīng)氣候傾向(限于篇幅，圖略)為-12 d/10 a(每10年氣象要素的變化值).豫中中旱呈增加趨勢(shì)，有9個(gè)測(cè)站的氣候趨勢(shì)系數(shù)大于0.大部分測(cè)站的重、特旱增加趨勢(shì)明顯，有16個(gè)呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中有6個(gè)測(cè)站通過(guò)了置信度為90%的顯著性檢驗(yàn).開(kāi)封、三門(mén)峽、許昌和寶豐的重、特旱增強(qiáng)趨勢(shì)最明顯，氣候趨勢(shì)系數(shù)均在0.25以上，對(duì)應(yīng)氣候傾向分別為7 d/10 a,6 d/10 a,4 d/10 a,5 d/10 a.而一直為干旱最嚴(yán)重的安陽(yáng)卻呈顯著減少趨勢(shì)，對(duì)應(yīng)氣候傾向?yàn)?7 d/10 a.

圖9　各等級(jí)干旱的趨勢(shì)系數(shù)

從圖9可以看出，春季有15個(gè)測(cè)站呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，但增長(zhǎng)趨勢(shì)不明顯且均沒(méi)有通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)，只有安陽(yáng)、新鄉(xiāng)呈減少趨勢(shì).夏季有10個(gè)測(cè)站為減少趨勢(shì)，但只有1個(gè)測(cè)站通過(guò)了0.05顯著性檢驗(yàn)，對(duì)應(yīng)氣候傾向?yàn)?9 d/10 a;豫北、南呈微弱的增長(zhǎng)趨勢(shì).秋季除安陽(yáng)外所有測(cè)站均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，有3個(gè)測(cè)站通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)，豫南增加較明顯.冬季有15個(gè)測(cè)站呈微弱的減少趨勢(shì)，大部分測(cè)站的氣候傾向在-4 d/10 a～-2 d/10 a；只有盧氏、欒川呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，但沒(méi)有通過(guò)顯著性檢驗(yàn).

圖10　干旱的趨勢(shì)系數(shù)

3結(jié)論和討論

文中利用1973—2012年日降水與日氣溫?cái)?shù)據(jù)分析了河南省干旱的時(shí)空分布規(guī)律和演變趨勢(shì)，得出如下結(jié)論.

1)河南省干旱有顯著緯向分布規(guī)律，干旱的等級(jí)強(qiáng)度、持續(xù)天數(shù)及發(fā)生頻率均隨緯度的升高而升高，各季節(jié)、等級(jí)干旱的年際變化較大，具有明顯年代際變化特征，在一定程度上受全球變暖影響.全省易發(fā)生大范圍春、秋旱，夏旱次之，冬旱最少.豫北最易發(fā)生春、秋旱，發(fā)生頻率均在70%以上；豫中易發(fā)生秋、冬旱，平均2年發(fā)生一次；豫南不易發(fā)生干旱且強(qiáng)度小，持續(xù)時(shí)間短.1990年代發(fā)生特旱的次數(shù)最多，高達(dá)30次，可能主要與1990年代以及21世紀(jì)后全球平均氣溫增加有關(guān).

2)安陽(yáng)、新鄉(xiāng)受地形影響全年少雨，一年四季極易發(fā)生大范圍干旱，因此是干旱的重災(zāi)區(qū)，干旱發(fā)生頻率在70%以上，多年平均在140 d以上.1978，1988，1995，1997以及2001年是干旱最嚴(yán)重的5年，大部分地區(qū)的多年平均發(fā)生天數(shù)在1個(gè)季度以上.

3)從變化趨勢(shì)來(lái)看，輕旱呈減小趨勢(shì)，中旱級(jí)別以上的干旱呈增加趨勢(shì)，其中豫中地區(qū)的增加趨勢(shì)明顯.春、秋旱呈增加趨勢(shì)，夏、冬旱呈減少趨勢(shì).

目前，評(píng)估干旱的指數(shù)有很多種，但I(xiàn)C指數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)ISP[15]及Palmer指數(shù)IPDS[16]是最常用的3種指數(shù).以往的研究表明[17-20],IPDS指數(shù)以水分平衡為基礎(chǔ)，綜合考慮了水分供給與需求、前期降水以及實(shí)際蒸散量等要素，但其對(duì)干旱的敏感度不夠好，導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果偏低；ISP指數(shù)具有多尺度干旱評(píng)估的特點(diǎn)，計(jì)算穩(wěn)定且對(duì)干旱比較敏感，但其持續(xù)性較差且干旱的開(kāi)始時(shí)間存在滯后現(xiàn)象；而IC指數(shù)以月、季尺度的ISP指數(shù)和月尺度的相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)M為基礎(chǔ)，對(duì)干旱逐日監(jiān)測(cè)，既可以反映短時(shí)間尺度(月),又可以反映長(zhǎng)時(shí)間(季)的干旱情況，能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)出干旱的發(fā)生與發(fā)展.因此，利用IC指數(shù)研究河南省干旱具有較高的可靠性.

文中主要在全球變暖的背景下對(duì)河南干旱的時(shí)空分布規(guī)律進(jìn)行了研究，對(duì)于干旱產(chǎn)生原因并未進(jìn)行細(xì)致研究，但通過(guò)已有的研究發(fā)現(xiàn)，河南省干旱可能與北大西洋年代際振蕩(AMO)、太平洋年代際振蕩(PDO)、北大西洋濤動(dòng)(NAO)等有一定關(guān)系.當(dāng) AMO處于暖位相時(shí)，會(huì)導(dǎo)致我國(guó)氣溫上升[21]；冬季NAO可以導(dǎo)致我國(guó)東部春季降水異常[22].此外，冬季NAO指數(shù)還與我國(guó)東部地區(qū)的夏季旱、澇存在1~3年滯后相關(guān)，且與旱澇指數(shù)具有幾乎完全相同的年際與年代際的振蕩周期[23].王曉騰等[24]還發(fā)現(xiàn)冬季NAO指數(shù)與我國(guó)華北4，10月份的氣溫呈正相關(guān)關(guān)系，與3，6月份江淮流域氣溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與6月份江淮流域的降水呈正相關(guān)關(guān)系.當(dāng)NAO處于強(qiáng)濤動(dòng)年時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致我國(guó)冬季偏暖、多雨，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致夏季江淮地區(qū)氣溫明顯偏低[25].PDO對(duì)我國(guó)天氣也有重要影響，PDO暖(冷)位相與華北地區(qū)持續(xù)高(低)溫、少(多)雨和干旱(濕潤(rùn))時(shí)段有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系[26]，已有研究表明，1980，1990年代PDO處于正位相時(shí)與中國(guó)東部夏季降水具有正相關(guān)關(guān)系，并通過(guò)了95%的顯著性檢驗(yàn)[27]，這與文中研究的河南省干旱在1990年代處于年代際減少階段(圖4(a))有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系.以上討論說(shuō)明，降水少、氣溫高不足以解釋河南省干旱產(chǎn)生的原因，是否受NAO，PDO，AMO等的影響，以及存在怎樣的影響機(jī)制還有待進(jìn)一步研究.

參考文獻(xiàn):

[1]朱業(yè)玉,程炳巖,王記芳.河南旱澇災(zāi)害的演變特征分析[J].災(zāi)害學(xué),2006,21(3):93-97.

[2]李謝輝,王磊.河南省歷史水旱災(zāi)害危險(xiǎn)性分析[J].資源科學(xué),2012,34(8):1526-1532.

[3]朱業(yè)玉,潘攀,匡曉燕,等.河南省干旱災(zāi)害的變化特征和成因分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2011,32(2):311-316.

[4]竹磊磊,常軍,張善強(qiáng).河南夏季干旱氣候特征分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué),2012,35(1):49-55.

[5]房穩(wěn)靜,張雪芬,趙龍,等.河南省冬小麥干旱災(zāi)害的空間分布研究[J].氣象與環(huán)境科學(xué),2007,30(2):61-63.

[6]李樹(shù)巖,劉榮花,師麗魁,等.基于CI指數(shù)的河南省近40 a干旱特征分析[J].干旱氣象,2009,27(2):97-102.

[7]趙林,武建軍,呂愛(ài)鋒,等.黃淮海平原及其附近地區(qū)干旱時(shí)空動(dòng)態(tài)格局分析——基于標(biāo)準(zhǔn)化降雨指數(shù)[J].資源科學(xué),2011,33(3):468-476.

[8]中國(guó)氣象局.GB/T 20481—2006氣象干旱等級(jí)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006:5-6.

[9]趙傳成,王雁,丁永建,等.西北地區(qū)近50年氣溫及降水的時(shí)空變化[J].高原氣象,2011,30(2):385-390.

[10]馬金玉,羅勇,申彥波,等.近50年中國(guó)太陽(yáng)總輻射長(zhǎng)期變化趨勢(shì)[J].中國(guó)科學(xué):地球科學(xué),2012,42(10):1597-1608.

[11]張雪霞,葛全勝,鄭景云.近50年北京植被對(duì)全球變暖的響應(yīng)及其時(shí)效——基于遙感數(shù)據(jù)和物候資料的分析[J].生態(tài)學(xué)雜志,2005,24(2):123-130.

[12]張秀年,嚴(yán)華生,郭世昌.“全球變暖”背景下的全球溫度時(shí)空變化特征[J].熱帶氣象學(xué)報(bào),2004,20(5):561-570.

[13]王友賀,申雙和,谷秀杰.1965—2009年河南省降水量的時(shí)空演變特征[J].氣象與環(huán)境科學(xué),2011,34(3):56-60.

[14]靳立亞,符嬌蘭,陳發(fā)虎.近44年來(lái)中國(guó)西北降水量變化的區(qū)域差異以及對(duì)全球變暖的響應(yīng)[J].地理科學(xué),2005,25(5):567-572.

[15]袁云,李棟梁,安迪.基于標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)的中國(guó)冬季干旱分區(qū)及氣候特征[J].中國(guó)沙漠,2010,30(4):917-925.

[16]姚玉壁,董安祥,王毅榮,等.基于帕默爾干旱指數(shù)的中國(guó)春季區(qū)域干旱特征比較研究[J].干旱區(qū)地理,2007,30(1):22-29.

[17]段瑩,王文,蔡曉軍.PDSI、SPEI、CI指數(shù)在2010/2011年冬、春季江淮流域干旱過(guò)程的應(yīng)用分析[J].高原氣象,2013,32(4):1126-1139.

[18]袁文平,周廣勝.標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)與Z指數(shù)在我國(guó)應(yīng)用的對(duì)比分析[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2004,28(4):523-529.

[19]王勁松,郭江勇,周躍武,等.干旱指標(biāo)研究的進(jìn)展與展望[J].干旱區(qū)地理,2007,30(1):60-65.

[20]謝五三,王勝,唐為安,等.干旱指數(shù)在淮河流域的實(shí)用性對(duì)比[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),2014,25(2):176-184.

[22]邵太華,張耀存.冬季北大西洋濤動(dòng)對(duì)我國(guó)春季降水異常的影響[J].高原氣象,2012,31(5):1225-1233.

[23]符淙斌,曾昭美.最近530年冬季北大西洋濤動(dòng)指數(shù)與中國(guó)東部夏季旱澇指數(shù)之聯(lián)系[J].科學(xué)通報(bào),2005,50(14):1512-1522.

[24]王曉騰,胡長(zhǎng)雷,任曉峰.冬季北大西洋濤動(dòng)與我國(guó)天氣氣候的關(guān)系[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(1):259-263.

[25]王永波,施能.近45 a冬季北大西洋濤動(dòng)異常與我國(guó)氣候的關(guān)系[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2001,24(3):315-322.

[26]馬柱國(guó).華北干旱化趨勢(shì)及轉(zhuǎn)折性變化與太平洋年代際震蕩的關(guān)系[J].科學(xué)通報(bào),2007,52(10):1199-1206.

[27]張慶云,呂俊梅,楊蓮梅,等.夏季中國(guó)降水型的年代際變化與大氣內(nèi)部動(dòng)力過(guò)程及外強(qiáng)迫因子關(guān)系[J].大氣科學(xué),2007,31(6):1290-1300.

(責(zé)任編輯惠松騏)

E-mail:lixiehui325328@163.com

*通訊聯(lián)系人，男，碩士研究生.主要研究方向?yàn)闅夂蜃兓c氣候模擬.E-mail:chao2714@163.com

Spatial-temporal distribution and trend analysis

of drought in Henan Province

LI Xie-hui1,ZHANG Chao1,YAO Jia-lin2

(1.College of Atmospheric Sciences,Plateau Atmosphere and Environment Key Laboratory of Sichuan Province,

Chengdu University of Information Technology,Chengdu 610225,Sichuan,China;

2.Weather Modification Office of Shanxi Province，Taiyuan 030032,Shanxi,China)

Abstract:This study focuses on the spatial-temporal distribution of the droughts in Henan Province.Based on daily air temperature and rainfall observations through 1974 to 2012,we calculated daily comprehensive meteorological drought index(IC),analyzed the temporal evolution and spatial distribution of drought,defined the rank level,and then further investigated the variation of drought frequency and amplitude as well as its seasonality and the interannual and interdecadal variabilities.The results show that:the drought in Henan Province has a significant latitudinal distribution,which occurs in the northern area more than in the southern regardless of its frequency,duration or intensity.Anyang and Xinxiang are the two counties which suffer drought most seriously.As for its seasonality,spring and autumn are two seasons with highest occurrence which is nearly above 75%.As for annual mean of drought days,the light-level drought favors to occur in spring,summer and autumn,with 15 d or so,but the heavy-level drought occurs hardly in the seasons.One trend analysis shows a significant increase in the drought occurrence in both spring and autumn，and a reduction in both summer and winter.During the past four decades,1978,1988,1995,1997 and 2001 are the most drought five years.

Key words:drought;meteorological drought composite index(IC);temporal and spatial distribution;trend analysis;Henan Province

收稿日期：2014-03-28;修改稿收到日期:2014-09-30

中圖分類(lèi)號(hào)：P 429

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-988Ⅹ(2015)02-0085-07

作者簡(jiǎn)介：李謝輝(1977—)，女，新疆石河子人，副教授，博士.主要研究方向?yàn)闅庀鬄?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理.

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41275033，41001359)；四川省教育廳科研基金資助項(xiàng)目(14ZA0161，11ZZ014)；成都信息工程學(xué)院科研基金資助項(xiàng)目(J201310，KYTZ201404)