1961—2010年朝陽地區(qū)春播期干旱指數(shù)變化特征分析

王曉霞　馮淑霞

摘要 利用朝陽地區(qū)1961—2010年50年4—5月降水、氣溫資料，計算春播期干旱指數(shù)，劃分干旱標準，并分析了干旱指數(shù)時空分布特征和變化規(guī)律。結果表明：“十年九旱”是朝陽地區(qū)顯著氣候特征，葉柏壽、凌源和建平發(fā)生干旱的概率為100%，喀左為98%，朝陽、北票為96%，羊山為93.5%；重旱空間分布特點為自北部地區(qū)向南部、東部遞減，特旱自西南部向東部、北部遞減；建平重旱概率最大，羊山無旱象概率最大；20世紀60—70年代朝陽、葉柏壽、凌源、喀左干旱程度呈加劇趨勢，凌源站表現(xiàn)最明顯，北票和建平呈略減小趨勢；90年代干旱程度相對減弱。加強干旱災害監(jiān)測、人工增雨對防御干旱災害是一項有力措施，大力開發(fā)利用空中云水資源具有重要現(xiàn)實意義。

關鍵詞 春播期；干旱指數(shù)；變化特征；遼寧朝陽；1961—2010年

中圖分類號 P429 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）01-0257-02

氣候是發(fā)展農(nóng)業(yè)最重要的環(huán)境條件之一。干旱是一種氣候現(xiàn)象，指某地某段時間內(nèi)降水量與平均狀況相比顯著偏少；如果這種偏少使按常規(guī)年景安排的活動受到缺水影響，則稱發(fā)生干旱。對于農(nóng)業(yè)來說，農(nóng)業(yè)干旱是指農(nóng)作物在長期少雨或無雨情況下，蒸發(fā)強烈，土壤水分虧缺，致使植物體內(nèi)水分平衡受到破壞，影響正常生理活動的災害[1]。農(nóng)業(yè)面臨著全球變暖和極端天氣氣候頻繁出現(xiàn)的現(xiàn)實，如何適應氣候環(huán)境變化是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。

朝陽市處于半濕潤向半干旱過渡的遼西易旱地區(qū)，素有“十年九旱”之稱。整體地貌以丘陵山地為主，地形復雜多樣，形成了極為豐富的局地氣候。朝陽地區(qū)為雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，春季正值冬小麥返青、起身、拔節(jié)、抽穗和玉米等大秋作物播種、出苗的關鍵時期，一旦出現(xiàn)干旱，將嚴重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，造成減產(chǎn)。春旱是影響糧食產(chǎn)量豐歉的重要因素之一，因此分析朝陽地區(qū)春播期干旱變化規(guī)律和特征，為干旱分析研究及其治理提供科學依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

選取朝陽日常業(yè)務中應用的7個站點作為代表站，分別為朝陽、葉柏壽、凌源、喀左、北票、建平、羊山。這些站點分布比較均勻，具有一定的代表性。應用這7個站1961—2010年50年4—5月的降水、氣溫資料（羊山站1965—2010年共46年）分析春播期干旱變化的氣候特征，對應春播時段為4月1日至5月31日，4—5月的總降水量為春播期雨量，4—5月的平均氣溫為春播期氣溫。氣候均值時段選取1971—2000年30年。上述資料由朝陽市氣象局資料室提供。

1.2 研究方法

在近50年中出現(xiàn)過2次連續(xù)性嚴重的旱災（1980—1983年，2001—2004年），致使作物減產(chǎn)，甚至絕收。朝陽地區(qū)各個季節(jié)干旱均有發(fā)生，而春季干旱最為嚴重，占年景干旱的60%以上[2]。朝陽地區(qū)春播期（4月1日至5月31日）的干旱不僅與降水量有關，而且與氣溫、風速、蒸發(fā)、土壤濕度等有密切關系，但為了便于計算和應用，首先利用該時段的總降水量、平均氣溫計算干旱指數(shù)：

Di，j=（Ti，j / Tj）/（Ri，j / Rj）（1）

式（1）中，Ti，j為第j站第i年春播期平均氣溫，Ri，j為第j站第i年的春播期總降水量，Tj、Rj分別為該站相同時段氣溫和降水量的多年平均值，i=1，2，…，n為樣本個數(shù)，j=1，2，…，m為站點數(shù)[3]。

干旱等級劃分為4級，即輕度干旱（輕旱）、中度干旱（中旱）、嚴重干旱（重旱）、特大干旱（特旱）。當Di，j<0.5時無旱象；當0.5≤Di，j<1.0時有輕旱；1.0≤Di，j<1.5時有中旱；1.5≤Di，j<2.0時有重旱；Di，j≥2.0時有特旱。這里的干旱指數(shù)考慮了降水和氣溫的影響，比僅用降水量考慮干旱有所改進。降水、氣溫資料容易獲得，此方法有較好的實用價值。

2 結果與分析

2.1 春播期干旱指數(shù)的空間分布特征

由表1可知，當D<0.5無旱象時，朝陽地區(qū)7個站中，朝陽地區(qū)東南部羊山站概率最大，為6.5%；其次是朝陽和北票站，為4.0%，喀左為2.0%；西北部的葉柏壽和建平為0。當0.5≤D<1.0有輕旱時，西南部的凌源站概率最大，為44%，葉柏壽、北票和喀左為40%～42%，朝陽和羊山為34.0%～34.8%，建平最小，為30%；當1.0≤D<1.5有中旱時，羊山站概率最大，為39.1%，其次是朝陽和建平站，為34.0%，其余4個站為26%～28%；當1.5≤D<2.0有重旱時，北部地區(qū)的建平概率最大，為28%，其次是葉柏壽，為14%，再次是北票和喀左，為12%，朝陽、凌源為10%，羊山站最小，為6.5%。說明發(fā)生重旱的空間分布特點是自北部地區(qū)向南部、東部遞減。當D≥2.0有特旱時，朝陽地區(qū)西南部的凌源站概率最大，為20%，其次是朝陽、葉柏壽、喀左和北票，概率為18%，羊山為13%，最小是北部地區(qū)建平，為8%?？臻g分布特點是自西南向東、向北遞減。

7個站干旱等級分布特點：朝陽、葉柏壽、凌源、喀左和北票輕旱、中旱概率最大，其次是特旱，再次為重旱，最小為無旱象；西北部建平從大到小依次為中旱、輕旱、重旱、特旱，無旱象概率為0，重旱概率全地區(qū)最大，為28%；東南部羊山從大到小依次為中旱、輕旱、特旱、重旱，無旱象概率全地區(qū)最大，為6.5%。葉柏壽、凌源和建平發(fā)生干旱概率為100%，喀左為98%，朝陽、北票為96%，羊山為93.5%。

2.2 春播期干旱指數(shù)的時間變化規(guī)律

朝陽地區(qū)春播期干旱指數(shù)自1961—2010年50年中發(fā)生了較大變化。由表2可知，1961—1970年10年間，朝陽地區(qū)6個站（羊山站除外）春播期干旱指數(shù)平均值為1.27～1.55，1971—1980年10年間，朝陽地區(qū)6個站春播期干旱指數(shù)平均值為1.32～1.65；1981—1990年10年間，朝陽地區(qū)6個站春播期干旱指數(shù)平均值為1.13～1.64，1991—2000年10年間，朝陽地區(qū)6個站春播期干旱指數(shù)平均值為1.07～1.27，2001—2010年10年間，朝陽地區(qū)6個站春播期干旱指數(shù)平均值在1.17～1.58，變化特征表現(xiàn)為自1961—1980年20年春播期干旱指數(shù)平均值北票、建平呈略減小趨勢，朝陽、葉柏壽、凌源、喀左均為增大趨勢。凌源站表現(xiàn)最明顯，增大幅度為21.3%。說明20世紀60—70年代干旱程度呈加劇趨勢，而北票和建平呈略減小趨勢。

1981—1990年10年春播期干旱指數(shù)平均值除喀左為增大趨勢外其余均為減小趨勢，喀左增大幅度為21.5%。朝陽、葉柏壽和凌源春播期干旱指數(shù)在20世紀70年代末至80年代初發(fā)生突變；而喀左站是在80年代末至90年代初發(fā)生突變；除凌源外，其余各站均在2000年前后發(fā)生突變，由減小趨勢轉(zhuǎn)為增大趨勢，增大幅度最大的是北票站，為39%。說明除凌源站外，其余各站自2000年之后干旱程度呈加劇趨勢。凌源站1971—1980年10年平均值為1.65，為全地區(qū)最大值，說明凌源70—80年代干旱最嚴重；其次是喀左站，1981—1990年10年平均值為1.64，再次是北票，2001—2010年10年平均值為1.58，建平1961—1970年10年平均值為1.55，朝陽1971—1980年10年平均值為1.48，最小為葉柏壽，1971—1980年10年平均值為1.43。

圖1、圖2為朝陽地區(qū)春播期干旱指數(shù)歷史變化曲線（1961—2010年），分析可知：凌源1972年干旱指數(shù)為4.8，為全地區(qū)最大值；羊山1981年、北票2003年干旱指數(shù)為4.4；喀左1981年、凌源1996年干旱指數(shù)為4.1；朝陽1961年干旱指數(shù)為3.7；建平1965年干旱指數(shù)為3.7；葉柏壽1972年干旱指數(shù)為3.1。

凌源20世紀70年代初和90年代中期干旱嚴重；喀左60年代初、80年代初、80年代末及2000年中期干旱嚴重；朝陽60年代初、70年代中期、80年代初和2000年初干旱嚴重；葉柏壽20世紀70年代、80年代初、90年代中期，21世紀00年代初和00年代中期干旱嚴重；北票20世紀60年代初、70年代中期、80年代初，21世紀00年代前期干旱嚴重；建平20世紀60年代中期、70年代初和80年代中期干旱嚴重；羊山20世紀70年代中期、80年代初和80年代末干旱嚴重。從全區(qū)7個站綜合分析，20世紀90年代干旱程度相對減弱。

2.3 春播期干旱環(huán)流背景及影響系統(tǒng)

影響大氣降水的因素主要有大氣環(huán)流、地理位置和下墊面性質(zhì)等，但主要影響因素是大氣環(huán)流。春播期大氣環(huán)流特點：高空以緯向環(huán)流為主，東亞大槽逐漸寬平，高空短波槽脊活動逐漸頻繁，冷空氣勢力有明顯減弱，中緯度地區(qū)的西風風速加強，系統(tǒng)活動周期縮短，移速加快。朝陽地區(qū)春播期活動頻繁的主導天氣系統(tǒng)有東北低壓、華北低壓和冷鋒3種天氣類型。東北低壓和華北低壓天氣系統(tǒng)適合飛機增雨作業(yè)，而冷鋒天氣系統(tǒng)和小尺度系統(tǒng)適合高炮、火箭、焰彈增雨作業(yè)[2]。充分利用數(shù)值預報產(chǎn)品、衛(wèi)星云圖、天氣雷達等技術，有力提高人工增雨效果，對抗旱防災具有實際意義。

3 結論與討論

朝陽地區(qū)位于遼寧省西部，北接內(nèi)蒙古自治區(qū)，東南與阜新和錦州為鄰，西與河北省的平泉、清龍兩縣交界，屬丘陵山區(qū)。地理坐標為東經(jīng)118°55′～121°16′，北緯40°23′～42°28′。地形復雜，干旱少雨，屬溫帶亞干旱氣候區(qū)。干旱是制約朝陽地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的主要自然因素。據(jù)史料記載[4]，1980—1981年朝陽地區(qū)發(fā)生了特大干旱。1980年3—8月朝陽地區(qū)逾320 d未下透雨，少數(shù)山坡地野草不長，部分幼數(shù)落葉，果樹落果。全區(qū)大河斷流，小河干涸，大部分水庫、機電井干枯，人畜飲水困難。通過計算干旱指數(shù)，1980—1981年除建平重旱外，其他地區(qū)均發(fā)生特旱。與發(fā)生干旱實況進行對比，此方法有較好的實用價值。

針對朝陽地區(qū)“十年九旱”的氣候特點，解決干旱缺水的基本方針應當是“全面節(jié)流、適當開源、加強保護、強化管理”。大力推廣節(jié)水灌溉技術、實施集水節(jié)灌農(nóng)業(yè)、大力加強干旱災害的監(jiān)測。人工增雨作業(yè)對防御干旱災害是一項有力措施，遼寧中西部“十年九旱”[5]對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展影響十分嚴重。研究結果表明：人工增雨的最佳作業(yè)時機和區(qū)域應選在處于發(fā)展階段的降水回波，回波區(qū)中間沒有空隙和條紋結構，強度≥20 dBZ，高度≤5 km，移速緩慢或穩(wěn)定的降水回波區(qū)域，增雨效果比較明顯[6]；在強度超過35 dBZ的回波部位不宜使用飛機進行作業(yè)，中氣旋、輻和線及逆風區(qū)基本上對應的是不穩(wěn)定的對流性強降水，應使用火箭和高炮催化。合理利用水資源，大力開發(fā)利用空中云水資源具有重要現(xiàn)實意義。

4 參考文獻

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