遵義市近63 a氣象干旱變化趨勢及成因分析

姚正蘭，趙大清，姚章福

(1.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563002；2.貴州省桐梓縣氣象局，貴州 桐梓 563200)

遵義市近63 a氣象干旱變化趨勢及成因分析

姚正蘭1，趙大清2，姚章福1

(1.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563002；2.貴州省桐梓縣氣象局，貴州 桐梓 563200)

利用遵義市中心城區(qū)、桐梓、湄潭3個氣象觀測站1951—2013年逐年、月降水量資料，應用降水距平百分率和線性趨勢分析方法，對遵義市干旱演變進行了統(tǒng)計分析。結果表明，近63 a遵義市各地年降水量均呈波動性減少趨勢，中心城區(qū)、桐梓、湄潭分別以22.4 mm/10 a、24.9 mm/10 a和11.4 mm/10 a的速率遞減；汛期降水量20世紀80年代開始東部地區(qū)趨于減少，90年代后全市都呈減少態(tài)勢；季降水量以春季和秋季減少最明顯；旱年和四季干旱均以21世紀發(fā)生頻率最高，且63 a全市出現的6個區(qū)域性干旱年中有4 a發(fā)生在2006年以后，表明21世紀后全市干旱有加重頻發(fā)的發(fā)展傾向。大氣環(huán)流異常是造成遵義干旱的主要成因，主要表現在西太平洋副熱帶高壓主體偏大偏強、位置偏北，中高緯地區(qū)以緯向環(huán)流為主，青藏高原東部持續(xù)穩(wěn)定的西北氣流，另外厄爾尼諾事件影響年份遵義極易發(fā)生干旱。

氣象干旱；變化趨勢；成因分析

1 引言

干旱，是一種水量相對虧缺的自然現象。通常指淡水總量少，不足以滿足人類的生存和經濟發(fā)展的氣候現象。干旱使供水水源匱乏，除危害作物生長、造成作物減產外，還危害居民生活，影響工業(yè)生產及其他社會經濟活動。隨著人類的經濟發(fā)展和人口膨脹，水資源短缺現象日趨嚴重，這也直接導致了干旱地區(qū)的擴大與干旱化程度的加重，干旱化趨勢已成為全球關注的問題，干旱是對人類社會影響最嚴重的氣候災害之一[1]。氣象干旱是指因長期少雨、空氣干燥，進而引起土壤缺水的氣候現象，它最直觀的表現為降水量的減少，具有出現頻率高、持續(xù)時間長、波及范圍廣的特點[2]。

對于干旱的發(fā)生、成因及演變趨勢分析，國內外許多學者作了大量的研究工作[3-7]。Dai等[3]研究表明，干旱趨勢的加劇主要是由于干旱化地區(qū)降水減少和氣溫升高造成的。王東等[8]指出近52 a西南地區(qū)SPI總體呈現下降趨勢，表明這些地區(qū)近52 a來干旱程度呈增加趨勢，云貴高原20世紀90年代以前發(fā)生干旱次數較少，近10 a發(fā)生干旱頻繁，以2009年和2011年最為典型，且都達到中旱水平以上。白慧等[9]分析表明，貴州重旱和特旱都較易發(fā)生在黔西南、黔南和黔北的部分地區(qū)。

遵義市處于云貴高原向湖南丘陵和四川盆地過渡的斜坡地帶，在云貴高原的東北部，地形起伏大，地貌類型復雜，山地達60%以上，垂直差異明顯，降水時空分布不均，干旱是影響當地糧食產量的主要氣象因素。尤其是近年來，重旱發(fā)生頻率高，如2009年、2010年特大夏秋冬春連旱，2006年、2011年和2013年特大夏旱等，都給工農業(yè)生產和人民生活帶來了嚴重影響，造成巨大損失。影響干旱的直接因素是降水量的多少，目前針對遵義市區(qū)域干旱的研究較少，本文以遵義市中心城區(qū)、桐梓、湄潭3個氣象觀測站降水量距平百分率等級標準，初步確定了遵義市氣象干旱判定指標，著重分析遵義市近63 a氣象干旱的變化趨勢，并簡要分析其成因，以期為當地干旱趨勢預測和政府抗旱決策提供一定的依據。

2 研究資料與方法

2.1 研究區(qū)概況

遵義市位于105°36′～108°13′E、27°8′～29°12′N之間，轄紅花崗、匯川、赤水、習水、桐梓、正安、道真、務川、仁懷、遵義、綏陽、湄潭、鳳岡、余慶等14個縣(市、區(qū))。區(qū)域內地形復雜，具有亞熱帶高原濕潤季風氣候的特點，多年平均年降水量介于900～1 200 mm之間，但降水的季節(jié)分布極不均勻，4—10月的降水量約占全年降水的85%，11月—翌年3月的降水量約占全年降水的15%。

2.2 數據來源

選用資料序列較長的中心城區(qū)、桐梓、湄潭3個氣象站1951—2013年的逐年、逐月降水量資料，按照氣象上的季節(jié)劃分，以3—5月、6—8月、9—11月、12月—翌年2月的降水量分別代表春、夏、秋、冬各季降水量；按貴州省氣象局業(yè)務規(guī)定4—10月為汛期，因此將4—10月降水量定義為汛期降水量。

2.3 方法

長期以來，用于干旱監(jiān)測評估的指標很多，且新的指標還在陸續(xù)問世，中國氣象局推薦的綜合氣象干旱指數CI雖然被廣泛應用于干旱監(jiān)測業(yè)務中，但在實際應用中表現并不完全合理，比如在2010年西南地區(qū)特大干旱監(jiān)測評估的應用[10]，尤其對農業(yè)干旱監(jiān)測實用性欠佳[11]。

降水距平百分率是表征某時段降水量較常年值偏多或偏少的指標之一，能直觀反映降水異常引起的干旱。本文選用《氣象干旱等級國家標準》(GB/T20481-2006)[12]中降水量距平百分率來劃分干旱等級(表1)，研究遵義市近63 a氣象干旱特征及變化趨勢。

某時段降水距平百分率Pa：

表1 降水距平百分率Pa干旱等級劃分表

3 結果與成因分析

3.1 年、汛期、季降水量變化特征

3.1.1 年降水量變化特征 選取遵義市的中心城區(qū)、桐梓、湄潭分別代表區(qū)域內的中部以南、北部和東部地區(qū)。圖1為該3站1951—2013年年降水量變化和線性趨勢。由圖可見，近63 a遵義市各地年降水量均呈波動性減少趨勢，分別以22.4 mm/10 a、24.9 mm/10 a和11.4 mm/10 a的速率遞減。年降水量最多的年份中心城區(qū)、桐梓、湄潭分別出現在1970年(1 452.1 mm)、1954年(1 458.3 mm)、1954年(1 523.7 mm)，年降水量最少的年份分別出現在2006年(692.9 mm)、2013年(666.9 mm)、2013年(711.1 mm)，年降水量極差達759.2～812.6 mm，最多年與最少年比值均>2倍。

圖1 遵義市1951—2013年降水量變化(a.中心城區(qū)；b.桐梓；c.湄潭)

3.1.2 汛期降水量變化特征 由于年降水量的貢獻主要在汛期(4—10月)，因此汛期降水量能夠更好的反映氣象干旱的程度[7，13]，本文以汛期(4—10月)降水距平百分率分析年際干旱變化趨勢。圖2為中心城區(qū)1951—2013年汛期降水距平百分率變化及線性趨勢演變圖。

圖2 遵義市中心城區(qū)1951—2013年汛期降水量距平百分率變化

近63 a遵義中心城區(qū)汛期Pa<0的發(fā)生頻率占48%，其中以21世紀負距平頻率最高，達69%。按Pa≤-25%為干旱年份，63 a來共有3 a，分別出現在1990、2009和2011年。依據線性趨勢分析，汛期降水距平百分率以1.8%/10 a的速率遞減，Pa為0值對應的時間為40，說明從1990年開始汛期降水量總體由偏多轉為偏少，進一步反應出20世紀90年代后氣象干旱呈加重的發(fā)展趨勢。

用同樣的方法分析桐梓和湄潭汛期降水距平百分率變化(圖略)。結果表明，桐梓汛期Pa<0的發(fā)生頻率占43%，Pa≤-25%有3 a，分別出現在1990、2006和2013年，線性趨勢以2.7%/10 a的速率遞減，Pa為0值對應的時間也在1990年。湄潭汛期Pa<0的發(fā)生頻率占46%，其中Pa≤-25%有8 a，分別出現在1956、1966、1979、1981、1986、1990、2006、2013年，線性趨勢以0.5%/10 a的速率遞減，Pa為0值對應時間在1981年。

以上分析表明遵義市總體降水量呈下降趨勢，上世紀80年代開始東部地區(qū)降水趨于減少，90年代后全市都呈減少態(tài)勢，特別是本世紀后下降明顯，說明本世紀后全市氣象干旱發(fā)展加重。

3.1.3 季降水量變化特征 由于汛期時段較長，達7個月之久，降水異常的特征可能被平滑，階段性干旱不能很好的表現，因此對各季降水量作距平百分率分析。圖3為遵義市中心城區(qū)近63 a春、夏、秋、冬四季降水量距平百分率變化趨勢。

圖3 遵義市中心城區(qū)1951—2013年 春、夏、秋、冬季降水量距平百分率變化

由圖3可見，四季降水都呈下降的變化趨勢，其中春、秋兩季降水減少趨勢明顯，分別以4.0%/10 a和4.5%/10 a的速率遞減，而夏、冬兩季遞減速率較小，由此說明年降水量的減少主要是春、秋兩季降水量的明顯減少造成的，從而也表明春旱和秋旱趨于加重。

分析桐梓、湄潭四季降水趨勢變化(圖略)。桐梓四季降水均表現為減少趨勢，說明全年都有干旱化發(fā)展的趨勢，其中春、秋季降水減少明顯。湄潭則表現為春、秋、冬季降水減少顯著，表明有秋冬春連旱的趨勢，而夏季降水卻以1.1%/10 a的速率遞增，說明夏季有向暖濕化發(fā)展的不明顯趨勢，也有可能表明夏季強降水過程有多發(fā)的傾向。

3.2 干旱發(fā)生頻率分析

以Pa≤-25%為干旱臨界值，按表1中等級定義統(tǒng)計出遵義市中心城區(qū)1951—2013年出現氣象干旱的年份。若按Pa≤-70%定義為重旱，那無論是汛期還是春、夏、秋、冬四季都無重旱或特旱發(fā)生(中心城區(qū)降水距平百分率偏少最嚴重的年份是1978年冬季Pa=-68%，其次是1990年夏季Pa=-66%)，這與實際非常不吻合，如1966、1990、2011、2013年等，無論是遵義市統(tǒng)計年鑒記載還是各縣志災情記錄，這些年都發(fā)生了嚴重的干旱，可是按表1分析，干旱卻體現不明顯。因此筆者通過之前研究[6]并結合實際在此對表1中的標準稍作調整，規(guī)定季度Pa≤-25%為季度內出現干旱，Pa≤-50%為季度重旱。因為冬季屬季節(jié)性的少雨期，降水的多少對蓄水和工農業(yè)生產造成的影響不太明顯，因此參考文獻[7，13]規(guī)定汛期出現干旱或季度出現重旱以及一年內春、夏、秋三季中有兩季以上出現干旱的年份稱為干旱年，據此規(guī)定得出中心城區(qū)1951—2013年出現干旱的詳細年份，見表2。

表2 遵義市中心城區(qū)1951—2013年氣象干旱出現年份

注：“年份 ”為Pa≤-50%的年份。

由表2可以看出，近63a來遵義市中心城區(qū)出現了7個旱年(1979、1990、1992、2006、2009、2011、2013年)，其發(fā)生頻率為11%，其中有4 a出現在21世紀，說明21世紀干旱化趨勢嚴重。春、夏、秋、冬四季干旱發(fā)生的頻率分別為11%、25%、11%和24%，從其發(fā)生的年代際來看也主要出現在21世紀。

同樣分析桐梓、湄潭氣象干旱出現的頻率(表略)。63 a中桐梓出現4個旱年(1990、2006、2009、2013年)，旱年發(fā)生頻率為6%；春、夏、秋、冬四季干旱發(fā)生的頻率分別為10%、18%、11%和25%。湄潭出現10個旱年(1956、1966、1979、1981、1986、1990、2006、2009、2011、2013年)，旱年發(fā)生頻率為16%；四季干旱出現頻率分別為11%、27%、21%和17%。與中心城區(qū)一樣，無論是旱年還是各季干旱，21世紀發(fā)生頻率都為最高。

規(guī)定以上3站中有2站以上出現干旱的年份為全市干旱年，那么近63 a遵義市出現全市區(qū)域性的干旱年有6 a：1979、1990、2006、2009、2011、2013年。全市區(qū)域性春旱有6 a，夏旱16 a，秋旱5 a，冬旱14 a。以夏旱發(fā)生頻率最高，達25%，即每4 a中就有可能出現一次全市性的夏旱。其次為冬旱，頻率為22%，春旱、秋旱發(fā)生頻率相當，為8%～10%。

從地域特征分析，湄潭旱年和夏旱、秋旱發(fā)生的頻率最高，其次是中心城區(qū)，這說明遵義市的東部地區(qū)旱年和夏旱、秋旱發(fā)生頻率高，中部以南地區(qū)次之，北部地區(qū)稍小。春旱各地發(fā)生的頻率相當。而冬旱發(fā)生頻率卻是北部地區(qū)最高，其次是中部以南地區(qū)，東部地區(qū)相比發(fā)生頻率較小。

3.3 遵義干旱成因分析

3.3.1 大氣環(huán)流異常的影響 大氣環(huán)流異常是造成長時間持續(xù)性少雨導致干旱的直接原因。研究發(fā)現[6，14]，遵義干旱的環(huán)流背景，與西太平洋副熱帶高壓、印緬槽的位置和強度密切相關，特別是夏旱和春旱。

對上述干旱年份的高空環(huán)流形勢分析，在500 hPa月平均高空圖上，高、中、低緯環(huán)流狀況有一些共同特征：歐亞大陸中高緯地區(qū)以緯向環(huán)流為主，西風帶平直，整個歐亞大陸地區(qū)槽脊不明顯，這種環(huán)流配置下，不利于冷空氣入侵，因此影響我國的冷空氣強度較弱，從而減弱了上升氣流遇冷卻凝結形成降水的幾率，導致降水減少。而西太平洋副熱帶高壓往往呈帶狀分布，其位置和強度對遵義的干旱有著明顯的影響。表3為遵義市發(fā)生區(qū)域性干旱的6個年份及6個春旱年、16個夏旱年、5個春旱年、14個冬旱年的西太平副高各項特征指數平均與多年平均值的比較。

表3 遵義市區(qū)域性干旱年份的西太平洋副熱帶高壓特征指數平均與多年平均值比較

由表3可見，無論是年度干旱還是季度干旱，干旱年份西太平洋副高的各項特征指數大多表現為正距平，僅夏旱和秋旱年份的西伸脊點指數表現為負距平，這表明遵義出現干旱的年份西太平洋副熱帶高壓總體表現為面積大，強度強，脊線和北界位置偏北，西伸脊點總體偏西。

同樣分析印緬槽指數與遵義干旱的相關性(表略)，干旱年份印緬槽指數多為正距平。正距平表明印緬槽強度偏弱，導致印度洋水汽輸送特別弱，造成總體降水量偏少，尤其是春季印緬槽強弱對遵義春旱的影響特別顯著。另外，出現在青藏高原東部的高空輻散流場，不利于低層氣流輻合抬升，包括穩(wěn)定西風槽后部的西北氣流或者是大陸高壓前沿的西北氣流也是晴熱少雨的一種環(huán)流形勢。在500 hPa上青藏高原東部維持穩(wěn)定的西北氣流時，在強輻散流場作用下，遵義往往少雨，以致成旱。

3.3.2 厄爾尼諾的影響 王亞非[15]、趙振國[16]等研究結果證實，厄爾尼諾能引起我國降水、氣溫等氣象要素的異常，部分學者[17-18]也對厄爾尼諾事件對地域氣候的影響作了研究。廖荃蓀等[19]研究表明，厄爾尼諾事件開始于7月及其以前，其盛期都出現在當年，即當年為厄爾尼諾影響年份；而事件開始于7月以后的，其盛期都出現在下一年，即下一年為厄爾尼諾年。本文引用文獻[18]給出的1951年以來發(fā)生的18個厄爾尼諾事件年，統(tǒng)計與遵義干旱的關系。見表4。

表4 El Nio 事件與遵義的干旱情況

表4 El Nio 事件與遵義的干旱情況

ElNi?o發(fā)生時間ElNi?o影響年份遵義干旱情況1951—19521952夏旱、冬旱19531953夏旱1957—19581957春旱19631963南部夏旱1965—19661966夏季重旱1968—19691969無旱1972—19731972夏季重旱1976—19771976冬旱1982—19831983冬旱1986—19871987東部秋旱1991—19921992夏旱19931993北部春旱1994—19951994夏旱1997—19981997北部秋旱2002—20032002秋旱2004—20052004冬旱2006—20072006年度重旱2009—20102009年度重旱

由表4可以看出，厄爾尼諾事件影響時，遵義易出現干旱，僅1969年無旱，其它年份基本都有干旱發(fā)生，發(fā)生干旱概率達94.4%，而其中以夏旱出現的概率最高，達50.0%。分析18個厄爾尼諾影響年份遵義夏季降水的情況，有14 a遵義夏季降水為負距平，負距平率為77.8%，表明厄爾尼諾事件影響時，遵義夏季降水以偏少為主，易發(fā)生夏旱，因此，如出現厄爾尼諾事件強信號時，應作為遵義干旱特別是夏旱的重要指標。

4 結論與討論

①1951—2013年遵義市降水呈下降趨勢，其中中心城區(qū)、桐梓、湄潭年降水量分別以22.4 mm/10a、24.9 mm/10 a和11.4 mm/10 a的速率遞減；汛期降水量20世紀80年代開始東部地區(qū)趨于減少，90年代后全市都呈減少態(tài)勢，21世紀后全市干旱發(fā)展加重；遵義市大部地區(qū)春、夏、秋、冬四季降水都有減少趨勢，其中春、秋兩季降水減少明顯，但東部地區(qū)夏季有暖濕化的不明顯發(fā)展趨勢。

②遵義市近63 a東部地區(qū)旱年和夏旱、秋旱發(fā)生頻率最高，其次是中部以南地區(qū)；春旱各地發(fā)生頻率基本一致；冬旱發(fā)生頻率北部地區(qū)最高，中部以南地區(qū)次之。從干旱發(fā)生的年代際來看，3站無論是旱年還是四季干旱21世紀后出現頻率都為最高，說明遵義市干旱化發(fā)展態(tài)勢加重。

③造成遵義干旱的氣象成因主要是大氣環(huán)流異常，西太平洋副熱帶高壓主體偏大偏強，位置偏北是造成干旱的主要因素，而中高緯地區(qū)以緯向環(huán)流為主，青藏高原東部持續(xù)穩(wěn)定的西北氣流也與遵義干旱有密切的關系。另外厄爾尼諾事件影響年份遵義極易發(fā)生干旱，特別是對夏旱的表現，應把厄爾尼諾強信號作為預測夏旱的一個參考指標。

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Meteorological drought varition trends and Cause analysis in recent 63 years in Zunyi city

YAO Zhenglan1，ZHAO Daqing2，YAO Zhangfu1

(1.Zunyi Meteorological Bureau，Zunyi 563002；2.Tongzi Meteorological Bureau，Tongzi 563200)

Used by annual and monthly precipitation data from 1951 to 2013 at three meteorological stations in the city center of Zunyi，Tongzi，Meitan，with the help of precipitation anomaly percentage and linear trend analysis method in analyzing statistically the evolution of drought in Zunyi.The results show that it was the trend that annual precipitation decreased with volatility in resent 63 a，which’s rate are respectively at 22.4 mm/10 a，24.9 mm/10 a and 11.4 mm/10 a in Zunyi，Tongzi and Meitan.the city’s eastern region tended to reduce in Flood season in 1980’s and the whole city region tended to reduce in 1980’s.There was the most obvious decrease of seasonal precipitation in spring and autumn.The highest occurrence frequency of years drought and seasons drought occurred in the century，and the 6 regional drought in 4 years occurred after 2006 in recent 63 a，which show that the aggravated and frequent development tendency of drought in the century.The main reason caused drought in Zunyi was atmospheric circulation abnormally，which show that the western pacific subtropical high was big，strong，and northward，mainly in high-latitude with zonal circulation，the eastern qinghai-tibet plateaus northwest airflow steady.Besides，the years of El Nio events are happened to affect drought of Zunyi easily.

Meteorological drought；Changes in the trend；Causes Analysis

2015-02-15

黔氣科合KF[2014]09號“氣象干旱監(jiān)測評估技術方法研究”。

姚正蘭(1965—)，女，高工，主要從事短期氣候預測和氣候變化研究工作。

1003-6598(2015)05-0008-06

P426.616

A