1983～2013年成縣干旱規(guī)律統(tǒng)計(jì)及影響分析

李 佳，陳劍雄

(甘肅省成縣氣象局，甘肅成縣 742500)

干旱災(zāi)害是最復(fù)雜且被人們了解最少的自然災(zāi)害，對人類所造成的影響遠(yuǎn)超過其他的自然災(zāi)害［1］。降水是干旱的主要影響因素，而降水的分布特點(diǎn)及變化規(guī)律決定了干旱災(zāi)害具有普遍性、區(qū)域性、季節(jié)性和持續(xù)性。20世紀(jì)后期全球增暖趨勢越來越明顯，受全球變暖的影響，西北地區(qū)的氣候也受到了不同程度的影響，其中干旱最為常見［2］。近十幾年來科研人員對地區(qū)的干旱規(guī)律進(jìn)行了諸多研究，如張強(qiáng)等在考慮干旱氣候系統(tǒng)的前提下，總結(jié)了西北干旱氣候的形成和演化規(guī)律［3］;李新周等研究了近百年來全球主要干旱區(qū)的干旱化特征［4］;翟盤茂等對我國53年來的氣候變化和干旱特征進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)我國的干旱面積在氣候變暖背景下總體上趨于增加，但變化趨勢不顯著［5］。筆者在此對1983～2013年成縣的干旱現(xiàn)象和降水量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，總結(jié)出干旱的變化規(guī)律及其影響。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況 成縣位于甘肅省南部的隴南山區(qū)，地處秦嶺山脈南麓丘陵河谷地帶，總面積1 676.54 km2，其中耕地面積2.7萬hm2，林地7.9萬hm2，天然草場1.0萬hm2，森林覆蓋47.9%。境內(nèi)多高山峽谷，地勢西北高東南低，海拔750～2 377 m。地貌特征南北為山地，中部為丘陵，青泥河及其支流切割形成水域貫穿其間。具有特殊的盆地環(huán)境，盆地氣候明顯，根據(jù)文獻(xiàn)［6］劃分的西北地區(qū)春季干旱、半干旱、半濕潤、濕潤和高原5個(gè)氣候區(qū)，而成縣處于半濕潤區(qū)，四季分明，冷暖適度;無霜期185 d，年日照時(shí)數(shù)1 468.5 h，相對濕度75%［7］。由于特殊的地理環(huán)境，加上降水時(shí)空分布上的不均勻，多出現(xiàn)連旱以及伏旱，加之農(nóng)業(yè)為此地的第一產(chǎn)業(yè)，干旱氣候?qū)r(nóng)作物的影響巨大［8］。

1.2 資料與方法 所用資料為徽成盆地之成縣氣象站1983～2013年冬小麥作物年報(bào)、春玉米作物年報(bào)、降水量，1983～2013年成縣冬小麥作物觀測資料、春玉米觀測資料，小麥干旱為觀測地段實(shí)測。采取序列分析和數(shù)理統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法進(jìn)行相關(guān)分析。氣象干旱通常主要以降水的短缺作為指標(biāo)［9］，在此統(tǒng)計(jì)是降水的年際或季節(jié)變化形成的隨機(jī)性異常水分短缺現(xiàn)象。

2 成縣氣象干旱統(tǒng)計(jì)

近31年來成縣干旱現(xiàn)象發(fā)生較頻繁(表1)，其中夏季干旱出現(xiàn)最為頻繁，其中6月份出現(xiàn)了6次，7月份出現(xiàn)了4次，8月份出現(xiàn)了3次，總共出現(xiàn)了13次，出現(xiàn)頻率為43%;春季干旱5月出現(xiàn)了6次，4月出現(xiàn)了2次，3月出現(xiàn)了1次，總共為9次，出現(xiàn)頻率為30%;而秋季和冬季干旱11月、12月和1月均出現(xiàn)2次，9月、2月均出現(xiàn)1次，10月份未出現(xiàn)干旱，出現(xiàn)頻率為27%;且成縣有連旱現(xiàn)象，旱期時(shí)間維持長，導(dǎo)致干旱對作物的影響加重，作物產(chǎn)量下降甚至出現(xiàn)絕收。成縣1986年7月中旬～1987年5月中旬發(fā)生連旱。1991～1992年出現(xiàn)連旱，旱期維持12個(gè)月。20世紀(jì)80世紀(jì)末～90世紀(jì)初出現(xiàn)2次連旱現(xiàn)象。2006年6～7月繼續(xù)干旱、2007年5月干旱、2008年5～6月干旱，雖然連續(xù)多年干旱比較明顯，但由于成縣地處暖溫帶半濕潤氣候，旱后降水補(bǔ)充好，多年伏旱緩解性強(qiáng)，旱情多持續(xù)1～2個(gè)月，降水后墑情恢復(fù)明顯。

總結(jié)31年干旱發(fā)生數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，干旱的發(fā)生程度具有階段性特征［10］，20世紀(jì)90年代干旱較為嚴(yán)重，多出現(xiàn)連旱，2000年后干旱程度較為減緩;成縣多發(fā)生夏季干旱，夏季降水較豐富，但降水的時(shí)空分布均勻性差，導(dǎo)致又澇又旱，汛期干旱較為嚴(yán)重的月份每3～5年一遇;多因西南風(fēng)蒸發(fā)量大，土壤失墑快，因此夏季干旱危害性嚴(yán)重，導(dǎo)致作物產(chǎn)量明顯下降。從年際間的變化總結(jié)發(fā)現(xiàn)2000年后春季干旱出現(xiàn)的頻率明顯增加，基本與夏季干旱持平。

表1 1983～2010年成縣干旱發(fā)生頻率

3

成縣降水量變化分析

干旱、半干旱地區(qū)一般是根據(jù)干旱程度劃分農(nóng)業(yè)地區(qū)。由于降水量是決定氣候干濕的主要因素［11］，因此對比降水量與干旱的分布狀況，研究干旱在成縣的分布特點(diǎn)，也是農(nóng)業(yè)種植分布區(qū)域的規(guī)劃重點(diǎn)。

3.1 年降水量變化 從31年成縣年平均降水量來看，該地區(qū)的降水量充足。干旱的發(fā)生與降水量關(guān)系密切，從干旱和降水量的分布來看，農(nóng)業(yè)干旱與降水的時(shí)空分布也有較大的關(guān)系，只有有效的降水量才可以為植物提供最為有效的水分。以2007年為例，2007年年降水量高達(dá)707 mm，較31年平均降水量增加了77 mm，占?xì)v年降水量的12.3%，但在5～6月由于降水量分布不均勻產(chǎn)生了干旱，降水量一次性過大并不利于農(nóng)作物的吸收利用，降水量過大多產(chǎn)生徑流流失、作物對于水分的儲備時(shí)間不足，在大到暴雨之后所產(chǎn)生的多日晴天無降水，氣溫高農(nóng)作物水分流失快，干旱顯現(xiàn)。由此可知，對于農(nóng)作物來說日降水量并不是越大越好，而降水的時(shí)空分布盡量均勻、降水量適中即可。與之相反，1995年5月的總降水量僅19.4 mm，較歷年平均減少549.4 mm，比歷年平均減少了71.8%，卻沒有構(gòu)成農(nóng)業(yè)干旱，其主要原因就是降水的時(shí)空分布均勻，雖然降水的總量嚴(yán)重不足，但一個(gè)月持續(xù)的小降水量較多，對于植物的給水十分有效，降水天數(shù)占全月的90%以上。綜上所述可知，降水量的大小與干旱并不是呈絕對的正比例關(guān)系，有效降水才是農(nóng)業(yè)干旱的關(guān)鍵考核因子。

由圖1可見，近31年成縣降水分布呈多峰型，出現(xiàn)多最值的情況;31年最大值出現(xiàn)在1990年，年降水量為968 mm，最小值出現(xiàn)在1997年，年總降水量為403 mm，兩者相差565 mm，占平均降水量的89.7%，因此降水時(shí)間分布不均勻，1990年降水量大但降水的分布不均勻，伏旱現(xiàn)象明顯，導(dǎo)致該年份出現(xiàn)又澇又旱的現(xiàn)象，對農(nóng)作物的生長產(chǎn)生了極壞的影響。近31年成縣年總降水量呈持平趨勢，稍有下降，減少率為－6.321 mm/10a，年代際間變化幅度大，年際間雨量最大相差470.9 mm(1968年576.6 mm，1965年105.7 mm)，多少相差5倍有余。另外分析年降水量變化和累積距平變化發(fā)現(xiàn)，凡遇干旱年，降水量距平偏差大。

3.2 月降水量變化 由圖2可知，近31年成縣月降水量分布呈正態(tài)分布，用MATLAB檢驗(yàn)正態(tài)分布可知月降水量分布服從均值為52.45、方差為43.12的正態(tài)分布。1～4月、10～

12月降水量明顯偏少，5～9月降水偏多，以7～9月降水最多，降水量極大值出現(xiàn)在7月份，為120 mm。由此可見成縣干旱應(yīng)多發(fā)生在1～4月、10～12月，但根據(jù)成縣地區(qū)31年的干旱統(tǒng)計(jì)可知，春季干旱和伏旱的發(fā)生更為頻繁，冬旱并不明顯，因此成縣地區(qū)干旱的主要原因是因?yàn)榻邓臅r(shí)空分布不均勻，在光照較充足的月份，降水的時(shí)空分布不均勻，發(fā)生長時(shí)間無降水，土壤水分流失過快，土壤墑情下降。同時(shí)由于作物在不同的生長發(fā)育周期需水量不一，對不同時(shí)期干旱的表現(xiàn)程度明顯不同。因此對于農(nóng)業(yè)干旱來說伏旱出現(xiàn)的頻率最大，對人們生產(chǎn)生活的影響也最大。

4 干旱常發(fā)生月份降水統(tǒng)計(jì)

根據(jù)對成縣31年的干旱發(fā)生分布規(guī)律可知，干旱易出現(xiàn)的月份為5、6、7和8月，因此在此總結(jié)相應(yīng)月份的降水量。

4.1 5月份降水量 比較伏旱期間31年5月份降水量的變化趨勢，5月份降水量基本持平，略有下降趨勢，遞減率為1.377 mm/10a(圖3)，5月份降水極少值出現(xiàn)在2001年，為17.9 mm，較平均值減少了72%，高值最大值出現(xiàn)在2013年，降水量為125.0 mm，較平均增加了81.8%;從整體的降水分布來看，2000年以后低于平均降水量的年份較多。

4.2 6月份降水量 由圖3b可知，6月份降水量呈明顯的下降趨勢，31年平均降水量較1983年下降了39 mm，遞減率為11.619 mm/10a，6月份降水極少值出現(xiàn)在2006年，為21.8 mm，較平均值減少了74%，2000年后降水低值的幅度明顯偏大，高值的幅度明顯偏小，最大值出現(xiàn)在2013年，降水量為124.9 mm;從整體來看，2000年以前降水分布較均勻，2000年以后降水量偏少年份較多。

4.3 7月份降水量 7月份降水量有明顯的增加趨勢，遞增率為11.807 mm/10a，7月份降水極少值出現(xiàn)在2000年，為18.4 mm，較平均值減少了100.3 mm，占平均降水量的84.5%;最大值出現(xiàn)在1998年，降水量為215.6 mm，較平均增加了81.6%;從整體的降水分布來看，降水量在平均值兩側(cè)的分布年份將均勻，2005～2013年7月份降水多大于平均值(圖3c)。

4.4 8月份降水量 由圖3d可見，8月份降水量有增加趨勢遞，增率為1.509 mm/10a，8月份降水極少值出現(xiàn)在1999年，為11.5 mm，較平均值減少了96.7 mm，占平均降水量的89.4%;最大值出現(xiàn)在1998年，降水量為199.0 mm，較平均增加了83.9%;從整體的降水分布來看，降水量在平均值兩側(cè)的分布年份將均勻。

以上分析可見，月降水量的趨勢分布符合干旱年際變化的規(guī)律，近年春季干旱明顯增加，5、6月份降水量均有減少，且6月減少明顯，而此季節(jié)恰好是作物播種發(fā)育的季節(jié)，正好處于春玉米的拔節(jié)期，正處于作物生長的需水期，但干旱出現(xiàn)頻繁對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成極大的影響。而7、8月的降水量明顯增加，符合干旱的年際降水變化規(guī)律，夏季干旱的出現(xiàn)頻率減少，由此可知降水量的分布仍然直接影響著干旱的發(fā)生于分布。

5 結(jié)論

(1)成縣地處徽成盆地，年降水量分布均勻，干旱多發(fā)生在夏季，伏旱影響明顯。且結(jié)合年降水量和月降水量的分布規(guī)律發(fā)現(xiàn)，年降水量分布均勻，降水量的大小趨勢基本與農(nóng)業(yè)干旱相對應(yīng)，但由于降水量的時(shí)空分布不均勻，出現(xiàn)降水量與農(nóng)業(yè)干旱不相對應(yīng)的現(xiàn)象，多出現(xiàn)又澇又旱的現(xiàn)象。因此可以看出降水量的空間分布對成縣農(nóng)業(yè)干旱的影響很大。月降水量分布服從均值為52.45、方差為43.12的正態(tài)分布，1～4月和10～12月降水量較少，6～8月降水量明顯增加。

(2)干旱的發(fā)生程度具有階段性特征，20世紀(jì)90年代干旱較為嚴(yán)重，多出現(xiàn)連旱;2000年后干旱程度較為減緩?？偨Y(jié)常發(fā)生旱情的月份(5～8月)降水量分布發(fā)現(xiàn)，5月份降水量基本持平、略有下降減少趨勢，6月份降水量有逐年減少的趨勢，7、8月份降水量有逐年增加的趨勢。由此可知成縣年降水量基本持平，但月降水量的分布趨勢增減明顯。由于降水量的時(shí)間分布不均勻?qū)е露虝r(shí)期干旱或水澇現(xiàn)象明顯。月降水量的變化符合干旱的年際變化，夏季干旱的出現(xiàn)頻率減少，春旱的頻率增加。

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