1981-2010年重慶地區(qū)季節(jié)性干旱時(shí)空變化特征分析

趙 偉, 張 宇, 張智紅

(1.重慶工商大學(xué) 旅游與國(guó)土資源學(xué)院, 重慶 400067;2.重慶工商大學(xué) 環(huán)境與生物工程學(xué)院, 重慶 400067; 3.重慶農(nóng)村土地交易所, 重慶 400067)

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1981-2010年重慶地區(qū)季節(jié)性干旱時(shí)空變化特征分析

趙 偉1, 張 宇2, 張智紅3

(1.重慶工商大學(xué) 旅游與國(guó)土資源學(xué)院, 重慶 400067;2.重慶工商大學(xué) 環(huán)境與生物工程學(xué)院, 重慶 400067; 3.重慶農(nóng)村土地交易所, 重慶 400067)

根據(jù)重慶市34個(gè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)的實(shí)測(cè)氣象數(shù)據(jù)，選擇標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)為干旱指標(biāo)，計(jì)算了1981—2010年各氣象站點(diǎn)逐年逐月SPI值，統(tǒng)計(jì)30年間各站點(diǎn)的干旱情況，在此基礎(chǔ)上從年、季兩個(gè)尺度分析了重慶市各地區(qū)的干旱頻率、干旱強(qiáng)度和干旱范圍(干旱站次比)，研究其干旱的時(shí)空變化特征。研究結(jié)果表明：(1) 重慶市年尺度干旱發(fā)生頻率呈西高東低的分布特點(diǎn)，干旱發(fā)生強(qiáng)度整體主要為中等強(qiáng)度，渝東北干旱強(qiáng)度最高，中西部和渝東南強(qiáng)度較低，干旱發(fā)生范圍在30年間呈逐漸增大趨勢(shì)，年際干旱站次比差異性大，基本與歷史上的重大干旱年份相吻合；(2) 季尺度冬旱頻率最高，夏旱次之，春旱最低；夏旱強(qiáng)度最高，秋旱稍低，春旱強(qiáng)度最低。春、夏、冬旱的強(qiáng)度和頻率空間分布較為相似。干旱演化在春、冬季呈下降趨勢(shì)，夏、秋季呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明對(duì)夏、秋干旱的防災(zāi)御災(zāi)工作需要進(jìn)一步加強(qiáng)；(3) 結(jié)合年、季尺度，從總體上看，干旱主要頻發(fā)于渝東北和中西部，其強(qiáng)度也較大，渝東南干旱發(fā)生的頻率和強(qiáng)度都較低。

干旱; 標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù); 時(shí)空變化

近年來(lái)，全球氣候變暖使得全球的干旱問(wèn)題日趨嚴(yán)重[1]。干旱發(fā)生的頻率高、范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、后續(xù)影響大，每年由干旱造成的損失居各種自然災(zāi)害損失之首[2]。中國(guó)是世界上人口密集的農(nóng)業(yè)國(guó)家之一，在季風(fēng)氣候的影響和全球變暖的背景下，干旱對(duì)中國(guó)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響非常大[3]。過(guò)去普遍認(rèn)為我國(guó)干旱主要發(fā)生在北方地區(qū)[4]，自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展、人口數(shù)量成倍增加、水資源短缺現(xiàn)象不斷加重，迅速擴(kuò)展到南方地區(qū)，重慶市便是我國(guó)干旱災(zāi)害頻發(fā)地區(qū)之一[5]。2001年遭受重大伏旱襲擊[6]，2006年遭遇50年來(lái)最嚴(yán)重的旱災(zāi)，2009—2010年西南持續(xù)性特大干旱[7]，給重慶市的經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)沉重的打擊。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1999年—2012年重慶市年平均農(nóng)作物干旱受災(zāi)面積為5 169.80 km2，成災(zāi)面積為2 682.47 km2，絕收面積為653.40 km2；2006年夏旱以來(lái)，重慶市直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到82.55億元，其中農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失為60.75億元[8]?？梢?jiàn)，為了防治干旱，減少干旱帶來(lái)的損失，干旱研究工作也顯得尤為迫切。

對(duì)干旱的研究，目前主要通過(guò)構(gòu)建相應(yīng)的指標(biāo)體系來(lái)完成，常涉及到的指標(biāo)有Palmer干旱強(qiáng)度指數(shù)(PDSI)[9]、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)[10]、相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)[11]、降水距平百分率、Z指數(shù)[12]等。重慶市干旱一般不是年降水量不足所致，而主要是降水量的季節(jié)分配比例失調(diào)或時(shí)空分布不均引起的，故統(tǒng)計(jì)分析其降水情況是研究干旱最直接的手段[13]。本文以標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)為指標(biāo)，從年、季兩個(gè)尺度對(duì)重慶市1981—2010年各氣象站點(diǎn)的干旱頻率、干旱強(qiáng)度以及歷年干旱范圍進(jìn)行探討，分析其干旱時(shí)空變化特征，以期為重慶市環(huán)境可持續(xù)發(fā)展、防災(zāi)減災(zāi)工作提供借鑒和理論依據(jù)。

1　研究區(qū)概況

重慶市位于中國(guó)內(nèi)陸西南部、長(zhǎng)江中上游地區(qū)，地跨東經(jīng)105°11′—110°11′，北緯28°10′—32°13′，總面積8.24萬(wàn)km2，地形以丘陵、山地為主，坡地面積較大，有“山城”之稱，地勢(shì)由南北向長(zhǎng)江河谷逐級(jí)降低，西北部和中部以丘陵、低山為主，東北部靠大巴山和東南部連武陵山兩座大山脈。重慶市氣候溫和，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫16～18℃，冬暖夏熱，無(wú)霜期長(zhǎng)；空氣濕潤(rùn)，降水豐沛，氣候資源豐富，氣象災(zāi)難頻繁。重慶市也是我國(guó)重要的糧食、油料等農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)區(qū)，主要的糧食作物有水稻、玉米、小麥等，經(jīng)濟(jì)作物包括油菜籽、甘蔗、柑桔等，具有十分豐富的生物資源。研究區(qū)范圍及氣象站點(diǎn)如圖1所示。

圖1研究區(qū)范圍及氣象站點(diǎn)分布

2　數(shù)據(jù)與方法

2.1基本氣象數(shù)據(jù)

本研究基本氣象數(shù)據(jù)均來(lái)源于重慶市氣象局提供的重慶市34個(gè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)1981—2010年的逐日資料，氣象指標(biāo)包括地表溫度、風(fēng)速、降水量、氣壓、日照、相對(duì)濕度、最高(低)氣溫、水汽壓等氣象要素以及經(jīng)緯度和高程值。

2.2標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)

由于不同時(shí)間、不同地區(qū)降水量變化幅度很大，直接用降水量很難在不同時(shí)空尺度上相互比較，并且降水分布是一種偏態(tài)分布。該指標(biāo)是將某一時(shí)間尺度的降水量時(shí)間序列看作服從Г分布，通過(guò)降水量的Г分布概率密度函數(shù)求解累計(jì)概率，經(jīng)過(guò)正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化求得標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)值。這樣能夠消除降水量在時(shí)空分布上的差異，使SPI能夠適用于不同地區(qū)、不同時(shí)間尺度的旱澇情況[14]，通過(guò)降水量的Г分布概率密度函數(shù)G(X)求解累計(jì)概率H(x)的方法已有成熟的研究[15]，累計(jì)概率H(x)可以通過(guò)下式轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)[16]：

當(dāng)0

(1)

當(dāng)0.5

(2)式中：H(x)——與Г函數(shù)相關(guān)的降水分布累計(jì)概率；x——降水樣本值；c0，c1，c2，d1，d2，d3——Г分布函數(shù)轉(zhuǎn)換為累積頻率簡(jiǎn)化近似求解公式的計(jì)算參數(shù)，具體取值為c0=2.515 517；c1=0.802 853；c2=0.010 328；d1=1.432 788；d2=0.189 269；d3=0.001 308。

根據(jù)公式(1)—(2)，可以求得SPI，干旱劃分等級(jí)參照McKee等[17]提出的干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并增加了雨澇劃分等級(jí)，參見(jiàn)表1。

表1　旱澇等級(jí)劃分

2.3干旱特征分析指標(biāo)

(1) 干旱頻率(Pi)。Pi表示干旱發(fā)生的頻繁程度[18]，為干旱發(fā)生年數(shù)與序列總年數(shù)之比。本研究的干旱頻率是指輕旱及輕旱以上干旱發(fā)生的頻率，中旱頻率是指中度或中度以上干旱發(fā)生的頻率，以此類推。計(jì)算公式如下：

Pi=(n/N)×100%

(3)

式中：N——總年數(shù)；n——該站點(diǎn)發(fā)生干旱的年數(shù)；i——不同站點(diǎn)。

(2) 干旱強(qiáng)度(D)。D用來(lái)評(píng)價(jià)多年干旱的平均程度，單個(gè)站點(diǎn)單年度內(nèi)的SPI指數(shù)可以用來(lái)評(píng)價(jià)單年的干旱程度，數(shù)值越小，表示干旱越嚴(yán)重。本研究用研究區(qū)各站點(diǎn)的多年(多季節(jié))的平均SPI指數(shù)來(lái)表示該站的多年(多季節(jié))平均干旱強(qiáng)度：

(4)

式中：n——研究年限；SPIi——研究區(qū)各年份(各季度)的SPI值，用來(lái)反映研究區(qū)各站點(diǎn)的年(季節(jié))的平均干旱強(qiáng)度。

(3) 干旱站次比(Pj)。Pj表示區(qū)域內(nèi)干旱發(fā)生站數(shù)占全部站點(diǎn)的百分比，用來(lái)評(píng)價(jià)干旱影響范圍的大小及其嚴(yán)重程度[19]，計(jì)算公式如下：

Pj=(m/M)×100%

(5)

式中：M——研究區(qū)總站點(diǎn)數(shù)；m——發(fā)生干旱的站數(shù)；j——不同年份的代號(hào)；Pj——一定區(qū)域干旱發(fā)生的范圍大小，也間接反映干旱影響范圍的嚴(yán)重程度。

當(dāng)Pj≥50%時(shí)，為全域性干旱；當(dāng)50%>Pj≥33%時(shí)，為區(qū)域性干旱；當(dāng)33%>Pj≥25%時(shí)，為部分區(qū)域性干旱；當(dāng)25%>Pj≥10%時(shí)，為局域性干旱；當(dāng)Pj<10%時(shí)可認(rèn)為無(wú)明顯干旱發(fā)生。

(4) 氣候趨勢(shì)率。氣候趨勢(shì)率為歷年氣象要素變化過(guò)程的擬合直線的斜率的10倍，表征多年氣象數(shù)據(jù)序列變化的趨勢(shì)度。統(tǒng)計(jì)學(xué)中，用xi表示樣本量為n的某一氣候變量，用ti表示xi所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，建立xi與ti之間的一元線性回歸方程：

xi=a+bti(i=1，2，…，n)

(6)

式中：b——回歸系數(shù)；a——截距。a和b可以用最小二乘法進(jìn)行估算，以a的10倍作為氣候趨勢(shì)率。

2.4干旱分布的空間制圖

本研究采用反距離權(quán)重插值(IDW，inverse distance weighted interpolation)方法對(duì)最終的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行空間插值，生成干旱評(píng)價(jià)指標(biāo)的各項(xiàng)空間分布圖，空間分辨率設(shè)定為30 m。

3　結(jié)果與分析

3.1重慶市年際干旱的時(shí)空特征

3.1.1干旱發(fā)生頻率根據(jù)公式(3)計(jì)算結(jié)果，統(tǒng)計(jì)各年、季發(fā)生的干旱頻率，通過(guò)分析，1981—2010年30年間，研究區(qū)的年干旱頻率為3.23%～61.19%，平均值為28.89%。從圖2A可以看出，重慶市年際干旱發(fā)生頻率西高東低，整體干旱發(fā)生頻率為20%～33%，與年干旱頻率的平均值相近。潼南、大足、永川、江津、武隆是干旱高發(fā)區(qū)，呈范圍較小的島狀分布，以氣象站為中心向外輻射，該區(qū)干旱發(fā)生頻率超過(guò)50%(2年一遇)；主城、綦江合川以西、武隆、豐都等地區(qū)整體干旱頻率較高，基本發(fā)生頻率在33%～50%(3年一遇至2年一遇)，特別是主城以西，為“一小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈”覆蓋范圍，城市化較發(fā)達(dá)，地表溫度較高，土地蓄水能力差，蒸散量大，使得該區(qū)域干旱發(fā)生較頻繁；渝東北、渝東南地區(qū)干旱發(fā)生頻率較低，特別是酉陽(yáng)、秀山、梁平和忠縣、墊江、開(kāi)縣的大部，降水豐沛，植被密布，干旱發(fā)生頻率保持在20%(5年一遇)以下，生態(tài)價(jià)值高。其余地區(qū)干旱發(fā)生頻率大致為20%～33%(5年一遇至3年一遇)，該區(qū)間也是重慶市主要的年際干旱發(fā)生頻率區(qū)間，占據(jù)重慶市大部分地區(qū)。

3.1.2干旱發(fā)生強(qiáng)度使用多年平均SPI指數(shù)來(lái)表征各個(gè)站點(diǎn)的干旱發(fā)生強(qiáng)度，如圖2B所示。根據(jù)圖2B和表1劃分的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可以看出，重慶市各個(gè)站點(diǎn)多年平均SPI指數(shù)值為-1.50～0.60，干旱強(qiáng)度跨輕微干旱、中等干旱和嚴(yán)重干旱。重慶市整體主要為中等干旱強(qiáng)度(SPI值為-1.50～1.00)，其中渝東北的巫溪、巫山、奉節(jié)，西部地區(qū)的潼南、大足、榮昌等地強(qiáng)度較大，其SPI值為-1.40～1.20，巫溪站點(diǎn)SPI值甚至低于-1.50，嚴(yán)重干旱，但集中于該區(qū)的氣象站點(diǎn)，范圍極小。其他較強(qiáng)的中等干旱地區(qū)零散分布于渝東北、渝東南兩翼交界；重慶市主城及以南、秀山、彭水、萬(wàn)州等地大部輕微干旱(SPI值為-1.00～0.50)，其中主城一帶呈西北—東南帶狀分布，將重慶市切為兩塊，萬(wàn)盛、秀山的SPI值高于-0.80，干旱程度較輕，接近不旱。

圖2　年際干旱分布

3.1.3干旱范圍(站次比)統(tǒng)計(jì)重慶市各年份發(fā)生輕旱、中旱的氣象站點(diǎn)數(shù)目，并以此為依據(jù)，根據(jù)公式(5)，計(jì)算歷年干旱、中旱站次比(干旱站次比是指輕旱及輕旱以上的站點(diǎn)數(shù)占全部站點(diǎn)的百分比，中旱站次比是指中度或中度以上干旱的站點(diǎn)數(shù)占全部站點(diǎn)的百分比)，得到1981—2010年干旱站次比的年際變化，反映重慶市研究時(shí)段30年內(nèi)干旱范圍。如圖3所示，重慶市30年間干旱站次比在0～88.2%浮動(dòng)變化，平均值為31.5%，年間站次比差距大，總體上呈跳躍上升的發(fā)展趨勢(shì)，浮動(dòng)越來(lái)越大。1981年站次比為50%，往后幾年基本保持在較低水平，其中1982年、1983年2年跌至歷史最低值0，不發(fā)生干旱；1990年突升至58.8%，以此為轉(zhuǎn)折，站次比在趨勢(shì)線上的浮動(dòng)越來(lái)越大，在趨勢(shì)線下的浮動(dòng)基本保持原來(lái)水平，其中1998年低至2.8%，為次低年，2002年再次降至0；2001年經(jīng)歷伏旱襲擊，站次比急劇升至82.4%，為次高年，2006年西南地區(qū)發(fā)生重大干旱，該年站次比達(dá)到88.2%，為歷史最大值。1982年、1983年、1996年、1998年、2002年、2004年、2007年無(wú)明顯干旱發(fā)生，1990年、1992年、1994年、1997年、2001年、2006年、2010年為全域性干旱，旱情嚴(yán)重，余下年份均為局域性或區(qū)域性干旱。從干旱站次比整體趨勢(shì)來(lái)看，干旱范圍在30年間由20%擴(kuò)大至40%左右，干旱范圍成倍擴(kuò)張。

中旱站次比走勢(shì)與干旱站次比基本類似，只是數(shù)值相對(duì)偏低，整體在0～70.6%浮動(dòng)，平均值為16.3%?？梢园l(fā)現(xiàn)，中旱站次比超過(guò)50%只有2001年、2006年，為歷史重大干旱年；1997年區(qū)域性中旱，1988年、1990年、2010年為部分區(qū)域性中旱，其余站次比低于25%(共24年)為局域性中旱(共9年)和無(wú)明顯中旱(共15年)。

圖3　年際干旱站次比

3.2重慶市季節(jié)干旱的時(shí)空特征

3.2.1干旱頻率的空間分布

(1) 春旱。重慶市春季干旱頻率在0～71%范圍內(nèi)，平均28%，整體呈3段式分布，即東西高中部低，從東西部分別向中部逐級(jí)遞減，如圖4A所示。位于渝西部的潼南、大足、榮昌、永川等地干旱頻率在50%(2年一遇至3年兩遇)以上，是春季干旱最頻發(fā)地區(qū)；合川、銅梁、璧山、江津大部，渝東北包括巫溪、巫山、云陽(yáng)大部和奉節(jié)北部，主城區(qū)西部，干旱頻率為33%～50%(3年一遇至2年一遇)；主城九區(qū)至綦江一帶，渝東北城口、開(kāi)縣、萬(wàn)州一帶干旱頻率為25%～33%(4年一遇至3年一遇)；重慶市中部春旱整體發(fā)生頻率基本在10%～25%(10年一遇至4年一遇)徘徊，渝東南的酉陽(yáng)、秀山則保持在10%(10年一遇)以下，干旱發(fā)生頻率最低。

(2) 夏旱。夏季雨水較少，干旱頻率為19%～52%，干旱發(fā)生頻率在重慶市不同區(qū)域差異較小，但整體有了較大升高，夏季干旱發(fā)生頻率都在5年一遇以上，平均約為31%，分布情況如圖4B。渝兩翼交界處至渝西南一帶為夏旱高發(fā)地區(qū)，干旱發(fā)生頻率達(dá)到30%以上，其中江津北部、大渡口，豐都、石柱西部等地干旱頻率最高，為40%～50%(5年兩遇至2年一遇)；以彭水、黔江為渝東南邊界，墊江、梁平和萬(wàn)州為渝東北邊界，渝兩翼(即渝東南和渝東北)，榮昌以東至渝北一帶夏旱發(fā)生頻率較低，保持在19%～30%。

(3) 秋旱。秋季干旱發(fā)生頻率介于春夏之間，在6%～59%范圍內(nèi)，平均29%，如圖4C所示，整體呈西部高、東南部適中、東北部較低，自西向東逐級(jí)遞減分布。秋旱高發(fā)區(qū)主要包括潼南、大足、永川、江津等區(qū)縣呈西北—東南帶狀分布，干旱頻率范圍為40%～59%(5年兩遇至5年三遇)；長(zhǎng)壽、豐都以北，除去奉節(jié)、巫溪和巫山為秋旱低發(fā)區(qū)，該區(qū)范圍較大，干旱頻率基本在25%(4年一遇)以下，秋旱發(fā)生較不頻繁；中西部—渝東南一帶大部干旱頻率為25%～33%(4年一遇至3年一遇)，而璧山—彭水一帶頻率在33%～40%，處于該季干旱頻率中間位置。

(4) 冬旱。如圖4D所示，重慶市冬季干旱頻率分布與其他季節(jié)相比差異較為明顯，表現(xiàn)在渝東北高，中西部低。干旱頻率為3%～62%，平均33%，即以武隆、石柱、忠縣、梁平為界，渝東北為冬旱頻發(fā)區(qū)，干旱頻率在33%(3年一遇)以上，其中巫溪、巫山、云陽(yáng)和奉節(jié)為冬旱最頻發(fā)區(qū)，干旱頻率達(dá)到50%(2年一遇)以上；彭水、黔江以南，中西部包括主城在內(nèi)除銅梁、永川一帶干旱頻率在大致在10%-25%(10年一遇至4年一遇)內(nèi)，其中秀山、萬(wàn)盛、大渡口等地干旱頻率在10%(10年一遇)以下；中部?jī)梢斫唤绾椭辛荷揭晕鞫殿l率在25%(4年一遇)以上。

圖4　重慶市季節(jié)干旱頻率空間分布

3.2.2干旱強(qiáng)度的空間分布

(1) 春旱。春季多年平均標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI值)為-1.55～0(圖5)，數(shù)值跨度在各季中最大，即各區(qū)縣春季干旱強(qiáng)度差異最大。其中只有萬(wàn)盛、秀山兩區(qū)SPI值為0，不發(fā)生春旱；酉陽(yáng)、忠縣SPI值分別為-0.56，-0.60，發(fā)生輕旱，干旱強(qiáng)度為各季次低；潼南、大足、沙坪壩、涪陵4區(qū)SPI值在-1.5附近，干旱強(qiáng)度大，但總體來(lái)說(shuō)，只有潼南和大足嚴(yán)重干旱，其他區(qū)縣都在輕微干旱和中等干旱區(qū)間內(nèi)浮動(dòng)，其中發(fā)生輕微干旱共有14個(gè)區(qū)縣，發(fā)生中等干旱共有16個(gè)區(qū)縣，干旱強(qiáng)度分布和干旱頻率類似，即渝東北、中西部和西部較強(qiáng)，中部適中，渝東南最弱。

(2) 夏旱。夏季多年平均標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)為-1.40～0.89，平均-1.33?？梢钥闯?，各區(qū)縣夏季干旱強(qiáng)度比較集中，均保持在輕微干旱和中等干旱范圍內(nèi)，其中輕微干旱共有6個(gè)區(qū)縣，分別是合川、渝北、永川、萬(wàn)盛、城口和酉陽(yáng)，中等干旱共有28個(gè)區(qū)縣，為以上6區(qū)以外區(qū)縣。輕微干旱中，萬(wàn)盛、酉陽(yáng)SPI值較高，干旱強(qiáng)度較低；武隆、巫溪、彭水SPI值接近-1.5，為強(qiáng)夏旱地區(qū)，其他區(qū)縣(中等干旱)干旱強(qiáng)度基本在SPI平均值上下浮動(dòng)，對(duì)比平均值，符合大部分區(qū)縣中等干旱的規(guī)律，整體呈中部強(qiáng)，周邊弱的分布特征。

(3) 秋旱。秋季多年平均標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)為-1.83～0.60，平均-1.11。對(duì)比夏季，秋冬由于降水逐漸增多，但降水分布不均，故干旱強(qiáng)度跨度比夏旱大，整體強(qiáng)度比夏旱稍低。開(kāi)縣、城口兩區(qū)嚴(yán)重干旱，SPI值低于-1.50，其中開(kāi)縣SPI值為-1.83，系各季最低，干旱強(qiáng)度非常高；萬(wàn)盛區(qū)SPI值接近-0.50，秋旱強(qiáng)度最低；中部區(qū)縣包含墊江、忠縣、萬(wàn)州及酉陽(yáng)秋旱強(qiáng)度也較低，其余區(qū)縣基本保持在中等干旱的強(qiáng)度，整體呈東北強(qiáng)周邊弱的分布特征。研究區(qū)秋季輕微干旱共有10個(gè)區(qū)縣，中等和嚴(yán)重干旱分別有22個(gè)和2個(gè)區(qū)縣。

(4)冬旱。冬季多年平均標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)為-1.63～0.72。與秋旱類似，渝東北仍然是重慶市冬旱強(qiáng)度最大地區(qū)，云陽(yáng)、巫溪兩區(qū)SPI值分別低至-1.62，-1.63，干旱強(qiáng)度為各季次高，巫山冬旱強(qiáng)度則略低于云陽(yáng)、巫溪，居冬季次高；璧山、江津等區(qū)縣冬季SPI值高達(dá)-0.77，-0.72，冬旱強(qiáng)度較低；其他區(qū)縣SPI值主要在其平均值-1.07上下。研究區(qū)冬季輕微干旱共有17個(gè)區(qū)縣，中等干旱共14個(gè)區(qū)縣，嚴(yán)重干旱則有3個(gè)區(qū)縣。

圖5　重慶市各區(qū)縣季節(jié)干旱強(qiáng)度

3.2.3季節(jié)干旱范圍演化

(1) 春旱。春旱歷年站次比(圖6A)在0～76.5%范圍內(nèi)波動(dòng)變化，整體呈輕微下降趨勢(shì)，平均值為30.2%，還不到最大值的一半，說(shuō)明大部分年份站次比均較低。1981—1990年10年間干旱站次比整體較高，1981年站次比低至8.8%后不到2年升到61.8%，隨后跌至5.9%，1987年又升至70.6%，相近年間干旱站次比變化差異較大；1991—2000年的浮動(dòng)范圍比前10年要大，經(jīng)歷了春旱范圍最大年(1995年)和最小年(1992年、1998年)，1992—1995年4年間站次比從0升至76.5%，至1998年跌至0，2000年又轉(zhuǎn)折升至58.8%；2000年以后，干旱范圍浮動(dòng)減小，只有2001年、2008年全域干旱，其他年份基本在趨勢(shì)線附近或以下。

(2) 夏旱。夏旱歷年站次比(圖6B)在0～97.1%范圍內(nèi)，平均32%，可以看出該季是重慶市干旱覆蓋范圍最廣的季節(jié)，有7年發(fā)生全域性干旱。1981—1990年干旱站次比波動(dòng)增加，1990年達(dá)到85.3%，為夏季次高，1991—2000年站次比也較高，1992年突升至82.4%，隨后下降，1994年、1997年又分別突升至50%和64.7%，往后幾年站次比都較低；2001年重慶市伏旱襲擊，站次比為76.5%，2002—2005年明顯下降，2006年干旱站次比高達(dá)97.1%，為各季歷年最高。

(3) 秋旱。秋季干旱范圍比夏季小，站次比(圖6C)在0～76.5%范圍內(nèi)，平均31.7%，與春季相近，但趨勢(shì)線不斷升高，升幅超過(guò)20%，為各季最高。1981—1990年除1981年站次比達(dá)到61.8%，其余9年較低，1982年、1983年無(wú)明顯干旱，1984—1990年基本在趨勢(shì)線上下浮動(dòng)，但站次比都不超過(guò)40%；1991—2000年干旱范圍比前10年稍大，1992年達(dá)到52.9%，1993年開(kāi)始轉(zhuǎn)折，1993—1996年站次比均不超過(guò)25%，1997年、1998年又升高，其中1998年達(dá)到70.6%，為夏季次高，1999年馬上又跌回5.9%；2001—2010年站次比呈先降低后升高的發(fā)展趨勢(shì)，2001年達(dá)到52.9%，2002年繼續(xù)升高至61.8%，2003年以后逐漸降低，2009年、2010年再回到大范圍水平，其中2009年秋旱站次比為該季歷年最高。

(4) 冬旱。冬季站次比(圖6D)在0～82.4%范圍內(nèi)，但平均只有29.9%，為各季最低，并在研究時(shí)段內(nèi)呈輕微下降趨勢(shì)。1981—1990年站次比較高，1981年、1984年、1987年全域干旱，1987年達(dá)到82.4%，為冬季最高值；1989—1995年站次比在較低數(shù)值上波動(dòng)，其中1989年、1991年、1993年站次比低至0，1996年以后呈先降低再升高的趨勢(shì)，1999年、2000年站次比都在50%以上；2001—2010年干旱站次比有兩個(gè)高峰期，分別為2005年、2009年、2010年。

圖6　季節(jié)干旱站次比

4　結(jié) 論

(1) 從年尺度看，重慶市干旱發(fā)生頻率呈西高東低的分布特點(diǎn)，即中西部地區(qū)干旱發(fā)生頻率較高，普遍在33%～50%，兩翼地區(qū)較低。干旱發(fā)生強(qiáng)度整體主要為中等強(qiáng)度，渝東北干旱強(qiáng)度最高，中西部和渝東南強(qiáng)度較低。干旱發(fā)生范圍(站次比)在30年間呈逐漸增大趨勢(shì)，年際干旱站次比差異性大，基本與歷史上的重大干旱年份相吻合。

(2) 從季尺度看，冬旱頻率最高，夏旱次之，春旱最低；夏旱強(qiáng)度最高，秋旱稍低，春旱強(qiáng)度最低。春、夏、冬旱的強(qiáng)度和頻率空間分布較為相似，即干旱頻發(fā)區(qū)其干旱強(qiáng)度也大，秋旱強(qiáng)度最大地區(qū)分布于渝東北，但頻率最高地區(qū)分布在中西部地區(qū)，而渝東南地區(qū)干旱發(fā)生較少，且強(qiáng)度也低。干旱演化趨勢(shì)在春、冬季呈下降趨勢(shì)，夏秋季呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明對(duì)夏、秋干旱的防災(zāi)御災(zāi)工作需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

(3) 結(jié)合年、季尺度，從總體上看，干旱主要頻發(fā)于渝東北和中西部，其強(qiáng)度也較大，渝東南干旱發(fā)生較少，強(qiáng)度也較低。

本文使用標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)對(duì)重慶市干旱問(wèn)題進(jìn)行探討，是對(duì)西南地區(qū)干旱研究的理論補(bǔ)充。但由于干旱發(fā)生十分復(fù)雜的機(jī)理，包括降水、地形、氣候和人類活動(dòng)的影響，并且是一個(gè)長(zhǎng)期累積的過(guò)程，單獨(dú)選擇一個(gè)指標(biāo)還不足夠真實(shí)反映干旱情況和形成過(guò)程，筆者在以后的研究中需要改進(jìn)和完善。

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Analysis of the Characteristics of Temporal and Spatial Variation of Seasonal Drought During 1981-2010 in Chongqing City

ZHAO Wei1, ZHANG Yu2, ZHANG Zhihong3

(1.SchoolofTourismandLandResources,ChongqingTechnologyandBusinessUniversity,Chongqing400067,China; 2.SchoolofEnvironmentalandBiologicalEngineering,ChongqingTechnologyandBusinessUniversity,Chongqing400067,China; 3.ChongqingCountrysideLandExchange,Chongqing400067,China)

According to measured meteorological data of 34 meteorological observation stations in Chongqing City, we select standardized precipitation index as drought index to calculate SPI value of each meteorological stations month by month and year by year from 1981 to 2010 and statistic drought degree of every station during 30 years. On this basis, we analyzed frequency, intensity and coverage of drought on the annual and seasonal scales, examined its temporal and spatial variation characteristics. The results show that: (1) Chongqing′s annual drought frequency is high in the east and low in the west, while drought intensity is mainly medium, highest in northeast Chongqing and relatively low in midwest and southeast Chongqing, drought occurrence area shows the trend o gradual increase over the period of 30 years, annual drought stations proportion differs greatly, is basically consistent with the history great drought year; (2) on the seasonal scale, drought happened most frequently in winter, followed by summer, autumn and spring, summer drought was the most severe among the four seasons, followed by autumn drought, winter drought and spring drought, the spatial distribution of spring, summer and winter drought was quite similar, the drought evolution in spring, winter showed a downward trend while in summer, autumn it showed a upward trend, reminded us to further strengthen the summer, autumn drought disaster prevention work so as to resist disaster; (3) Based on annual and seasonal scales, drought happened frequently in northeast and midwest Chongqing, the frequency and intensity of drought occurring in southeast Chongqing are relatively low.

drought; standardized precipitation index; temporal and spatial variation

2015-06-07

2015-06-20

教育部人文社科項(xiàng)目(13YJCZH268);重慶市決策咨詢與管理創(chuàng)新項(xiàng)目(cstc2013jccxA0158);重慶市教委科技項(xiàng)目(KJ120726)

趙偉(1982—),男,江蘇連云港人,博士,副教授,主要從事土地與環(huán)境規(guī)劃研究。E-mail:21145291@qq.com

張宇(1990—),男,廣東惠州人,在讀碩士研究生,研究方向?yàn)榄h(huán)境規(guī)劃與管理。E-mail:imwuqingde@163.com

S161

A

1005-3409(2016)03-0192-07