西南地區(qū)北熱帶代表站干季氣象干旱分析*

忽建永，高艷春

(1.云南省勐臘縣氣象局,云南 勐臘 666300；2.河北省承德市氣象局,河北 承德 067000)

西南地區(qū)北熱帶代表站干季氣象干旱分析*

忽建永1，高艷春2

(1.云南省勐臘縣氣象局,云南 勐臘 666300；2.河北省承德市氣象局,河北 承德 067000)

基于我國西南地區(qū)北熱帶基準(zhǔn)站勐臘站1957—2015年雨季開始、結(jié)束期及逐日降水資料，對(duì)其干季基本氣候特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；采用ASI與歷史干旱資料對(duì)比的方法確定勐臘站干季氣象干旱的標(biāo)準(zhǔn)，并分析其氣象干旱特征。結(jié)果表明，勐臘站干季雨量相對(duì)較少，且較集中，透雨間隔較長(zhǎng)，易出現(xiàn)干旱；≤30 d的ASI出現(xiàn)381次，>30 d的ASI出現(xiàn)58次，大多數(shù)透雨間隔不易出現(xiàn)干旱；建立勐臘站氣象干旱標(biāo)準(zhǔn)(ASI>75d，特旱；65 d

實(shí)際透雨間隔；ASI；透雨間隔；氣象干旱；云南勐臘；北熱帶

1 引言

干旱是一個(gè)緩慢的累積過程，是對(duì)人類社會(huì)影響最嚴(yán)重的氣象災(zāi)害之一。隨著干旱對(duì)社會(huì)各領(lǐng)域的影響，其被劃分為4種類型[1-2]，即氣象干旱、農(nóng)業(yè)干旱、水文干旱和社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱，其中氣象干旱是其他各類干旱發(fā)生的直接原因[3-4]。

對(duì)于干旱的研究，干旱指標(biāo)的確定是一個(gè)重要的前提。目前，干旱研究大致分為干旱機(jī)理研究(土壤水分蒸發(fā)、地表徑流和地表水分補(bǔ)給等)和簡(jiǎn)單要素研究(降水量、無雨日數(shù))兩類[5]，而兩類研究又各有指標(biāo)。我國很多學(xué)者利用簡(jiǎn)單要素的不同指標(biāo)，如標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)[6]、前期降水指數(shù)(API)[7-8]、CI 指數(shù)[9-10]、降水距平百分率等[11]，對(duì)中部、北方、東南部的干旱進(jìn)行了研究。這些研究大多以降水量為指標(biāo)，之后有研究指出以降雨量為指標(biāo)的干旱指數(shù)沒有考慮降水時(shí)空分布不均的問題，應(yīng)該從無雨日數(shù)或無有效降雨日數(shù)的角度來分析干旱[12-17]，才能使干旱監(jiān)測(cè)評(píng)估在時(shí)間尺度上更精細(xì)化，如湖南[18]、貴州[19]等地利用無雨日數(shù)確定了當(dāng)?shù)氐母珊禈?biāo)準(zhǔn)和干旱等級(jí)。

勐臘站是我國西南地區(qū)唯一一個(gè)深入內(nèi)陸、緯度最南、屬北熱帶氣候的基準(zhǔn)站。勐臘干濕季分明，在干季或由干季轉(zhuǎn)濕季時(shí)，容易出現(xiàn)干旱，《勐臘氣象志》記錄的干旱與云南其他區(qū)域的干旱不太同步[20]。目前，勐臘缺乏干旱的相關(guān)研究，而且干旱記錄存在缺失，為彌補(bǔ)勐臘北熱帶氣候干旱研究的空白，本文對(duì)勐臘干季氣象干旱氣候特征進(jìn)行探究，進(jìn)而建立合理的干旱指標(biāo)，以精確地描述干旱的發(fā)生、持續(xù)及強(qiáng)度。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 資料來源

本文所用資料為勐臘國家基準(zhǔn)氣象站1957—2015年逐日降水資料，同時(shí)參照勐臘站1957—2015年雨季開始、結(jié)束期，將年時(shí)段定義為上一年6月第一場(chǎng)透雨到次年6月第一場(chǎng)透雨(日雨量或過程累計(jì)雨量≥20mm)之前的時(shí)段，干季時(shí)段定義為上一年9—11月最后一場(chǎng)透雨到次年6月第一場(chǎng)透雨之間的時(shí)段。

2.2 方法

從干季透雨入手，若某年干季有n場(chǎng)透雨，則將其干季劃分為n+1個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段稱為一個(gè)透雨間隔。要判定干旱是否發(fā)生，就要考慮每個(gè)透雨間隔中的無有效降雨日數(shù)，及間隔中有效降雨(3≤r1d<20 mm)的可能作用。本文將采用與文獻(xiàn)[17]不同的方法，引入實(shí)際透雨間隔(Actual Soaker Interval，簡(jiǎn)稱ASI)來代替透雨間隔，以便從實(shí)際透雨間隔來考察北熱帶代表站勐臘站干季的氣象干旱特征。

實(shí)際透雨間隔(ASI)的公式為：

(1)

(2)

(3)

式中各參數(shù)均為某次透雨間隔中的量：ASI為實(shí)際透雨間隔，單位為d；i為透雨間隔，單位為d；j為所在月份；Tij為透雨間隔中的某日，單位為d；Rij為某日降雨量，單位為mm；aj為時(shí)間調(diào)節(jié)系數(shù)，9—12月為0.8，1月為1.0，2月為1.2，3—6月為1.4(參考黃晚華等[17]的研究)。

利用上述公式研究1958—2015年干季內(nèi)逐次透雨間的實(shí)際透雨間隔，探索其與干旱的可能關(guān)系，建立勐臘氣象干旱指標(biāo)。

3 干季基本氣候特征

圖1 勐臘站1958—2015年干季基本特征〔(圖1a)時(shí)長(zhǎng)、雨日；(圖1b)降雨量〕Fig.1 Dry season basic characteristics of Mengna Station 1958—2015 (1a) duration, rain date; (1b, precipitation)

圖1a反映了勐臘站干季時(shí)間長(zhǎng)、雨日少，有效降雨日數(shù)更少，透雨日數(shù)極少的特點(diǎn)。1958—2015年，勐臘站干季時(shí)長(zhǎng)在212(1984年)～269(2013年)d之間，58 a平均時(shí)長(zhǎng)為231.2 d，占全年的63.3%；干季總雨日數(shù)在41(2014年)～113(1966年)d之間，58 a平均雨日數(shù)為63.3 d。兩者變化趨勢(shì)截然不同，干季時(shí)長(zhǎng)有增加的趨勢(shì)(2.5 d/10 a)，而雨日數(shù)則有明顯的減少趨勢(shì)(-4.7 d/10 a)。干季有效降雨日數(shù)超過20 d的有10 a，58 a平均有效降雨日數(shù)為16.7 d，而透雨日數(shù)超過10 d的只有5 a(1968、1973、1981、2008、2013年)，1980年干季僅有2次透雨，58 a平均透雨日數(shù)僅為6.6 d。從干季時(shí)長(zhǎng)、有效降雨日數(shù)和透雨日數(shù)來看，勐臘站存在較長(zhǎng)的透雨間隔，而透雨間隔中可能會(huì)出現(xiàn)少次有效降水。

1958—2015年，勐臘站干季雨量的年際差異較大(圖1b)，降雨最少的年份為1958年(235.9 mm)，降雨最多的年份為1973年(727.2 mm)，其多年平均值為460 mm，僅占58 a平均年雨量的30%；干季雨量有增加的趨勢(shì)(7.6 mm/10 a)；大多數(shù)年份，透雨雨量占干季雨量的比例超過70%(47 a)，透雨雨量占比超過76%的有28 a。

綜上分析，勐臘站干季降雨量相對(duì)較少，有效降雨日數(shù)、透雨日數(shù)相對(duì)干季時(shí)長(zhǎng)是斷崖式的減少，但是相反地，極少出現(xiàn)的透雨的雨量卻占了干季雨量的70%以上，降水十分集中。這說明干季的長(zhǎng)透雨間隔中降水量很少，透雨間隔中發(fā)生干旱的可能性較大。因此，在判定干旱是否發(fā)生時(shí)，除了要考慮透雨間隔外，還應(yīng)考慮透雨間隔中有效降雨的可能影響。

4 實(shí)際透雨間隔特征

1958—2015年，勐臘站干季共出現(xiàn)381場(chǎng)透雨(圖1a)，將干季劃分為439個(gè)透雨間隔。根據(jù)公式(1)、(2)、(3)對(duì)逐個(gè)透雨間隔進(jìn)行ASI換算，并按照ASI起始月份(9月—次年6月)、時(shí)長(zhǎng){≤20d、(20,25]、(25,30]、(30,40]、(40,50]、(50,65]、(65,75]、>75d}進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析(表1)。

由表1可見，1958—2015年，ASI≤20 d的次數(shù)為355次，占總次數(shù)的比例為80.9%，其出現(xiàn)最頻繁的月份(4—5月)接近雨季開始，其次是臨近雨季結(jié)束(10—11月)，這種臨近雨季開始前或結(jié)束后的較短的ASI，不會(huì)產(chǎn)生干旱。>20 d的ASI出現(xiàn)次數(shù)均在16次以下，且隨著時(shí)長(zhǎng)的增加，其起始月份趨于變?cè)纾?20,25]、(25,30]d的ASI起始日期大多在12月—次年3月，(30,40]、(40,50]、(50,65]d的ASI起始日期大多在11月—次年2月，而 (65,75]、>75 d的ASI起始日期在10月—次年1月之間；(20,25]、(25,30]、(30,40]、(40,50]、(50,65]d的ASI出現(xiàn)次數(shù)在11～16次之間，變化不大，而(65,75]、>75 d的ASI卻僅出現(xiàn)了6次、7次。這說明勐臘站10月以后有出現(xiàn)長(zhǎng)ASI的可能，但是在較多年份里，10月—次年3月出現(xiàn)了有效降水或透雨，緩解或解除了長(zhǎng)ASI的狀態(tài)，避免了嚴(yán)重情況的出現(xiàn)。

表1 1958—2015年干季實(shí)際透雨間隔(ASI)次數(shù)統(tǒng)計(jì)分析Tab.1 1958-2015 dry season actual soker internal (ASI) statistics analysis

5 干旱標(biāo)準(zhǔn)的確定

圖2 1958—2015年干季中>20d的ASI及其起始月份Fig.2 1958—2015 dry season ASI larger than >20d and the starting month

為了更加明確>20 d的ASI的年際變化特征，并使之易于與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比，特以圖2來表述1958—2015年干季中>20 d的ASI及其起始月份?！吨袊鴼庀鬄?zāi)害大典》綜合卷[21]記錄了云南省1969、1974、1982、1987、1988、1993年的干旱，《勐臘氣象志》記錄了當(dāng)?shù)?980、1984、1994、1997年的干旱，對(duì)比ASI和相應(yīng)旱災(zāi)的影響程度，制定干旱標(biāo)準(zhǔn)如下：ASI>75 d，特旱，與其他的地方干旱標(biāo)準(zhǔn)[18]類同；65

表2 按年代統(tǒng)計(jì)各干旱等級(jí)發(fā)生次數(shù)Tab.2 The occurrence time of various drought level in year groups

依據(jù)上述干旱標(biāo)準(zhǔn)，1958—2015年間，勐臘站共出現(xiàn)了58次氣象干旱(表1)。1961—2010年間，各年代輕旱的發(fā)生頻次最高、中旱次之；上世紀(jì)70、80年代特旱較多，90年代和近15 a的重旱較多。前33 a(1958—1990年)的特旱(5次)頻次明顯高于近25 a(1991—2015年)，而近25 a的重旱(5次)頻次明顯高于前33 a，有特旱減少，重旱增加的趨勢(shì)(表2)。

6 結(jié)論

依據(jù)對(duì)北熱帶代表站勐臘站干季基本氣候特征的分析及實(shí)際透雨間隔和歷史干旱資料的對(duì)比，得出以下結(jié)論：

①勐臘站干季降雨量相對(duì)較少且十分集中；干季時(shí)間長(zhǎng)，透雨間存在較長(zhǎng)的間隔，長(zhǎng)透雨間隔中降水量很少，發(fā)生干旱的可能性較大。

②≤20 d的ASI出現(xiàn)次數(shù)最多，且多接近雨季開始或臨近雨季結(jié)束，不會(huì)出現(xiàn)干旱。

③>65 d的ASI僅出現(xiàn)了13次，其起始日期在10月—次年1月之間，會(huì)造成嚴(yán)重影響。

④建立勐臘站氣象干旱標(biāo)準(zhǔn)：ASI>75 d，特旱；65

⑤1958—2015年間，輕、中氣象干旱的發(fā)生頻次較高，幾乎每個(gè)年代均出現(xiàn)過特旱。相對(duì)于1958—1990年，1991—2015年有特旱減少，重旱增加的趨勢(shì)。

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Meteorological drought of north tropic representative station during dryseason in southeastern China

HU Jianyong1, GAO Yanchun2

(1. Meteorological Bureau of Mengla County of Yunnan Province, Mengla 666300, China;2.Chengde Meteorological Bureau of Hebei Province, Chengde 067000, China)

Based on Mengla’s daily precipitation data and the data of the start and end of the rainy season during 1957—2015, the basic climatic characteristics in the dry season were analyzed; Comparing ASI with historical drought, the standard of meteorological drought in Mengla was determined. The results show that Mengla has less, but more concentrated precipitation in dry season, resulting in longer soaker interval and drought; Most of soaker intervals could not cause drought, times of ASI of more than 65 days are much less than that of ASI of less than or equal to 30 days; Establish the standard of meteorological drought (ASI > 75d, severe drought; 65

actual soaker internal; Asi; soker internal; meteorological drought; Mengla County of Yunnan; north tropic

2017-03-15

忽建永(1981—)，男，碩士，助工，主要從事短期預(yù)報(bào)和氣象服務(wù)工作,Email:humes@139.com。

1003-6598(2017)03-0041-05

P426.616

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