近20年遼寧省主要農(nóng)業(yè)氣象災害時空分布特征

王曉霞，姜紅，劉丹丹，梁豐，王優(yōu)

(遼寧省朝陽市氣象局，遼寧 朝陽 122000)

近20年遼寧省主要農(nóng)業(yè)氣象災害時空分布特征

王曉霞，姜紅，劉丹丹，梁豐，王優(yōu)

(遼寧省朝陽市氣象局，遼寧 朝陽 122000)

利用遼寧省24個氣象站1992—2011年農(nóng)業(yè)氣象災害統(tǒng)計資料，分析了遼寧省主要農(nóng)業(yè)氣象災害(干旱、暴雨、冰雹、大風、洪澇、冷害)發(fā)生頻次的時間變化及空間分布特征，結(jié)果表明：近20年遼寧省旱災發(fā)生頻次顯著增加，氣候傾向率達到10.7次/10a；冰雹和冷害的發(fā)生頻次呈明顯增加趨勢；暴雨和風災也表現(xiàn)為增加趨勢，只有洪澇災害明顯減少。近20年旱災在遼寧省作物生長季(5—9月)內(nèi)的各個階段均多有發(fā)生；暴雨和洪澇災害的多發(fā)期集中在7月下旬和8月上、中旬；雹災主要發(fā)生在6月；7—8月是遼寧省風災的高發(fā)期，而低溫冷害以4月下旬和6月最為常見。從空間分布來看，遼西北地區(qū)是干旱和冰雹災害的多發(fā)區(qū)；暴雨災害多發(fā)區(qū)主要位于遼寧東南部，但大部地區(qū)洪澇發(fā)生頻次都較低；遼寧中東部是風災的高發(fā)區(qū)，而中北部是低溫冷害的高發(fā)區(qū)。

農(nóng)業(yè)氣象災害；遼寧省；時間變化；空間分布

AbstractUsing the agricultural meteorological disaster statistics of 24 monitoring stations in Liaoning Province from 1992 to 2011, the temporal and spatial distribution characteristics of the main agricultural meteorological disasters including drought, rainstorm, hail, wind, flood and cold damage were analyzed. The results showed that the frequency of drought disaster significantly increased by 10.7 times every 10 years. At the same time, the frequency of hail and cold damage increased obviously, whilethat of flood decreasedobviously. The drought disasteroccurred more at all the stages of crop growth period (from May to September).The occurrence of rainstorm and flood mainly centralized in late July and the early and mid August. The hail disaster maily occurred in June, and the cold damage occurred more in late April and June. July and August were the high-incidence seasons of wind disaster in Liaoning Province. The spatial distribution results showed that drough and hail disasters were likely to occur in the northwest of Liaoning.The rainstorm and flood occurred more in the southeast region, and the frequency of flood was all lower in the most regions. The high-incidence region of flood disaster was in the mid-east of Liaoning Province, and that of cold damage was in the mid-north area.

KeywordsAgricultural meteorological disasters; Liaoning Province; Temporal change; Spatial distribution

氣候變化是我國社會、經(jīng)濟、環(huán)境和能源發(fā)展中出現(xiàn)的新問題，對我國可持續(xù)發(fā)展提出了嚴峻挑戰(zhàn)[1]。20世紀80年代以來，受全球變暖影響，中國氣候趨于不穩(wěn)定，極端天氣事件頻繁發(fā)生。農(nóng)業(yè)是受氣象災害危害最大的產(chǎn)業(yè)，且近年來氣象災害對農(nóng)業(yè)的影響趨于加重[2]。我國是農(nóng)業(yè)大國，提高糧食自給能力，確保國家糧食安全，始終是我國各個發(fā)展階段的重要任務[3]。而農(nóng)業(yè)氣象災害頻發(fā)，嚴重制約著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速、健康發(fā)展，嚴重威脅著我國的糧食安全[4-9]。20世紀90年代，我國因氣象災害平均每年減產(chǎn)糧食總量400×108kg左右，受災嚴重的年份，糧食減產(chǎn)更多[1]。因此，掌握農(nóng)業(yè)氣象災害的特點和發(fā)生規(guī)律，對于防御農(nóng)業(yè)氣象災害，提高防災減災能力，具有十分重要的現(xiàn)實意義[9]。

農(nóng)業(yè)氣象災害主要是由氣候不穩(wěn)定及異常變化造成的[10-14]。遼寧地處溫帶季風氣候區(qū)，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境比較脆弱，發(fā)生的農(nóng)業(yè)氣象災害種類繁多，主要包括干旱、暴雨、洪澇、冰雹、大風、冷害等，是我國受農(nóng)業(yè)氣象災害影響嚴重的省份之一[15-17]。本研究利用1992—2011年遼寧省24個氣象站的農(nóng)業(yè)氣象災害資料，從各類災害發(fā)生頻次的角度，探討近20年遼寧省主要農(nóng)業(yè)氣象災害發(fā)生的時間變化特征及空間分布規(guī)律，以期更全面地了解和掌握遼寧省氣象災害的發(fā)生規(guī)律，為遼寧省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、防災減災及生態(tài)環(huán)境治理提供科學依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本研究所用氣象災害數(shù)據(jù)來自中國氣象局收集整理的《中國農(nóng)業(yè)氣象災情旬值數(shù)據(jù)集》，由中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)(http://data.cma.cn/)提供。該數(shù)據(jù)集包含1992—2011年(干旱數(shù)據(jù)為1992—2010年)遼寧省24個氣象臺站(圖1)統(tǒng)計的農(nóng)業(yè)災情旬報，涵蓋了生長季內(nèi)(4—10月)逐旬發(fā)生的農(nóng)業(yè)氣象災害名稱、發(fā)生日期、災害強度、受害程度、受害面積以及受害百分比。

統(tǒng)計方法：若某個氣象站在某旬出現(xiàn)1次某種災害，則記為該站在該旬有1次此種災害發(fā)生，累計計算。采用氣候傾向率、M-K統(tǒng)計檢驗方法對農(nóng)業(yè)氣象災害發(fā)生的時間演變進行分析。

圖1 遼寧省氣象站點分布

2 結(jié)果與分析

2.1遼寧省農(nóng)業(yè)氣象災害發(fā)生時間演變及M-K顯著性檢驗分析

干旱災害指的是農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)因土壤水分和作物需水不平衡而造成的作物減產(chǎn)現(xiàn)象[15]，是對作物產(chǎn)量影響最大且發(fā)生區(qū)域最廣、最頻繁的氣象災害[9，10]。1992—2010年遼寧省干旱災害發(fā)生頻次呈顯著增加趨勢，氣候傾向率達到10.7次/10a，表現(xiàn)為UF曲線在2001年的值為2.06，2001—2009的均值為2.0，都超過0.05水平的顯著性檢驗(y=1.96)。其中，2000年以后年均干旱發(fā)生25.6次，是2000年以前(年均干旱9.1次)的近3倍；對比M-K趨勢演變(圖2g)也可以看出，2001—2010年間有6年UF值大于1.96，也表明2000年后遼寧省干旱災害明顯增多。

遼寧省暴雨災害(圖2b)在1992—2011年間雖總體也呈現(xiàn)出增加趨勢，但其發(fā)生頻次較低，1992—2011年均2.1次，傾向率1.7次/10a。

冰雹是一種固體降水，出現(xiàn)的范圍較小，時間亦短，但因來勢猛、強度大，瞬間即能給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成較大危害[15]。近20年，遼寧省冰雹災害(圖2c)在1992—2006年期間表現(xiàn)出明顯的增加趨勢，通過了0.05水平的顯著性檢驗?？梢钥闯?，冰雹災害在2003—2006年的4年里表現(xiàn)為一個高發(fā)期，年均發(fā)生頻次12.8次，是多年均值(5.7次)的2.2倍。

1992—2011年，遼寧省大風災害(圖2d)也以增加為主，但并不顯著。從年際變化來看，風災的高發(fā)期(2002—2005)與冰雹災害有所重合，高發(fā)期年均發(fā)生頻次(5.5次)是多年均值(2.7次)的2倍。

近20年，遼寧省洪澇災害(圖2e)發(fā)生整體呈下降趨勢，多發(fā)期出現(xiàn)在1994—1996年，1997年以后少有發(fā)生；但2010年有10次發(fā)生，因此，仍需高度警惕和關(guān)注。

低溫冷害指農(nóng)作物發(fā)育重要階段的氣溫比要求的偏低，引起農(nóng)作物生育期延遲或生殖器官的生理機能受損，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)[2]。1992—2011年，遼寧省低溫冷害(圖2f)發(fā)生頻次明顯增加，2000年后進入高發(fā)期。M-K法檢測到的突變點在2001年(圖2l)，即以2001年為分界點，2001—2011年冷害年均發(fā)生頻次達到18.1次，是1992—2000年冷害年均發(fā)生頻次(4.1次)的4.4倍，表明在全球氣候變暖的大背景下，遼寧省的低溫冷害發(fā)生頻次不降反增。

圖2遼寧省各類災害發(fā)生時間演變及M-K顯著性檢驗

2.2遼寧省農(nóng)業(yè)氣象災害年度發(fā)生時間分布特征

分析結(jié)果(圖3)表明，4—10月，遼寧省干旱發(fā)生頻次均較高。其中4月到7月上旬，干旱發(fā)生頻次表現(xiàn)為增加趨勢，7月中旬到8月上旬干旱發(fā)生頻次略低，8月中旬以后干旱再次表現(xiàn)為多發(fā)趨勢。遼寧省暴雨災害的高發(fā)期主要集中在8月上、中旬，其中8月上旬有13次的暴雨災害發(fā)生，8月下旬有11次。冰雹災害主要發(fā)生在6月，其發(fā)生頻次占整個生長季的51.7%，其中又以6月下旬發(fā)生頻次最多，達到33次。7—8月是遼寧省風災的高發(fā)期，這兩個月的風災發(fā)生頻次同為20次。遼寧省洪澇災害高發(fā)期集中在7月下旬和8月上、中旬，與暴雨災害類似，主要是因為洪澇災害大多由暴雨等短時強降水天氣所引發(fā)。遼寧省低溫冷害以4月下旬和6月最為常見，即在春末和夏初最為頻繁，其中4月下旬有32次的冷害發(fā)生，而6月冷害的發(fā)生頻次多達81次。

2.3遼寧省農(nóng)業(yè)氣象災害發(fā)生空間分布特征

圖4a給出了干旱災害發(fā)生頻次的空間分布，可以看出，遼寧省干旱災害發(fā)生頻次基本呈帶狀分布，即由東南部向西北部逐漸增加。其中，遼西的朝陽和阜新地區(qū)干旱發(fā)生頻次最多，分別達到71次和73次。

暴雨災害是下半年我國的嚴重氣象災害之一，易引起水土流失、山體滑坡、泥石流等次生災害，不僅嚴重破壞農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，而且嚴重威脅人民生命財產(chǎn)安全。遼寧省暴雨災害空間分布也呈較為明顯的帶狀分布，但與干旱災害剛好相反，即由東南部向西北部遞減。遼寧東南部的大連地區(qū)暴雨災害發(fā)生最頻繁，達到10次，中部地區(qū)多為2～4次，西北部地區(qū)最少為1～2次(圖4b)。

圖3遼寧省4—10月各旬災害發(fā)生頻次統(tǒng)計

遼寧西北部地區(qū)是冰雹災害的多發(fā)區(qū)，朝陽的建平和阜新的彰武兩地雹災發(fā)生頻次最多，分別為18次和15次。此外，沈陽的新民、葫蘆島的綏中和鞍山的海城也各有10次(圖4c)。

遼寧中東部是風災的高發(fā)區(qū)，其中，鐵嶺的昌圖、沈陽的新民、撫順的新賓、本溪的本溪縣和營口的蓋州受風災影響最大，近20年中，除新民有6次風災發(fā)生外，其它4站的發(fā)生頻次均為7次(圖4d)。

從洪澇災害的空間分布來看，遼寧大部地區(qū)洪澇發(fā)生頻次均較低。近20年洪澇發(fā)生頻次大于等于10次的地區(qū)只有沈陽的新民，其它地區(qū)發(fā)生頻次均在10次以下，且大部地區(qū)(11/15)發(fā)生頻次在5次以下(圖4e)。

遼寧中北部是低溫冷害的高發(fā)區(qū)，統(tǒng)計表明，近20年盤錦的大洼縣冷害發(fā)生頻次最多，達到40次。此外，鐵嶺的昌圖、阜新地區(qū)和本溪縣發(fā)生冷害的頻次也相對較多，近20年分別發(fā)生34、30、30次(圖4f)。

2.4遼寧省干旱災害發(fā)生分析

未來氣候資源重新分配和農(nóng)業(yè)氣象災害的新格局將改變作物品種布局，增加農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的投入，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來潛在的負面影響，甚至是災難性的后果[17]。中國大部地區(qū)旱災嚴重，干旱缺水對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所造成的損失比洪澇更為嚴重，是農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展和糧食安全的主要制約因素[9]。與其他氣象災害不同，干旱災害的發(fā)生是較長時期晴朗少雨天氣過程累積而成，開始時間往往模糊不清，而且干旱災害的后果往往要在幾個月甚至幾年以后才能反映出來。《中國科學技術(shù)藍皮書第5號 氣候》(1990)[19]將干旱列為我國氣候災害之首。

干旱是影響遼寧省最主要的農(nóng)業(yè)氣象災害，1992—2010年干旱災害總計發(fā)生355次，年均發(fā)生頻次為18.7次，其中，輕旱發(fā)生85次，中旱發(fā)生182次，重旱發(fā)生75次，輕旱、中旱和重旱的比例接近1∶2∶1(圖5a)。

從受害程度來看(圖5b)，近20年農(nóng)作物受災面積在3.33萬公頃以下的干旱發(fā)生頻次為109次；受災面積在3.33萬～6.67萬公頃的干旱發(fā)生頻次為56次；超過6.67萬公頃受害面積的干旱發(fā)生頻次為120次。

圖4 1992—2011年遼寧省各類農(nóng)業(yè)氣象災害空間分布

圖5 不同等級干旱及不同受災面積干旱發(fā)生頻次統(tǒng)計

綜上所述，近20年，遼寧省干旱程度呈現(xiàn)進一步加劇的趨勢，中度和重度干旱的發(fā)生比例提高，而且干旱導致的農(nóng)作物受災面積也在增加，所以就遼寧而言，仍應對旱災的演變高度重視。

3 結(jié)論

利用遼寧省24個氣象站1992—2011年農(nóng)業(yè)氣象災害統(tǒng)計資料，分析了遼寧省主要農(nóng)業(yè)氣象災害(干旱、暴雨、洪澇、冰雹、大風和冷害)發(fā)生頻次的時間變化及空間分布特征，得出以下主要結(jié)論：

(1) 近20年，除洪澇災害外，遼寧省其它5種農(nóng)業(yè)氣象災害均表現(xiàn)出一定的增加趨勢，其中旱災、雹災和冷害的增加趨勢明顯。

(2) 從不同災害發(fā)生頻次在各旬的分布可以看出，作物生長季的各個階段旱災的發(fā)生頻次均較多；暴雨和洪澇災害的高發(fā)期集中在7月下旬和8月上、中旬；冰雹災害主要發(fā)生在6月，其發(fā)生頻次占整個生長季的51.7%；7—8月是遼寧省風災的的高發(fā)期；低溫冷害以4月下旬和6月最為常見，即在春末和夏初最為頻繁。

(3) 從空間分布來看，遼寧省干旱災害發(fā)生頻次基本由東南部向西北部逐漸增加；暴雨災害則與干旱災害分布相反，由東南部向西北部遞減，但洪澇災害的發(fā)生頻次各地區(qū)均較低。這主要是因為只有暴雨的強度和持續(xù)時間達到一定閾值才會引發(fā)洪澇。吳瓊等[18]的研究也表明，近55年遼寧省各氣象站汛期連續(xù) 3天暴雨過程出現(xiàn)的較少，主要為連續(xù)2天的暴雨過程，這也說明盡管發(fā)生暴雨的頻次在增加，但致洪的可能性并沒有增加。遼寧西北部地區(qū)是冰雹災害的多發(fā)區(qū)，其中，建平和彰武兩地雹災發(fā)生頻次最多；風災的高發(fā)區(qū)在遼寧中東部；遼寧中北部是低溫冷害的高發(fā)區(qū)，近20年盤錦的大洼縣、鐵嶺的昌圖、阜新地區(qū)和本溪縣發(fā)生冷害的頻次相對較多。

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TemporalandSpatialDistributionofMainAgriculturalMeteorologicalDisastersinLiaoningProvinceinRecent20Years

Wang Xiaoxia, Jiang Hong,Liu Dandan, Liang Feng, Wang You

(ChaoyangMeteorologicalAdministrationBureauinLiaoningProvince,Chaoyang122000,China)

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.09.027

2017-02-20；

2017-07-05

遼寧省科技廳農(nóng)業(yè)攻關(guān)項目“主要農(nóng)業(yè)氣象災害發(fā)生規(guī)律及預警和評估機制研究”(2011210002)；遼寧省農(nóng)業(yè)攻關(guān)及成果產(chǎn)業(yè)化項目(2014210003)

王曉霞(1968—)，女，遼寧朝陽人，大學本科，高級工程師，研究方向為天氣氣候及其應用。E-mail：wxxwxx2004@163.com

梁豐(1987—)，男，遼寧朝陽人，碩士研究生，工程師，研究方向為天氣氣候及其應用。E-mail：liangfengdeyx@163.com

S42

A

1001-4942(2017)09-0140-06