北方農(nóng)牧交錯帶干旱化特征分析

龍曉斌?劉亞南?胡鯤?周玉蘭

摘 要：本文研究了氣候變化背景下近50年北方農(nóng)牧交錯帶干旱化特征并對其變化趨勢分析，研究表明：北方農(nóng)牧交錯帶平均年降水量371.4mm，近50年呈下降趨勢。其中7、8月降水量下降顯著。50年平均年降水量東北部地區(qū)最少，中部地區(qū)次之，西南部最多，降水傾向率西南部最小，其次為東部地區(qū)，中部地區(qū)最大。全區(qū)平均干旱指數(shù)0.004，下降趨勢明顯。平均干旱指數(shù)中部最低，西南部次之，東北部地區(qū)最高，干旱指數(shù)越低代表干旱程度越大。東北部和中部地區(qū)干旱指數(shù)下降較大，變化率-0.50/10a，西南部地區(qū)下降較小，為-0.34/10a。近十幾年研究區(qū)干旱化在中部和東北部地區(qū)表現(xiàn)最嚴(yán)重。

關(guān)鍵詞：干旱化；PDSI；時空特征

一、基于降水量的研究區(qū)干旱化分析

1.研究區(qū)降水量年際變化

綜合研究區(qū)28個站點年降水量數(shù)據(jù)計算北方農(nóng)牧交錯帶降水距平百分率，過去50年北方農(nóng)牧交錯帶平均年降水量371.4mm，降水量總體呈下降趨勢（圖1），年際波動大，未通過顯著性檢驗。1999年起降水量呈明顯下降趨勢，除2003、2008和2010年接近平均值外，其他年份降水距平百分率均為負(fù)，說明年降水量均低于50年平均值。

2.研究區(qū)降水量年內(nèi)變化

近50年研究區(qū)降水主要集中5-9月（圖2），總降水量為全年降水量85%以上。其中6-8月多年平均降水248.1mm，占全年降水67%左右。7月為全年降水最多月份，為102.5mm，幾乎占全年降水28%。其次是8月，降水量86.8mm，為全年降水1/4。但在12月-次年2月降水不足10mm。

近50年中各月降水量未表現(xiàn)出一致增加或減少。其中7-11月降水傾向率降低，12月-6月上升，2月除外。7月降水量下降最大，達(dá)-6.847mm/10a，且下降趨勢顯著，通過99%顯著性檢驗。進(jìn)入冬季后，12月降水量呈增加趨勢，降水傾向率0.327mm/10a，雖上升量不及7、8月下降量，但顯著性通過99%檢驗。夏季6月和其他兩個月表現(xiàn)出不同變化趨勢，且都顯著，而夏季是研究區(qū)降水最多季節(jié)，其降水顯著變化可能會造成此地農(nóng)作物產(chǎn)量50年內(nèi)發(fā)生較大變化。

二、基于干旱指數(shù)PDSI的研究區(qū)干旱化研究

1.干旱指數(shù)PDSI研究區(qū)年代際變化

通過計算研究區(qū)近50年各站點PDSI可知，近50年干旱指數(shù)下降趨勢明顯，通過99%顯著性檢驗，下降率為-0.046/a。研究區(qū)平均干旱指數(shù)為0.004。分析研究區(qū)1961-2011年P(guān)DSI可看出，全區(qū)干旱情況波動較大，處于正常干濕狀況年份較少，大部分年份干濕變化明顯，表明研究區(qū)內(nèi)氣候穩(wěn)定性差。PDSI年際變化呈明顯周期性，1961-1979年P(guān)DSI值大部分為正值，研究區(qū)此時段氣候濕潤。70年代后期向濕潤轉(zhuǎn)折，研究區(qū)變干趨勢消失。從1980年，研究區(qū)PDSI由1979年2.43驟然降為-1.93，PDSI驟降，到1983年干旱又好轉(zhuǎn)，并在后三年中轉(zhuǎn)為正值重新恢復(fù)濕潤狀態(tài)。進(jìn)入1990年，PDSI值有明顯上升趨勢，除1997為輕微干旱年份外，其他所有年份PDSI值都在1左右，研究區(qū)進(jìn)入較濕潤時段。從1999年開始，研究區(qū)干濕情況向反方向發(fā)展，除2003和2004年干濕適宜外，其他10年P(guān)DSI值均呈輕微到中度干旱，各個年份并無顯著差異性變化，研究區(qū)干旱情況異常嚴(yán)重。

分析此地區(qū)干旱指數(shù)年代際變化：整個北方農(nóng)牧交錯帶干旱指數(shù)有明顯減小趨勢。60年代PDSI指數(shù)為0.91，處于干濕適宜年代，未出現(xiàn)干旱，70年代干旱指數(shù)下降為0.17，氣候明顯向干旱發(fā)展，但仍處于正常氣候狀態(tài)，80年代干旱指數(shù)繼續(xù)下降，為0.02，氣候繼續(xù)變干，90年代干旱指數(shù)明顯上升但未超過60年代，為0.51。2000年后干旱指數(shù)急劇下降，由0.51下降為-1.60，研究區(qū)氣候轉(zhuǎn)入輕旱狀態(tài)。

2.北方農(nóng)牧交錯帶干旱化年內(nèi)變化

分析各月近年干旱指數(shù)變化率及顯著性情況得知：一年中除6月PDSI不顯著增加外，其他各月PDSI都呈顯著下降趨勢，均通過99%顯著性檢驗。8-10月干旱化最嚴(yán)重，8月干旱指數(shù)下降最大，為-1.08/10a，7月次之，為0.521/10a，夏季降水是研究區(qū)作物最主要水分來源，7月和8月干旱情況直接影響作物后期生長。干旱指數(shù)變化率在1-5月和9-12月變化率都為負(fù)，而降水量不呈持續(xù)增加或減少趨勢。說明蒸散變化也是制約研究區(qū)干旱關(guān)鍵因素。

針對研究區(qū)夏秋季降水分析：夏季降水量最多，PDSI變化不同于其他三季各月同步性，6-8有各自變化趨勢。綜合分析夏季各月PDSI可知，6月無明顯干旱化趨勢，7、8月干旱化在60年代末到70年代初，80年代前期及90年代末至今。同時，年際PDSI變化趨勢與7、8月基本相同，與7、8月為全年降水最多月份相關(guān)。秋季PDSI同樣保持一致性。在各年代間變化趨勢與7、8月基本相同。

三、結(jié)語

研究區(qū)近10多年降水量下降顯著，表現(xiàn)明顯干旱化趨勢。年內(nèi)7、8月降水量顯著下降，其變化主導(dǎo)全年降水量變化趨勢。6月和12月降水量顯著上升，各月降水分布出現(xiàn)重分配。全區(qū)平均干旱指數(shù)0.004，近50年干旱指數(shù)下降顯著（通過99%顯著性檢驗）。干旱化趨勢主要在60年代到70年代前期、80年代初及90年代后期至今三個時段，近10多年干旱化持續(xù)時間最長且程度最重。而各月干旱指數(shù)除6月外都顯著下降，且都在1999年至今下降最嚴(yán)重。研究區(qū)降水和干旱指數(shù)變化趨勢顯示，北方農(nóng)牧交錯帶干旱化在發(fā)展，且從90年代末至今干旱極為嚴(yán)重。整個農(nóng)牧交錯帶農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受水分制約越來越嚴(yán)重。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉曉云， 李棟梁， 王勁松. 1961—2009 年中國區(qū)域干旱狀況的時空變化特征[J]. 中國沙漠， 2012， 32（2）.

作者簡介：龍曉斌（1987-），男，漢族，山東省榮成市人，本科，助理工程師，從事區(qū)域氣候變化研究工作。endprint