長(zhǎng)江中下游地區(qū)季節(jié)性連旱的概率及特征分析

彭亮　蔡娟

摘 要 利用1961—2011年長(zhǎng)江中下游地區(qū)逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，計(jì)算了月尺度的標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI），對(duì)季節(jié)性連旱進(jìn)行了定義，并對(duì)單季、兩季、三季連續(xù)性干旱特征進(jìn)行的分析。結(jié)果表明：過(guò)去50年，長(zhǎng)江中下游地區(qū)春季和冬季的干旱呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，夏季和秋季的干旱呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，各個(gè)季節(jié)發(fā)生干旱在時(shí)間上有連續(xù)性特征；發(fā)生兩季連旱的概率高達(dá)62%，春夏連旱發(fā)生的頻率大于冬春、夏秋和秋冬連旱，各個(gè)季節(jié)之間的兩季連旱等級(jí)達(dá)到中度及以上的頻率相差不大，而夏秋連續(xù)重度干旱的頻率要高于秋冬；發(fā)生三季連旱的概率為14%，中度以上連旱的概率為10%，冬春夏三季連旱發(fā)生概率比春夏秋和夏秋冬三季連旱稍大些，但是春夏秋和夏秋冬三季一旦出現(xiàn)連旱，其干旱等級(jí)達(dá)到中度以上干旱的概率為100%

關(guān)鍵詞 季節(jié)性連旱；水汽輸送；長(zhǎng)江中下游

中圖分類號(hào)：P426.616 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.26.080

干旱是一種慢性自然災(zāi)害，具有出現(xiàn)頻率高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、波及范圍廣的特點(diǎn)。如果某一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)兩季或三季連續(xù)性干旱，其危害要遠(yuǎn)大于單個(gè)季節(jié)干旱的危害，季節(jié)性連續(xù)干旱不僅給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全帶來(lái)極大的威脅，同時(shí)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有著很大的影響。長(zhǎng)江中下游地區(qū)是我國(guó)的主要農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)作物主產(chǎn)區(qū)之一，又是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，因此，研究長(zhǎng)江中下游地區(qū)季節(jié)性連旱具有重要的意義[1-2]。因此，選取區(qū)域內(nèi)399個(gè)資料連續(xù)的測(cè)站，采用標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（簡(jiǎn)稱SPI）選取連旱年，分析了近50年長(zhǎng)江中下游地區(qū)季節(jié)性干旱和季節(jié)性連旱發(fā)生特點(diǎn)和時(shí)空演變規(guī)律，為科學(xué)開(kāi)展防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

1 干旱等級(jí)的劃分和連旱年的選取

采用江西省氣象局信息中心整編的1961—2011年武漢、湖南、江西、江蘇、安徽、浙江和上海地區(qū)記錄完整399臺(tái)站逐日觀測(cè)資料。采用標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）選取長(zhǎng)江中下游地區(qū)連旱年。季節(jié)劃分為春季為3-5月、夏季為6-8月、秋季為9-11月、冬季為12月-次年2月，年度為1-12月。季節(jié)性連旱定義為單個(gè)季節(jié)內(nèi)至少有2個(gè)月SPI指數(shù)達(dá)輕旱或1個(gè)月達(dá)中旱，則該季節(jié)為旱季；當(dāng)連續(xù)季節(jié)都為旱季且中間出現(xiàn)無(wú)旱日不超過(guò)1個(gè)月，則定義為季節(jié)性連旱。

標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)是表征某時(shí)段降水量出現(xiàn)的概率多少的指標(biāo)之一。由于降水量的分布一般不是正態(tài)分布，而是一種偏態(tài)分布。所以在進(jìn)行降水分析和干旱監(jiān)測(cè)、評(píng)估中，采用Γ分布概率來(lái)描述降水量的變化。標(biāo)準(zhǔn)化降水指標(biāo)就是在計(jì)算出某時(shí)段內(nèi)降水量的Γ分布概率后，再進(jìn)行正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化處理，最終用標(biāo)準(zhǔn)化降水累積頻率分布來(lái)劃分干旱等級(jí)。所得出的SPI指數(shù)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)可知當(dāng)?shù)馗珊档燃?jí)，見(jiàn)表1。

2 基于SPI指數(shù)干旱演變分析

2.1 長(zhǎng)江中下游地區(qū)單季節(jié)干旱特征

從季節(jié)尺度看出，長(zhǎng)江中下游地區(qū)春季和冬季的干旱呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，而夏季和秋季的干旱呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)；各個(gè)季節(jié)發(fā)生干旱的周期都差不多，但發(fā)生干旱的時(shí)間上以春、夏、秋、冬依次推后。冬、春季干旱在2000年后均有增加趨勢(shì)，夏、秋季干旱變化相反，從春季看出，過(guò)去50年中有22年發(fā)生干旱，僅1969年和2005年發(fā)生輕旱，其他年均為中旱。夏季發(fā)生干旱的頻率比春季略低，有21年發(fā)生干旱，1970年、1972年、1984年、1998年和1999年發(fā)生重旱，但2000年后與20世紀(jì)60—90年代相比，夏旱發(fā)生的頻率下降。秋季中，50年中有20年發(fā)生干旱，其中1971—1974年連續(xù)4年，1985—1987年連續(xù)3年、1999—2001年連續(xù)3年均發(fā)生重旱，共有10年發(fā)生重旱，發(fā)生嚴(yán)重干旱的頻率是夏季的2倍。冬季中，50年中有25年發(fā)生干旱，1974年、1988—1990年連續(xù)3年以及2002年均發(fā)生重旱，發(fā)生嚴(yán)重干旱的頻率與夏季持平。由以上分析可以看出，長(zhǎng)江中下游地區(qū)四個(gè)季節(jié)發(fā)生干旱的頻率差異不大，表現(xiàn)為冬春夏秋依次遞減，秋季發(fā)生嚴(yán)重干旱的頻率較大。

2.2 長(zhǎng)江中下游地區(qū)兩季連旱特征

1961—2010年，長(zhǎng)江中下游地區(qū)發(fā)生的兩季連旱為：秋冬季連旱有8年，冬春季連旱有10年。

依據(jù)表1中的劃分標(biāo)準(zhǔn)，將干旱劃分為輕旱、中旱、重旱和特旱4種狀態(tài)，本文主要研究季節(jié)間發(fā)生的連續(xù)干旱。依據(jù)各季節(jié)的SPI指數(shù)以及季節(jié)性連旱的定義，統(tǒng)計(jì)得出兩季連旱發(fā)生的比率?？梢园l(fā)現(xiàn)，1961—2010年長(zhǎng)江中下游地區(qū)發(fā)生兩季連旱共有31年，發(fā)生兩季連旱的概率高達(dá)62%。而長(zhǎng)江中下游地區(qū)春夏連旱發(fā)生的頻率大于冬春、夏秋和秋冬連旱，春夏連旱的概率最大，出現(xiàn)頻率為0.24，即4年發(fā)生一次，最小的秋冬連旱頻率為0.18，即5～6年發(fā)生一次。長(zhǎng)江中下游地區(qū)發(fā)生的各個(gè)季節(jié)之間的兩季連旱概率差距不明顯，說(shuō)明該地區(qū)季節(jié)連旱在年內(nèi)差異較小。從極端季節(jié)連旱的特征看出，長(zhǎng)江中下游地區(qū)發(fā)生夏秋連續(xù)重旱的頻率要高于秋冬，夏秋季連續(xù)重旱發(fā)生概率為0.04，平均25年發(fā)生一次；秋冬連續(xù)重旱出現(xiàn)頻率為0.02，平均50年發(fā)生一次。

2.3 長(zhǎng)江中下游地區(qū)三季連旱特征

1961—2011年長(zhǎng)江中下游地區(qū)發(fā)生的三季連旱為：春夏秋連旱有1968年、1998年，冬春夏連旱有1979—1980年、1993—1994年、2004—2005年，夏秋冬連旱有1985年、2001年。

1961—2011年發(fā)生三季連旱的年份共有7年，發(fā)生三季連旱的概率為14%，中度以上連旱的概率為10%。其中，冬春夏三季連旱發(fā)生概率比春夏秋和夏秋冬三季連旱稍大些，但春夏秋和夏秋冬三季一旦出現(xiàn)連旱，其干旱等級(jí)達(dá)到中度以上干旱的概率為100%，其造成的危害更嚴(yán)重。

3 結(jié)論

1）1961—2011年，長(zhǎng)江中下游地區(qū)春季和冬季的干旱呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，而夏季和秋季的干旱呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)；各個(gè)季節(jié)發(fā)生干旱的周期都差不多，但發(fā)生干旱的時(shí)間上以春、夏、秋、冬依次推后。四個(gè)季節(jié)發(fā)生干旱的頻率差異不大，表現(xiàn)為冬春夏秋依次遞減，秋季發(fā)生嚴(yán)重干旱的頻率更大。

2）1961—2011年，長(zhǎng)江中下游地區(qū)發(fā)生兩季連旱共有31年，發(fā)生兩季連旱的概率高達(dá)62%。而長(zhǎng)江中下游地區(qū)春夏連旱發(fā)生的頻率大于冬春、夏秋和秋冬連旱，各個(gè)季節(jié)之間的兩季連旱等級(jí)達(dá)到中度及以上的頻率相差不大，而夏秋連續(xù)重度干旱的頻率要高于秋冬。

3）1961—2011年發(fā)生三季連旱的年份共有7年，發(fā)生三季連旱的概率為14%，中度以上連旱的概率為10%。其中冬春夏三季連旱發(fā)生概率比春夏秋和夏秋冬三季連旱稍大些，但是春夏秋和夏秋冬三季一旦出現(xiàn)連旱，其干旱等級(jí)達(dá)到中度以上干旱的概率為100%，其造成的危害更嚴(yán)重。

參考文獻(xiàn)：

[1] 于梅，劉星光.春夏連旱年降水與大氣環(huán)流特征[J].黑龍江氣象，2002（4）：14-15.

[2] 張精華，白波.曲靖罕見(jiàn)夏秋冬連旱天氣分析[J].云南地理環(huán)境研究，2011，23（2）：93-97.

（責(zé)任編輯：趙中正）