新疆干旱特征分析及防災(zāi)減災(zāi)措施

孔令文 王旭 荊海亮

摘要 利用新疆境內(nèi)51個(gè)氣象站1961—2015年逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，使用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法并結(jié)合SPI干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)新疆干旱特征進(jìn)行分析，并給出了幾點(diǎn)防災(zāi)減災(zāi)措施，以降低干旱災(zāi)害造成的危害。

關(guān)鍵詞 SPI指數(shù);干旱特征;防災(zāi)減災(zāi);新疆

氣象干旱是指長時(shí)間的降水量不足、空氣相對(duì)濕度較少，導(dǎo)致土壤水分不足的氣候現(xiàn)象，主要表現(xiàn)形式是降水量減少，其主要特點(diǎn)是出現(xiàn)頻率高、持續(xù)時(shí)間長、影響范圍廣等。新疆屬于典型的干旱半干旱區(qū)，受氣候和地理環(huán)境的共同影響，境內(nèi)干旱災(zāi)害頻繁出現(xiàn)，嚴(yán)重影響著農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)，不利于新疆社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展?；诖?，筆者以SPI干旱指標(biāo)為基礎(chǔ)，研究新疆干旱變化率空間分布、干旱發(fā)生頻率及影響范圍、SPI指數(shù)年際變化趨勢和周期規(guī)律，以期為當(dāng)?shù)馗珊禐?zāi)害防治和研究提供參考借鑒。

1資料與方法

利用1961—2015年新疆境內(nèi)51個(gè)氣象站逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，個(gè)別數(shù)據(jù)缺失的部分選擇相鄰站點(diǎn)同期數(shù)據(jù)插值進(jìn)行插補(bǔ)。使用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)新疆干旱特征進(jìn)行分析。

因不同時(shí)間和不同地區(qū)的降水量變幅較大，直接用降水量很難在不同時(shí)空尺度上相互比較，降水分布是一種偏態(tài)分布，不是正態(tài)分布，所以采用Γ分布概率來描述降水量的變化，再進(jìn)行正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化處理，最終用標(biāo)準(zhǔn)化降水量累積頻率分布劃分干旱等級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)化降水指標(biāo)（SPI）：

2新疆干旱特征

2.1干旱變化率空間分布

從圖1可以看出，北疆和南疆西北部地區(qū)的SPI變化波動(dòng)幅度較大，說明這些地區(qū)的干旱狀況有一定程度的緩解。其中在新疆51個(gè)站點(diǎn)內(nèi)，有96.1%臺(tái)站中的SPI指數(shù)呈現(xiàn)出增加趨勢，說明干旱災(zāi)害的出現(xiàn)次數(shù)和危害強(qiáng)度均有不同程度的下降，新疆境內(nèi)的干旱開始向濕潤化轉(zhuǎn)換，其中天山山脈中部的烏魯木齊SPI變化率最大，高達(dá)0.37/10年，有超過53%的站點(diǎn)SPI變化率均在0.2/10年，有明顯的上升趨勢，且個(gè)別站點(diǎn)的SPI變化率通過了顯著性檢驗(yàn)。另外，達(dá)坂城和七角井的SPI變化率以負(fù)值為主，SPI變化率分別為-0.23/10年和-0.13/10年，說明這2個(gè)地區(qū)的干旱化程度加劇，可能面臨著干旱等級(jí)轉(zhuǎn)型的問題?？傮w來說，新疆境內(nèi)的SPI變化率有明顯的一致性水平，從南向北不斷增加，但局部地區(qū)卻存在異質(zhì)性，尤其是北疆極個(gè)別地區(qū)的干旱情況加劇。

2.2干旱發(fā)生頻率及影響范圍

從圖2可以看出，近55年新疆的SPI指數(shù)總體呈現(xiàn)出波動(dòng)增加的趨勢，且上升趨勢極為顯著，通過了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。以1986年為界，新疆境內(nèi)大部分年份從干旱期逐漸轉(zhuǎn)化為相對(duì)濕潤期。在1986年之前，新疆普遍處于干旱期，1986年后，SPI指數(shù)呈現(xiàn)出波動(dòng)增加的趨勢，且從干旱期朝著相對(duì)濕潤期轉(zhuǎn)化，只有極個(gè)別年份，如1997、2006、2008和2009年的SPI為負(fù)值，說明這些年份出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的干旱。

通過對(duì)不同等級(jí)的干旱災(zāi)害進(jìn)行劃分（表1），分析近55年新疆地區(qū)不同等級(jí)干旱變化特征，其中正常干旱總體呈現(xiàn)出增加趨勢，尤其是20世紀(jì)90年代前后，其正常干旱的影響面積增加了17%左右;對(duì)于其他4種等級(jí)的干旱影響面積來說，均呈現(xiàn)出不同程度的下降趨勢，特別是20世紀(jì)80年代中期之前，極旱影響面積較大，1985年的極旱影響面積率超過了20%，20世紀(jì)80年代后則呈現(xiàn)出逐漸減少的趨勢;重旱的影響面積和極旱大體保持一致，但是1998年重旱影響面積率最大，而中旱、輕旱均表現(xiàn)出了不同程度的減少趨勢。

選擇M-K方法對(duì)5種不同等級(jí)的干旱變化趨勢進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明，近55年正常年份干旱呈現(xiàn)出增加的趨勢，增加速率為0.33/年，且通過了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)，其與4種等級(jí)的干旱均表現(xiàn)出了不同程度的下降趨勢，其中中旱的減少速率為-0.09/年，輕旱為-0.06/年，極旱為-0.05/年，重旱為-0.04/年，但是這4種類型的干旱災(zāi)害均沒有通過顯著性水平檢驗(yàn)，說明這4種類型的干旱災(zāi)害減少趨勢不顯著。

2.3SPI指數(shù)年際變化趨勢

利用M-K方法對(duì)1961—2015年新疆地區(qū)的SPI指數(shù)進(jìn)行顯著性分析和突變性檢驗(yàn)，結(jié)合UF和UB曲線的交點(diǎn)位置，可以判斷近55年新疆干旱指數(shù)有3個(gè)突變點(diǎn)存在，突變年份分別出現(xiàn)在1983、1984和1986年，其中1986年則是具體突變的開始時(shí)間，該結(jié)論與軒俊偉等基于SPEI干旱突變年份的研究基本保持一致。結(jié)合UF曲線，從20世紀(jì)80年代中期以后，新疆的SPI指數(shù)增加趨勢較為明顯，尤其是從20世紀(jì)90年代以來，SPI指數(shù)的這種變化趨勢已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了0.05的顯著性水平臨界線，甚至在0.001顯著性水平線之上，由此不難說明，近55年新疆的SPI指數(shù)上升趨勢極為顯著，新疆地區(qū)的干旱災(zāi)害有明顯的緩解。

3干旱防災(zāi)減災(zāi)措施

3.1加強(qiáng)干旱災(zāi)害天氣監(jiān)測預(yù)報(bào)預(yù)警

對(duì)于新疆各級(jí)氣象部門來說，應(yīng)加大當(dāng)?shù)貧庀蟊O(jiān)測預(yù)報(bào)預(yù)警工作，對(duì)異常天氣加強(qiáng)分析，對(duì)氣象現(xiàn)代化建設(shè)成果進(jìn)行充分利用，加強(qiáng)高溫、干旱等災(zāi)害性天氣監(jiān)測預(yù)警，為上級(jí)部門提供完整有效的氣象觀測數(shù)據(jù)，不斷增強(qiáng)預(yù)報(bào)的精確度水平。借助于多媒體技術(shù)做好氣象災(zāi)害預(yù)警的傳播，做好高溫干旱天氣的影響評(píng)估，加大與各部門的溝通協(xié)作與信息聯(lián)動(dòng)，深入開展干旱災(zāi)害對(duì)水資源、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等影響的調(diào)查，為政府部門的決策提供強(qiáng)有力的支撐。

3.2積極開展人工影響天氣

應(yīng)對(duì)新疆人工增雨基地加強(qiáng)建設(shè)，進(jìn)一步增強(qiáng)當(dāng)?shù)厝斯ぴ鲇甑目茖W(xué)技術(shù)水平，針對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)或即將出現(xiàn)旱情的地區(qū)加大調(diào)查，做好干旱情況評(píng)估，對(duì)空中云水資源進(jìn)行合理利用，有計(jì)劃、科學(xué)開展人工增雨（雪）工作，以降低干旱對(duì)水資源、農(nóng)牧業(yè)、人們?nèi)粘Ｉ畹仍斐傻奈：?，充分發(fā)揮出人工影響天氣的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3.3調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

為合理利用土地，因地制宜完善農(nóng)牧林相結(jié)合的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，應(yīng)在干旱災(zāi)害頻發(fā)區(qū)內(nèi)對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，降低干旱災(zāi)害的危害。對(duì)于缺水易旱的沙梁地、旱坡地開展退耕還林還草，禁止亂墾亂牧的情況出現(xiàn)，以對(duì)植被進(jìn)行保護(hù)。還要在干旱區(qū)積極發(fā)展特色農(nóng)業(yè)和特色作物，將農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)結(jié)合起來，不斷提升當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)實(shí)力。在干旱頻發(fā)區(qū)選用耐旱性能強(qiáng)的作物品質(zhì)，或者是對(duì)耕作制度進(jìn)行改善，多舉措來防御干旱災(zāi)害。

4結(jié)論

（1）新疆境內(nèi)的SPI變化率有明顯的一致性水平，從南向北不斷增加，但局部地區(qū)卻存在異質(zhì)性，尤其是北疆極個(gè)別地區(qū)的干旱情況加劇。

（2）近55年新疆的SPI指數(shù)總體呈現(xiàn)出波動(dòng)增加的趨勢，且上升趨勢極為顯著，通過了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。

（3）近55年正常年份干旱呈現(xiàn)出增加的趨勢，增加速率為0.33/年，且通過了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)，其與4種等級(jí)的干旱均表現(xiàn)出了不同程度的下降趨勢，但減少趨勢不顯著。

（4）根據(jù)新疆干旱特征，應(yīng)加強(qiáng)干旱災(zāi)害天氣監(jiān)測預(yù)報(bào)預(yù)警、積極開展人工影響天氣、調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等，以降低干旱造成的危害。

參考文獻(xiàn)

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[2] 軒俊偉，鄭江華，劉志輝.基于SPEI的新疆干旱時(shí)空變化特征[J].干旱區(qū)研究，2016，33（2）：338-344.

責(zé)任編輯：鄭丹丹