2021年寧夏夏季高溫干旱特征及其影響

蘇占勝 劉 垚 嚴(yán)曉瑜 吳保國

（1.中國氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險管理重點實驗室，銀川 750002；2.寧夏氣象災(zāi)害防御重點實驗室，銀川 750002；3.寧夏氣象臺，銀川 750002；4.寧夏氣象服務(wù)中心，銀川 750002）

0 引 言

隨著全球氣候變化及人類活動強度的加劇，自然災(zāi)害對世界造成的潛在威脅越來越大，干旱災(zāi)害是最復(fù)雜、影響最大的自然災(zāi)害之一［1-3］。寧夏地處我國西北內(nèi)陸腹地干旱半干旱區(qū)，干旱影響時間之長、范圍之廣、災(zāi)害損失之大位居其他氣象災(zāi)害之首。近年來寧夏嚴(yán)重干旱事件頻繁發(fā)生，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活及生態(tài)造成嚴(yán)重影響[4]。2021年夏季（6—8月），寧夏氣溫持續(xù)偏高，大部地區(qū)平均氣溫和高溫天氣（最高氣溫≥35℃）日數(shù)創(chuàng)1961 年以來同期新高；無降水日數(shù)多，降水量持續(xù)偏少，創(chuàng)1961年以來同期新低。高溫少雨導(dǎo)致大部地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重干旱，造成夏秋糧減產(chǎn)，植被生長停滯，給人民生產(chǎn)生活和生態(tài)帶來了較嚴(yán)重的影響。據(jù)統(tǒng)計，全區(qū)因干旱造成823 537 人受災(zāi)，各類作物受災(zāi)面積297 961.6 hm2，成災(zāi)面積212 616.4 hm2，絕收面積111 244.3 hm2，直接經(jīng)濟(jì)損失96 201.2萬元。

1 資料及方法

1.1 資料

（1）寧夏24 個國家級氣象站1961—2021 年的6—8 月逐日平均氣溫、最高氣溫，逐日降水量，均來自寧夏氣象局氣象信息數(shù)據(jù)庫。氣象站點分布如圖1所示。

圖1 寧夏24個國家級氣象站位置示意圖

（2）氣溫、降水量的氣候平均值按WMO（世界氣象組織）規(guī)定，為1981—2010年平均值，來自寧夏氣候中心。

（3）干旱災(zāi)情資料來自中國氣象局氣象災(zāi)情直報系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

1.2 方法

氣象干旱綜合指數(shù)（MCI）按照《氣象干旱等級》（GB/T 20481—2017）相應(yīng)計算方法計算[5]，公式為：

式中：MCI為氣象干旱綜合指數(shù)；MI30為近30 d相對濕潤指數(shù)；SPI90為近90 d標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)；SPI150為近150 d標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)；SPIW60為近60 d 標(biāo)準(zhǔn)化權(quán)重降水指數(shù)；a為SPIW60項的權(quán)重系數(shù)（北方及西部地區(qū)取0.3，南方取0.5）；b為MI30項的權(quán)重系數(shù)（北方及西部地區(qū)取0.5，南方取0.6）；c為SPI90項的權(quán)重系數(shù)（北方及西部地區(qū)取0.3，南方取0.2）；d為SPI150項的權(quán)重系數(shù)（北方及西部地區(qū)取0.2，南方取0.1）；Ka為季節(jié)調(diào)節(jié)系數(shù)，根據(jù)不同季節(jié)各地主要農(nóng)作物生長發(fā)育階段對水分的敏感程度確定。

2 分析及結(jié)果

2.1 氣候特征分析

2.1.1 氣溫

2021年夏季，寧夏氣溫異常偏高（圖2），高溫天氣日數(shù)多、范圍大。全區(qū)平均氣溫22.5℃，較常年同期平均值偏高1.6℃，創(chuàng)1961年以來新高。

圖2 2021年6—8月寧夏平均氣溫歷年變化圖

6—8月，寧夏中部干旱帶和引黃灌區(qū)大部地區(qū)平均氣溫較常年同期偏高1.6℃以上，高溫天氣（最高氣溫≥35℃）日數(shù)2～19 d，其中惠農(nóng)、平羅、銀川、石嘴山、賀蘭、靈武、吳忠、中寧、同心等氣象站高溫天氣日數(shù)在10 d以上（圖3）。

圖3 2021年6—8月寧夏平均氣溫距平及高溫天氣日數(shù)分布圖

2.1.2 降水

2021年夏季寧夏降水量異常偏少（圖4），全區(qū)平均降水量68.4 mm，較常年同期平均值偏少55.8%，為1961年以來同期最少。引黃灌區(qū)和中部干旱帶大部地區(qū)降水量較常年同期偏少50%以上，無降水日數(shù)（日降水量＜0.1 mm）超過60 d（圖5）。

圖4 2021年6—8月寧夏平均降水量歷年變化圖

圖5 2021年夏季寧夏降水量距平百分率及無降水日數(shù)分布圖

2.2 氣象干旱特征

圖6、圖7分別為2021年夏季寧夏全區(qū)及引黃灌區(qū)、中部干旱帶和南部山區(qū)MCI 時間變化圖和2021 年8 月15 日氣象干旱等級空間分布圖，可以看出：隨著持續(xù)高溫少雨，寧夏各地氣象干旱綜合指數(shù)逐步降低，從6月15日開始下降，到8月15日降至最低，全區(qū)及引黃灌區(qū)、中部干旱帶和南部山區(qū)氣象干旱綜合指數(shù)分別為-1.6、-1.2、-2.2、-1.8，中部干旱帶和南部山區(qū)氣象干旱等級達(dá)到重旱以上，特別是鹽池、麻黃山、韋州、海原、興仁等地達(dá)特旱。8 月16—19 日全區(qū)出現(xiàn)大范圍明顯降水天氣過程，氣象干旱綜合指數(shù)上升，旱情明顯緩解。

圖6 2021年6—8月MCI變化圖

圖7 2021年8月15日寧夏氣象干旱等級分布示意圖

2.3 干旱影響分析

2.3.1 對農(nóng)業(yè)的影響

圖8 為2021 年7 月9 日、7 月31 日和8 月10 日寧夏土壤墑情空間分布圖，可以看出：隨著高溫少雨天氣持續(xù)，土壤含水量迅速下降，中南部各地墑情快速惡化，中度以上土壤干旱（0～50 cm 相對濕度≤50%）的區(qū)域不斷擴(kuò)大，給農(nóng)作物生長發(fā)育造成了嚴(yán)重影響。據(jù)調(diào)查，吳忠市利通區(qū)、鹽池縣、沙紅寺堡區(qū)、同心縣以及中衛(wèi)市坡頭區(qū)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)玉米、油葵、黃花菜、枸杞等作物受干旱影響，導(dǎo)致減產(chǎn)或絕產(chǎn)。南部山區(qū)部分地區(qū)玉米植株生長緩慢、植株矮小，馬鈴薯長勢較差、結(jié)薯數(shù)量少，部分受旱嚴(yán)重的薯塊出現(xiàn)次生生長，形成串薯，產(chǎn)量受到影響。引黃灌區(qū)受高溫干旱影響，作物需水量增大，部分地區(qū)因灌水不及時等因素出現(xiàn)不同程度旱情，玉米灌漿時間縮短。高溫干旱造成喜溫耐旱型蟲害，玉米等作物遭受蟲害。另外，高溫還導(dǎo)致部分葡萄果實遭受“日灼”危害，枸杞出現(xiàn)不同程度落花落果。

圖8 2021年7月9日、7月31日和8月10日寧夏土壤墑情變化圖

2.3.2 對生態(tài)的影響

圖9為寧夏2021年5—8月植被指數(shù)（NDVI）與2020年同期相比偏差百分比變化圖，可以看出：持續(xù)高溫干旱造成植被生長停滯，6月開始植被指數(shù)明顯下降，全區(qū)植被指數(shù)與2020 年同期相比偏差百分比（NDVI 差值百分比＜0）逐步增大。

圖9 5—8月植被指數(shù)（NDVI）與2020年同期相比偏差百分比變化圖

圖10為寧夏2021年8月植被指數(shù)（NDVI）及其與2020年8月植被指數(shù)差值空間分布圖，可以看出：受持續(xù)高溫干旱影響，2021 年8 月寧夏全區(qū)大部地區(qū)植被指數(shù)明顯偏低，中部干旱帶大部地區(qū)植被指數(shù)低于0.3，特別是中部干旱帶南部及南部山區(qū)北部地區(qū)植被指數(shù)比2020年同期低0.4。

圖10 2021年8月植被指數(shù)及其與2020年8月差值圖

2.3.3 對城市用水用電的影響

持續(xù)高溫天氣造成城市用水用電陡增。據(jù)調(diào)查，2021 年7 月，銀川市日用水量多突破80 萬m3，增幅明顯。城市用電達(dá)到最大負(fù)荷，其中7月13日銀川電網(wǎng)最大負(fù)荷達(dá)192.31萬kW，比2020年同期增加17.0%，當(dāng)日供電量超過4 000萬kW·h。

3 結(jié)論與干旱防御建議

3.1 結(jié)論

（1）2021 年夏季，寧夏氣溫異常偏高，高溫天氣日數(shù)多、范圍大。全區(qū)平均氣溫較常年同期偏高1.6℃，創(chuàng)1961 年以來新高，全區(qū)平均高溫天氣日數(shù)7 d，為1961 年同期最多。

（2）2021年夏季，寧夏降水量異常持續(xù)偏少，無降水日數(shù)異常偏多。全區(qū)平均降水量較常年同期偏少55.8%，為1961 年以來同期最少，全區(qū)平均無降水日數(shù)71 d，為1961 年以來同期最多。

（3）降水持續(xù)異常偏少致使土壤含水量不能得到有效補充，加上氣溫持續(xù)偏高使農(nóng)作物及植被生長需水量增加，由于高溫導(dǎo)致的對水量的更大需求加劇了少雨造成的影響，從而使干旱的危害進(jìn)一步加重，這是造成2021年夏季寧夏遭受嚴(yán)重干旱危害的重要原因。

3.2 干旱防御建議

干旱發(fā)生頻率高、持續(xù)時間長，影響范圍廣、后延影響大，是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、植被生態(tài)乃至生產(chǎn)生活等最嚴(yán)重的氣象災(zāi)害之一，隨著全球氣候變暖氣候變化導(dǎo)致的高溫伴隨持續(xù)少雨的“熱干旱”事件增加，使干旱的危害進(jìn)一步加重。建議采取更有力的措施，補短板，強基礎(chǔ)，提升抗旱減災(zāi)綜合能力。

（1）嚴(yán)格資源管理，科學(xué)合理用水。寧夏降水稀少，水資源短缺，人均水資源占有量僅為黃河流域的1/3，全國的1/12，呈現(xiàn)資源型、工程型、水質(zhì)型缺水并存的局面[6]。因此應(yīng)盡快制定出完善的水資源管理制度，嚴(yán)格控制用水，避免水資源浪費，做好水資源配置工作，堅持以水定地，以水調(diào)結(jié)構(gòu)，聚焦特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，提升用水效率，推進(jìn)節(jié)水型社會的發(fā)展。

（2）加強抗旱基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。以骨干水源配置工程為中心，水源調(diào)蓄工程，實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置，全面提高水利工程抗御大旱、減輕災(zāi)害、抵御風(fēng)險的能力。

（3）建立多部門聯(lián)合抗旱機制?？购禍p災(zāi)屬于系統(tǒng)性工程，復(fù)雜性特點較為突出。在應(yīng)對高溫干旱天氣的過程中，需加強對抗旱信息化系統(tǒng)的建設(shè)，使用科學(xué)有效的方法不斷完善氣象水文干旱預(yù)報預(yù)警機制和大范圍高溫干旱監(jiān)測體系，并實現(xiàn)信息實時共享，為科學(xué)全面的抗旱決策提供信息參考；進(jìn)一步強化抗旱指揮體系，不斷完善應(yīng)急預(yù)案，增強抗旱指揮調(diào)度的科學(xué)性。

（4）加強開展人工影響天氣技術(shù)和能力建設(shè)。人工增雨具有投資少、見效快、效益大等優(yōu)勢，在緩解干旱災(zāi)害中發(fā)揮著重要作用。應(yīng)進(jìn)一步提升人工影響天氣裝備和技術(shù)水平，提高增雨作業(yè)能力和效率，充分挖掘利用天上水資源潛力，最大程度減輕干旱影響。

（5）構(gòu)建干旱預(yù)測、監(jiān)測、預(yù)警技術(shù)體系。干旱的產(chǎn)生及演進(jìn)過程復(fù)雜，干旱預(yù)測、監(jiān)測、預(yù)警對于減輕干旱危害非常重要。從大尺度的水文循環(huán)過程來考慮干旱的形成與發(fā)展，利用遙感和地面監(jiān)測等多源數(shù)據(jù)，充分考慮氣象（氣溫和降水等）、水文、土壤植被等自然因素，以及作物種植結(jié)構(gòu)特性、灌溉等抗旱措施等人為因素，建立干旱動態(tài)預(yù)測、監(jiān)測與評估分析模型，構(gòu)建干旱預(yù)測、監(jiān)測、預(yù)警技術(shù)體系，合理利用有限水資源進(jìn)行灌溉或指導(dǎo)干旱災(zāi)害防御，對于減災(zāi)增效具有現(xiàn)實意義[7-9]。

志謝：本文在分析和撰寫過程中，引用了寧夏氣候中心和寧夏氣象科研所的部分業(yè)務(wù)材料相關(guān)內(nèi)容，在此表示誠摯感謝！