1981—2019 年夏季呼倫貝爾牙克石市旱澇急轉(zhuǎn)時(shí)空演變特征

徐 智

（呼倫貝爾市氣象局，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021008）

近些年來，極端氣候事件頻發(fā)，極大地影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全，在一定程度上威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。其中，干旱和洪澇是對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響最大，也是造成損失最嚴(yán)重的氣象災(zāi)害之一。在我國，干旱是最為常見的自然災(zāi)害之一，受全球氣候變暖的影響，我國區(qū)域性干旱事件發(fā)生的頻次、影響的時(shí)間較20 世紀(jì)呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)[2-3]。彭克強(qiáng)[4]研究指出，1978—2006 年間，我國農(nóng)作物受到旱澇災(zāi)影響的面積和成災(zāi)面積均超過65%，這一數(shù)據(jù)充分說明我國農(nóng)業(yè)深受旱澇災(zāi)害的影響。近些年國內(nèi)學(xué)者在分析干旱特征時(shí)發(fā)現(xiàn)，旱澇急轉(zhuǎn)天氣是伴隨性發(fā)生的，并不是單一存在的，有些年份在春季前期呈現(xiàn)出干旱的特征，夏季會(huì)轉(zhuǎn)為洪澇，或者在春季出現(xiàn)洪澇特征，到夏季降水偏少時(shí)展現(xiàn)出干旱的特征。這一旱澇急轉(zhuǎn)現(xiàn)象對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有極大的影響。

目前，對(duì)于旱澇急轉(zhuǎn)的研究已經(jīng)取得了豐碩的成果，但是其研究大多集中在我國長江流域地區(qū)，而針對(duì)東北地區(qū)旱澇急轉(zhuǎn)的研究則相對(duì)較少。吳志偉等[5]利用夏季（5—9月）逐月降水資料分析了我國長江中下游區(qū)域的旱澇急轉(zhuǎn)現(xiàn)象，指出旱澇急轉(zhuǎn)與大氣環(huán)流的相關(guān)關(guān)系。沈柏竹等[6]利用格點(diǎn)降水?dāng)?shù)據(jù)探討了我國長江流域6月份的旱澇急轉(zhuǎn)現(xiàn)象。王文等[7]利用CI指數(shù)和SPEI指數(shù)對(duì)我國長江中下游地區(qū)的旱澇急轉(zhuǎn)現(xiàn)象進(jìn)行了研究。以上研究均以我國長江流域?yàn)檠芯繀^(qū)，而涉及東北地區(qū)的旱澇急轉(zhuǎn)天氣的研究則較少。

呼倫貝爾市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)的東部，牙克石市地處呼倫貝爾市的中心區(qū)域，其氣候變化特征極具代表性。屬于寒溫帶大陸性氣候，夏秋季節(jié)存在旱澇交替、旱澇并存的現(xiàn)象，這對(duì)于農(nóng)作物生產(chǎn)的影響較大。鑒于此，本文以呼倫貝爾牙克石市為研究區(qū)，探討1981—2019年夏季旱澇急轉(zhuǎn)的時(shí)間變化特征，并依據(jù)各年份旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)值，總結(jié)出旱澇急轉(zhuǎn)特征年。研究選取的旱澇急轉(zhuǎn)特征年，主要是選取全域均發(fā)生旱澇急轉(zhuǎn)預(yù)報(bào)年份，以此來分析其空間分布特征。由此得出的結(jié)論可為發(fā)生旱澇急轉(zhuǎn)天氣現(xiàn)象預(yù)報(bào)提供科學(xué)依據(jù)，也可為今后的農(nóng)牧業(yè)氣象服務(wù)提供數(shù)據(jù)參考。

1 研究區(qū)概況

呼倫貝爾市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部，牙克石市是呼倫貝爾市的縣級(jí)市，位于呼倫貝爾市中部，地處大興安嶺山脈中脊中段，屬于寒溫帶大陸性氣候。地勢(shì)中高兩側(cè)低，地貌復(fù)雜多樣，年平均降水量在388.7～477.9 mm，降雨主要集中在5—8月。干旱和洪澇災(zāi)害是牙克石市最主要的自然災(zāi)害類型，尤其受旱災(zāi)的影響最為突出[7]。

2 資料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究所用數(shù)據(jù)為中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)提供的牙克石市3個(gè)國家觀測(cè)站1981—2019年5—8月逐月降水量數(shù)據(jù)。其中，圖里河站位于牙克石地區(qū)北部，牙克石站位于牙克石地區(qū)中部，博克圖站位于牙克石地區(qū)南部。

2.2 研究方法

本研究采用劉宇峰等[8]提出的旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)（DFAI）進(jìn)行呼倫貝爾牙克石市旱澇演變特征分析。以5—8 月降水量計(jì)算旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)，將牙克石市每個(gè)氣象觀測(cè)站5—6 月和7—8 月的降水量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后利用DFAI 值計(jì)算，其公式為：

式中，R78為7—8月標(biāo)準(zhǔn)化降水量；R56為5—6月標(biāo)準(zhǔn)化降水量；R78-R56為旱澇急轉(zhuǎn)的強(qiáng)度；為旱澇急轉(zhuǎn)強(qiáng)度項(xiàng)。根據(jù)降水距平百分位法與IDFA值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得出IDFA指數(shù)旱澇強(qiáng)度等級(jí)。根據(jù)旱澇急轉(zhuǎn)的研究[2-7]對(duì)IDFA旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)值范圍進(jìn)行定義，當(dāng)旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)數(shù)值大于1.0 時(shí)表示由旱轉(zhuǎn)澇，旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)值越大，旱澇急轉(zhuǎn)現(xiàn)象越明顯；當(dāng)旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)值在-1.0～1.0，屬于正常值范圍；當(dāng)旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)值小于-1.0 時(shí)表示由澇轉(zhuǎn)旱，旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)值越小，澇轉(zhuǎn)旱現(xiàn)象越明顯。

3 牙克石市旱澇急轉(zhuǎn)時(shí)空演變特征

3.1 牙克石市1981—2019年旱澇急轉(zhuǎn)時(shí)間演變特征

根據(jù)旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)值（IDFA）的技術(shù)方法，綜合計(jì)算分析了1981—2019年圖里河、牙克石、博克圖IDFA指數(shù)值的變化情況，其結(jié)果見表1。對(duì)于全域旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)年5—8 月的降水量進(jìn)行分析，其結(jié)果見表2。

表1 1981—2019年牙克石市IDFA指數(shù)值

表2 1983年牙克石市5—8月降水量 單位：mm

由表1 可知，在1983、1985、1997、2005、2008、2016 和2019 年均有旱澇急轉(zhuǎn)或澇旱急轉(zhuǎn)的情況發(fā)生。其中，1983、1985、1997 和2019 年均為旱轉(zhuǎn)澇，2005、2008和2016年為澇轉(zhuǎn)旱年。該結(jié)果與本地旱澇災(zāi)害發(fā)生年的數(shù)據(jù)相一致[8]，說明旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)值分析結(jié)果具有一定的可信度。由表2 可知，圖里河、牙克石、博克圖3站1983年5、6月的降水量觀測(cè)值較低，在7、8月的降水量大幅增加。其中，圖里河5、6 月降水量的月平均值為34.3 mm，7、8 月降水量的月平均值為157.3 mm；牙克石5、6 月降水量的月平均值為52.4 mm，7、8 月降水量的月平均值為129.6 mm；博克圖5、6 月月降水量的月平均值為38.5 mm，7、8 月月降水量的月平均值為176.2 mm。圖里河7、8 月降水量比5、6 月降水量增長123 mm，牙克石7、8月降水量比5、6月降水量增長77.2 mm，博克圖7、8月降水量比5、6月降水量增長137.7 mm，其前后2 月的降水量月值得到了大幅增長，發(fā)生了典型的旱澇急轉(zhuǎn)，這與旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)計(jì)算值得出的結(jié)果相符。

3.2 牙克石市1983年旱澇急轉(zhuǎn)空間演變特征

1983 年牙克石地區(qū)全域旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)均大于1.00，說明均發(fā)生了旱澇急轉(zhuǎn)現(xiàn)象，故選取該年為旱澇急轉(zhuǎn)典型年，對(duì)其空間分布特征進(jìn)行分析。根據(jù)1981—2019 年旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)分析結(jié)果，通過空間插值的方式得到旱澇急轉(zhuǎn)結(jié)果，牙克石市北部地區(qū)的旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)值要高于南部地區(qū)。其原因是牙克石地區(qū)特殊的地形特點(diǎn)影響。大興安嶺山脈自牙克石中部穿腸而過，使得南部地區(qū)的水汽輸送到北部地區(qū)需要越過大興安嶺山脈，部分水汽被阻擋無法越過山脈，致使北部地區(qū)的前期干旱情況要重于南部地區(qū)。而到了7 月份，大氣動(dòng)力條件和水汽條件均較好，使得牙克石地區(qū)的降水豐富，旱轉(zhuǎn)澇現(xiàn)象明顯。地形因素對(duì)于牙克石的旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)的研究影響較為明顯。但是對(duì)于其他未出現(xiàn)全域性旱澇急轉(zhuǎn)現(xiàn)象的區(qū)域，由于其大氣環(huán)流動(dòng)力條件不同，表現(xiàn)也不同。今后仍需進(jìn)一步深入研究呼倫貝爾市全域或內(nèi)蒙古全域旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)值，結(jié)合大氣環(huán)流形式變化和氣候特征變化等進(jìn)行研究。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

（1）1981—2019 年，呼倫貝爾牙克石地區(qū)在1983、1985、1997、2005、2008、2016和2019年均有旱澇急轉(zhuǎn)或澇旱急轉(zhuǎn)的情況發(fā)生。其中，1983、1985、1997和2019年均為旱轉(zhuǎn)澇，2005、2008和2016年為澇轉(zhuǎn)旱年。

（2）通過典型旱轉(zhuǎn)澇年份（1983 年）的降水量分析，5、6 月降水量觀測(cè)值較低，7、8 月降水量大幅增加，其降水量月值得到大幅增長，發(fā)生了典型的旱澇急轉(zhuǎn)，這與旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)計(jì)算值得出的結(jié)果相符。

（3）通過分析1983年牙克石地區(qū)的空間分布情況可知，牙克石市北部地區(qū)的旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)值高于南部地區(qū)，其是牙克石地區(qū)特殊的地形特點(diǎn)影響。

4.2 建議

（1）對(duì)呼倫貝爾市全域或內(nèi)蒙古全域進(jìn)行旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)分析，以分析空間變化的變化規(guī)律和特征。

（2）除分析降水量外，還應(yīng)結(jié)合大氣環(huán)流特征和氣候變化特征，分析旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)的空間分布變化特征。