基于SPI 指數(shù)的漳州市季節(jié)性旱澇特征分析

張建華 曹冬華 陳蔚琪 蔡藝友

（1.福建省東山縣氣象局,福建 漳州 363400；2.福建省漳州市氣象局,福建 漳州 363000；3.福建省華安縣氣象局,福建 漳州 363800；4.福建省平和縣氣象局,福建 漳州 363700）

漳州地處福建南部，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，總體來(lái)看降水量充沛，但降水量的年際與季節(jié)變化大，季節(jié)性旱澇災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，為了提高旱澇風(fēng)險(xiǎn)管理能力，采用科學(xué)的評(píng)價(jià)指數(shù)對(duì)漳州地區(qū)的季節(jié)性旱澇情況進(jìn)行全面分析，并探索其預(yù)報(bào)指標(biāo)具有十分重要的意義。近年來(lái)，不少專(zhuān)家學(xué)者利用帕爾默干旱指數(shù)（PDSI）、標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸發(fā)指數(shù)（SPEI）、氣象干旱綜合指數(shù)（MCI）、綜合氣象干旱指數(shù)（CI）等[1-5]對(duì)部分地區(qū)的旱澇特征進(jìn)行了分析，本文擬選用SPI指數(shù)[6-7]分析漳州市季節(jié)性旱澇的時(shí)空分布特征。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文研究數(shù)據(jù)采用了漳州10個(gè)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站1991—2022年的逐月降水資料，采用10個(gè)臺(tái)站的平均值代表漳州市。

1.2 研究方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)SPI

標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)SPI能夠較好地反映干旱強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，適用于月以上尺度相對(duì)于當(dāng)?shù)貧夂驙顩r的旱澇監(jiān)測(cè)和評(píng)估，是目前應(yīng)用較為廣泛的氣象旱澇指標(biāo)之一。采用SPI-3分析漳州市每個(gè)季度的旱澇變化特征，定義春季為3—5月，夏季為6—8月，秋季為9—11月，冬季為12月—次年2月。表1為SPI值與旱澇等級(jí)關(guān)系。

表1 標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）與旱澇等級(jí)關(guān)系

1.2.2 干旱/洪澇站次比

干旱/洪澇站次比（R）為區(qū)域內(nèi)發(fā)生干旱/洪澇發(fā)生站數(shù)占全部站數(shù)的比例，用來(lái)評(píng)價(jià)干旱影響范圍的大小。本研究中結(jié)合漳州市縣區(qū)站點(diǎn)個(gè)數(shù)，規(guī)定R≥50%時(shí)，表示有一半以上的站發(fā)生干旱，為全域性干旱。當(dāng)20%≤R＜50%時(shí)為區(qū)域性干旱，當(dāng)R＜20%為無(wú)明顯干旱。

2 漳州市季節(jié)性旱澇時(shí)空分布特征

2.1 春季旱澇特征

從圖1可以看出，近30年漳州市春季SPI指數(shù)在-2.12～2.42之間，線性?xún)A向率為-0.06/10a，極端旱澇事件均有發(fā)生，其中特旱年出現(xiàn)在2002年，特澇年出現(xiàn)在2006年。干旱頻率為31%（共有10年偏旱），其中輕旱16%，中旱6%、重旱6%、特旱3%，洪澇頻率為31%（共有10年偏澇）、輕澇19%，中澇6%、重澇3%，特澇3%。

圖1 漳州市春季SPI指數(shù)年際變化趨勢(shì)

從年代際變化上看，1990sSPI平均值0.19，有2年偏旱（1年重旱，1年輕旱）、4年偏澇（1年中澇，3年輕澇）；2000sSPI平均值-0.11，有4年偏旱（1年特旱，3輕旱）、2年偏澇（1年特澇，1年輕澇）；2010sSPI平均值0.08，有2年偏旱（1年重旱，1年中旱）、4年偏澇（1年重澇，1年中澇，2年輕澇）；2020s前期,有2年偏旱（1年輕旱，1年中旱）?？傮w上看，1990s和2010s春季偏澇，2000s和2020s前期偏旱。

根據(jù)漳州市各地春季各等級(jí)旱澇頻率分布（見(jiàn)表2）可知，漳州各縣區(qū)春季的干旱頻率為24%～35%，平均為31%，其中云霄、龍海最高，南靖最低；輕旱頻率為9%～19%，平均為16%，南靖最低；中旱頻率為3%～19%，平均為8%，龍海最高，云霄次之；重旱頻率為0%～6%，龍海、平和、東山未出現(xiàn)過(guò)重旱；特旱頻率為3%～6%，西北部南靖、華安相對(duì)較高，其余各地相差不大。

表2 春季漳州各地各等級(jí)旱澇頻率分布表

表3 漳州各季節(jié)旱澇站次比分布表

各地春季的洪澇頻率22%～35%，平均為29%，云霄最高，南靖較高，漳浦最低；輕澇頻率6%～22%，平均13%，南靖最高；中澇頻率0%～16%，平均為8%，最高龍海，漳浦未發(fā)生過(guò)春中澇；重澇頻率0%～13%，最低云霄，最高長(zhǎng)泰，總體上呈北高南低；特澇頻率0%～3%，北部縣區(qū)長(zhǎng)泰、華安、南靖未發(fā)生過(guò)特澇，其余各縣特澇均為3%，呈現(xiàn)北低南高的形勢(shì)。

從干旱站次比來(lái)看，平均春季干旱站次比30.9%，多為全域性干旱，共發(fā)生8次，占干旱年份的25%，有4年干旱站次比達(dá)到100%，2008年以后全域性干旱次數(shù)明顯增多，共發(fā)生6次；區(qū)域性干旱發(fā)生年份6年，占分析年份的20%；在2002年干旱強(qiáng)度最強(qiáng)，7個(gè)站出現(xiàn)特旱。從洪澇站次比來(lái)看，平均春季洪澇站次比29%，春季多發(fā)生全域性洪澇，共出現(xiàn)9次，占分析年份的28.1%，有4年洪澇站次比達(dá)到100%；區(qū)域性洪澇出現(xiàn)5年，占分析年份的15.6%；在2006年洪澇強(qiáng)度最強(qiáng)，有7站出現(xiàn)特澇。

2.2 夏季旱澇特征

從圖2可以看出，近30年漳州市夏季SPI指數(shù)在-2.21～1.82之間，以0.43/10a的速度降低，說(shuō)明夏季干旱強(qiáng)度呈增強(qiáng)趨勢(shì)。其中特旱年出現(xiàn)在2010年，干旱頻率為34%（共有11年偏旱），其中輕旱22%，中旱6%、重旱3%、特旱3%，洪澇頻率為31%（共有10年偏澇）、輕澇13%，中澇9%、重澇9%。

圖2 漳州市夏季SPI指數(shù)年際變化趨勢(shì)

從年代際變化上看，1990sSPI平均值0.36，有1年偏旱（輕旱）、3年偏澇（1年重澇，1年中澇，1年輕澇）；2000sSPI平均值0.41，有3年偏旱（1年中旱，2年輕旱）、6年偏澇（2年重澇，1年中澇，3年輕澇）；2010sSPI平均值-0.48，有5年偏旱（1年特旱，1年中旱，3年輕旱）、1年偏澇（中澇）；2020s前期，有2年偏旱（1年輕旱，1年中旱）?？傮w上看，2010s和2020s前期夏季偏旱，1990s和2000s偏澇。

漳州各縣區(qū)夏季的干旱頻率為24%～38%，平均為31%，其中東山、云霄最低，平和最高；輕旱頻率為6%～22%，平均為14%，長(zhǎng)泰、詔安最高，東山、薌城最低；中旱頻率為3%～19%，平均為11%，南部和東部縣區(qū)較低；重旱頻率為0%～13%，平均為5%，龍海最高，云霄次之，漳浦、薌城未出現(xiàn)過(guò)重旱；特旱頻率為0%～3%，各地相差不大，華安、南靖、平和、長(zhǎng)泰等中北部縣區(qū)未出現(xiàn)過(guò)特旱年。

各地夏季的洪澇頻率為24%～40%，平均為31%，總體呈北高南低形勢(shì)，華安最高，詔安最低；輕澇頻率9%～25%，平均13%，呈北往南減少的趨勢(shì)；中澇頻率3%～19%，平均為11%，漳浦最高，長(zhǎng)泰最低；重澇頻率0%～9%，平均4%，龍海、云霄最高，東山未出現(xiàn)重澇年；特澇0%～6%，平均2%，長(zhǎng)泰最高，南靖、云霄、漳浦、龍海未出現(xiàn)特澇年，其余各地相差不大。

從干旱站次比來(lái)看，平均夏季干旱站次比31.6%，多為全域性干旱，共發(fā)生10次，占干旱年份的31.3%，2020年干旱站次比達(dá)到100%；2009—2022年共發(fā)生全域性干旱7次，區(qū)域性干旱4次，表明2009年以后夏季干旱呈增加趨勢(shì)；區(qū)域性干旱發(fā)生年份6年，占干旱年份的20%，在2010年干旱強(qiáng)度最強(qiáng)，5個(gè)站出現(xiàn)特旱。從洪澇站次比來(lái)看，平均夏季洪澇站次比30.9%，夏季主要為全域性洪澇和區(qū)域性洪澇，都出現(xiàn)8次，占分析年份的25%，有2年洪澇站次比達(dá)到100%，與夏季干旱相反，2009年之前，頻發(fā)洪澇，18年間出現(xiàn)14次洪澇現(xiàn)象。

2.3 秋季旱澇特征

由圖3可知，近30年漳州市秋季SPI指數(shù)-2.12～2.31之間，以0.057/10a的速度增加。極端旱澇事件均有發(fā)生，其中特旱年發(fā)生在1995年，特澇年發(fā)生在2010年和2016年，干旱頻率為31%（共有10年偏旱）、輕旱16%，中旱9%，重旱3%，特旱3%，洪澇頻率為24%（共有8年偏澇），輕澇9%，中澇9%，特澇6%。

圖3 漳州市秋季SPI指數(shù)年際變化趨勢(shì)

從年代際變化上看，1990sSPI平均值-0.27，有4年偏旱（1年特旱，2年中旱，1年輕旱）、3年偏澇（3年中澇）；2000sSPI平均值0.09，有2年偏旱（2年輕旱）、2年偏澇（2年輕澇）；2010sSPI平均值0.32，有2年偏旱（1年重旱，1年輕旱）、3年偏澇（2年特澇，1年輕澇）；2020s前期，有2年偏旱（1年輕旱，1年中旱）。總體上看，1990s秋季和2020s前期偏旱，2010s偏澇。

漳州各縣區(qū)秋季的干旱頻率為24%～34%，平均為29%，其中云霄最低，龍海最高，其余各地相差不大；輕旱頻率為9%～19%，平均為13%，龍海最高，薌城較高；中旱頻率為3%～13%，平均為8%，華安最高，薌城最低；重旱頻率為3%～9%，平均為6%；特旱頻率為0%～6%，薌城最高，南靖、平和、漳浦、龍海未出現(xiàn)特旱年。

各地秋季的洪澇頻率為18%～31%，平均28%，云霄頻率最低，華安、詔安較低，呈現(xiàn)中部縣區(qū)較高，南北部縣區(qū)較低趨勢(shì)；輕澇頻率9%～19%，平均14%，南靖最高；中澇頻率3%～16%，平均為7%，龍海最高，華安、云霄較低，南北部縣區(qū)較低，中部縣區(qū)較高；重澇頻率0%～9%，平均4%，漳浦、東山最高，龍海、詔安、云霄未出現(xiàn)重澇年；特澇0%～6%，平均3%，平和、東山、漳浦未出現(xiàn)特澇年。

表5 秋季漳州各地各等級(jí)旱澇頻率分布表

從干旱站次比來(lái)看，平均秋季干旱站次比29.1%，全域性和區(qū)域性干旱均發(fā)生8次，占研究年份的25%，1995年干旱站次比達(dá)到100%。從洪澇站次比來(lái)看，平均秋季洪澇站次比28.1%，秋季全域性及區(qū)域性洪澇均發(fā)生7次，占研究年份的21.9%，有4年洪澇站次比達(dá)到100%，2016年秋季洪澇強(qiáng)度最強(qiáng)，出現(xiàn)6個(gè)特澇站，4個(gè)重澇站。

2.4 冬季旱澇特征

由圖4可知，近30年漳州市冬季SPI指數(shù)-1.72～2.44之間，以0.087/10a的速率增加。極端旱澇事件均有發(fā)生，其中特旱年出現(xiàn)在2008年，特澇年出現(xiàn)在1997年和2015年，干旱頻率為34%（共有11年偏旱）、輕旱22%，中旱6%，重旱3%，特旱3%，洪澇頻率為28%（共有9年偏澇），輕澇16%，中澇6%，特澇6%。

圖4 漳州市冬季SPI指數(shù)年際變化趨勢(shì)

從年代際變化上看，1990sSPI平均值0.33，有3年偏旱（輕旱），5年偏澇（1年特澇，1年中澇，3年輕澇）；2000sSPI平均值-0.34，有3年偏旱（1年輕旱，1年中旱，1年特旱）、1年偏澇（輕澇）；2010sSPI平均值0.09，有3年偏旱（1年中旱，2年輕旱）、2年偏澇（1年特澇，1年輕澇）；2020s前期，有2年偏旱（1年輕旱，1年重旱）、1年偏澇（中澇）。總體上看，2000s和2020s前期冬季偏旱，1990s冬季偏澇。

各地冬季干旱頻率相差不多，在28%～37%之間，平均33%，南靖最高，東山、漳浦、龍海較高，薌城最低；輕旱頻率16%～28%，平均20%，華安最高；中旱頻率3%～16%，平均10%，漳浦、東山最高，華安最低，總體上呈西北部縣區(qū)低東南部高的趨勢(shì)；冬季重旱頻率0%～3%，特旱頻率0%～3%，東山、詔安未發(fā)生特旱，其他地區(qū)均為3%。

漳州各縣區(qū)冬季的洪澇頻率為21%～31%，平均27%，總體呈北高南低形勢(shì)；輕澇頻率9%～19%，平均14%，漳浦最高；中澇頻率3%～9%，平均6%，呈北高南低形勢(shì)；重澇頻率0%～6%，平和、漳浦最高，華安未出現(xiàn)重澇年；特澇頻率3%～6%，南部和北部縣區(qū)較高，中部縣區(qū)較低。

從干旱站次比來(lái)看，平均冬季干旱站次比33.1%，多頻發(fā)全域性干旱，出現(xiàn)10次，占研究年份的31.2%，有5年干旱站次比達(dá)到100%，2008年干旱強(qiáng)度最強(qiáng)，出現(xiàn)8個(gè)站次特旱。從洪澇站次比來(lái)看，平均冬季洪澇站次比27.8%，冬季多發(fā)全域性洪澇，出現(xiàn)9次，占研究年份的28.1%，有4年洪澇站次比達(dá)到100%，2015年冬季洪澇強(qiáng)度最強(qiáng)，10個(gè)縣區(qū)均出現(xiàn)特澇。

3 結(jié)論

（1）近30年漳州市春季整體有偏旱趨勢(shì)，其中1990s和2010s偏澇，2000s和2020s前期偏旱；夏季整體往偏旱發(fā)展，其中1990s和2000s偏澇，2010s和2020s前期夏季偏旱；秋季往偏澇趨勢(shì)發(fā)展，1990s秋季和2020s前期偏旱，2010s偏澇；冬季整體有偏旱的趨勢(shì)，其中1990s冬季偏澇，2000s和2020s前期冬季偏旱。

表6 冬季漳州各地各等級(jí)旱澇頻率分布表

（2）西北部是春旱低頻區(qū)，南部為夏旱低頻區(qū)，中東部和南部東山秋旱頻率較高，冬旱西北部和東南部是冬旱高發(fā)區(qū)；南部為春澇高發(fā)區(qū)，南部是夏澇和冬澇的低頻區(qū)，中部是秋澇的低頻區(qū)。