近51a來陜西農業干旱特征分析

李紅梅,范建忠,李星敏

(陜西農業遙感信息中心,西安 710014;陜西省氣象科學研究所,西安 710014)

近51a來陜西農業干旱特征分析

李紅梅1,范建忠1,李星敏2

(陜西農業遙感信息中心,西安 710014;陜西省氣象科學研究所,西安 710014)

利用1961—2011年陜西51a來的農業干旱資料對旱災時空分布特征及發生頻率詳細分析,結合同時段氣象資料分析了旱災程度與溫度和降水的關系。結果表明:陜西農業干旱季節性和區域性特征明顯,20世紀60年代至21世紀初受旱面積和受旱百分率均呈顯著增加趨勢,2002年以后有所緩和,受旱面積在20世紀90年代出現峰值。大旱年份多出現在暖干年份,旱災發生程度與降水呈明顯負相關,溫度高低在一定程度上會加快或抑制干旱的發生和發展。

農業干旱;時空特征;陜西

陜西地處我國西北地區東部生態環境脆弱帶,自然災害發生頻繁,其中干旱是出現最多,持續時間最長,危害范圍最廣、經濟損失最大的一種災害,尤其是對農業危害最大的氣象災害[1-2]。受全球氣候變暖影響,陜西氣候也出現暖干化趨勢,自然因素使地表徑流量有不同程度減少,加上大量的水利工程退化和河流嚴重污染等人為因素影響,農業干旱災害不斷加劇[3-5]。因此,分析陜西農業旱災特征及變化規律,對增進人們對該區農業旱災的認識以及政府制定防御和減輕旱災的決策等都具有重要的現實意義。

1 資料與方法

采用陜西97個氣象站點1961—2011年逐日平均氣溫、日降水量資料。有關農業受旱面積、成災及重旱面積資料源自 《陜西救災年鑒》和《陜西統計年鑒》,農業播種面積源自 《陜西統計年鑒》。

根據文獻資料搜集有關干旱數據,采用數理統計法,對51a來陜西各年干旱程度、面積進行特征趨勢分析,采用距平法和相關分析法對陜西省氣溫和降水年際變化特征及其與干旱程度、范圍相關性進行分析。

2 結果分析

2.1 農業受旱及成災面積變化

根據相關資料統計分析,近51a來陜西年均受旱面積1.87×106hm2,年均成災面積7.47 ×105hm2,受旱與成災面積比為2.51。受旱面積超過3.0×106hm2的年份有1979、1994、1995、1998和2001年,平均約10a一遇,其中1998年最大,為3.65×106hm2。受旱面積大于2.0×106hm2的有23a,平均約2a一遇。成災面積超過1.0×106hm2的有1962、1972、1987、1992、1994、1995、1997、1999、2000、2001、2006和2009年,共12a,占統計年數的23.53%,即平均約4.3a出現一次。成災面積最大值出現在1994年,為2.1×106hm2。

近51a陜西農業受旱面積整體呈增加趨勢,線性傾向率為18.22×103hm2/a,通過α=0.05的顯著性檢驗。20世紀60年代至21世紀初農業受旱面積增加趨勢相當顯著(P<0.001),平均每年增加51.98×103hm2/a,2002年后呈緩慢減少趨勢(P<0.1)。成災面積總體以10.56 ×103hm2/a的傾向率呈(P<0.05)顯著增加趨勢,1961—1995年成災面積線性傾向率為18.83×103hm2/a,通過0.01的顯著性檢驗,增加趨勢較為明顯。1996—2011年成災面積呈減少趨勢(P<0.01),平均每年減少64.32×103hm2/a。由圖1可見,受旱及成災面積20世紀70年代中后期和90年代出現兩個高峰期,農業旱災面積年代變化上以90年代變化最大,與全國農業旱災面積變化趨勢一致。

圖1 陜西1961—2011年農業受旱及成災面積年際變化

2.2 農業受旱百分率變化

為了更好地分析農業旱災影響大小,選用實際農作物的受旱百分率 (重旱百分率)來衡量陜西農業旱災程度。年受旱百分率是指某年的農作物受旱面積與該年農作物播種面積之比。年重旱百分率是指某年的重旱面積與該年農作物播種面積之比。

近51a來,陜西年平均受旱百分率為47.2%;最大值出現在2001年,為91.9%; 1964年最小,為6.8%;超過年平均受旱百分率的年份有27a,分別是1965年、1978—1982年、1986年、1988—2007年,占統計年份的52.94%,其中1988—2007年受旱百分率連續20a超過平均受旱百分率。年受旱百分率超過80%的有4a,分別是1995、1998、2001和2002年,表明20世紀80年代末至21世紀初是陜西干旱發生持續性較強、受旱范圍較大、受旱程度較重的時段。由圖2可知,年受旱百分率總體呈上升趨勢(P<0.001),20世紀70年代后期至80年代初及整個90年代受旱百分率均超過50%,說明這兩個時段干旱發生范圍較廣。

從圖3可知,陜西近51a重旱百分率比平均為14.7%,其中最大值在1995年,為 49.0%。各年代重旱百分率相差較大,60年代初至80年代中期重旱百分率較低,年均重旱百分率9.7%,80年代末重旱百分率開始明顯增加,整個90年達重旱發生率均較高,峰值出現在90年代中期,2000年以后有所回落。

圖2 1961—2011年陜西受旱百分率年際變化

圖3 1961—2011年陜西重旱百分率年際變化

2.3 農業干旱時空特征

根據歷史資料統計分析(表1),近51a來陜西以夏季旱災最多,占各類季節性干旱次數的31.25%;其次冬春連旱、秋旱和春旱,分別占各季干旱次數的14.84%,13.28%和12.5%。春夏連旱在陜北、關中、陜南均有發生,且頻次較高,波及范圍廣、持續時間長,危害嚴重。夏秋連旱危害最為嚴重。

分地區來看,陜北共出現各季干旱87次,以春旱和夏旱居多,分別占總次數的18%和29%,主要時段集中在3—6月;關中104次,以夏旱和冬春旱連旱頻率較高,近51a約有52%主要時段集中在6、7、8三個月,其次是前一年10月至次年3月;陜南73次,以夏伏旱居多,占干旱發生總次數的33%,主要時段在7到8月。冬春旱陜北最多,關中次之,陜南最少;夏旱關中最多,陜北次之,陜南最少。

表1 1961—2011年陜西全省及各地區各季干旱發生頻次 次

總體來看,陜西旱災發生的季節性強。近51a來陜西單季旱災以夏季旱災頻次高,旱情重,危害最大;其次為春、秋旱災;冬季旱災最少。雙季旱災以冬春連旱最多;其次為春夏連旱;夏秋季與秋冬季連續旱災較少。三季連續旱災,以秋冬春連續旱災較多,冬春夏連續旱災較少。四季連續旱災只發生過3次,分別是1977年、1995年和1997年。

2.4 農業干旱與降水和溫度變化的關系

據干旱資料統計分析,20世紀60年代至70年代末,干旱年間隔性出現,頻率較低,80年代開始逐漸增多,90年代發生干旱次數最多。近51a中大旱年有1961、1966、1972、1977、1978、1980、1986、1987、1991、1994、1995、1997、1999、2001、2002和2009年,共16a,連續發生干旱年有6次,分別是1965—1966年, 1971—1972年,1976—1977年,1979—1980年,1994—1995年,2001—2002年。

1961年以來,陜西年平均氣溫上升0.22℃/10a,1986年后增溫趨勢明顯加快,增溫幅度呈現 “北強南弱”的特征。降水平均減少6.2 mm/10a,西部地區年均減少量大于東部,南部減少量大于北部,其中陜南降雨量減少趨勢最為明顯。由圖4見,20世紀60年代初至80年代末年氣溫負距平居多,年降水距平百分率以正值居多,90年代以后年氣溫正距平居多,降水距平百分率負值居多,氣溫總體呈上升趨勢,降水呈減少趨勢。

綜合干旱、溫度和降水資料分析,在16個大旱年份中,有12a屬高溫少雨年份,3a屬少雨年份,1a屬高溫年份。60年代初至70年代末陜西大部屬冷濕階段,干旱發生較少;80年代屬暖濕,干旱頻次逐漸增多;進入90年代后,增溫幅度明顯增加,降雨偏少,干旱發生頻次明顯增多。干旱程度與降水呈明顯的負相關,溫度是影響干旱強度的第二大因子,溫度偏高年份,蒸發量加大,將加快加重干旱發展程度,溫度偏低年份,蒸發量小,會對干旱發展有一定抑制作用。

圖4 1961—2011年陜西年氣溫距平(柱狀圖)、降水距平百分率 (折線圖)年際變化

3 結論

3.1 近51a陜西農業受旱面積呈增加趨勢,20世紀60年代至21世紀初農業受旱面積增加趨勢顯著,平均每年增加51.98×103hm2/a,2002年后呈緩慢減少趨勢。1961—1995年成災面積總體以18.83×103hm2/a的傾向率呈增加顯著趨勢,1996年以后成災面積呈減少趨勢。

3.2 陜西年平均受旱百分率為47.2%,20世紀70年代后期至80年代初以及整個90年代兩個時段干旱發生范圍較廣,受旱百分率均超過50%。重旱百分率各年代相差較大,60年代初至80年代中期重旱百分率較低,在80年代開始明顯增加,整個90年代重旱發生率均較高,峰值出現在90年代中期。

3.3 陜西農業旱災發生的季節性和區域性特征明顯,陜西以夏旱居多,占各類季節性干旱頻次的31.25%。陜北以夏旱和春旱居多,主要干旱時段集中在3—6月;關中夏旱和冬春連旱居多,主要時段集中6、7、8三個月;陜南夏伏旱占多數。關中發生干旱頻次最多,其次是陜北,陜南最少。

3.4 大旱年份中75%都屬高溫少雨年份,降水時空分布不均,而且呈偏少趨勢成為陜西干旱發生的主導因素,隨著暖干化趨勢的加劇,陜西今后防旱減災的任務將會更加艱巨。

[1] 劉引鴿,繆啟龍.陜西干旱災害特征分析[J].寶雞文理學院學報:自然科學版,2002,22(4): 308-310.

[2] 石憶邵.陜西省干旱災害的成因及空間分布特征[J].干旱區資源與環境,1994,8(3):51-52.

[3] 劉引鴿.西北干旱災害影響因子分析[J].災害學,2003,18(2):18-22.

[4] 王曉冬.陜甘寧地區氣候變化及相關影響分析[J].干旱區地理,2004,27(1):24-28.

[5] 李新.中國華北和西北地區水量短缺對農業的壓力及對策[J].干旱區地理,2002,25(4): 290-295.

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1006-4354(2013)06-0009-04

2013-08-08

李紅梅(1984—),女,學士,工程師,主要從事遙感干旱監測與遙感環境監測應用研究。