陜西省榆林地區1644-1949年旱災與干旱氣候事件

羅小慶, 趙景波,2, 馬曉華

(1.陜西師范大學 旅游與環境學院, 陜西 西安 710062;

2.中國科學院 地球環境研究所 黃土與第四紀地質國家重點實驗室, 陜西 西安 710075)

陜西省榆林地區1644-1949年旱災與干旱氣候事件

羅小慶1, 趙景波1,2, 馬曉華1

(1.陜西師范大學 旅游與環境學院, 陜西 西安 710062;

2.中國科學院 地球環境研究所 黃土與第四紀地質國家重點實驗室, 陜西 西安 710075)

摘要：[目的] 揭示榆林地區1644—1949年干旱災害等級、時間變化及成因。[方法] 根據歷史文獻統計分析，并應用小波分析等方法。[結果] 在1644—1949年的306 a里,榆林地區有明確記載的旱災86次,平均每3.6 a發生1次。其中輕度旱災發生32次，中度旱災發生41次，大旱災發生7次，特大旱災發生6次,分別占旱災總數的37.2%,47.7%,8.1%和7.0%。榆林地區1644—1949年旱災變化可分為2個階段,第Ⅰ階段為1644—1829年,為旱災少發階段;第Ⅱ階段為1830—1949年,為旱災多發階段。該區1876—1879年、1899—1901年和1928—1931年連年發生嚴重旱災,代表了3次干旱氣候事件的存在,在此期間,榆林地區的氣候性質發生了改變,由溫帶半干旱大陸性季風氣候轉變為溫帶干旱非季風氣候。榆林地區1644—1949年的旱災有7 a左右的短周期,14 a左右的中周期,36 a左右的長周期。[結論] 榆林地區旱災發生的根本原因是當年降水量的減少,大旱災和特大旱災發生年的降水量分別減少100 mm余和150 mm余,中小規模的旱災部分是降水量集中造成,部分是年降水量減少造成的。旱災等級與頻次指示,1644—1829年為氣候較濕潤階段,1830—1949年為氣候較干旱階段。

關鍵詞：榆林地區; 1644—1949年間; 旱災變化; 旱災等級; 旱災成因; 干旱氣候事件

旱災是危害農業生產的主要自然災害之一，對其研究受到了國內外的重視。國外對現代旱災風險評估和監測研究較多[1-2]。由于很多國家沒有或缺少歷史文獻記錄，用這種方法研究旱災的較少。我國在這方面具有獨特優勢，開展的研究較多。榆林屬半干旱區，自然災害頻繁，尤以旱災、雹災、洪澇、霜凍、風沙災為多，且危害大，素有“三年兩頭旱，一年不旱遭水患”之稱[3]。關于榆林地區近代和現代的干旱災害，前人進行過一定的研究，結果表明榆林地區生態環境脆弱，自然災害發生頻繁，以干旱和洪澇最為突出，且干旱災害發生的頻率要明顯大于洪澇災害[4-6]。1960—2000年，榆林地區干旱具有明顯的持續性和季節性特點，年際變化大體上有20 a 振蕩周期，降水少、降水變幅大、季降水分布不均是榆林多干旱發生的主要因素[7-8]。改進農田水利技術，合理利用氣候資源，是保證榆林地區農業穩步發展的有效措施[9-10]。然而，目前還缺少對榆林地區1644—1949年干旱災害的系統研究。本文通過對1644—1949年歷史資料的收集與分析，探討榆林地區1644—1949年干旱災害發生的特點、干旱等級、規律，以期揭示不同等級干旱災害發生原因，對該區干旱災害的預測和旱災防治提供科學依據。

1數據來源與方法

榆林地區位于陜西省最北部，處于北緯36°57′—39°34′，東經107°28′—111°15′，長城從東北向西南斜貫其中。本區東隔黃河與山西省相望，北鄰內蒙古自治區，西連寧夏回族自治區和甘肅省，南接延安市[11]。全區總面積為4.36×104km2，轄1區11縣，總人口3.52×106。地貌大體以長城為界分為兩部分，北部為風沙草灘區，占總面積的42%；南部為黃土丘陵溝壑區，占58%。該區屬暖溫帶和溫帶半干旱大陸性季風氣候，年均氣溫為10 ℃，年均降水量約400 mm。由于降水較少和降水量的年際、年內分配不均，干旱災害時有發生，并對該區農業產生嚴重威脅。

本文所使用的旱災資料主要來自地方志、《西北災荒史》[12]《中國三千年氣象記錄總集》[13]《陜西省志·氣象志》[14]和《陜西歷史自然災害—簡要紀實》[15]中所記載的榆林地區干旱災情。在本文進行資料統計時不區分年內旱災次數，一年中有多次旱災的按1次計算。榆林地區的降水量數據來源于中國氣象科學數據共享服務網(http:∥cdc.cma.gov.cn)。

本文研究方法主要包括歷史文獻資料的收集與判讀，滑動平均值擬合分析，Morlet小波分析等方法。在氣候診斷中，使用小波變換不僅可得出氣候序列變化的尺度，還可以顯現出變化的時間位置，對氣候預測十分有用。本文主要選用Morlet小波分析旱災發生的周期性，并借助小波方差進行小波分析檢驗，從而確定旱災的顯著周期。

2結果與分析

2.1　榆林地區1644-1949年旱災等級劃分

干旱是指由水分的收支或供求不平衡形成的水分短缺現象[16]?？v觀旱災的記載，多是農業旱災，其實質是由于雨水短缺、引起土壤中水分的供應不能滿足作物需要，導致農業減產或失收[15]。根據《西北災荒史》[12]《中國三千年氣象記錄總集》[13]《陜西省志·氣象志》[14]和《陜西歷史自然災害簡要紀實》[15]中對榆林地區干旱災害的記載(包括只描述“陜西旱”的年份)，以干旱災害持續時間、強度、受災范圍大小以及受影響程度的大小等為依據，將榆林地區的干旱災害劃分為輕度旱災、中度旱災、大旱災和特大旱災4個等級。

(1) 第Ⅰ級是輕度干旱災害。歷史資料中未提及干旱災害對農作物生長和百姓生活的影響，而只是簡單記載某些地區發生了干旱災害，本文將這種旱災劃分為輕度干旱災害。比如“清，康熙四十七年(公元1708年)秋，綏德州旱”[12-13，15]。

(2) 第Ⅱ級是中度干旱災害。歷史資料中記載了由于干旱災害造成糧食歉收而免收賦稅，官府籌糧賑災，本文將其劃分為中度干旱災害。如“清，道光十五年(公元1835年)十二月，展緩陜西綏德、米脂、清澗、吳堡四州、縣被旱歉區帶征額賦”[12-13，15]。

(3) 第Ⅲ級是大干旱災害。史料中記載了范圍比較大的干旱事件，赤地千里，糧食短缺嚴重、價格飛漲，百姓無以為食，疫病流行，死者甚多等，這樣的旱災歸為大干旱災害。如“清，乾隆四年(公元1739年)佳縣大旱，饑，群狼食人；橫山大旱，饑饉連年”[12-13，15]。

(4) 第Ⅳ級是特大干旱災害。史料中描述了在全國或全省范圍內發生的干旱事件，河流斷流，人畜大量遷移和死亡，跨年度的連續干旱，出現“人吃人”的慘狀，將這種情況劃分為特大干旱災害。如“清，光緒三年(公元1877年)陜西、甘肅苦旱。是歲，山、陜大旱，人相食”[12-13]。

在1644—1949年的306 a中，歷史資料共記載榆林地區干旱災害86次。按本文干旱災害等級劃分標準，輕度干旱災害發生32次，占旱災總數的37.2%；中度干旱災害發生41次，占旱災總數的47.7%；大干旱災害發生7次，占旱災總數的8.1%；特大干旱災害發生6次，占旱災總數的7.0%(圖1)。由此可見，榆林地區輕度旱災和中度旱災發生頻次高，占到旱災總數的3/4還多(84.9%)，大旱災和特大旱災發生頻次低，這是1644—1949年榆林旱災的突出特點。在1644—1949年發生的86次旱災中，8 a連旱1次，5 a連旱2次，4 a連旱5次，3 a連旱4次，2 a連旱10次，其余的16次為隔年發生的旱災，表明榆林地區的旱災具有間隔分散發生的特點。

圖1　榆林地區1644-1949年干旱災害等級變化

2.2　榆林地區1644-1949年旱災頻次變化

為了更加深入研究榆林地區1644—1949年干旱災害的時間變化，本文以10 a為單位統計了1644—1949年榆林地區干旱災害發生的頻次。由圖2可知，在1644—1949年的306 a里，榆林地區有明確記載的干旱災害為86次，平均每3.6 a發生1次。

根據旱災資料的統計可知，榆林地區1644—1949年干旱災害變化可分為2個階段，第1個階段在1644—1829年之間，共發生干旱災害29次，平均每6.4 a發生1次，是旱災較低發階段。第2個階段在1830—1949年之間，共發生旱災57次，平均每2.1 a發生1次，是旱災較高發生階段。

圖2　榆林地區1644-1949年干旱災害頻次變化

為了更清晰地表示榆林地區1644—1949年旱災特點，本文以20 a為周期的滑動平均值來擬合該區1644—1949年的旱災變化(圖3)。從圖3中可以看出，榆林地區1644—1949年旱災亦可分為2個階段，在1644—1829年距平值大部分為負值，表明旱災發生頻次較低；在1830—1949年旱災距平值以正值為主，指示這一時期旱災發生頻次較高。

圖3　滑動平均擬合后的榆林地區1644-1949年干旱災害變化

2.3　榆林地區1644-1949年旱災季節變化

榆林地區1644—1949年干旱災害的季節分布也明顯不均。史書中載有“夏旱”、“秋旱”或載明“月份”的旱災記錄共50條，通過資料統計，在農歷1月、2月和12月各發生旱災2次，農歷10月和11月各25次，農歷7月、8月各31次，農歷3月、4月、5月、6月和9月分別發生15，16，17，35和26次。依季節劃分，該區春季發生旱災16次，夏季達39次，秋季達41次，冬季為26次?？梢?，榆林地區該時期的旱災主要集中于夏、秋兩季，冬季次之，春季最少。

1644—1949年榆林地區也出現了連季旱災。統計得知，榆林地區春夏旱、夏秋旱、秋冬旱和冬春旱分別發生15，30，25和2次，三季連旱中的秋冬春旱災發生1次，冬春夏旱災發生2次。表明榆林地區該時期出現頻率最高的連季旱災是夏秋旱，其次為秋冬旱和春夏旱，冬春旱發生最少，三季連旱的發生頻率均很低。

2.4　榆林地區1644-1949年旱災發生周期

應用Matlab軟件，采用Morlet小波分析程序對1644—1949年榆林地區旱災的周期特性進行分析。結果見圖4 a和圖4 b。由圖4 a可知，在30～50 a周期上震蕩顯著，形成4個高能量震蕩核(粗實線)和5個低能量震蕩核(細虛線)。4個高能量震蕩核分別形成于1782—1806年、1830—1847年、1876—1901年、1928—1941年，表明這4個時期為旱災多發階段。5個低能量震蕩核分別形成于1691—1719年、1766—1781年、1814—1829年、1848—1875年、1905—1919年，表明這5個時期旱災較少。在10～22 a周期和3～8 a周期上也形成了多個震蕩核。在其小波方差圖(圖4 b)上，可以看到3個峰值，分別對應準7 a，14 a，36 a，說明該區1644—1949年間的旱災有7 a左右的短周期，14 a左右的中周期，36 a左右的長周期。其中36 a的周期上方差值最大，為第一主周期，第二主周期是準7 a。認識旱災發生的周期對旱災的防災減災工作意義很大。

a 小波變換等值線　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　b 小波方差

圖4榆林地區1644-1949旱災小波變換等值線圖和小波方差圖

3討 論

3.1　氣溫變化與旱災

王業鍵等曾對華北、華東地區的氣候冷暖期和自然災害的相關性進行研究，顯示暖期自然災害較少，冷期自然災害較多[17]。為了查明榆林地區氣候冷暖變化與旱災的關系，本文依據葛全勝等[18]和劉曉宏等[19]依樹輪記錄對過去近千年氣候冷暖變化的重建，選取1644—1949年之間的冷暖變化階段，并與1644—1949年的旱災頻次加以比較(表1)。從表1可以看出，1644—1949年氣候溫暖時期持續時間較長，旱災發生幾率為3.4 a/次；氣候寒冷時間稍短，旱災發生幾率為3.9 a/次。說明氣候偏暖期旱災發生多，氣候偏冷期旱災發生較少，與華北、華東地區基本吻合。

表1　榆林地區1644-1949年氣候冷暖變化和旱災頻次比較

3.2　降水量變化與旱災

為了進一步揭示旱災與降水量之間的關系，我們根據中國氣象科學數據共享服務網(http:∥cdc.cma.gov.cn)中提供的1951—2010年榆林地區的榆林、橫山、綏德三個測站的降水量資料，以及《陜西歷史自然災害簡要紀實》[13]中該地區的旱災資料，得出該區在近60 a來旱災等級與降水量之間的關系(圖5)。圖5顯示，近60 a該區年降水量呈波動下降趨勢，旱災等級和降水量之間基本呈負相關，即旱災等級越高，降水量越少。1955年該區發生了大旱災，同年降水量為299.4 mm，比多年平均的405 mm減少了105.6 mm。1999—2001年該區連續3 a出現特大旱災，1999年、2000年榆林地區的年降水量分別為271.3 mm，263.1 mm，分別減少了133.7 mm和141.9 mm。由此可以得出，榆林地區大旱災發生年降水量一般為300 mm左右，特大旱災發生年份為270 mm或更低。表明榆林地區持續時間較長的大旱災、特大旱災是年降水量明顯減少引起的，大旱災發生時年降水量通常減少100 mm余，特大旱災年降水量可減少150 mm余。

圖5　榆林地區近60 a降水量變化趨勢與及其干旱災害發生強度的關系

1957年、2004年榆林地區發生輕度旱災，在這兩年該區年降水量分別為333.8 mm和347.0 mm。1971年、2006年榆林地區出現中度旱災，同年該地降水量為332.8 mm和340.4 mm。這表明許多輕度旱災和中度旱災發生時，年降水減少70 mm余，指示有些輕度旱災和中度旱災伴隨年降水量的減少。但是也有一些持續短的規模較小的輕度旱災和中度旱災不是年降水量減少的造成的，而是由于降水量集中造成的。如1963年榆林地區年降水量比正常多20 mm左右，但是降水分布不均，出現了輕度旱災。1975年榆林地區發生中度旱災，同年該區降水量并未減少，為410.6 mm。

由以上分析可知，降水量變化引起旱災的原因有兩種，一是氣候變干，年降水量顯著減少，這是造成大旱災、特大旱災和部分中度及輕度旱災原因；二是年降水量基本沒有變化，而是降水量季節分配顯著不均[7，19]，這是造成部分中度旱災和輕度旱災原因。

3.3　干旱氣候事件與旱災

把持續3 a或更多年的氣候干旱并有大旱災或特大旱災發生的氣候階段確定為干旱氣候事件。通過歷史資料的統計分析知，榆林地區1644—1949年具有代表性的重大干旱氣候事件共有3次，分別是1876—1879年、1899—1901年和1928—1931年。這3次干旱氣候事件的特點如下。

第1次干旱氣候事件發生在清光緒二年(1876年)至光緒五年(1879年)，榆林地區連旱4 a，其中1877年是全國性的大旱災發生階段，西北地區發生了毀滅性大旱，“陜西、甘肅苦旱”，“山、陜大旱，人相食”[12-13，15]。災區主要在陜西地區，“陜西春夏不雨，赤地千里，人相食，道殣相望，鬻女棄男，指不勝曲，為百余年來未有之奇”[12-13，15]。榆林地區發生了特大旱災，“渭北各州縣苦旱尤甚，樹皮草根掘食殆盡，賣妻鬻子，時有所聞”[12-13，15]。

第2次干旱氣候事件發生在清光緒二十五年(1899年)至光緒二十七年(1901年)，榆林地區連旱3 a。雖然1899年和1901年僅發生中度旱災，旱災等級不高，但是旱災范圍廣大，1899年的旱災波及甘肅、青海、寧夏的部分地區，1901年的旱災幾乎影響了全國。1900年，整個北方地區遍遭大旱，以陜西和山西為最重，“本年陜省被災之重，幾與光緒二、三年(公元1876—1877年)情形相埒”[12-13，15]。榆林地區發生了特大旱災，旱情最重的渭北州、縣“饑民乏食，甚至有挖草根、剝樹皮以延殘喘者，嗷鴻遍野”[12-13，15]。

第3次干旱氣候事件發生在民國十七年(1928年)至民國二十年(1931年)。榆林地區連旱4 a，發生特大旱災3次，大旱災1次。民國十七年(1928年)至民國十九年(1930年)為西北地區的毀滅性大旱，“陜西從十七年起至十九年冬，三年不雨，六料未收”[12-13，15]，慘烈的兵、匪之害，又大大加重了災害程度，造成空前大饑荒，“陜西民國十九年與十七年相比人口減少94萬余人”[12-13，15]，成為西北歷史上成災最重的大旱災。

綜上所述，榆林地區1644—1949年的3次干旱氣候事件范圍廣，旱災等級高。查閱文獻資料得知，干旱事件發生階段沒有或很少有洪災發生，表明是典型的干旱階段。

3.4　旱災反映的氣候變化

上述表明，榆林地區在1644—1949年的旱災主要是降水減少引起的，特別是大旱、特大旱更是降水量顯著減少造成的，范圍較廣的輕度與中度旱災也是降水量減少造成。因此，根據旱災的等級和發生頻次，我們可以分析氣候的干濕變化。其他地區的研究也表明，旱災主要是年降水量減少的結果[5]。資料表明，在1644—1949年的旱災可分為兩個階段，其中1830—1949年旱災發生頻次是1644—1829年的3倍，特大旱災和3次干旱氣候事件都發生在1830—1949年，大旱災與中度旱災也以1830—1949年居多。由此可以確定，1644—1829年是氣候相對濕潤階段，1830—1949年是氣候相對干旱階段。

在榆林地區1644—1949年3次干旱災害事件發生期間，年降水量顯著減少，為270～300 mm，即由溫帶半干旱氣候的400 mm余年降水量減少到了溫帶干旱氣候的年降水量，表明干旱氣候事件發生時榆林地區的氣候性質發生了改變，由溫帶半干旱大陸性季風氣候轉變為溫帶干旱非季風氣候。

3.5　榆林地區現代旱災預防

榆林地區1644—1949年距今最近，現代旱災是過去旱災的延續，公元1644—1949年的旱災發生周期可以作為現代旱災預測的科學依據，也是預防旱災和減少旱災損失的重要參考依據。前述的榆林地區旱災周期分析表明，榆林地區1644—1949年的旱災有7 a左右的短周期，14 a左右的中周期，36 a左右的長周期。根據這一周期分析結果，我們得知該區7 a左右就會發生一次旱災，14 a左右可能會出現更大的旱災，會在7 a一次的基礎上增加約14 a周期的1次旱災或2次旱災疊加，這時的旱災規模較大，等級較高，造成的危害更大。36 a周期的旱災規模最大，影響范圍廣，等級最高，持續時間最長，造成的危害最大。因此，除在較小規模旱災發生年做好減災工作之外，還要做好旱災發生年之后的第7 a前后可能發生旱災的抗旱準備，并在約14 a周期和36 a左右周期旱災發生前的一定時間，做好抗大旱的準備，減少旱災造成的損失。

4結 論

(1) 榆林地區在1644—1949年的306 a里，共發生干旱災害86次，平均每3.6 a發生一次。榆林地區1644—1949年以輕度旱災和中度旱災占優勢，大旱災和特大旱災發生頻次低。輕度干旱災害發生32次，中度干旱災害發生41次，大干旱災害發生7次，特大干旱災害發生6次，分別占干旱災害總數的37.2%，47.7%，8.1%和7.0%。榆林地區在1644—1949年，秋季和夏季旱災發生頻率最高，冬季次之，春季最少。

(2) 榆林地區1644—1949年干旱災害變化可分為2個階段。第1個階段為1644—1829年，共發生干旱災害29次，平均每6.4 a發生1次，為干旱災害少發階段。第2個階段在1830—1949年之間，共發生干旱災害57次，平均每2.1 a發生1次，干旱災害頻次比第1個階段明顯增加，為干旱災害多發階段。

(3) 榆林地區1644—1949年的旱災有7 a左右的短周期，14 a左右的中周期，36 a左右的長周期。其中36 a的周期是第一主周期，準7 a周期是第二主周期。該區的旱災發生周期可以作為旱災預防的參考依據。

(4) 榆林地區1644—1949年出現了3次干旱災害事件，分別在1876—1879年、1899—1901年和1928—1931年之間。干旱氣候事件發生時榆林地區的氣候性質發生了改變，由溫帶半干旱大陸性季風氣候轉變為溫帶干旱非季風氣候。

(5) 導致榆林地區1644—1949年干旱災害發生的根本原因是氣候變化，持續長的大旱災、特大旱災以及分布范圍較廣的中度及輕度旱災一半是由年降水量顯著減少造成的，而持續短的規模較小的中度和輕度旱災是年內降水量分布不均造成的。

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Drought Disaster and Drought Events in Yulin Area of Shaanxi Province from 1644 to 1949

LUO Xiaoqing1， ZHAO Jingbo1,2， MA Xiaohua1

(1.CollegeofTourismandEnvironment,ShaanxiNormalUniversity,Xi’an,

Shaanxi710062,China; 2.StateKeyLaboratoryofLoessandQuaternaryGeology,

EnvironmentalInstituteofEarth,ChineseAcademyofSciences,Xi’an,Shaanxi710075,China)

Abstract：[Objective] To reveal the level, temporal change and reason of drought disasters in Yulin area of Shaanxi Province during the period of 1644—1949. [Methods] Compilation of historical data and wavelet analysis method were used to research relevant problem.[Results] During the 306 years from 1644 to 1949, the drought disasters clearly recorded were 86 times, with average once every 3.6 years. The drought disaster happened 32, 41, 7 and 6 times for mild, middle, great and serious levels, respectively. The distribution of drought disasters in Yulin area during the period of 1644—1949 could be divided into two stages: from 1644 to 1829 with low drought frequency, from 1830 to 1949 with high drought frequency. The continuous drought disasters from 1876 to 1879, 1899 to 1901 and 1928 to 1931 were particularly serious, representing the arid climate event. According to wavelets analysis, it was known that there were mainly 7-year period, 14-year period and 36-year period for drought in Yulin area.[Conclusion] Most of the drought were caused by decreasing of precipitation. In general, precipitation decreased more than 100 mm and 150 mm in the years of great and serious drought, separately. Precipitation that distributed non-uniformly and changed greatly in different years was the main cause of mild and middle drought disasters. Grades and times of drought disasters indicates that climate was more humid during 1644 to 1829 than that during 1830—1949.

Keywords:Yulin area; during 1644-1949; drought frequency; drought level; reason of drought; drought disaster

文獻標識碼：A

文章編號：1000-288X(2015)01-0311-06

中圖分類號：P426.616

通信作者：趙景波(1953—),男(漢族),山東省滕州市人,博士，教授,博士生導師,主要從事環境科學與自然地理研究。E-mail:zhaojb@snnu.edu.cn。

收稿日期：2014-02-13修回日期：2014-03-13

資助項目：國家社會科學基金重大項目“鄂爾多斯高原歷史地理研究”(11&ZD097); 中國博士后科學資助項目“黃土高原近六百年氣候變化研究”(2013 M532014)

第一作者：羅小慶(1989—),女(漢族),陜西省岐山縣人,碩士研究生,研究方向為自然地理學。E-mail:luoxq0815@126.com。