1983～2013年成縣干旱規律統計及影響分析

李 佳，陳劍雄

(甘肅省成縣氣象局，甘肅成縣 742500)

干旱災害是最復雜且被人們了解最少的自然災害，對人類所造成的影響遠超過其他的自然災害［1］。降水是干旱的主要影響因素，而降水的分布特點及變化規律決定了干旱災害具有普遍性、區域性、季節性和持續性。20世紀后期全球增暖趨勢越來越明顯，受全球變暖的影響，西北地區的氣候也受到了不同程度的影響，其中干旱最為常見［2］。近十幾年來科研人員對地區的干旱規律進行了諸多研究，如張強等在考慮干旱氣候系統的前提下，總結了西北干旱氣候的形成和演化規律［3］;李新周等研究了近百年來全球主要干旱區的干旱化特征［4］;翟盤茂等對我國53年來的氣候變化和干旱特征進行了分析，發現我國的干旱面積在氣候變暖背景下總體上趨于增加，但變化趨勢不顯著［5］。筆者在此對1983～2013年成縣的干旱現象和降水量進行了統計，總結出干旱的變化規律及其影響。

1 資料與方法

1.1 研究區概況 成縣位于甘肅省南部的隴南山區，地處秦嶺山脈南麓丘陵河谷地帶，總面積1 676.54 km2，其中耕地面積2.7萬hm2，林地7.9萬hm2，天然草場1.0萬hm2，森林覆蓋47.9%。境內多高山峽谷，地勢西北高東南低，海拔750～2 377 m。地貌特征南北為山地，中部為丘陵，青泥河及其支流切割形成水域貫穿其間。具有特殊的盆地環境，盆地氣候明顯，根據文獻［6］劃分的西北地區春季干旱、半干旱、半濕潤、濕潤和高原5個氣候區，而成縣處于半濕潤區，四季分明，冷暖適度;無霜期185 d，年日照時數1 468.5 h，相對濕度75%［7］。由于特殊的地理環境，加上降水時空分布上的不均勻，多出現連旱以及伏旱，加之農業為此地的第一產業，干旱氣候對農作物的影響巨大［8］。

1.2 資料與方法 所用資料為徽成盆地之成縣氣象站1983～2013年冬小麥作物年報、春玉米作物年報、降水量，1983～2013年成縣冬小麥作物觀測資料、春玉米觀測資料，小麥干旱為觀測地段實測。采取序列分析和數理統計檢驗方法進行相關分析。氣象干旱通常主要以降水的短缺作為指標［9］，在此統計是降水的年際或季節變化形成的隨機性異常水分短缺現象。

2 成縣氣象干旱統計

近31年來成縣干旱現象發生較頻繁(表1)，其中夏季干旱出現最為頻繁，其中6月份出現了6次，7月份出現了4次，8月份出現了3次，總共出現了13次，出現頻率為43%;春季干旱5月出現了6次，4月出現了2次，3月出現了1次，總共為9次，出現頻率為30%;而秋季和冬季干旱11月、12月和1月均出現2次，9月、2月均出現1次，10月份未出現干旱，出現頻率為27%;且成縣有連旱現象，旱期時間維持長，導致干旱對作物的影響加重，作物產量下降甚至出現絕收。成縣1986年7月中旬～1987年5月中旬發生連旱。1991～1992年出現連旱，旱期維持12個月。20世紀80世紀末～90世紀初出現2次連旱現象。2006年6～7月繼續干旱、2007年5月干旱、2008年5～6月干旱，雖然連續多年干旱比較明顯，但由于成縣地處暖溫帶半濕潤氣候，旱后降水補充好，多年伏旱緩解性強，旱情多持續1～2個月，降水后墑情恢復明顯。

總結31年干旱發生數據發現，干旱的發生程度具有階段性特征［10］，20世紀90年代干旱較為嚴重，多出現連旱，2000年后干旱程度較為減緩;成縣多發生夏季干旱，夏季降水較豐富，但降水的時空分布均勻性差，導致又澇又旱，汛期干旱較為嚴重的月份每3～5年一遇;多因西南風蒸發量大，土壤失墑快，因此夏季干旱危害性嚴重，導致作物產量明顯下降。從年際間的變化總結發現2000年后春季干旱出現的頻率明顯增加，基本與夏季干旱持平。

表1 1983～2010年成縣干旱發生頻率

3

成縣降水量變化分析

干旱、半干旱地區一般是根據干旱程度劃分農業地區。由于降水量是決定氣候干濕的主要因素［11］，因此對比降水量與干旱的分布狀況，研究干旱在成縣的分布特點，也是農業種植分布區域的規劃重點。

3.1 年降水量變化 從31年成縣年平均降水量來看，該地區的降水量充足。干旱的發生與降水量關系密切，從干旱和降水量的分布來看，農業干旱與降水的時空分布也有較大的關系，只有有效的降水量才可以為植物提供最為有效的水分。以2007年為例，2007年年降水量高達707 mm，較31年平均降水量增加了77 mm，占歷年降水量的12.3%，但在5～6月由于降水量分布不均勻產生了干旱，降水量一次性過大并不利于農作物的吸收利用，降水量過大多產生徑流流失、作物對于水分的儲備時間不足，在大到暴雨之后所產生的多日晴天無降水，氣溫高農作物水分流失快，干旱顯現。由此可知，對于農作物來說日降水量并不是越大越好，而降水的時空分布盡量均勻、降水量適中即可。與之相反，1995年5月的總降水量僅19.4 mm，較歷年平均減少549.4 mm，比歷年平均減少了71.8%，卻沒有構成農業干旱，其主要原因就是降水的時空分布均勻，雖然降水的總量嚴重不足，但一個月持續的小降水量較多，對于植物的給水十分有效，降水天數占全月的90%以上。綜上所述可知，降水量的大小與干旱并不是呈絕對的正比例關系，有效降水才是農業干旱的關鍵考核因子。

由圖1可見，近31年成縣降水分布呈多峰型，出現多最值的情況;31年最大值出現在1990年，年降水量為968 mm，最小值出現在1997年，年總降水量為403 mm，兩者相差565 mm，占平均降水量的89.7%，因此降水時間分布不均勻，1990年降水量大但降水的分布不均勻，伏旱現象明顯，導致該年份出現又澇又旱的現象，對農作物的生長產生了極壞的影響。近31年成縣年總降水量呈持平趨勢，稍有下降，減少率為－6.321 mm/10a，年代際間變化幅度大，年際間雨量最大相差470.9 mm(1968年576.6 mm，1965年105.7 mm)，多少相差5倍有余。另外分析年降水量變化和累積距平變化發現，凡遇干旱年，降水量距平偏差大。

3.2 月降水量變化 由圖2可知，近31年成縣月降水量分布呈正態分布，用MATLAB檢驗正態分布可知月降水量分布服從均值為52.45、方差為43.12的正態分布。1～4月、10～

12月降水量明顯偏少，5～9月降水偏多，以7～9月降水最多，降水量極大值出現在7月份，為120 mm。由此可見成縣干旱應多發生在1～4月、10～12月，但根據成縣地區31年的干旱統計可知，春季干旱和伏旱的發生更為頻繁，冬旱并不明顯，因此成縣地區干旱的主要原因是因為降水的時空分布不均勻，在光照較充足的月份，降水的時空分布不均勻，發生長時間無降水，土壤水分流失過快，土壤墑情下降。同時由于作物在不同的生長發育周期需水量不一，對不同時期干旱的表現程度明顯不同。因此對于農業干旱來說伏旱出現的頻率最大，對人們生產生活的影響也最大。

4 干旱常發生月份降水統計

根據對成縣31年的干旱發生分布規律可知，干旱易出現的月份為5、6、7和8月，因此在此總結相應月份的降水量。

4.1 5月份降水量 比較伏旱期間31年5月份降水量的變化趨勢，5月份降水量基本持平，略有下降趨勢，遞減率為1.377 mm/10a(圖3)，5月份降水極少值出現在2001年，為17.9 mm，較平均值減少了72%，高值最大值出現在2013年，降水量為125.0 mm，較平均增加了81.8%;從整體的降水分布來看，2000年以后低于平均降水量的年份較多。

4.2 6月份降水量 由圖3b可知，6月份降水量呈明顯的下降趨勢，31年平均降水量較1983年下降了39 mm，遞減率為11.619 mm/10a，6月份降水極少值出現在2006年，為21.8 mm，較平均值減少了74%，2000年后降水低值的幅度明顯偏大，高值的幅度明顯偏小，最大值出現在2013年，降水量為124.9 mm;從整體來看，2000年以前降水分布較均勻，2000年以后降水量偏少年份較多。

4.3 7月份降水量 7月份降水量有明顯的增加趨勢，遞增率為11.807 mm/10a，7月份降水極少值出現在2000年，為18.4 mm，較平均值減少了100.3 mm，占平均降水量的84.5%;最大值出現在1998年，降水量為215.6 mm，較平均增加了81.6%;從整體的降水分布來看，降水量在平均值兩側的分布年份將均勻，2005～2013年7月份降水多大于平均值(圖3c)。

4.4 8月份降水量 由圖3d可見，8月份降水量有增加趨勢遞，增率為1.509 mm/10a，8月份降水極少值出現在1999年，為11.5 mm，較平均值減少了96.7 mm，占平均降水量的89.4%;最大值出現在1998年，降水量為199.0 mm，較平均增加了83.9%;從整體的降水分布來看，降水量在平均值兩側的分布年份將均勻。

以上分析可見，月降水量的趨勢分布符合干旱年際變化的規律，近年春季干旱明顯增加，5、6月份降水量均有減少，且6月減少明顯，而此季節恰好是作物播種發育的季節，正好處于春玉米的拔節期，正處于作物生長的需水期，但干旱出現頻繁對農業生產造成極大的影響。而7、8月的降水量明顯增加，符合干旱的年際降水變化規律，夏季干旱的出現頻率減少，由此可知降水量的分布仍然直接影響著干旱的發生于分布。

5 結論

(1)成縣地處徽成盆地，年降水量分布均勻，干旱多發生在夏季，伏旱影響明顯。且結合年降水量和月降水量的分布規律發現，年降水量分布均勻，降水量的大小趨勢基本與農業干旱相對應，但由于降水量的時空分布不均勻，出現降水量與農業干旱不相對應的現象，多出現又澇又旱的現象。因此可以看出降水量的空間分布對成縣農業干旱的影響很大。月降水量分布服從均值為52.45、方差為43.12的正態分布，1～4月和10～12月降水量較少，6～8月降水量明顯增加。

(2)干旱的發生程度具有階段性特征，20世紀90年代干旱較為嚴重，多出現連旱;2000年后干旱程度較為減緩?？偨Y常發生旱情的月份(5～8月)降水量分布發現，5月份降水量基本持平、略有下降減少趨勢，6月份降水量有逐年減少的趨勢，7、8月份降水量有逐年增加的趨勢。由此可知成縣年降水量基本持平，但月降水量的分布趨勢增減明顯。由于降水量的時間分布不均勻導致短時期干旱或水澇現象明顯。月降水量的變化符合干旱的年際變化，夏季干旱的出現頻率減少，春旱的頻率增加。

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