用標準化降水指數分析粵西地區冬、春旱的氣候變化特征

劉秀芬，佟 偉，歐 月，范儒彬

（1.廣州市海洋與漁業環境監測中心，廣東廣州 510235；2.廣東海洋大學，湛江 524088；3.佛山市順德區突發事件預警信息發布中心，廣東佛山 528300）

用標準化降水指數分析粵西地區冬、春旱的氣候變化特征

劉秀芬1，佟 偉2，歐 月3，范儒彬1

（1.廣州市海洋與漁業環境監測中心，廣東廣州 510235；2.廣東海洋大學，湛江 524088；3.佛山市順德區突發事件預警信息發布中心，廣東佛山 528300）

干旱是影響粵西地區的主要氣象災害之一。基于粵西地區湛江、徐聞、電白、陽江、上川島5站1961～2005年的逐月降水資料，采用標準化降水指數（SPI）及其干旱等級序列，統計分析了粵西地區歷年冬春季節干旱強度年際變化。研究結果表明，冬春兩季干旱強度在20世紀60年代初期達到近45年來最強。2000年以后春季干旱的區域逐漸擴大。近45年來，春旱發生的次數比冬旱多。在當前的氣候變化背景下，粵西地區干旱對農業生產的不良影響有加重的趨勢。

標準化降水指數 冬春季節 干旱 粵西地區

干旱是我國最主要的自然災害之一，較其他自然災害影響以及所造成的損失也更大。因其頻繁發生、持續時間過長、涉及范圍大、發生緩慢且災前無明顯征兆的特點，已長期困擾著粵西地區的工業建設，尤其給農業生產帶來了極大的影響。干旱問題一直是研究的重點。雖然粵西地區年降水量在1 000 mm以上，但80%以上的降水量集中在汛期4～9月 ?？梢?，粵西地區的降水量時空分布非常不均衡。

干旱分為2種：（1）降水長期處于不平衡的缺水狀況；（2）年內各季節出現水分不平衡導致的缺水現象，即季節性干旱?；浳鞯靥幋箨懩隙?，處于南亞熱帶—北熱帶交界的邊緣，屬亞熱帶季風氣候區，由湛江、茂名、陽江、云浮等4個地級市轄區構成。文章以粵西沿海地區的湛江、徐聞、陽江、電白、上川島等5個站點，1961～2005年共45年的逐月降水資料進行分析，旨在研究粵西沿海地區干旱的基本氣候特征，以尋找粵西沿海地區干旱發生的氣候規律。5個站點沿著粵西地區狹長地帶覆蓋著整個粵西沿海地區，頗具代表意義。

1 標準化降水指數的分析方法

SPI的計算原理：標準化降水指數是由Mc Kee等1993年提出的1個相對簡單的干旱指數，其基本特點是只需要較長時間的降水量資料，即可計算出不同時間尺度的干旱指數。

SPI通過有降水記錄的地區確定出降水異常事件，在降水分析中，利用Gamma分布概率密度函數擬合降水時間序列，再經過正態標準化而得。該指標適用于多時間尺度的特征分析，該文主要分析3個月時間尺度的季節性干旱。

2 干旱等級劃分

該文的研究時段是粵西地區的冬春季節，冬季選擇12月到翌年的1～2月降水的累計量，春季選擇3～5月降水的累積量，以3個月時間尺度，使用公式計算SPI值，參照國家氣候中心的劃分標準劃分干旱等級（見表1），分析粵西地區的冬春季節干旱的變化規律。該文采用的粵西地區SPI指標統計方法是通過5站SPI統計得到SPI均值作為整個粵西地區SPI指標來分析干旱情況。

表1 標準化降水指數SPI的干旱等級

3 干旱評估指標

干旱強度（Sij）：干旱強度是用來評價干旱的嚴重程度，單站的某時段內的干旱強度一般可由SPI值反映，SPI絕對值越大，表明干旱越嚴重。某區域內多年的干旱程度可由下式得到

其中，m為該區域內發生干旱站數，SPIi為發生干旱時的SPI的絕對值。干旱強度表示干旱發生時的嚴重程度，當干旱強度在0.5～1.0時為輕微干旱強度，當干旱強度在1.0～1.5時為中等干旱強度，當干旱強度＞1.5時為重旱強度。由于該文主要是分析粵西地區干旱情況，故文中將SPI＞-0.5的值處理成0，以方便探討研究。

圖1 粵西地區冬季干旱強度歷年變化特征

圖2 粵西地區春季干旱強度歷年變化特征

4 結果分析

圖1為粵西地區冬季干旱強度歷年變化特征。計算結果表明，粵西地區近45年來冬季發生干旱的強度在0.51～2.09，平均干旱強度為1.05。在發生冬季干旱的21年中，有12年干旱強度達1.0以上。有1年達到特旱強度，3年達到重旱強度，有8年干旱強度在1.0～1.5，其余9年為輕旱程度。這表明，粵西地區發生干旱時，干旱強度多以輕旱和中旱為主；從干旱發生強度的時間來看，1962年為近45年來干旱發生強度最輕的一年，年干旱強度僅為0.51；1963年是近45年來冬季干旱強度最嚴重的一年，1966、1978和1987年是冬季干旱強度第2嚴重的干旱年。圖1干旱發生站次比和干旱強度分析比較，干旱強度歷年波動曲線近似于站次比變化，也就是說一般站次比高的年份干旱程度也較重，如1963和1966、1987年這3年干旱強度在1.5以上，都為全區域性冬旱。

綜上，各年代干旱強度比較，20世紀60年代冬季平均干旱強度達到最強，達到1.25干旱發生強度，其次是20世紀80年代；70和90年代干旱發生強度較輕。

圖2為粵西地區春季干旱強度歷年變化特征?；浳鞯貐^近45年來發生春季干旱的年代干旱強度在0.51～1.75，平均干旱強度為1.01。在春季發生干旱的28年中，有2年達到重旱強度，有11年為中旱強度，15年為輕旱強度。這表明，粵西地區發生干旱時，干旱強度多以輕旱和中旱為主。從干旱發生強度的時間來看，1963、1964以及1993年是近45年來干旱強度最強年。

圖2干旱發生站次比和干旱強度分析比較，春季干旱強度歷年波動曲線近似于站次比變化，也就是說一般站次比高的年份干旱程度也較重，如1963和1964、2003年這3年干旱強度在1.5以上，為全區域性春旱。

粵西地區春季各年代干旱發生強度比較，以2001年以來近5年干旱發生強度最強，達到1.05，其次是20世紀60和90年代；20世紀70～80年代干旱發生強度較輕。

綜上，粵西地區冬春季節干旱多以輕旱和中旱為主，冬春季節干旱強度最強年皆發生在20世紀60年代，春季發生第2嚴重干旱年在20世紀90年代前期至中期。

5 結論

5.1 冬季干旱發生規律

（1）粵西地區冬季干旱在空間分布上多年的變化趨勢較為一致，各個年代里發生干旱的次數分布較均勻，20世紀70年代以前各站發生的時間多有不同，而80年代以后各站發生干旱的時間較為一致?；浳鞯貐^的冬季干旱發生較嚴重的階段是在20世紀60年代中期、70年代中期以及80年代初期和后期，90年代之后冬季干旱的程度較輕。

（2）20世紀80年代之前較容易發生區域性或局地性冬季干旱，而80年代以后容易發生全區域性干旱?；浳鞯貐^冬季以發生全區域性輕旱為主，而發生中旱以上等級的旱情以區域性或局部地區發生較為常見。20世紀60年代冬季平均干旱強度達到最強，其次是20世紀80年代；70年代和90年代干旱發生強度較輕。

5.2 春季干旱發生規律

（1）5站發生春旱的趨勢不一。20世紀60年代前期以及80年代后期至90年代前期這些階段，春季發生干旱的時間較為一致，其余時間年份上，5站干旱發生時間差異較大，以個別站在不同年份中發生干旱的情況居多。春季干旱發生較嚴重的階段主要集中在20世紀60年代前期、70年代后期、90年代前期以及2003～2005年，其余以個別站點在不同年份以發生輕旱為主。

（2）20世紀80年代以前和90年代以后容易發生全區域性春季干旱，20世紀80年代發生區域性干旱和局地性干旱較為常見。輕旱以及中旱以上等級旱情都以區域性或局地性發生為主，即較少出現全區域性的輕旱和中旱以上的旱情。以2001年以來近5年干旱發生強度最強，其次是20世紀60、90年代；20世紀70、80年代干旱發生強度較輕。

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