大荔縣降水量變化特征及其對農業生產的影響

李 東，韓蓓蓓，雪 婷，張 顥，馬耀絨

(1.大荔縣氣象局,陜西 大荔 715100；2.渭南市氣象局，陜西 渭南 714100)

在全球變暖的氣候背景下，我國區域降水及氣候特征出現了明顯的變化，局部地區降水日變化的改變和局地強降水異常，是導致旱澇災害發生頻率呈增加趨勢的重要因素之一。前人對全國和全省的降水日變化、雨日變化特征進行了較為深入的研究[1～4]，其中林紓等[5]通過研究指出甘肅省的降水量和雨日的特征，以黃河為界，河西的年降水量在增加，河東的年降水量在減少，減少最明顯的區域分別為徽縣和康縣盆地；蔡新玲[6]等對陜西省近47 a來降水變化整體特征進行研究得出陜西地區年降水量呈明顯的減少趨勢，主要表現在春秋季降水的減少；汪青春[7]等研究表明青海省近年來夏半年降水量和雨日在減少，但下半年的降水強度卻在增強；王大均等[8]認為近40 a來中國降水量的空間分布與相應的時段的雨日數空間分布一致；但顧駿強[9]等指出，浙江省的年降水量在增加，雨日卻沒有同步增加；李春強[10]等運用小波分析方法對1965-2005年河北省降水量進行分析，也指出在該時間尺度下存在了3個降水周期，但不同地區降水的多尺度效應具有明顯差異；筆者通過以大荔縣為例，對該縣域1961-2016年日降水資料進行深入分析，揭示出大荔縣降水變化特征，降水對氣候災害等的影響，對研究該區域生態環境的演變以及制定氣候變化影響策略等方面具有重要意義，也為該地區的農業生產決策提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 研究區域概況

大荔縣域面積1 776 km2，耕地面積9.3萬hm2，人口72萬人。位于陜西關中平原東部，主要地貌分為黃土臺塬、渭河階地、洛南沙苑、黃河灘地四個類型，屬暖溫帶半濕潤、半干旱季風氣候。由于受西太平洋副熱帶高壓與地理位置的影響，氣候季間差異明顯，四季分明，春溫回升快，秋季多霖雨。

1.2 資料來源及方法

選取大荔縣氣象站1961-2016年的年、月及逐日降水資料，通過計算平均值、均方差、變異系數、偏態系數、變化傾向率等指標來分析大荔縣近56年來降水量、雨日、雨強等氣候變化特征。具體計算方法見參考文獻。

季節劃分：3-5月為春季，6-8月為夏季，9-11月為秋季，12-次年2月為冬季。

雨日定義為日降水量>0 mm的日數，小雨日定義為日降水量為0～9.9 mm的日數，中雨日定義為日降水量為10.0～24.9 mm的日數，大雨日定義為日降水量為25～49.9 mm的日數，暴雨日定義為日降水量>50 mm的日數。

2 結果與分析

2.1 年降水量的趨勢分析

根據統計結果顯示，大荔縣近56 a間平均降水量為503.51 mm。年降水量趨勢方程為Y=-0.9507X+2391.5(其中Y為降水量，X為年份)，由圖1可以看出，56 a來該地區降水量總體呈遞減趨勢，降水量直減率為-9.5 mm·10a-1。其中該縣最大年降水量為843.5mm出現在2003年，是多年平均降水量的1.68倍，最小年降水量發生在1986年，僅為282.1 mm，較多年平均降水量偏少4成。根據降水量累積距平圖可以看出大荔縣年降水量較常年同期偏多的年份占46%，且僅有15個年份的降水量接近常年同期，在2004-2008年連續5 a出現的年均降水偏少的現象。

圖1 大荔縣年降水量變化及累積距平變化

2.2 年雨日的變化規律

1961-2016年年均降雨日數為81 d，最大年降雨日數出現在1964年，累計降雨日數116 d較常年同期偏多4成，年最小降雨日數為51 d，出現在1995年較常年同期偏少4成。年降雨日數在總體上出現減少的趨勢,雨日直減率為-2 d·10a-1；根據降雨日數累積距平圖可以看出56 a間有30個年份的降水日數高于常年平均降水日數，降雨日數呈偏態分布，系數為Cs=0.023，為正偏分布。

圖2 大荔縣年降雨日數變化趨勢和累積距平變化

2.3 各年代際之間降水量和降雨日數的變化特征分析

結合表1可知，1961-1990年間的平均降水量為524.59 mm，1991-2016年間的平均降水量為479.84 mm。每個年代際之間的降水量可以看出年降水量的最大值、極差和變異系數總體呈增長趨勢，而每10 a平均降水量、降水量最小值的變化波動較大,總體呈遞減趨勢；說明年代際內降水量的離散程度高，差異大。年代際降雨日數的均值在56 a間總體呈減少趨勢，變異系數年代際間呈波動變化趨勢，說明雨日數年代際間波動性大，且這種波動隨年代際增加或減少的波動幅度都在增加。究其原因，大荔縣地處關中平原東部，受西太平洋副熱帶高壓和西風帶冷槽的共同影響，導致大氣環流發生改變。

表1 年代際間降水量和降雨日數變化分析

2.4 季節性降水量的趨勢特征分析

根據圖3可以看出該地域春季降水量的減少趨勢比較明顯，夏季和秋季的降水量呈現出弱的減弱趨勢，而冬季降水量卻呈現出弱的增加趨勢。降水累積距平百分率圖可以看出春夏秋冬四季的距平百分率都是負值多于正值，其中秋季的降水距平百分率負值較其他三個季節相比偏多，并在1969-1973、1976-1980、1986-1991、1997-2002和2006-2010年間的秋季都出現連續的降水量減少。

圖3 大荔縣四季降水量變化及降水量距平百分率變化

2.5 各年代際之間降水量和降雨日數的變化特征分析

通過表2分析可知，在春季及在春季中各年代之間的變異系數變化中，春季的平均降水逐年代減少，變異系數(除70年代外)逐年代呈增長趨勢，70年代變異系數僅為0.15(是同期冬季降水變異系數的1/3)，說明該縣域55 a間春季降水在年代內分配極不均勻，且年代際間降水波動幅度越來越大。夏季降水波動幅度最小，但夏季平均降水量最大，其較小的變化幅度仍會對全年降水量變化產生較大的影響。

表2 近55 a大荔縣四季降水量變化特征分析

2.6 不同等級降雨日數的變化特征

根據雨型統計，全年內小雨雨日變化趨勢與年雨日變化趨勢基本一致，而10 mm以上降雨日數則呈遞減趨勢變化；按月份統計，年內雨日隨著月份增加先增加后減少，12月份雨日平均最少，平均為2.6 d，9月份雨日最大，平均為10.62 d；以季節雨日計算，春季平均雨日21.08 d，夏季27.46 d，秋季24.88 d，冬季9.2 d。結合表4分析，夏季年代際間雨日均值明顯高于其他季節，且年代際離散程度最小，冬季變異系數明顯高于春、夏、秋季，表明其年代內雨日離散程度較大，且年代際間波動幅度越來越大。

圖4 大荔縣不同等級降雨日數變化特征

表3 大荔縣四季降水強度變化

2.7 降水強度分析

降水強度定義為單位雨日內所降雨量，降水與雨日之間的關系通過降水強度來表示。通過日降水資料分析得出該縣域多年平均降水強度為，其中小雨、中雨、大雨、暴雨多年平均強度分別為2.38、15.82、32.87、71.57 mm·d-1。由表3可以看出，1980年代前后年代際間年降水強度都呈遞減趨勢，年代際間降水強度的離散程度相差不大。此外，90年代至21世紀，四季降水強度均呈遞增趨勢，冬季增幅達45%，但其變異系數較大，表明年代際內冬季降水強度波動明顯；90年代之前四季降水強度均呈先增加后減少的趨勢，冬季降水強度的離散程度高于春季。結合2.1和2.2的分析結果，年代際間降水量和雨日數總體都呈降低趨勢，而在80年代前后年代際間降水量和雨日數都出現小幅增加后又呈減少趨勢，說明年內平均降水強度總體也是呈減少趨勢。

3 降水變化對農業生產的影響分析

近年來大荔縣氣候存在著變暖變干的趨勢，年降水量總量偏少，加之強對流天氣出現的頻率越來越高，這將對縣域農業生產產生不利的影響。根據大荔縣歷年的災害顯示，20世紀以來呈災情頻，范圍廣的特征，如2012年的7月大荔縣北部塬區，自西向東出現強對流災害天氣，暴雨夾帶著冰雹持續了約40 min，其中冰雹的最大直徑1.5 cm，最大風力達8級左右，造成全縣全縣8個鎮80個村4830人受災，約6 341.2 hm2農作物受損，其他電力設施和道路受到不同程度的損壞，直接經濟損失約3.3億。強對流天氣、干旱等災害造成的災情還有很多，在此就不一一列舉了。雖然氣候變化不會動搖糧食的自我供應能力，但會給農作物造成損失，也會增加農業生產的物質投入，對技術管理的要求將更高，農業額外投入將會增加。

4 結論與討論

(1)大荔縣年平均降水量為503.5 mm，年降水量總量呈減少趨勢，降水量直減率為-9.5 mm·10a-1；年降水量主要集中在夏、秋兩季的6、9、10月份，占全年降水量的75.7%，冬季降水量最少僅占全年降水量的3.5%；年際間降水量也總體呈減少趨勢。年際間降水波動幅度逐年代減少，但干旱與洪澇年份明顯，干旱年份逐年代再增多，不利于本地區農業發展。該地區可通過修建水利工程等措施，對年內、年際間降水進行調節，合理分配本縣域水資源。

(2)大荔縣的年降雨日數總體也出現減弱趨勢，雨日遞減率為-2d·10a-1；降雨日數在春季、夏季和秋季分布差異不大，冬季最少僅占全年降雨日數的3%，其中春季和秋季的降雨日數的減弱趨勢明顯；該地域年降水量的降水日數都呈減少趨勢但變化不同步存在時間上存在差異。

(3)就四季而言，80年代前后年代際間年降水強度都呈遞減趨勢，年代際間降水強度的離散程度相差不大。90年代到21世紀，四季降水強度均呈遞增趨勢，冬季增幅達45%，但其變異系數較大，表明年代際內冬季降水強度波動明顯；

(4)進入20世紀90年代以來，氣候變暖，異常氣候事件在關中平原頻繁出現，春、秋季降水量再減少，春旱和秋旱加劇；而夏季的降水強度在增強，局地強雷暴、強降水天氣、洪澇災害再增多。