盤錦市旱澇變化特征分析

何 巍

(盤山縣農業水利事務服務中心，遼寧 盤錦 124000)

0 引 言

局部地區的干旱、洪澇災害嚴重威脅著農業經濟的健康發展和生態環境保護，已成為當前亟需解決的重要問題之一。盤錦市位于遼寧省西南部，下轄大洼縣、盤山縣、興隆臺區、上臺子區等，占地面積4071km2。該區域為大陸性季風氣候，降水量時空分布極不均衡，氣候特征為冬長夏暖、寒冷期長、春秋季短、平原風大、雨量集中、光照豐富。境內有大小河流21條，其中大型河流有大凌河、大遼河、遼河、饒陽河，中小河流有小柳河、沙子河、大洋河、鴨子河、外遼河等17條，大多數河流存在比降陡、流程短、面積小等山區型河流特征[1-6]。

近年來，氣候變化對盤錦地區的洪澇災害影響日趨突出，為反映區域氣候變化特征氣溫和降水要素越來越引起研究者的關注[7]。例如，趙路偉等[8]對河南省年、季變化特征依據氣溫、降水資料分析，發現該地區降水呈略微下降、氣溫呈顯著上升的變化特征；史佳良[9]、王麗[10]等從時空變化的角度探討了極端氣溫、降水的變化特征。另外，有學者研究了干旱變化規律，取得一些成果和有意義的結論，如王富強等[11]對不同等級的干旱時空分布利用18個站點的降水距百分率分析；李新周等[12]深入分析了全球變暖與7大干旱區干旱頻率的關系；石崇等對東半球近60a的干旱化變率和趨勢利用SPEI法進行了分析，并認為當前大部分地區正在趨于干旱化；陳少丹等對干旱時空變化特征利用溫度植被干旱指數和標準化降水蒸散指數分析；李謝輝等對研究區各個季節的干旱發生情況選用綜合氣象干旱指數進行統計分析，揭示了各地區的干旱變化規律；史本林等為定量分析干旱發生強度、頻率，從不同時間尺度上選用標準化降水蒸散指數進行了分析。根據現有文獻資料和研究成果，涉及區域洪澇特征分布的研究還鮮有報道，對于旱澇災害、特征的客觀認識無法提供科學的指導。鑒于此，文章以1986-2018年盤錦市氣象站逐年溫度和降水資料依據，從旱澇站、洪澇站、旱站空間分布及變化趨勢的角度，揭示了盤錦地區的旱澇變化規律和時空分布特征，以期為有效防御、準確評估和監測區域旱澇災害提供科學的指導。

1 數據與方法

1.1 數據來源

盤錦地區1986-2018年的月平均氣溫、降水量等數據資料來源于境內的4個具有代表性的氣象站點，以中國氣象數據共享網、氣象自動觀測站等作為氣溫、降水量數據來源，考慮到數據資料的完整性和各氣象站點的地理位置，設定1986年1月—2018年12月作為研究時域。

1.2 研究方法

自然界水系統循環過程中最直接、最敏感的反映氣候變化的水文氣象要素為降水量，評價分析區域旱澇變化特征的重要參數依據是科學、準確的確定降水時空分布規律。目前，Z指數、降水溫度均一化指標、標準化降水指數SPI和降水距百分率Pa為常用的氣象干旱指標。王英等運用降水溫度均一化指標和Z指數研究了阜新地區的干旱特征，并結合區域實際情況和研究成果提出了新的降水溫度均一化指標。文章依據現有研究方法和盤錦地區各氣象站點，對研究區旱澇程度進行了科學評價。為了更加客觀、準確的反映盤錦地區的旱澇分布狀況，結合區域實際情況重新將評價標準劃分為洪澇、正常、干旱3個等級，所對應的降水溫度均一化指標Is取值區間為≥0.85、-0.85-0.85、≤-0.85。指標值Is的計算公式為：

(1)

式中：Z為指標值；σT、△T為氣溫的均方差和某一年氣溫的距平；αi為反映氣溫與降水相關性的系數。盤錦地區各氣象站點的氣溫與降水系數值，見表2。

對盤錦地區1986-2018年各氣象站點的Is值利用公式(1)求解，采用算術平均法求解盤錦地區的平均序列，然后對區域旱澇變化特征利用克里金插值法和線性傾向估計法分析。

2 結果分析

2.1 相關性分析

將盤錦地區各站點的指標值及Is值利用統計分析軟件SPSS進行相關性分析，各站點指標與Is指標之間的相關系數，見表2。其中，“*”為通過顯著性水平α的檢驗。根據表2可知，除盤山縣外其它各站點與Is指標之間存在較強的相關性，顯著性水平通過α檢驗，因此能夠整體分析盤錦市旱澇特征。

表2 各站點指標與Is指標之間的相關系數

2.2 降水溫度均一化指標年代際變化

隨著社會的發展和科技的進步，盤錦地區工農業發展、城市化建設對水資源的需求量急劇增大，區域水資源供需矛盾突出、局部地區洪澇與干旱災害嚴重、暴雨強降雨對城市防洪排澇壓力增大。為更好的反映氣候年際變化趨勢，利用線性回歸法對1986-2018年盤錦地區的降水溫度進行統計分析。依據求解的盤錦市各氣象站1986-2018年的Is值，為更好的反映年代年際變化特征將其繪制成變化趨勢圖。盤錦市1986-2018年均一化指標變化趨勢，見圖1。從圖1可以看出，研究期間盤錦地區的Is值下降速率為-0.012/10a，由此表明該區域為干旱事件增多、洪澇事件減少的變化特征。依據洪澇、正常、干旱等級劃分標準，1986-2018年期間出現洪澇災害的1988、2007兩個年份，而發生干旱事件的有1990、1997、2001、2014四個年份。根據盤錦地區4個監測站1986-2018年的監測數據，Is值呈上升趨勢的站點均有1個，其變化速率為0.018/10a，而其它站點均呈不顯著的下降趨勢，由此表明研究區呈干旱化變化趨勢。

圖1 盤錦市1986-2018年均一化指標變化趨勢

同時，年代際變化上盤錦地區的Is指標呈顯著的階段性變化特征，1987-1996年為正值，1997-2006年、2007-2018年為負值，可見在1996年以前為發生洪澇事件的集中期，而在1997年后主要以發生干旱事件為主。

2.3 旱澇時間特征分析

2.3.1 干旱變化特征

為了反映區域干旱的嚴重程度引入干旱測站比例，盤錦市1986-2018年干旱測站比例，見圖2。從圖2可知，1995年以前除少數年份外，干旱測站比例整體處于較低水平；而在1995年代以后則干旱測站大部分年份均處于較高水平，且干旱測站比例存在連續多年較高的現象，如1996-2002年、2009-2011年、2014-2016年；總體而言，1986-2018年期間盤錦地區的干旱測站比例的變化幅度為0.022/10a，呈波動上升變化特征，F檢驗的顯著水平為α=0.1，可見盤錦市存在干旱面積擴大的變化趨勢。

圖2 盤錦市1986-2018年干旱測站比例

2.3.2 洪澇變化特征

根據以上思路，對盤錦市1986-2018年的洪澇站比例進行統計分析，盤錦市1986-2018年洪澇測站比例，見圖3。從圖3可知，洪澇災害較為嚴重的時期為1986-1990年、1999-2003年，洪澇站比例在此時段處于較高水平，特別是1988、0993、1999年的洪澇站比例均超過50%。總體而言，1986-2018年期間盤錦市洪澇站比例表現出增加-減少-增加-減少的規律，多年平均下降速率為-0.025/10a，F檢驗的顯著水平為α=0.1，可見盤錦市洪澇災害發生區域呈逐年下降的變化特征。

圖3 盤錦市1986-2018年洪澇測站比例

綜上分析，通過對盤錦市1986-2018年的洪澇站和干旱站比例變化分析，洪澇災害主要發生于1995年之前，1995-2000年洪澇與干旱災害呈明顯的交替現象，二者基本相當；2000年以后以干旱災害為主。

2.3.3 旱澇變化特征

對盤錦地區旱澇站比例進行統計分析，盤錦市1986-2018年旱澇測站比例，見圖4。根據圖4可知，1986-2018年盤錦地區的旱澇站比例處于0.16-0.95，其中旱澇站比例處于0.4-0.6、0.6-0.8、0.8-0.95之間的年份為11、4、2年。根據圖4可知，研究期間盤錦地區的旱澇站比例呈上升-下降-上升的變化特征，其中1998年之前個別年份的旱澇站比例較低；從變化特征可知，1986-2018年的旱澇站比例下降速率為-0.0007/10a，變化不明顯，但反映了盤錦地區的旱澇災害表現出不斷減少的趨勢。

圖4 盤錦市1986-2018年旱澇測站比例

2.4 旱澇的空間分布特征

對盤錦市4個氣象站的旱澇頻率、Is值利用Arc GIS系統的插值法進行求解，在空間分布上揭示各地區旱澇特征差異性和變異性。研究表明，盤錦市1986-2018年的Is值介于-0.025-0.002，除盤山縣氣象站點表現出上升趨勢外，其它地區均呈現出小幅度的下降趨勢，可見研究區總體表現出干旱化變化特征；在空間分布上各測站的Is指標線性趨勢值存在一定的規律性，自東南向西北方向盤錦市干旱化趨勢逐漸增強。總體而言，旱澇頻率較高的區域位于遼河流域以南，并以主城區洪澇災害最為顯著。

3 結 論

文章依據1986-2018年盤錦市氣象站逐年溫度和降水資料，從旱澇站、洪澇站、旱站空間分布及變化趨勢的角度，揭示了盤錦地區的旱澇變化規律和時空分布特征，得出的結論如下：

1)盤錦地區的Is值下降速率為-0.012/10a，由此表明該區域為干旱事件增多、洪澇事件減少的變化特征；研究區的干旱測站比例的變化幅度為0.022/10a，呈波動上升變化特征，而洪澇站比例表現出增加-減少-增加-減少的規律，多年平均下降速率為-0.025/10a，可見該地區存在干旱面積擴大的變化趨勢。

2)在空間分布上盤錦地區4個測站的Is指標線性趨勢值存在一定的規律性，自東南向西北方向干旱化趨勢逐漸增強；旱澇頻率較高的區域位于遼河流域以南，并以主城區洪澇災害最為顯著。

3)綜合考慮了旱澇災害受溫度變化的影響，洪澇、干旱年份分析結果與區域實際狀況基本一致，可為有效防御、準確評估和監測區域旱澇災害提供一定的指導。然而，研究時未考慮南支槽、大氣環流和濕度等因素的影響，為保證旱澇分析的準確性還需要考慮多因素的綜合影響進行系統性研究。