張家口地區干旱改變特征探析

侯曉琦

摘要 干旱會給張家口地區的農業生產帶來較大影響，導致農作物減產甚至絕產，同時會造成較大的經濟損失。采用標準化降水指數SPI和數據統計分析方法，深入分析該地區季節干旱時空改變特征，可以為預防干旱提供參考。

關鍵詞 張家口;干旱特征;氣象

中圖分類號：P426.6 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）06–0110–02

隨著全球氣候變暖的不斷加劇，極端天氣與氣候事件頻繁發生，容易引發較大的自然災害，會給當地居民生活和生產帶來很大的影響。因此，科學合理地應對全球自然災害極為迫切[1]。張家口地區呈現西北高、東南低的走勢，中部為陰山山脈。地區北部壩上為蒙古高原的一部分，地勢較為平坦，有較多湖淖，而壩上地形條件復雜，有眾多山巒[2]。由于該地區處于東亞大陸季風氣候區，境內時常發生干旱氣象災害，糧食產量也隨之下降，給當地農民帶來了較大的經濟損失[3-4]。分析張家口地區干旱氣候特征與變化，對降低干旱災害給農業生產帶來的損失有著重大意義。根據標準化降水指數，采用統計分析方法SPI，探討張家口地區的干旱規律。

1 資料與方法

1.1 資料

選擇張家口地區氣象觀測站降水數據作為研究資料，觀測日期從2006年3月—2021年7月，統計對象有月降水量、最大降水量、月雨日數、≥0.1降水日數、≥1.0降水日數、≥10.0降水日數、≥25.0降水日數、≥50.0降水日數。

1.2 方法

SPI指數可以更為準確地表現出不同時間尺度條件下的旱情特征，將2月、5月、8月和11月中的SPI3分別作為冬春夏秋的干旱指數，結合我國的氣象干旱等級標準中規定的內容，可以將3個月時間尺度中的干旱進行分級：無旱（-0.5P≥10%為局域性干旱，而如果干旱站次比<10%，則表示該區域不存在干旱現象。

2 結果與分析

2.1 干旱的基本特征

根據2006—2021年的降水觀測資料，生成不同時間尺度下的SPI變化曲線，不一樣的時間尺度可以體現出不同類型的干旱情況。SPI3可以體現出不同季節條件下的旱澇條件改變特點，該指數與農業干旱有著十分緊密的聯系。不同時間尺度干旱延續時間及旱澇程度也有所不同，2011年6—8月平均干旱強度為-1.23，8月的最大干旱強度為-1.62。雖然不同時間尺度干旱持時間有所不同，可最干旱時間段卻基本相符，多出現在6—7月。

2.2 干旱時空變化特征

2.2.1 春季 2006—2021年，張家口地區春季干旱、輕旱頻率為11%，中旱、重旱頻率為12%，并沒有出現特旱現象。北部壩上區域的干旱頻率比較高，輕級以上干旱共計36%，壩下區域春季干旱頻率在29%～35%之間，中、重旱頻率為3%～18%，輕旱頻率為11%～26%。張家口地區春季干旱具有十分明顯的階段性特點，從統計年份中的春季干旱時間演變特征可知有明顯減輕趨勢。從空間角度來看，全區域性干旱出現5次，站次比高達82.3%。一般情況下，干旱區間越大，對應的強度也就越大，如果春旱發生頻率高，空間范圍也會擴大。春旱空間也具有一致性，可不同地區干旱程度有著較大差異。隨著全球氣候的不斷變化，春旱趨勢有所緩解，正常降水或濕潤的時間不斷增加，由原來的干旱轉變為正常降水或微有濕潤。

2.2.2 夏季 每年夏季都是降水最為集中的時間段，該時段出現干旱的現象比較少，如果夏季出現干旱則會給農業生產帶來很大的影響。在統計年份中，張家口地區夏季以輕、中干旱為主，壩上地區干旱頻率為23%～28%，壩下地區為27%～32%。總體而言，輕、中旱及以上干旱出現頻率為9%～19%。受到季風氣候及全球氣候變化的影響，夏季干旱呈增加趨勢，多存在輕、中旱情況。從干旱空間分布情況來看，全區性干旱并不多，但卻給農業生產帶來很大的影響，糧食產量和農民經濟效益受到較大的影響。夏季出現干旱具有明顯的特點，因為該時段為雨季，干旱頻率并不高，干旱范圍和強度較小，有的年份干旱范圍較大，程度較深，而有的年分降水略多。同時，不同空間干旱程度也有著較大的差異，出現夏季干旱會給農作物帶來很大的影響。

2.2.3 秋季 張家口地區秋季干旱頻率為27%～35%，壩上地區干旱頻率為28%～ 36%，壩下地區干旱頻率為25%～33%。以輕、中旱為主，頻率為18%～31%，重、特干旱頻率為0%～4%。從統計年份來看，全區秋季干旱頻率呈下降趨勢，干旱時間段比較少，只有2006年存在中旱，其它年份并沒有旱情。但全區域出現干旱的強度較大，強度以中旱為主，總體上呈減少趨勢。

2.2.4 冬季 全區域性的冬季干旱出現頻率為21%～38%，壩上地區冬季干旱情況比較輕，頻率為21%～27%，其它地區的干旱頻率較高。輕旱出現頻率比較高，大多為11%～27%。分析時間改變情況可知，受到全球氣候變化的影響，冬季干旱有不明顯減少的趨勢，全區性干旱年份并不多，但存在重旱或特旱區域，這就說明干旱空間范圍比較大，還存在干旱中心區域和干旱站次比高的年份，均有著較重的干旱強度。從空間變化情況來看，壩上、壩下存在一致性，但干旱程度有較大差異。

2.3 典型干旱影響

從統計數據可以發現，張家口地區干旱多發生于春、夏兩季。春旱會對春翻能否適時進行產生影響，如果降水量少則會推遲播期，而夏旱則會給農業生產帶來災害，糧食產量與經濟收入會相應減少。2007年夏季降水量少，存在嚴重的夏旱現象，從SPI3指數來看，壩上多個地區中旱或以上程度干旱持續90 d左右，旱情較為嚴重。壩下多個區縣存在持續90 d的中、特旱，該年份的農作物受災面積多達42萬hm2，約有22萬hm2作物絕收，數萬人由于干旱出現飲水困難情況，給農業生產、民眾生活等多個領域帶來影響。2009年，全區出現持續60～150 d的中旱及以上的旱情，也是較為嚴重干旱年份，多個區縣SPI值達到-2.39，壩上地區4個縣存在特旱，壩下5個縣存在重旱情況。按照河北省相關部門發布的數據來看，農作物受災面積為54萬hm2左右，37萬hm2作物絕收，造成18億元的經濟損失。同時，張家口地區主要河道地表徑流量變小，很多河道出現斷流，多個水庫干枯。張家口地區全區性的夏季干旱較為多發，區域較大，災情也比較嚴重。應根據氣象觀測資料分析氣候變化特征，建立應對措施來降低旱災帶來的影響。

3 氣象干旱成因分析

3.1 太陽黑子

太陽活動周期由峰值年和谷值年構成，11年為一個周期。太陽黑子數越大，越易誘發干旱，相反則干旱并不明顯。太陽黑子極大值年，旱災頻率與強度都比極小值年高出很多，需要在太陽黑子活動極大值年做好旱情預防工作。

3.2 ENSO事件

ENSO事件是在中、東太平洋表層海水中存在較長時間的異常行跡，如果Nino3.4區海溫距平指數（SSTA）超過0.5℃且時間保持在6個月以上，則會引發厄爾尼諾事件，而SSTA值≤ -0.5℃且保持6個月以上，則會導致拉尼娜事件的發生。如果存在單月份中斷，則可以認為持續存在。而對于干旱等級強度而言，厄爾尼諾事件大多出現于春夏兩季，出現頻次與強度都比較高，會在來年初春季節結束。氣象干旱現象的發生與氣溫、降水有著密切關系，厄爾尼諾事件發生年降水量可能會較少，易引發旱災，會對張家口地區旱災范圍產生很大的影響。

3.3 全球變暖

全球變暖會引發氣候異常和氣象災害現象，不利于全球社會經濟以及生態環境的健康發展，會給人類活動造成損失。全球變暖會使全球氣溫升高，對全球氣候系統產生很大的影響。張家口地區近年來的氣溫與全球變暖有著正向響應關系，隨著氣溫的上升，夏天會有更多的酷熱天氣，容易引起高溫等極端天氣，影響氣象干旱情況。全球變暖會使海汽體系統發生改變，ENSO事件與張家口地區氣溫具有微弱正相關，但與降水有著顯著的負相關，如果ENSO事件強度與頻率上升，會使該地區的氣溫升高、降水量減少，從而易誘發干旱事件。

4 結論

2006—2021年的張家口地區春、秋干旱情況有所減輕，而夏季干旱時有發生，有增加趨勢，冬旱具有不明顯減緩特點。短期春旱情況有所減緩，由原來的干旱轉變為正常或略濕潤。大部分地區及年份的夏季干旱時有發生，干旱程度與空間范圍都比較大，具有很強的持續性，但也有減緩趨勢。從空間來看，冬旱在壩上與壩下具有一致性，旱情嚴重程度有所不同。

采用3個月時間尺度的SPI標準化降水指數，可以更為客觀、準確地體現出張家口地區干旱在不同季節演變特征，尤其是會給農業生產帶來很大影響的夏旱，可利用該指數來對農業干旱情況進行監測與預警。但因為SPI標準化降水指數只針對降水，沒有考慮蒸發、蒸散等因素。因此，針對水資料及灌溉條件良好的區域，還應綜合分析與判斷干旱情況，這樣才能更為準確地識別與分析干旱情況的改變情況。

參考文獻

[1] 劉淼，周園園，魯春霞.氣候變化背景下張家口地區干旱化趨勢[J].草業科學， 2020， 37（7）： 1416-1423.

[2] 王立麗.京津冀干旱時空變化及其對氣象因子的響應[D].邯鄲： 河北工程大學， 2020.

[3] 郝宏業.張家口市氣候變化特征及其干旱影響[J].農業技術與裝備， 2020（3）： 120-121.

[4] 容錦盟，周丹，羅靜，等.4種干旱指標在華北地區氣象干旱監測中的適用性分析[J].干旱地區農業研究， 2019， 37（1）： 259-267.

責任編輯：黃艷飛

Abstract The occurrence of drought will have a great impact on agricultural production in Zhangjiakou area， lead to crop reduction and no production， and bring great economic losses. In this paper， the standardized precipitation index SPI and data statistical analysis methods are used to deeply analyze the temporal and spatial change characteristics of seasonal drought in this area， which can provide reference for drought prevention.

Key words Zhangjiakou; Drought charac-teristics; Meteorological