福建省多維度氣象干旱特征時空分布分析*

楊歆雨 張容焱 潘 航 高詩妍 于 晨 鮑瑞娟

1 福建省災害天氣重點實驗室，福州 350007 2 福建省氣象災害防御技術中心，福州 350007 3 福建省氣候中心，福州 350007

提 要： 21世紀以來，福建省出現多次嚴重或較嚴重的干旱事件，尤其近年來干旱呈現多發頻發態勢，干旱災害仍然是福建防災減災的重要內容之一。根據福建省66個國家氣象站1961年1月至2020年12月的逐日氣象干旱綜合指數(MCI)，參照本地算法及《區域性干旱過程監測評估方法》，識別全省區域及66個氣象站的干旱過程，并通過Copula函數，揭示福建干旱過程變化規律和重現期特征。結果表明：福建干旱歷時和強度變化趨勢基本一致；干旱過程多為單季干旱和兩季連旱，兩季連旱主要為夏秋旱和秋冬旱，三季連旱僅出現過夏秋冬連旱；大部分干旱過程存在1～3 a的重現周期，嚴重干旱過程較少；超50年一遇的干旱過程是1967年和2003年的夏秋冬三季連旱；重現期較短的干旱，中南部沿海一帶干旱歷時長、強度強，由此往北逐漸縮短和減弱；重現期長的干旱，中南部沿海一帶仍然是干旱歷時長、強度強區域，但北部內陸山區同時出現了干旱歷時較長、強度較強的區域；60年來，除9年無旱，18年局部區域干旱重現期達100年以上外，其余33年干旱重現期均未超過50年。

引 言

全球變暖加劇了氣候系統能量和水分循環相互作用的變化，水分平衡變化導致極端旱澇事件頻發(張霞等，2018；倪深海等，2019)。干旱是最常見、最嚴重的自然災害之一，由于其影響范圍廣、持續時間長、出現頻率高，常常給人類生產、生活帶來巨大的損失(金燕等，2018；張強等，2020)，據統計，氣象災害引起的損失在各類自然災害造成的總損失中約占85%，而干旱災害又占氣象災害的50%左右。中國是干旱災害發生頻率最高且影響最嚴重的國家之一，旱澇格局呈現為北方易受旱災影響、南方旱澇并發的特征(馬柱國等，2018)，大范圍的干旱災害連年發生，農作物每年平均受旱面積為2.09×107hm2，最高年份達4.05×107hm2，平均干旱成災面積為8.87×106hm2，最高年份達2.68×107hm2。每年造成的糧食減產從數百萬噸到3000多萬噸，干旱的直接經濟損失高達每年440億元(Su et al，2018)。干旱是個錯綜復雜的過程，根據不同的研究目標選擇適宜的干旱指標來預測、評估旱情的發生、發展和變化情況，才能更好地為水資源的合理利用和科學抗旱提供依據(Obasi，1994；謝五三等，2019；左冰潔和孫玉軍，2019；楊歆雨和李棟梁，2019；張強等，2021)。考慮實際業務需求，2012年國家氣候中心在業務中推行了改進的氣象干旱綜合指數(MCI)，是綜合考慮前期不同時間段降水和蒸散對當前干旱的影響而構建的一種單站干旱指數(楊帆等，2015；廖要明和張存杰，2017；王素萍等，2020)，并發現MCI指數對干旱過程的刻畫效果最好(王榮江等，2021；謝五三等，2021)。

對于干旱事件需要多個干旱特征量來表征，如干旱歷時、干旱強度、強度峰值和干旱空間范圍等，目前對干旱的描述多側重于干旱歷時和干旱強度兩個方面，中國氣象局(2021)發布的氣象行業標準(以下簡稱“行標”)中規定了區域性干旱過程的確定方法、評估指標和等級劃分，根據該標準可以識別單站和區域干旱過程的歷時和強度。另外，用于評價氣候事件嚴重程度的重要指標——重現期，也備受人們的關注。近年來，學者們使用全歷時重現期方法(馮國章，1995)、多元平穩隨機過程游程分析(張學成等，1996)、模糊聚類分析(朱廷舉和胡和平，2001)、馬爾科夫鏈模型(孫鵬等，2014)等方法對重現期進行研究，但是不同的干旱變量(如：干旱歷時和干旱強度)往往是用不同的分布函數進行擬合的，使得利用傳統的統計方法建立多變量模型變得困難。Sklar(1959)提出的Copula作為一種聯合函數近年來被廣泛地引入到水文干旱、氣象干旱等研究中。Copula函數能較好地對干旱問題中的多特征量進行多元擬合，并對多變量系統進行條件概率和重現期分析。許多研究也表明，游程理論和Copula函數的聯合應用能夠為多變量干旱特征分析提供有效的研究途徑(徐春曉等，2011；周玉良等，2011)，擬合得到的干旱歷時和干旱強度的聯合概率分布，其計算的重現期與實際受旱狀況相符(李天水等，2016)。

福建地理位置特殊，天氣氣候復雜，屬于亞熱帶濕潤季風區，雖然地處中國東南沿海，降水充沛，但由于降水量年際間和季節間的不均勻性以及季內分布的脈沖性，使季節性連旱發生頻繁，干旱季節性、區域性很強(陳家金等，2006)。21世紀以來，福建省出現多次嚴重或較嚴重的干旱事件，尤其近年來干旱呈現多發頻發態勢：2003年，發生自1939年以來最嚴重的夏秋冬連旱，全省農作物受旱面積達17.50萬hm2，361個鄉鎮187萬人出現飲水困難；2018年，發生春夏連旱，糧食作物受災較重，特別是對早稻播種和秧苗生長不利，部分地區早稻改種旱地作物；2019年，發生秋冬連旱，導致水稻、玉米、薏米、錐栗、茶葉等減產，全省13.42萬人受災，農作物受災面積為1.753萬hm2，絕收面積為0.11萬hm2，直接經濟損失達1.52億元；2020年，發生夏秋連旱和冬旱，福州、寧德等地出現明顯人飲水困難和工業用水緊張情況。可見，干旱災害已成為福建防災減災的重要內容之一。

回顧已有的工作發現，前人通過日雨量≤2 mm連續日數(連旱日數)統計，對福建干旱氣候態已有足夠的認識，但由于連旱日數不屬于隨機變量，無法開展重現期的研究。另外，張容焱等(2019)分析改進的MCI指數在福建的適應性，認為該指數適用于福建干旱事件的研究，構建了適合福建的氣象干旱過程監測預警和強度評估指標(以下簡稱“本地算法”)，并開展了業務應用。本文根據“行標”及MCI指數的干旱等級(中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會，2017)，識別1961年1月至2020年12月福建省各站點的干旱過程和全省干旱過程。但是在研究中發現，根據“行標”規定方法，用66個站的MCI均值來表征全省區域的MCI值，識別出來的干旱過程與《中國氣象災害大典福建卷》(溫克剛等，2007)及《福建水旱災害》(福建省人民政府防汛抗旱指揮部辦公室，2018)中記載的歷史過程存在一定差距，而“本地算法”建立的全省MCI綜合指數序列，識別出來的干旱過程更加接近歷史過程，因此本文在研究全省區域干旱時使用“本地算法”，并進行重現期特征研究，以期對福建干旱風險的進一步認識提供參考。

1 資料和方法

1.1 資 料

根據GB/T 20481—2017氣象干旱等級(中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會，2017)干旱綜合指數計算方法，利用福建省66個國家氣象站，1961年1月至2020年12月逐日氣溫、降水等數據，計算逐日MCI指數，并劃分逐日干旱等級。

1.2 方法介紹

1.2.1 干旱過程的確定

(1)單站干旱過程

根據單站逐日MCI指數，采用“行標”中單站干旱過程監測方法，計算單站干旱歷時、干旱累計強度和干旱過程強度：當單站(區域)日干旱強度達輕旱及以上等級，且連續15天及以上，至少有1天干旱強度達中旱及以上等級，則發生一次單站干旱過程。單站干旱時段內第一次出現輕旱的日期，為干旱開始日；干旱過程發生后，但出現連續5天干旱等級為無旱時，則單站干旱過程結束，干旱過程結束前最后一天氣象干旱等級達輕旱及以上的日期為結束日。開始到結束日(含結束日)的總天數為干旱過程持續日數，即干旱歷時。

累積干旱過程強度是干旱指數強度與持續時間的綜合，而：

(1)

式中：D(n)為累積干旱強度，n為干旱過程日數，Id(i)為干旱過程內第i天的單站日干旱強度絕對值，a為權重系數，一般取0.5～1.0，推薦取0.5。

通過滑動單站干旱過程內持續干旱天數計算單站累積干旱強度，取單站干旱過程內最強累積干旱強度作為單站干旱過程強度，而：

Z=MAXk=1,m{MAXn=1,k[D(n)]}

(2)

式中:m為干旱過程總天數，n為干旱過程內干旱持續天數1≤n≤m；D(n)為單站累積干旱強度；MAXn=1,k()為通過不斷滑動單站干旱過程內持續天數n，比較尋找n=1,2,…,k天的最大單站累積干旱強度；MAXk=1,m()為通過不斷滑動單站干旱過程內干旱日k(1≤k≤m)，比較尋找包含第k天的最大累積干旱強度。

(2)區域干旱過程

采用“本地算法”，建立全省區域MCI綜合指數序列，分析區域干旱等級和過程判斷指標，具體定義和算法等詳見張容焱等(2019)。

(3)干旱過程命名規則

干旱過程嚴格按照福建氣候季節命名，以3—6月為春旱，7—9月為夏旱，10—11月為秋旱，12月至翌年2月為冬旱，冬旱年份命名以12月的年份為冬旱年。

跨季節連旱年份命名規則：以起始一季干旱的年份命名。如：秋冬連旱時間雖然跨入新年，年份命名為上一年的秋冬旱，冬春連旱也命名為上一年的冬春旱。

1.2.2 Copula函數

當選用干旱歷時和干旱強度兩個干旱特征變量共同來描述干旱過程時，則需要解析兩者之間的聯系，即計算它們的聯合概率分布函數。目前，應用較廣泛的是Archimedean Copula函數族(Shiau and Modarres，2009)。利用樣本經驗概率和Copula函數聯合概率的離差平方和最小可選取最優Copula函數。本文選取Gumbel Copula函數來模擬干旱強度和干旱歷時的依存關系。

1.2.3 邊緣分布函數

干旱歷時和干旱強度分別服從指數分布和Gamma分布，其模型參數可用極大似然估計法得到。干旱歷時、干旱強度的聯合分布函數和聯合超越概率的計算方法詳見楊歆雨和李棟梁(2019)。

1.2.4 重現期確定

重現期是用于評價氣候事件嚴重程度的一項重要指標，近年來也受到學者們的廣泛關注。干旱重現期定義為在一定年代的資料統計期間內，大于或等于某干旱持續時間(或強度)的干旱出現一次的平均間隔時間，通俗的來講就是這么嚴重的干旱，多少年出現一次。Shiau and Shen(2001)推導出了干旱歷時和干旱強度單變量重現期公式，但在干旱特征的分析中往往需考慮多個干旱特征量來分析干旱的重現期，因此本文引入干旱歷時和干旱強度的聯合屬性。Shiau(2006)提出基于Copula函數的干旱歷時和干旱強度聯合分布的重現期可以分為兩種情況：干旱歷時或干旱強度其中一個達到某一閾值，干旱歷時和干旱強度同時達到某一閾值。本文主要分析干旱的聯合重現期，即第一種情況，其計算公式如下：

TDS=E(L)/[1-FDS(d,s)]

(3)

式中:TDS為干旱歷時和干旱強度的聯合重現期，E(L)為干旱間隔的數學期望值，FDS(d,s)為干旱歷時和干旱強度的聯合分布函數。另外，對于建立好的Copula函數，其邊際函數概率分布值的不同組合可能產生相同的累計概率，在干旱風險評估中，往往對隨機事件的超臨界狀態更感興趣，因此引進第二重現期的概念(劉曉云等，2015)。聯合重現期與第二重現期不同在于，聯合重現期是多元變量的聯合屬性，第二重現期則是將多元變量投影到一元變量的屬性。本文研究發現，由聯合重現期計算得到的干旱典型年份多年一遇小于歷史記載的干旱重現期，而第二重現期獲得的多年一遇接近歷史真實情況，因此最終選取第二重現期對福建干旱過程進行描述。

2 干旱氣候特征

2.1 干旱過程年季變化特征

2.1.1 全省干旱過程年頻數

60年間，共發生69次干旱，年度干旱次數多為1次(共計36年，占52.17%)，一年中發生干旱次數最多為3次的有5年(1964、1971、1977、2007、2011年)，未出現干旱的有9年(1961、1965、1972、1975、1976、1997、2001、2010、2016年)。

2.1.2 全省干旱季節分布

福建氣象干旱以單季旱為多，占比達58%，其中又以夏旱為最多，冬旱為次；兩季連旱占比達36%，以秋冬旱為多，夏秋旱次之，冬春旱最少；三季連旱占比僅6%，皆為夏秋冬連旱，其他季節組合的三季連旱從未出現過。60年間共發生4起夏秋冬連旱，分別出現在1967、1978、1995和2003年。

2.1.3 歷年全省干旱過程強度和持續時間

由于指數累加的干旱強度包含有時間分量，不能充分體現干旱時間長強度弱，或干旱時間短強度強的過程差異，故采用平均強度分析歷次全省干旱過程強度演變特征。

干旱平均強度最大的是2011年的春旱(圖1)，其次是1962年的冬春旱，2003年的夏秋冬旱僅位列第三。持續時間最長的是2003年夏秋冬旱，其次是1967年的夏秋冬旱。按照95%、80%、50%百分位數劃分強度，特強干旱過程有3次(2011、1962和2003年)，強干旱過程有10次，較強干旱過程有21次，弱干旱過程有35次。同樣采用百分位數劃分持續時間，特長過程有2003、1967和2020年共3次。多年來，干旱持續時間變化不大(圖1中綠虛線)，但強度變化有所增加(圖1中黑虛線)。

圖1 1961—2020年福建省歷史干旱過程平均強度和持續時間變化Fig.1 Changes in mean intensity and duration of historical drought processes in Fujian Province during 1961-2020

從圖1可見，1962年和2003年屬于干旱強度強、持續時間長的類型，2011年春旱屬于干旱強度強、持續時間短的類型，2007年春旱屬于強度弱、持續時間短的類型，等等。

2.2 干旱空間分布

2.2.1 單站最強干旱過程強度及持續時間空間分布

各站歷史最強干旱過程累計MCI指數最大是28.7(平潭，2003年)，最小是14.5(周寧，1967年)，從強度的空間分布(圖2a)看，寧德南部沿海至漳州沿海，以及南平地區閩江流域河谷盆地和九龍江流域河谷盆地強度強，鷲峰山區和閩西強度弱。

圖2 1961—2020年福建省(a)最強干旱過程強度、(b)最強干旱過程歷時(單位：d)、(c)最強干旱過程發生年份空間分布Fig.2 Spatial distributions of (a) intensity of heavies drought process, (b) duration (unit: d) of the heavist drought process and (c) years with heavist drought process in Fujian Province during 1961-2020

最強干旱過程持續時間也是以沿海和武夷山為長(圖2b)，其中寧德沿海大部、福州內陸縣市、泉州—廈門—漳州接壤縣市、武平縣超過220 d，即干旱時長超過7個月，最長的是長泰343 d(1962年7月8日至1963年6月15日)，最短的有119 d(上杭，2019年10月8日至2020年2月3日)。值得一提的是，全省干旱過程最長持續時間224 d(2003年6月19日至2004年1月28日)，遠短于單站干旱最長持續時間，對全省而言沒有四季連旱，符合氣候區概念，但對于局地而言，由于降水年際間、地域間分配不均，局地先后出現極端的四季連旱屬正常，但沒有出現一年以上的連旱，總有一段時間有足夠的降水，通常間斷于5—6月的雨季或臺風季。

最強干旱發生年份有一定的空間規律(圖2c)，華安、大田、漳平、仙游，以及它們包圍的泉州內陸縣市(晉江和九龍江流域)、漳州南部發生年份最早(1962年)，其中九龍江流域最強過程具有強度強、持續時間最長的特點；寧德、福州沿海，及內陸大部縣市(閩江流域和汀江下游)發生在2002年以后，特別是2003年的典型特旱年在這些區域成片出現。

2.2.2 單站不同干旱等級頻數空間分布

統計各站歷年MCI指數表征的各類干旱強度(輕旱、中旱、重旱、特旱)年平均次數(圖3)，輕旱和中旱的空間分布相似，頻數由中南部沿海向北部山區遞減，其中輕旱30.8 d(周寧)～65.7 d(崇武)，中旱18.0 d(周寧)～40.9 d(崇武)；重旱以中南部沿海、三明南部和龍巖東部為多，年平均超過12 d，最多是崇武的15.4 d，最少是壽寧的5.1 d；特旱年平均出現很少，分布散，長汀最少僅為0.1 d，最多不超過5.1 d(平潭和延平)，超過3.5 d的縣(市)還有詔安、南靖、永定和晉江。

圖3 1961—2020年福建省(a)輕旱,(b)中旱,(c)重旱和(d)特旱年平均出現天數(單位：d)Fig.3 Average annual days (unit: d) of (a) light drought, (b) moderate drought, (c) severe drought and (d) extreme drought in Fujian Province during 1961-2020

綜上分析，鷲峰山高海拔區域干旱少且輕，中南部沿海縣市干旱多且重。

3 多年一遇干旱過程

多年一遇是指小概率事件，在決策服務中更關注某個干旱過程歷時和強度是否偏離了常態，出現對自然界有顯著不利影響的極端現象。為了進一步認識福建干旱小概率事件的氣候特征，統計了全省和66個國家氣象站2、5、10、20、50和100年重現期下干旱強度、干旱歷時，以及干旱歷時和干旱強度聯合重現期，各種重現期的閾值可用來衡量干旱過程的極端程度。

3.1 多年一遇計算模型參數確定

由于干旱歷時和干旱強度分別服從指數分布和Gamma分布，其中Gamma分布的密度函數是指在序列的有序性、事件發生率的齊次性、計數特征具有獨立增量和平穩增量情況下，可以得到事件發生i次時間的概率密度。而指數分布實際上是Gamma分布的特殊情況，Gamma分布可以看成是N個指數分布的數學期望，由此可以認為Gamma分布的模型參數是一種平均態(氣候態)下估計出的參數。因此，本文在確定模型參數時，先識別“行標”法中全省干旱序列(即66個站逐日MCI指數逐日均值)的干旱過程，然后用極大似然法估計出氣候態下全省干旱過程的模型參數，再利用“本地算法”的全省MCI序列識別用于計算多年一遇干旱過程，采用氣候態下的模型參數和最優Copula模型，得到全省干旱過程的重現期。

為了驗證確定模型參數方法使用的合理性，對“行標”法和“本地算法”形成的2套歷史干旱過程，分別采用Copula函數確定多年一遇模型參數，結果“行標”法歷史干旱過程多年一遇與史料記載的嚴重程度很不一致，多年一遇的年數皆偏小。究其原因，表示平均態的“行標”過程弱化了對福建有影響的干旱過程，而以“本地算法”過程估計參數是將有影響的干旱過程看做氣候常態了，所以最終選擇的方法明顯提高了多年一遇的量值，特別是2003年福建百年一遇的特旱年，多年一遇值更接近歷史。

3.2 區域干旱過程的重現期特征

3.2.1 全省干旱過程重現期時序特征

福建省嚴重干旱的年份較少，超50年一遇的干旱僅有1967年夏秋冬旱和2003年夏秋冬旱；超30年一遇的干旱為1962年冬春旱和1995年夏秋冬旱；超20年一遇的干旱為2020年夏秋旱；超10年一遇的干旱為1991年春夏旱、2002年春旱、2018年春夏旱及2019年秋冬旱；其余年份干旱重現期基本在1～3年(圖4)。

圖4 1961—2020年福建省干旱過程重現期年變化Fig.4 Interannual variation of drought return periods in the whole province in Fujina Province during 1961-2020

3.2.2 不同重現期下的干旱強度空間分布

根據單站干旱過程強度指數，分別統計了單站干旱過程強度的多年一遇閾值，如圖5所示，無論多少年一遇，鷲峰山區都是最弱區；對于2 a、5 a、10 a一遇的干旱，其強度的空間分布較為相似，中南部沿海一帶為干旱強區；對于20 a、50 a、100 a一遇的干旱，除了中南部沿海地區的干旱強區外，南平西北部(光澤、邵武、武夷山)也是一個強區。50年一遇強區干旱強度指數超過18，最強的東山達到20.1；百年一遇強區干旱強度指數超過20，最強的仍然是東山，為21.9。

圖5 福建省不同重現期下干旱強度的空間分布(a)2 a,(b)5 a,(c)10 a,(d)20 a,(e)50 a,(f)100 aFig.5 Spatial distribution of drought intensity under different return periods in Fujian(a) 2 a, (b) 5 a, (c) 10 a, (d) 20 a, (e) 50 a, (f) 100 a

3.2.3 不同重現期下的干旱歷時空間分布

同樣的，根據單站干旱過程歷時，統計了單站干旱歷時多年一遇閾值，干旱歷時的閾值隨著年數的增加，空間分布與強度閾值類似(圖6)，鷲峰山區屬于干旱歷時短的區域，中南部沿海區域歷時長。分析圖6a，平均2年就會遇到歷時40～80 d的持續氣象干旱；50年一遇除了鷲峰山區，基本上都在200 d以上，持續氣象干旱接近4個月(圖6e)；而百年一遇全省都達到200 d以上，其中沿海區域接近或超過300 d，歷時近10個月(圖6f)。

圖6 福建省不同重現期下干旱歷時的空間分布(單位：d)(a)2 a,(b)5 a,(c)10 a,(d)20 a,(e)50 a,(f)100 aFig.6 Spatial distribution of drought duration under different return periods (unit: d) in Fujian Province(a) 2 a, (b) 5 a, (c) 10 a, (d) 20 a, (e) 50 a, (f) 100 a

結合圖5可以看出，對于2 a和5 a這類重現期較短(頻發)的干旱，中南部沿海一帶有干旱歷時長、干旱強度強的特點，越往北干旱歷時短、干旱強度弱；但對于重現期長，特別是50年和100年一遇的干旱，中南部沿海一帶仍有干旱歷時長、干旱強度強的特點，另一個強度較強、歷時較長的區域在南平西北部(光澤、邵武、武夷山)；鷲峰山區屬于干旱歷時最短、干旱強度最弱的區域。

3.3 典型干旱年的重現期特征

為了分析1961年以來各年干旱的空間分布，將單站年內間隔小于1個月的干旱過程合并，重新統計干旱強度、歷時和重現期，各站干旱起止時間差異很大，允許跨年統計。

首先分析1962、1967、1971、2003、2004年和2020年共6年，它們的共同特點是干旱強度之強(特強等級)、范圍之廣(大半個省域)、持續時間之長(特長等級)為歷史罕見(圖7)，史料記載的災害嚴重的區域都發生了超50年一遇的干旱，局部超百年，而其余年份皆未出現超百年一遇的干旱。據史料記載，1962年冬春連旱，加上1963年秋旱，中南部沿海成為全省最嚴重的旱區，九龍江、晉江流域發生了50年至超100年一遇的干旱，可以徒步過河。1967年夏旱連秋旱，沿海和龍巖、三明干旱嚴重，其中閩江口周圍和內陸局部發生了50年至超100年一遇的干旱。1971年春旱、夏旱，接著又出現秋冬旱，嚴重干旱區主要分布在內陸，特別是南平地區，閩江中游流域發生了50年至超100年一遇的干旱，古田水庫無水發電，福州照明用電受到影響。2003年夏秋冬連旱是突破歷史紀錄的特旱年，寧德地區受災最為嚴重，中北部沿海和三明、南平局部發生了50年至超100年一遇的干旱。續2003年冬季結束(跨年至2004年2月)的特旱年后，接著2004年發生的春夏旱，局部區域水資源短缺導致嚴重的飲用水緊張，龍巖西部出現了超百年一遇的干旱。2020年夏秋旱主要發生在沿海和龍巖南部，霞浦、崇武、南安、廈門、同安和永定發生超百年一遇的氣象干旱。

圖7 福建省重現期超100年一遇氣象干旱年強度、歷時和重現期(單位：a)空間分布Fig.7 Spatial distribution of drought intensity, duration and return period (unit: a) over 100 years in Fujian Province

除了上述大范圍的典型干旱過程外，1963、1964、1977、1978、1979、1980、1991、1993、1996、2002、2007年和2011年共12年局部出現了超50年一遇干旱，其中1991年和2011年干旱范圍雖然大，但是強度和歷時明顯較典型特旱年遜色(圖8，僅列出1991年和2011年)，這些年份受旱面積基本上都在200萬畝(1畝=666.67 m2)以上。有趣的是，1977—1980年連續4年在不同的局地發生小范圍嚴重的干旱：嚴重旱區1977年在福州和漳州；1978年在三明和南平，以及中部沿海；1979年在福州和寧德，以及龍巖局部；1980年在福州及漳州局部，持續4年少雨導致1980年水資源特別緊張，全省最大受旱面積高達548.14萬畝，糧食減產6億kg。除以上列出的18年，加上9年無旱年外，余下的33年干旱重現期均未超過50年。

圖8 1991年和2011年福建省重現期超50年一遇氣象干旱年強度、歷時和重現期(單位：a)空間分布Fig.8 Spatial distribution of the intensity, duration and return period (unit: a) of meteorological drought with a return of 50 years in Fujian Province in 1991 and 2011

4 結論與討論

4.1 結 論

本文基于MCI干旱指數，利用“行標”法與福建“本地算法”，識別了1961—2020年福建省66個國家氣象站及全省區域的干旱過程，分析了干旱的變化特征及其重現規律，主要結論如下：

(1)福建省基本每年都會發生一次干旱，最多的可達三次；福建主要受單季干旱和兩季連旱影響，兩季連旱主要為夏秋旱和秋冬旱，全省區域無四季連旱；干旱歷時和干旱強度的變化趨勢基本一致；

(2)福建大部分干旱過程存在約為1～3 a的周期，嚴重干旱較少，超50年一遇的干旱僅有1967年夏秋冬旱和2003年夏秋冬旱；超30年一遇的干旱為1962年冬春旱和1995年夏秋冬旱；超20年一遇的干旱為2020年夏秋旱；超10年一遇的干旱為1991年春夏旱、2002年春旱、2018年春夏旱及2019年秋冬旱；

(3)對于重現期較短(頻發)的干旱，中南部沿海一帶有干旱歷時長、干旱強度強的特點，越往北干旱歷時短、干旱強度弱；但對于重現期長，特別是50年和100年一遇的干旱，中南部沿海一帶仍有干旱歷時長、干旱強度強的特點，另一個強度較強、歷時較長的區域在南平西北部(光澤、邵武、武夷山)；鷲峰山區屬于干旱歷時最短、干旱強度最弱的區域；

(4)1962、1967、1971、2003、2004年和2020年干旱強度之強、范圍之廣、持續時間之長為歷史罕見，災害嚴重的區域都發生了超50年一遇的干旱，局部超百年；1963、1964、1977、1978、1979、1980、1991、1993、1996、2002、2007年和2011年共12年局部出現了超50年一遇干旱；除上述18年及9年無旱年之外，余下的33年干旱重現期均未超過50年。

4.2 討 論

福建是一個干旱比較頻發的省份，每年各地或多或少都會發生氣象干旱，這種干旱氣候格局已經造就了當地人類和生態景觀的布局，對于一般的干旱災害已具有防御能力。由于每年干旱空間差異非常大，導致針對性干旱防御策略存在很大的不確定性。本文僅對福建的干旱分布特征等做初步的分析與討論，為干旱災害風險評估奠定基礎。實際上干旱災害程度與承災體、孕災環境及天氣系統息息相關，“沿海干旱強(多)于內陸”這一氣候現象，究其原因，福建年雨量多呈雙峰型，雨季主要為鋒面系統性降水，集中在內陸地區；夏季主要是臺風雨，集中在沿海地區。而沿海地區下墊面多為巖土砂石，植被相對內陸稀少，地下儲水能力差，加上臺風年際變化大，極易形成氣象干旱。內陸植被覆蓋率高，地下水蘊含量豐富，雨季降水相對臺風雨充沛，因此氣象干旱相對沿海弱。另外，干旱災害的防御能力，還要考慮影響區域人口、經濟狀況，比如：人口、工業密集地區，對于用水的需求量大，干旱對其的影響相對較大；經濟較好的區域對于干旱的防御水平更高，水庫較多的地區對于干旱時用水的調節能力也更強等等，仍需要開展深入的探索。目前已分析了福建干旱的致災因子危險性，今后將結合福建地形、環流背景等開展進一步的災害風險評估研究。