遼寧省阜新市干旱特征分析

王洪寶

（盤錦市水利勘測設(shè)計(jì)有限公司,遼寧 盤錦 124000）

干旱是一種循環(huán)發(fā)生的極端氣候事件,是我國主要的氣象災(zāi)害之一[1],持續(xù)長時(shí)間的大范圍干旱會(huì)形成旱災(zāi),其受害面積最大、范圍最廣、對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害最重,會(huì)引發(fā)農(nóng)作物大幅度減產(chǎn),甚至顆粒絕收。1950 年~2009 年,我國共有19 年發(fā)生了重、特大干旱。全國平均每年因干旱而受災(zāi)的面積為3.26 億畝,其中1.86 億畝為成災(zāi)面積,造成糧食損失多達(dá)158 億kg,損失量占所有自然災(zāi)害損失的60%以上[2]。由此可見,干旱缺水不僅制約著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,也對(duì)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。

阜新市地處內(nèi)蒙古高原和東北遼河平原的中間過渡帶,屬遼寧西部的低山丘陵區(qū)。全中軸斜交于北緯42°10′和東經(jīng)122°00′的交點(diǎn)上,總面積10355 km2。因受努魯爾虎山延伸和內(nèi)蒙古高原氣候的影響,阜新地區(qū)降水條件較差,年降水量地區(qū)平均約48 cm,有的年份還不足30 cm,降雨量由東向西,自由東南向西北遞減。地表水和地下水資源均不豐富,阜新地區(qū)農(nóng)作物的生長季節(jié)為雨熱同季,水資源的利用率較高,同時(shí)過境云水資源較為豐富,水資源的二次開發(fā)得到了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

近來年,阜新地區(qū)幾乎是連年干旱,年內(nèi)春夏連旱等現(xiàn)象更為明顯。2009 年,受持續(xù)高溫影響,阜新地區(qū)旱情一直持續(xù)多天,發(fā)生了自1951 年以來最為嚴(yán)重的干旱。2014 年,阜新地區(qū)春季、夏季、秋季連續(xù)干旱,給該地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生活帶來了十分嚴(yán)重的影響,嚴(yán)重制約了阜新地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)。因此了解阜新地區(qū)干旱發(fā)生本質(zhì),研究其發(fā)生規(guī)律,分析干旱特征,從而制定出科學(xué)、合理、有效的防汛抗旱對(duì)策,抵御旱災(zāi)帶來的風(fēng)險(xiǎn),已變得刻不容緩[3]。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源于1960 年~2015 年共56 年阜新市氣象局逐月降水資料,所有數(shù)據(jù)均經(jīng)過整編、整理和人工質(zhì)核,數(shù)據(jù)質(zhì)量合理可靠。

1.2 水文氣象

阜新地區(qū)屬北溫帶大陸季風(fēng)氣候,四季分明,雨熱同季,光照充足。夏季平均氣溫高于20℃,冬季平均氣溫低于3℃。3℃~20℃之間的氣溫為春季和秋季。

1.3 干旱指標(biāo)

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）

根據(jù)《氣象干旱等級(jí)》（GB/T 20481-2017）的定義[4],標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）是表征某時(shí)段降水量出現(xiàn)概率的指標(biāo),其適用于月以上尺度相對(duì)于當(dāng)?shù)貧夂驙顩r的干旱監(jiān)測與評(píng)估。根據(jù)SPI值劃分的干旱等級(jí),見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)SPI干旱等級(jí)劃分

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)（SPEI）

標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)（SPEI）是在SPI的基礎(chǔ)上考慮了降水和氣溫對(duì)干旱的影響,集合了帕爾默干旱指數(shù)和SPI的計(jì)算優(yōu)點(diǎn)。

1.3.3 干旱頻率

干旱頻率分析是指采用不同的干旱指數(shù),根據(jù)干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算不同區(qū)域干旱程度,并統(tǒng)計(jì)某一時(shí)期內(nèi)不同干旱等級(jí)發(fā)生的頻率,進(jìn)而分析干旱時(shí)空變化規(guī)律[5]。SPI值為遼西北半干旱地區(qū),近42 年來所計(jì)算的逐月、逐季及逐年值,計(jì)算干旱發(fā)生頻率：

式中：n為時(shí)間序列的總長度,即近42 年的總月（季或年）數(shù)；m為42 年中實(shí)際干旱發(fā)生的月（季或年）數(shù)；Pi為不同測站所發(fā)生的頻率。

1.3.4 干旱強(qiáng)度

單站某段時(shí)間內(nèi)（月、季或年）干旱過程強(qiáng)度可采用：

式中：Q為干旱過程強(qiáng)度；SPI指發(fā)生干旱時(shí)的值,標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 干旱強(qiáng)度等級(jí)

2 結(jié)果分析

2.1 基于SPEI指標(biāo)劃分的干旱等級(jí)

利用表3 和圖1 分析：總計(jì)算年份56 年中,阜新市旱澇等級(jí)無特旱年,有3 年為重旱年,有8年為中旱年,有10 年為輕旱年,有35 年為正常及澇年；發(fā)生偏旱的年份中以2000 年最旱,其SPI值為-1.65；旱年占總年份的比例為37.5%。從年際整體趨勢來看,阜新市SPI呈現(xiàn)略微下降的趨勢,暗示未來幾年還有可能發(fā)生較重的干旱災(zāi)害。

圖1 基于SPEI指標(biāo)的阜新市干旱等級(jí)特征

由表3還可以看出,發(fā)生連續(xù)干旱的年份分別為1967年~1968年、1980年~1982年、1996年~1997年、1999年~2002年、2006年~2007年、2014年~2015年。其中連續(xù)四年發(fā)生干旱的有1999年~2002年,連續(xù)兩年發(fā)生干旱的有1967年~1968年、1996年~1997年、2006年~2007年和2014年~2015年,而連續(xù)三年發(fā)生干旱的有1980年~1982年。

表3 阜新市（1960年~2015）基于SPEI指標(biāo)的干旱年份統(tǒng)計(jì)表

2.2 基于SPEI的干旱特征分析

2.2.1 年際干旱頻率

由表3可知,阜新市1960年~2015年56年間干旱年份比例為37.5%。發(fā)生特旱的概率為0；發(fā)生重旱頻率為5.4%；中旱頻率為14.3%；輕旱頻率為17.8%。由此可知,阜新地區(qū)幾乎不發(fā)生特旱,重旱的頻率相對(duì)較少,而中旱和輕旱的頻率相對(duì)較高,輕旱的頻率發(fā)生最高。

2.2.2 年際干旱過程強(qiáng)度

通過計(jì)算阜新市多年的干旱強(qiáng)度,得出圖2。分析可知：近42 年來阜新地區(qū)的干旱強(qiáng)度值在0.20~2.32 之間,平均干旱強(qiáng)度值為0.80,最大干旱強(qiáng)度值出現(xiàn)在1990年,Q值為2.32,屬重度干旱年,輕度干旱及以上年份為49年,中度干旱及以上年份為11 年,占總年份的19.6%,重度干旱年份為3年,分別為1960 年、1990年和2010年,占總年份的5.36%。

根據(jù)圖2 并對(duì)數(shù)據(jù)的整理計(jì)算得到,20 世紀(jì)60年代~90 年代和從2000 至今阜新地區(qū)平均干旱強(qiáng)度分別為0.79、0.61、0.69、0.99、0.88。可以發(fā)現(xiàn)近年來阜新市的干旱強(qiáng)度略有加強(qiáng),這與圖上所做的趨勢檢測非常一致,松原市以0.044/10 a的干旱強(qiáng)度增加速率來增加整體的干旱強(qiáng)度,因此阜新市未來幾年應(yīng)該加大力度防范干旱災(zāi)害的發(fā)生。

圖2 阜新市年際干旱規(guī)律分析

2.2.3 年際干旱歷時(shí)及累計(jì)SPEI

由表4可知,干旱發(fā)生最大的年份為2009年,累積SPI值為-3.3,說明這一年旱災(zāi)程度最大。阜新市56年發(fā)生最久的年際干旱歷時(shí)為6次,發(fā)生在1999年~2004年。其次,干旱歷時(shí)相對(duì)較大的為4次,分別發(fā)生在1965年~1968和1980年~1983年。干旱歷時(shí)為2次發(fā)生的頻率為4次,分別為1971年~1972年、1992年~1993年、1996年~1997年和2006年~2007年。干旱歷時(shí)為兩次時(shí),干旱程度最強(qiáng)的為2006年~2007年,累計(jì)SPI為-2.92,說明近年來發(fā)生的干旱不僅歷時(shí)越來越長,且干旱程度還越來越大,這將加大干旱發(fā)生的程度。

表4 阜新市年際干旱歷時(shí)及累計(jì)SPI

續(xù)表4

3 結(jié)論與建議

（1）在總計(jì)算年份56年中,旱年占總年份的比例為37.5%。從年際整體趨勢來看,阜新市SPI呈現(xiàn)略微下降的趨勢,暗示未來幾年還有可能發(fā)生較重的干旱災(zāi)害。

（2）通過干旱過程強(qiáng)度分析,20 世紀(jì)60 年代~90 年代和從2000 年至今阜新地區(qū)平均干旱強(qiáng)度分別為0.79、0.61、0.69、0.99、0.88,發(fā)現(xiàn)近年來阜新市的干旱強(qiáng)度略有加強(qiáng)。

（3）通過年際干旱歷時(shí)分析,近年來發(fā)生的干旱不僅歷時(shí)越來越長,且干旱程度還越來越大,這將加大干旱發(fā)生的程度。

總體來說,阜新地區(qū)干旱呈加劇形式,需加強(qiáng)灌區(qū)及農(nóng)田水利工程建設(shè)等工程措施,提升抗旱減災(zāi)防御能力。