1961—2022年三明市旱澇急轉變化的時空特征

鄢鳳玉 吳迪茜 吳昱珊

摘要 基于日尺度旱澇急轉指數（DWAAI），研究了福建省三明市1961—2022年旱澇急轉的時空變化特征。結果表明：1961年來，三明市旱澇急轉事件強度和范圍呈增加趨勢，其中，旱轉澇事件增加趨勢更為顯著，其空間分布呈現南多北少的特征；旱澇急轉事件全年均有發生，但主要集中在雨日多、雨強大的春季和夏季，其中，旱轉澇事件主要發生在夏季，澇轉旱事件主要發生在春季，而秋、冬季雖然旱澇急轉事件較少，但強度較大。

關鍵詞 旱澇急轉；時空特征；三明市

中圖分類號：P467 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）12–0-03

Spatiotemporal Char-

acteristics of Rapid Changes in Drought and Flood in Sanming City from 1961 to 2022

Yan Feng-yu et al（Sanming Meteorological Bureau， Sanming， Fujian 365000）

Abstract Based on the daily scale drought/flood transition index （DWAAI）， the spatiotemporal variation characteristics of drought/flood transition in Sanming City， Fujian Province from 1961 to 2022 were studied. The results show that since 1961， the intensity and scope of drought/flood events in Sanming City have shown an increasing trend， with the trend of drought/flood events increasing more significantly， and their spatial distribution shows a characteristic of more in the south and less in the north; Drought and flood sudden changes occur throughout the year， but are mainly concentrated in spring and summer when there are many rainy days and strong rainfall. Among them， drought to flood events mainly occur in summer， while flood to drought events mainly occur in spring. Although there are fewer drought to flood sudden changes in autumn and winter， their intensity is relatively high.

Key words Rapid transition from drought to flood; Temporal and spatial characteristics; Sanming

旱澇急轉是指在某一時期內，一段時間出現干旱，另一段時間又出現洪澇，旱澇交替出現的情形。在氣候變暖的背景下，近年來我國旱澇異常事件發生的強度和頻率不斷增加，20世紀90年代以來，我國干旱與洪澇等災害在較短時間發生轉換的天氣事件呈明顯上升趨勢[1]。

福建省三明市3—6月的春季常發生暴雨、洪澇和干旱，7—9月的夏季也易發暴雨和干旱，而旱澇急轉強調地區在短期內干旱與洪澇狀態之間轉變，可以揭示年內旱澇變化特征。

前人為了量化并篩選旱澇急轉事件，定義長周期旱澇急轉指數（LDFAI）、短周期旱澇急轉指數（SDFAI），計算過程簡便，但由于僅考慮了降水量差異，易造成旱澇中和，導致放大或縮小旱澇急轉現象，會漏篩旱澇急轉事件，也未考慮轉折的急緩，而日尺度旱澇急轉指數（DWAAI）則很好地解決了這一問題。

由于季風暴發的時間和強度不同，加上復雜地形的影響，福建地區降水時空變化較大，短期內旱澇和洪澇災害急劇轉變，使用DWAAI可以更好地揭示三明市旱澇急轉變化特征。

為了指導農業生產和水庫調度，減輕極端天氣事件帶來的嚴峻影響，基于DWAAI，結合福建地區降水特點，分析了福建三明地區旱澇急轉的時空變化特征，為強降水趨勢預測、旱澇災害影響預估等提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

三明市11個基本站1961—2022年的逐日降水資料，缺測值用歷史同日值進行賦值。

1.2 研究方法

DWAAI計算模型來源于閃麗潔等[2]

對吳志偉等[3]定義的長周期降水旱澇急轉指數LDFAI的改進。因為三明市地形復雜、氣候多樣，全年均有可能出現旱澇轉化和并存的現象，因此，分別計算全年的旱轉澇、澇轉旱事件。

DWAAIi=K×α-|SPA前i+SPA后i|+（SPA后i-SPA前i）×（|SPA前i|+|SPA后i|）×α-|SPA前i+SPA后i|在指數的定義中，Turn=（SPA后i-SPA前i）×（|SPA前i|+|SPA后i|）×α-|SPA前i+SPA后i|，K×α-|SPA前i+SPA后i|表示“轉的程度”，表示“急”的程度。張東升等[4]將SPA＜-0.5定義為偏旱，＞0.5對應為偏澇，定義Turn＞1發生了旱轉澇事件，Turn＜-1發生了澇轉旱事件，其中，|Turn|越大，“轉”的程度越高。在此定義下，前期第44 d對當日旱澇程度的影響小于0.1%，因此選取前期為44 d，旱澇急轉后期選取兩候，即10 d。

為進一步討論參數α的取值合理性，設計多個事件對旱澇事件前后SPA進行取值并計算“轉”的程度，結合閃麗潔等的建議，將取值范圍設為1＜α≤1.3，此處選取，此時前后期差值越大，“轉”的程度越高。結合本地降水實際情況，易于判斷旱澇急轉事件的發生。同時在篩選事件時，共需剔除3種情況，即前期后期同時為旱或澇、前期為正常后期為旱或澇、前期旱或澇后期為正常。

通過計算發現，統一旱澇急轉事件周期內可能存在多個連續或不連續的日期，需要對數據進行去重，取1個周期內數據中的第1個日期作為該次旱澇急轉事件的發生日期，以同一周期內數據的均值作為該次旱澇急轉事件的強度。其中，春季為3—5月，夏季為6—8月，秋季為9—11月，冬季為12月—翌年2月。基于計算結果，參考趙東升等[4]對指數分級的方法進行分級，分級結果如下（表1）。

篩選三明市典型旱澇急轉事件，對比前后期累計降水量與對應DWAAI值，發現DWAAI值在本地具有較好的適用性。三明市汛期和非汛期均有旱澇急轉事件發生，且旱轉澇事件強度比澇轉旱事件更強，旱澇急轉事件發生的澇期標準化降水量均屬于特澇，旱期的標準化降水量屬于中旱至重旱。旱澇急轉事件前后期差值大，說明三明市雨日具有降水量大且急的特征，該指標可以較為準確地監測旱澇急轉事件的發生。

2 結果與分析

2.1 旱澇急轉事件的年內分布特征

三明市旱澇急轉事件在年內各月均有發生（圖1）。統計三明市11個站點62年的旱澇急轉累計次數的月分布特征可以看出，輕度旱澇急轉事件集中發生在春夏季的5—8月，中度旱澇急轉事件各月的發生次數相近。

其中，旱轉澇事件5月發生次數最多，3月發生次數最少，其中，重度事件11月發生次數遠遠多于其他月份；而澇轉旱事件6月發生次數最多，10月發生次數最少，其中，重度事件3月發生較多。在重度事件中，旱轉澇事件集中分布在年末的11—12月，而澇轉旱事件集中分布在年初的1—3月。在月份次數分布趨勢上，旱轉澇事件和澇轉旱事件存在此消彼長的特征。

2.2 旱澇急轉事件的年際分布特征

由旱澇急轉事件發生次數變化趨勢（圖2）可以看出，三明市62年旱澇急轉站次比波動較大，有些年份只有極少數站點發生旱澇急轉，有些年份全區均發生旱澇急轉事件，存在較大的年際差異。

三明市旱澇急轉事件發生的次數在2000年前、后變化明顯，在此之間，旱澇急轉事件發生次數在0～10之間波動，以區域性旱澇急轉為主，之后旱澇急轉發生次數明顯增多，其中，旱轉澇事件在0～24次之間波動，澇轉旱事件在6～29次之間波動。近幾年，旱澇急轉事件發生次數有所下降，總體以全域性旱澇急轉為主。澇轉旱事件最大值出現在2016年，為24次；旱轉澇事件最大值出現在2012和2013年，均為29次。

三明市重度旱澇急轉事件發生的次數變化趨勢與總體旱澇急轉事件的變化趨勢相似，重度事件極值與旱澇急轉事件極值沒有穩定的對應關系，在部分旱澇急轉事件發生較少的年份，也可能出現重度事件較多的情況。

總體上三明市旱澇急轉事件變化趨勢和強度呈隨時間增加的趨勢，其中，旱轉澇事件增加趨勢更為顯著。

2.3 旱澇急轉事件空間特征

三明市旱澇急轉事件空間分布及其年代及變化如圖3和圖4所示，全區域發生次數呈現增加的趨勢。其中，三明市旱轉澇事件多發生在南部，從年代際來看，20世紀60～80年代，旱轉澇事件全區較為一致，普遍為1～4次，至90年代以后，形成了南部次數較多、北部分布較少的分布特征。尤其是進入21世紀以后，發生次數明顯增加，各個站點發生次數普遍在10次以上，南部甚至達到15次以上。

而三明市的澇轉旱事件發生次數隨年代際有一定的波動，20世紀60～90年代，主要呈現澇轉旱事件發生范圍逐漸擴大的特征，此后呈現發生次數逐漸增加的特征；進入21世紀以來，西北部區域發生次數增加明顯，達到10次以上。

旱澇急轉事件季節集中特征如圖所示（圖5），旱轉澇事件主要發生季節是夏季，其次是冬季和春季，分布在中北部區域；而澇轉旱事件主要發生季節是春季，其次是夏季。其中，有4個站點旱轉澇事件和澇轉旱事件發生的季節不變，為春季或夏季。

旱澇急轉事件的發生與降水的強度密切相關。春、夏季為三明市汛期，雨日多、降水雨強較大且分布不均，前后期易出現降水累計量差距較大的情況，因此，旱轉澇事件易于發生在這2個季節。而三明市中北部的部分區域以冬季旱轉澇事件為主，這可能與偏北部更易受冬季冷空氣影響而出現日降水極值偏大的情況有關。

3 結論

基于1961—2022年福建省三明市11個氣象站的日降水數據，運用DWAAI識別旱澇急轉事件，在三明市具有較好的適用性，并分析了三明市旱澇急轉事件的時空變化特征，結論如下：

（1）三明市旱澇急轉事件在全年各月份均有發生，但主要集中在春、夏季，其中，旱轉澇事件主要發生在夏季，澇轉旱事件主要發生在春季，這2個季節是三明市極端降水多發季節；在重度事件中，旱轉澇事件集中分布在11—12月，而澇轉旱事件集中分布在1—3月，集中在秋、冬季。

（2）三明市旱澇急轉事件總體上隨年代際呈現發生范圍、頻率和強度逐漸增大的趨勢，旱轉澇事件相較于澇轉旱事件的增加趨勢更為顯著；旱轉澇事件空間分布呈現南多北少的特征。21世紀以來，旱澇急轉發生次數增加更為顯著，但近幾年趨勢呈減小的特征。并且三明市多數區域易在夏季發生旱轉澇事件，在春季發生澇轉旱事件。

參考文獻

[1] 何慧，廖雪萍，陸虹，等.華南地區1961 —2014年夏季長周期旱澇急轉特征[J].地理學報，2016，71（1）：130-141.

[2] 閃麗潔，張利平，張艷軍，等.長江中下游流域旱澇急轉事件特征分析及其與ENSO的關系[J].地理學報，2018，73（1）：25-40.

[3] 吳志偉，李建平，何金海，等.正常季風年華南夏季“旱澇并存、旱澇急轉”之氣候統計特征[J].自然科學進展，2007 （12）：1665-1671.

[4] 趙東升，張家誠，鄧思琪，等.1960—2018年中國西南地區旱澇急轉的時空變化特征[J].地理科學，2021，41（12）：2222-2231.