朝陽市旱情綜合分析

田家樂

（遼寧省錦州水文局，遼寧 錦州 121000）

針對東北地區的干旱和異常降水問題，科研機構和相關學者正在進行研究和監測工作，以提升農業適應能力及減輕災害風險，這包括對降水變化和干旱程度進行監測及預測，推廣農業節水技術和灌溉設施改善，加強土壤保水和養分管理，以及制定災害應對和農業保險政策等[1]。例如，Yu等對東北地區近幾十年作物生長季干旱問題利用標準化降水指數SPI進行預測分析，結果發現該區域干旱呈加劇趨勢；孫永罡等對東北旱情利用大氣干旱指數進行分析，結果表明該區域呈干旱化態勢；魏鳳英等認為東北干旱頻率自1996年開始明顯上升；張淑杰等發現東北地區作物生長季內存在著階段性干旱現象，且該現象的發生范圍逐漸擴大，整體仍然面臨著干旱化的趨勢[2-5]。以往的研究主要關注作物生長季或整體旱情上，較少考慮到月度和季度的旱情情況，而月、季度的旱情分析在干旱研究和管理中起著重要作用，可以提供全面準確的干旱信息，為決策和規劃提供科學依據[6-7]。鑒于此，文章以朝陽市為例，通過對月、季、年尺度下的降水距平百分比分析，并與以往研究進行對比，可以驗證該指標在不同尺度下的適用性，并進一步細化朝陽市月、季尺度旱情，以期為預防干旱災害、制定抗旱預案以及揭示朝陽市干旱變化規律提供科學依據。

1 區域概況

朝陽市位于E118°50′~121°17′，N40°25′~42°22′，以低山丘陵為主，可耕地少。朝陽市屬北溫帶大陸性季風氣候，氣候特點是春秋兩季易旱多風、夏短冬長、風沙大、輻射強、積溫高、溫差大、降水少、日照長，冬季風力較強，盛行西北風，年均氣溫5.4~8.7℃，年降水量450~580mm，降水呈西北低、東南高的分布特征。降水量年際變化大、時空分布的不均，導致局部地區更容易受到干旱等極端氣候的影響，這進一步威脅當地的農業生產和經濟發展，且過度使用地下水使得當地水資源短缺，這直接威脅到農業生產的可持續發展。因此，綜合分析朝陽市旱情狀況，有利于促進經濟社會建設和當地人民生活水平的提升，對于指導提高糧食產量、指導當地農業生產、提升農業綜合生產力和抗旱減災的及時開展等具有現實意義。

2 干旱指標

2.1 干旱指標的選取

干旱指標是一種定量反映干旱發生強度的標準，實際選用過程中要考慮適用性和準確性要求，選擇能夠反映區域旱情整體狀況的指標。朝陽市地下水位埋藏深，灌溉難度大，長期以來面臨著農業干旱情勢，歸根結底農業灌溉也是降水不足問題，這直接關系著旱情程度。降水量是衡量降水情況的重要參數，具有較好穩定性和多時間尺度特征，降水距平百分比在東北地區降水量的可用性較好，但考慮月、季尺度上的研究較少[8]。據此，文章充分考慮特點，選擇降水距平百分比指標綜合分析朝陽市旱情狀況。

2.2 綜合分析方法

按照《干旱評估標準》將計算結果劃分成特旱、重旱、中旱、輕旱和不旱5個等級，如表1所示。

表1 年度旱情等級劃分

其中，特旱說明社會經濟和城市生活缺水，重旱說明部分偏遠山區居民生活和社會經濟缺水，中旱說明灌溉缺水，輕旱說明雨養農業用水不足[9-11]。為了衡量區域干旱程度選用降水距平百分比指標DP，其表達式為：

式中：P、代表時段降水量和該時段多年平均降水量，mm。根據《干旱評估標準》中的有關規定和降水距平百分比指標DP反映區域月、季尺度旱情變化特征，如表2所示。

3 結果與分析

3.1 年內降水量分布特征

降水是維持區域水循環的關鍵環節以及水資源的重要來源，對促進經濟發展和工農業生產非常重要。對于朝陽地區，作物生長所需的灌溉水量在很大程度上取決于降水量，加之短時間內降水量出現異常變化的情況，不同地區降水量存在較大差異等，對水資源狀況和工農業發展產生間接或直接影響。另外，朝陽市位于我國東北地區，降水量的異常變化都可能引發洪澇和干旱等災害，給當地的社會經濟和生活帶來嚴重影響。因此，研究朝陽市年內降水量的分布情況是非常必要的[12-13]。結合朝陽市1957—2020年實測降水資料，統計1~12月其均值如圖1所示。

由圖1可知，朝陽市7月降水量達到最高為152.4mm，1月降水量最低只有2.5mm，年內降水分布不均，其中6~8月降水占全年的67.4%，其它時段降水量占比較低，故朝陽市年降水來源以汛期降水量為主。

3.2 年際干旱演變趨勢

一般采用短、長時間尺度反映干旱發生的具體細節和變化趨勢，與以往研究相比若年尺度上的分析結論符合一致性要求，則代表在朝陽市旱情分析鐘降水距平百分比指標適用性良好，這也驗證了月、季尺度上干旱評估的準確度。采用公式(1)計算降水距平百分比指標DP，參照表1中的干旱等級劃分標準判別年尺度下朝陽市干旱發生的概率及其變化趨勢，如表3所示。

表3 1957—2020年朝陽市干旱年份

由表3可知，朝陽市1984—1985年、2013—2014年、1979—1982年出現連續干旱的情況，該地區土壤水分在連續干旱年無法得到充分補給，土壤水不斷下降促使干旱加重，因此必須高度重視這種連續干旱年，尤其是1979—1982年時段內，前2a出現輕旱而后2a出現中旱，干旱呈逐漸加重趨勢。

根據年尺度計算結果，干旱年在20世紀60年代有2個輕旱年，20世紀70年代有1個輕旱年和1個中旱年，20世紀80年代有3個輕旱年和2個中旱年，20世紀90年代有1個輕旱年，21世紀有5個輕旱年和1個中旱年。將本研究成果與以往相關研究結論相比具有較好一致性，表明降水距平百分比可以有效衡量朝陽市降水異常情況，對于評估干旱程度和旱情狀況具有一定的準確性和可靠性，結合趨勢分析和已有數據，自21世紀朝陽市存在干旱加重或等級變化的趨勢，年尺度下各等級干旱發生概率如表4所示。

表4 年尺度下各干旱等級概率

由表4可知，年尺度下朝陽市發生輕旱、中旱的概率為0.186和0.064，研究時段內未發生重旱和特旱。考慮到輕旱明顯高于中旱的發生概率，通過采取有效的抗旱減災措施可以將輕旱轉變成不旱，有效降低干旱所帶來的不利影響[14-16]。

3.3 各干旱等級出現概率

根據表2所列月、季尺度下的旱情等級和降水距平百分比指標DP分析朝陽市逐月旱情狀況，不同尺度和等級下的干旱概率如表5所示。

表5 月、季條件下各干旱等級概率

由表5可知，朝陽市發生特旱的概率區間為0~0.390，特旱表現出極不穩定性，這可能與該區域四季溫差變化明顯有關；朝陽市發生重旱的概率區間為0.017~0.110，變化穩定且較小；朝陽市發生中旱的概率區間為0.045~0.204，并且主要出現在夏季和秋季；朝陽市發生輕旱的概率區間為0.048~0.220，并且主要出現在夏季和秋季。根據各月發生干旱的概率計算確定各季概率值，從低到高各季發生干旱的概率為夏季＜秋季＜春季＜冬季。具體而言，夏季出現輕旱的概率較高，冬季出現特旱的概率較高，而春季、夏季出現輕旱和中旱的可能較大。為了更加直觀地反映年內干旱程度變化特征，將以上數據繪制成圖如圖2所示。

圖2 朝陽市干旱級別隨時間變化規律

從圖2可以看出，按照四季變化朝陽市發生不旱的概率呈先增大后減小、再增大后減小的變化特征，不旱概率的最大、最小值出現在7月和2月，表明朝陽市呈現出2月易旱、7月不旱的特征，這主要與年內降水分布密切相關，這是因為7月的降水量相對較高，較少出現干旱情況。而在除冬季外其他月份的干旱概率峰值發生在8月，特別是輕旱和中旱均在8月達到峰值，8月屬作物的關鍵生長期，如果出現干旱將嚴重影響糧食產量。此外，4月和11月也存在干旱概率峰值，4月易發生特旱而11月易發生輕旱、中旱，這兩個月是作物的播種和收獲期，如果出現干旱將耕作條件產生極大影響。另外，朝陽市存在較大的輕旱、中旱概率，這與年尺度下具有較大的中旱、輕旱概率相符，這表明選用降水距平百分比指標評估旱情具有穩定性，針對輕旱、中旱應采取有效的防寒措施將其轉變成不旱，有效降低旱災引起的損失，保證作物產量。

4 結 論

文章綜合考慮干旱指標的可用性及朝陽市氣象條件、地理位置和下點面特征等因素選用降水距平百分比指標，計算分析月、季和年尺度下朝陽市旱情變化趨勢，主要結論如下：

1）朝陽市年內降水分布不均，7月降水量而1月最低，其中6~8月降水占全年的67.4%，區域年降水主要來源于汛期降水量為主。

2）朝陽市經常連續出現干旱年，連續干旱年土壤水不斷下降促使干旱加重，必須高度重視這種連續干旱年。本研究成果與以往相關研究結論相比具有較好一致性，采用降水距平百分比指標分析朝陽市旱情的適用性和可行性較好，進入21世紀之后有干旱等級轉折的可能或者干旱加重的趨勢。年尺度下朝陽市發生輕旱、中旱，未發生重旱和特旱，并且輕旱高于中旱的發生概率。

3）從低到高各季發生干旱的概率為夏季＜秋季＜春季＜冬季，其中夏季出現輕旱的概率較高，冬季出現特旱的概率較高，而春季、夏季出現輕旱和中旱的可能較大。不旱概率的最大、最小值出現在7月和2月，最大干旱概率峰值均出現在8月，在4月和11月也存在峰值，朝陽市4月易出現特旱，11月易出現輕旱和中旱。朝陽市存在較大的輕旱、中旱概率，這與年尺度下具有較大的中旱、輕旱概率相符，表明選用降水距平百分比指標評估旱情具有穩定性。