铜仁地区 2009—2010夏秋冬连旱程度分析及成因初探

杨秀勋,储晓春,舒新明

(贵州省铜仁地区气象局,贵州 铜仁 554300)

铜仁地区 2009—2010夏秋冬连旱程度分析及成因初探

杨秀勋,储晓春,舒新明

(贵州省铜仁地区气象局,贵州 铜仁 554300)

铜仁地区 2009—2010年出现历史罕见的夏秋连旱并叠加冬旱的严重干旱,通过分析和评估发现,在这次夏秋冬三季连旱过程中,一是以冬季干旱最重,地区大部达到特重等级,且地区西部旱情重于东部;二是夏季干旱普遍达到中旱等级,干旱严重程度仅次于冬旱;三是地区东部秋旱偏重,普遍达到中到重旱等级,而地区西部秋旱只达到轻旱标准,旱情比东部偏轻;四是这次铜仁地区冬季出现罕见的特重干旱是前期长时间降水偏少累积、气温偏高所致,而西太平洋副热带高压长时间跨季节异常稳定偏强、脊点位置异常偏西、南海夏季风异常以及中东太平洋海温异常是造成这次干旱灾害的主要成因。

干旱;评估;成因分析

1 引言

2009年 7月至 2010年 2月,铜仁地区出现了历史罕见的夏秋连旱并叠加冬旱的严重干旱气候事件,期间旱情一直未能得到有效缓解,长时间跨季节的干旱,导致农业生产严重受灾,并威胁和影响到了人民群众的饮水安全。本文采用全区 10个气象站的地面气象报表资料和思南、印江、铜仁部分站点的土壤湿度监测资料,分析干旱期间的雨情特点和干旱特征并对干旱程度进行评估。使用国家气候中心发布的有关季风、大气环流以及海温监测资料,分析干旱灾害的大气环流异常、季风异常和海温异常以及对干旱的影响。

2 降水时空分布特点

干旱的实质是缺水,而降水是农田水份的主要来源,是造成干旱的主要因素之一;2009年夏季到2010年冬季,铜仁地区 9个月的降水总量在 500-650mm之间,与常年同期相比地区大部偏少 3-4成,降水时段和降水时空分布极端不均,表现为夏季降水量偏少最多,东部雨季结束时间最早、冬季持续少雨干旱时间最长,各站干旱期内降水距平百分率统计见表 1。2009年夏季,除玉屏站 6-7月和沿河站 7月份降水充足外,其余均明显偏少,70%的县站连续 3个月出现负距平,且思南、德江、印江、松桃、铜仁、江口、万山 7个站 7-8月降水量持续偏少3-8成,月降水量偏少 6成或以上的多达 7站次,其中以西部的石阡 8月份降水距平百分率偏少75%、雨量偏少 86.1mm最多,思南 7月偏少 71%、雨量偏少 122.3mm次之。各地占年降水总量 4成以上的夏季降水量明显偏少,各地山塘水库在丰水季节蓄水严重不足,是造成全区秋冬季节农业干旱和人畜饮水告急的直接原因。秋季地区大部降水量仍然继续偏少,降水量全区偏少 5成以上的就有11站次,有 5个站降水量整个秋季连续出现负距平,尤其以东部的江口、玉屏、万山、铜仁 9月份偏少7-9成最多,9月 1-14日在全区出现中度夏旱的基础上继续维持高温少雨天气,使夏秋干旱相连。2010年冬季降水量主要集中在 12月上半月,从 12月中旬后期又开始进入了少雨干旱时段,1月份各地降水偏少在 6-8成以上,2月份偏少 7成以上,西部各县基本无雨,持续少雨干旱天数均达到 60d以上。

3 温度时空分布情况

这次干旱过程除了降水偏少,时空分布不均外,还伴随有高温天气。仅 2009年 8月份全区气温持续偏高,平均气温在 27.5℃以上,较常年同期偏高 1℃以上,月内≥35℃的高温日数大部分县达 10d以上,沿河县达 16d,8月 22日沿河日最高气温高达39.8℃。据统计：2009年 8-10月份平均温度除松桃外,其余各地偏高 1-2℃,其中以江口偏高 2.1℃最多,铜仁、玉屏次之;2010年 1-2月地区西部偏高 1-1.5℃,东部偏高 1.6-2.1℃,由于气温偏高,加快了土壤水分蒸发,加速了旱情发展,加重了灾害损失 (图略)。

表 1 铜仁地区各站 2009年 6月至 2010年 2月降水距平百分率表

4 旱情评估与演变

截止 2010年 2月底,铜仁地区各地干旱总日数均在 100d以上,干旱造成全区农作物受灾面积 14万余公顷,其中成灾面积 8.6万公顷,绝收面积 7.2万公顷,受灾人口达 193.5万人,有 58万人口、36万头大牲畜饮水困难,因灾死亡大牲畜 27 127头,直接经济损失达 10亿多元。铜仁地区气象局 2010年 2月 24日启动Ⅳ级抗旱应急响应,3月 10日宣布将抗旱应急响应提升至Ⅰ级,这也是铜仁地区历史上首次启动Ⅰ级抗旱应急响应命令。本文利用地区所辖 10个指标站的地面气象报表资料,统计了2009年 7月至 2010年 2月的干旱日数,见表 2,对照《贵州省干旱标准》以及相关文献[1],分析和评估这次干旱的严重程度及其演变过程。

表 2 铜仁地区各站 2009年夏秋季至2010年冬季干旱日数统计表 (单位：d)

4.1 气象干旱等级评估分析

4.1.1 夏季地区大部出现中度气象干旱 从 2009年 7月中旬开始,铜仁地区各地进入高温少雨天气,伏旱开始露头,8月 1-28日,思南、万山、江口各地累计降水量只有 41～55mm,比常年同期偏少 6～7成,铜仁、松桃仅为 23～28mm,比常年同期偏少 8成,沿河、德江、玉屏、印江、石阡累计降水量不足10mm,较常年同期偏少 9成～1倍。由于夏季降水显著偏少,导致各县 (市、特区)山塘水库在丰水季节蓄水严重不足,水位持续下降,致使半坡地以上的自然水田脱水开裂,水稻、玉米、烤烟、红苕等农作物不同程度受旱,伏旱迅速发展,普遍达到中度、局部重度气象干旱等级,与国家气候中心监测的结果大致相同,只是局部略偏重,见全国旱涝 CI指数分布图 1(图 1)。

图 1 全国气象旱涝分布图 (2009年 08月 29日监测)

4.1.2 秋季东部地区出现中到重度气象干旱,比西部地区旱情偏重 入秋后,全区各地仍没有出现明显的降水天气过程,高温少雨状况继续维持,形成夏秋连旱天气。以西部的思南和东部的铜仁市为例,9月 1-14日,思南县滴雨未下,9月 22日-10月 8日半个多月降水量仅为 2.6mm;铜仁市整个 9月份降水量只有 7.1mm,较常年同期偏少 9成以上。常年地区东部在 9-10月份往往会出现 2-3次中雨以上的较强降水过程,以补充前期水分蒸发和降水不足分布不均的情况,而铜仁、玉屏等市县2009年整个秋季就再没有出现过大的降水过程,使雨季于入秋前过早结束,雨季较常年同期结束偏早1个多月,故地区东部 2009年秋旱偏重,达到中-重旱等级。而与此相反,地区西部各地 2009年秋季降水量反而比东部偏多,入秋后分别于 9月中旬后期、10月 18日、11月 9日出现了 3次大到暴雨天气过程,使该地区前期旱情得到了有效的缓解,使秋旱普遍比东部地区偏轻,普遍只达到轻旱量级。

4.1.3 冬季地区大部出现特重干旱 2010年冬季从 12月下旬开始,全区各地先后又进入少雨季节,各地降水异常稀少,在 2009年 12月中旬后期至2010年 2月底的 70多天时间里,地区西部各县降水总量在 10mm以下,较常年同期偏少 8成到 1倍,东部各地降水总量不足 20mm,较常年偏少 7-9成。特别是 2010年后冬的 1-2月降水更是异常稀少,气温拨高,加剧了旱情的迅猛发展,尤其是 2月份,西部的德江、印江、沿河月降水量不到 0.5mm,思南县不足 2mm,致使西部各县普遍达到特重干旱等级,而地区东部各地也达到重度或以上干旱标准,与国家气候中心 CI指数监测的结果基本一致(图略)。在大部分地区出现河塘见底、水井干涸、大地龟裂、人畜饮水告急情况下,地区行署决定投入抗旱资金分别在铜仁、万山、玉屏、松桃、德江、沿河、印江、思南 8个县市特区选定 24处开展地下水井紧急施工,以缓解上述地区人畜饮水困难问题。

4.2 农业干旱等级评估分析

在农业上,通常是以土壤水分亏缺的累积程度来表征干旱严重程度,而 20cm土层深度的含水量多少更是直接影响到作物的生长发育状况,对旱情的反映更具有代表性。因此本文利用地区水文局在铜仁、印江等地 4个土壤监测点 2010年 2月份逐旬 20cm土壤相对湿度资料,对照《贵州省干旱标准》对局地干旱程度进行分析评估见 (表 3)。从表3可看出：以砂粒土为主、水源条件差的铜仁市川硐镇 20cm土壤相对湿度 2月份一直持续低于 30%,平均只有 27%,达到特重干旱等级,而以壤土为主,水源条件一般的铜仁市茶店镇、印江县新寨乡和思南县鹦鹉溪镇 20cm土壤平均相对湿度也不到40%,在 36-38%之间。由此可知,在砂土地区冬季干旱程度达到特重等级是无疑的,而壤土地方根据《贵州省干旱标准》评判只达到重旱等级,与干旱日数指标评判结果偏轻一个等级。

表 3 铜仁地区部份乡镇 2010年 2月20cm土壤湿度监测数据表

5 干旱成因分析

5.1 南海夏季风提前异常活跃

5.1.1 据国家气候中心东亚季风监测资料显示

2009年 4月第 4候和第 5候,南海季风监测区的两个监测要素均已超过临界值 (图 2),并维持了两候,于 4月第 4候在南海中南部建立假爆发,较多年平均时间偏早了一个月。由于 2009年南海夏季风提前异常活跃,于 4月中下旬出现了异常活跃的季风环流形势,造成我区夏季降水偏少。

图 2 南海监测区 (10～20°N,110～120°E)平均纬向风和假相当位温的变化

5.1.2 南海夏季风与我区夏旱关系 由于南海夏季风提前活跃或爆发,使我国的雨带提早北移,往往到盛夏 7月中下旬至 8月,雨带已越过我区移到长江流域附近,我区受强大的副热带高压稳定控制,造成我区夏季降水量偏少,从而发生严重夏旱天气。据统计：当南海提前出现异常活跃季风环流形势或南海夏季风爆发偏早年,我区夏季 6-8月降水量会出现严重偏少、夏旱发生率高的现象。如历史上南海夏季风爆发偏早的年份有：1954、1956、1957、1972、1979、1985、1994、1995、1996、2000、2001、2002年共 12a中,除了 1979年未发生夏旱外,其余都出现了不同程度的夏旱天气,其中 1972、1985、1994和 2001年的夏旱达到了大旱或特重旱的标准,其余年份为小到中旱。

5.2 大气环流形势异常

西太平洋副热带高压异常。图 3给出了 2007-2010年西太平洋副热带高压面积指数、强度指数、脊线位置和西伸脊点序列,从图中可以看出,2009年 7月至 2010年 2月份,副高的面积指数和强度指数均大于气候平均值,特别是 2009年 7-10月份副高的面积指数和强度指数远远偏离气候平均值,呈单峰型上升,峰值均高于前两年;副高脊线位置除 7月份比常年偏北 2个纬距外,其它月份接近多年平均位置,但副高西伸脊点位置在 2009年 7月至 2010年 2月期间一直比常年平均位置偏西。2009年 7月份副高西伸脊点位于 115°E,比常年平均位置偏西约 8个经距,到 8-9月份突然加强西伸到了 95°E附近,比常年平均位置偏西 18～28个经距,之后 2009年 10月至 2010年 1月副高西伸脊点长时间稳定徘徊在 100～105°E附近,位置比常年平均值偏西 8～25个经距,2010年 2月以后,副高再次加强西伸至 90°E,比常年平均值偏西达 30个经距之多,这是非常少见和异常的。旱期由于副高异常偏强脊点位置异常偏西,长时间稳定控制我区,盛行下沉气流,极大地压制了辐合带的生存空间,对流活动受到抑制,不利于将南方的暖湿气流带到西南地区东部,致使我区降水偏少,气温偏高,旱情严重。入冬以后,由于南支槽偏弱,来自印度洋的西南暖湿气流比较弱,致水汽供应不足,加上影响我国的冷空气强度偏弱,南下路径偏北偏东,图略,导致冷暖空气很难在我区上空交汇,致使降水严重偏少,温度偏高,旱情偏重。

图 3 西北太平洋副热带高压面积指数 (A)、强度指数 (B)、脊线位置 (C)和西伸脊点 (D)序列

5.3 海温异常

5.3.1 自 2009年 6月以来,赤道中东太平洋地区出现了明显的暖海温异常,形成厄尔尼诺 (ElNino)事件。进入 11月份又迅速增强,12月前 20d赤道中东太平洋地区海温仍呈上升趋势,最大暖海温异常中心位于赤道中东太平洋 180-130°W范围,暖中心强度已超过 2.0℃且其暖中心位置较传统厄尔尼诺事件的暖中心位置偏西,表现为混和型厄尔尼诺的特征 (图 4)。受海洋异常强迫和海气相互作用的影响,北半球大气环流表现出的主要特征是 500 hPa西太平洋副高强度和位置发生异常和较大变化。

5.3.2 厄尔尼诺事件对黔东北气候的可能影响据国家气候中心分析历史上与今年类型 (混和型)相似的厄尔尼诺事件对我国气候的影响发现,厄尔尼诺事件对后冬 (1-2月)气温的影响区域中,西南地区东部气温较常年同期处在偏高的范围内。在厄尔尼诺事件影响下,太平洋表层的热流向东走,将热带水汽带走,导致由南方进入到西南的水汽偏少,供应不足,使西南地区降水偏少,也会影响到黔东北的铜仁地区降水明显偏少并发生干旱。

5.4 地理环境对干旱的影响

据各地上报的灾情资料,地区西部灾情重于东部,其原因除了气象干旱等级偏高影响外,西部特殊的、典型的喀斯特地形地貌也是旱情加重的重要因素[4];我区地势为西高东低,西部地处乌江山峡,境内山高坡陡,沟壑纵横,河道属于峡谷型,石多土少,田土分散,土层浅薄,雨水蓄不住,地下水用不上,田土持水和耐旱能力低,浇灌面积小,降水的有效利用率低,所以灾情偏重 。

图 4 2009年 12月 (前 20d)全球海表温度异常分布

6 结束语

这次黔东北乃至西南地区出现特重干旱,属于极端气候事件,如能快速对干旱程度进行正确评估,可以有效指导抗旱决策,减轻灾害损失。从本文对这次干旱的评估结果看：干旱日数指标比较好用,基本符合实际旱情和灾情,而土壤相对湿度指标评估结果却相对偏轻,比前者偏低一个等级,但对砂土的评估情况较切合实际;虽然单项指标评价干旱粗略一点,但简单实用,可操作性强且能快速评价和反映干旱的发生。另外这次干旱的成因异常复杂,影响因子众多,往往是各种因子综合影响的结果,有待深入研究,本文只从南海夏季风、海温和西太平洋副高方面对这次干旱成因作初步探讨和分析,寻找干旱预报指标,对干旱的预测评估和决策服务起到一定的促进作用。

[1] 唐磊,等 .贵州干旱指标简介 [J].贵州气象,2005,29(S1)：44-45.

[2] 《贵州省干旱标准》2006年 11月 1日实施 .

[3] 朱乾根 .天气学原理与方法[M].北京：气象出版社 .

[4] 谷晓平,等 .贵州生态与农业气象轨道业务现状与展望[J].贵州气象,2007,31(3)：3-5.

[5] 陶诗言,卫捷,等 .2008/2009年秋冬季我国东部严重干旱分析[J].气象 .2009,4(35),4.

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B

1003-6598(2010)增刊-0143-05

2010-09-10

杨秀勋 (1964-),男,工程师,主要从事地面气象探测工作。