德州市降水及旱涝灾害变化趋势分析

石慧兰，常 平，陈成国，杨玉霞，李正良

(山东省德州市气象局，德州 253078)

近50年中国降水的变化表明:中国年平均降水量减少，平均10年减少2.9mm，华北大部地区、西北东部和东北地区，降水明显减少，平均10年减少20～40mm［1］。干旱是中国最常见、影响最大的气候灾害，每年因干旱造成的粮食减产约占气象灾害造成粮食总损失的50%左右。雨涝是中国仅次于干旱的气候灾害，雨涝每年造成的粮食损失约占气象灾害造成粮食总损失的27.5%。由于干旱而带来的水资源缺乏，致使华北地区人均水资源占有量只有全国平均值的1/6，耕地平均水资源占有量只有全国平均值的1/10［2］。近60年来，从整体来看，中国干旱面积呈现出弱的增加趋势［3］。1950～2004年全国的洪涝受灾面积表现出波动上升的趋势，显示出洪涝受灾范围扩大的特点［4］。黄会平等分析了1949～1998年中国大洪涝灾害的若干特征，得出大洪涝灾害的发生频率在不断增加、受灾农田面积波动上升［5］。德州市位于华北平原，地处鲁西北，是山东省的降水最少区，旱涝灾害频发，造成严重的农业经济损失。该文翔实研究了德州市降水变化特征及造成的旱涝灾害和连阴雨灾害，对降水资源开发利用具有指导意义，有利于提高防御旱涝等灾害能力。

1 资料与方法

该文资料取自1957～2009年德州11县市气象台站观测记录和灾情普查的全市范围内所有灾情资料。规定1个县域境内出现旱灾、涝灾及连阴雨灾分别统计为1次旱灾、涝灾及连阴雨灾。

为定量地表示年降水量与旱灾日数、涝灾日数及连阴雨灾次数的相关程度，采用相关系数，由以下公式计算［6］:

用t检验法对相关系数r进行显著性检验［7］，计算统计量t:

2 降水量变化特征

2.1 年际变化特征

1957～2009年德州市11县市年平均降水量555.1mm。图1a是53年降水量变化图，呈波动下降趋势。1964年和1961年降水量最多，分别为1 028.9 mm和1 024.5 mm;2002年最少，仅为293.0 mm，1968年次之，为311.6 mm。用最小二乘法计算53年降水量线性变化趋势函数为y= -1.829 6x+606.71，年降水量以18.3 mm/10年的趋势减少。5年滑动平均显示年降水量为波动下降。1957～1964年为上升趋势，1964年升为峰值;1964～1968年呈下降趋势，1968～1977年呈上升趋势;1977～1989年呈下降趋势;1989～1993年呈小幅波动上升，1993～2002年呈波动下降，2002年降为最低值;2002～2009年呈小幅波动上升。按年代际分析:1957～1960年平均503.0 mm，较常年偏少;60年代降水量最多，平均631.4 mm;70年代较常年偏多，平均594.3 mm;80年代较常年明显偏少，平均506.2 mm;90年代略偏少，平均540.9 mm;2001～2009年偏少，平均533.1 mm。德州市降水集中出现在夏季，夏季平均降水量为365.2mm，占年降水量的65.8%;其次是秋季，平均降水量为89.7mm，占16.2%;春季平均降水量为75.9mm，占13.7%;冬季降水最少，平均降水量为24.4mm，占年降水量的4.4%。用最小二乘法计算53年四季降水量线性变化趋势，春季降水量以3.57 mm/10年的趋势增加，夏季降水量以22.06 mm/10年的趋势减少，秋季降水量以0.75 mm/10年的趋势增加，冬季降水量以0.56 mm/10年的趋势减少。

2.2 全市分布特征

图1b是德州市降水量空间分布图，位于德州市东南部的齐河降水量最多，为612.6mm，其次是临邑582.5 mm;位于西南部的武城降水量最少，为504.4mm，其次是夏津524.1mm。全市降水量总体分布特征为:东部降水量多，均在560mm以上，中部降水量在550～560mm之间，西部降水量少，在500～550mm之间。

图1 德州市1957～2009年降水量变化 (a)、全市降水分布 (b)

3 旱、涝及连阴雨灾害

3.1 旱灾

图2a是1957～2009年德州11县市旱灾变化图，呈波动上升趋势。德州市年平均旱灾2.5次。1968年旱灾次数最多，为9次，1986年、1992年次之，分别为8次;全市共有11年无旱灾。用最小二乘法计算53年旱灾次数变化趋势，年旱灾次数以0.235次/10年的趋势增加。德州市旱灾次数呈增加趋势主要是由于降水量减少造成的。对年降水量与干旱次数进行相关分析，计算53年降水量与干旱次数的相关系数为-0.39，呈负相关，用t检验法对相关系数r进行显著性检验，计算统计量∣t∣=3.003，给定显著性水平 α =0.01，t0.01(51)=2.68，∣ t∣ ＞t0.01，在 α =0.01显著性水平上，年降水量与干旱次数之间的相关系数是显著的。

图2 德州市1957～2009年旱 (a)、涝 (b)灾害次数变化

3.2 涝灾

图2b是1957～2009年德州11县市涝灾变化图，呈缓慢上升趋势。德州市年平均涝灾2.5次。1990年涝灾次数最多，为13次，2003年次之，为10次;全市共14年无涝灾。用最小二乘法计算53年涝灾次数变化趋势，年涝灾次数以0.05次/10年的趋势增加。德州市大于等于150.0mm降水日数呈增多趋势，平均10年增加0.02天，鲁西北极端灾害性天气气候事件呈增加趋势［8］，所以造成在降水量呈减少趋势的背景下，而涝灾次数呈增加趋势。对年降水量与涝灾次数进行相关分析，计算53年降水量与涝灾次数的相关系数为0.67，呈正相关，用t检验法对相关系数r进行显著性检验，计算统计量∣t∣=6.406，给定显著性水平 α =0.001，t0.001(51)=3.51，∣ t∣ ＞t0.01，在 α =0.001 显著性水平上，年降水量与涝灾次数之间的相关系数是显著的。

图3 德州市1957～2009年全市旱 (a)、涝 (b)灾害分布

3.3 旱、涝灾害分布

图3a是德州市1957～2009年旱灾次数空间分布图，全市共有旱灾135次，其中宁津最多，为22次，其次是德州18次，武城、陵县分别为17次;齐河最少，仅两次，临邑次之，为3次。图3b是德州市53年涝灾次数空间分布图，全市共有涝灾135次，其中庆云最多，为21次，其次是禹城19次，临邑16次;宁津涝灾最少，为5次，其次是武城、齐河，分别为8次。由全市旱涝灾害分布图看出，德州市西部旱灾多，东部涝灾多。主要是因为西部降水量少，东部降水量多。

3.4 连阴雨灾害

图4a是1957～2009年德州11县市连阴雨灾害变化图，呈缓慢下降趋势。德州市年平均连阴雨灾害0.87次。2007年连阴雨灾次数最多，为5次，1964年、1985年、1993年次之，分别为4次;全市共32年无连阴雨灾。用最小二乘法计算53年连阴雨灾次数变化趋势，年连阴雨灾次数以0.009次/10年的趋势下降。对年降水量与连阴雨灾次数进行相关分析，计算53年降水量与连阴雨灾次数的相关系数为0.33，呈正相关，用t检验法对相关系数r进行显著性检验，计算统计量∣t∣=2.513，给定显著性水平α =0.01，t0.01(51)=2.68，∣ t∣ ＜t0.01，在 α =0.01 的显著性水平上，年降水量与连阴雨灾次数之间的相关系数是不显著的。

德州市连阴雨灾害主要出现在秋季，共24次，占全年连阴雨灾害的52.2%;夏季次之，共16次，占全年的34.8%;春季连阴雨灾害较少，为4次，占8.7%;冬季连阴雨灾害最少，仅两次，占4.4%。9月、10月出现连阴雨灾害次数最多，分别为9次;其次是8月，为8次;7月、11月份分别为6次;4月为3次;6月为2次;2月、5月、12月份分别为1次;1月、3月无连阴雨灾害。

图4 德州市连阴雨灾次数变化 (a)及全市分布 (b)

图4b是德州市53年连阴雨灾害次数空间分布图，全市共有连阴雨灾害46次，其中武城最多，为15次，其次是夏津11次;宁津、乐陵、齐河连阴雨灾最少，分别为1次。由图看出德州市西南部连阴雨灾害多。主要因为德州西南部的夏津、武城是棉花生产基地，其他县市是粮食生产基地。而德州连阴雨灾害主要出现在秋季，此时正值棉花蕾铃及吐絮期，导致棉花蕾铃大量脱落，影响棉花裂铃吐絮和摘拾，降低棉花产量和品质。

4 结论

4.1 德州市年平均降水量555.1mm，平均10年减少18.3 mm

德州市已由原来的半湿润气候变化为半干旱气候［9］。气候持续干旱和降水量偏少造成德州市浅层地下水漏斗区逐年发展扩大［10］。农业用水量的急剧上升导致黄河下游水量减少和断流［11］。德州市农业除了靠天降水就是开采地下水和引黄河水灌溉，水资源日趋紧张，严重短缺。要大力开展节水高效农业体系建设，将其列为新农村建设的重要内容，统一规划，整体实施，实现可持续发展。加强人工集雨工程建设，整修开挖农村蓄水坑塘，建设水库，有效蓄存雨水。改善灌溉方法，避免大水漫灌，大力推广滴灌、渗灌、管灌等节水灌溉技术，提高水分利用率。合理开发空中云水资源，加强人工增雨。

4.2 德州市旱灾平均10年增加0.235次

旱灾增加主要是降水量减少造成的;涝灾平均10年增加0.05次，主要是特大暴雨等极端灾害性天气气候事件增加造成的;连阴雨灾平均10年减少0.009次。德州市西部降水量少，东部降水量多，造成西部旱灾多，东部涝灾多。在全球变暖背景下，中国旱涝气候灾害的年际和年代际变化更加明显，旱涝气候灾害仍是未来中国严重的自然灾害之一［12］。要根据旱涝趋势调整农业生产结构，发展设施农业，推广现代农业技术，选择耐旱、耐涝的优良农业生物品种。建立农田墒情自动监测与精准灌溉系统，依据墒情及作物需水关键期和需水量，结合天气预报，确定作物最佳灌溉时间和灌溉量，提高农业用水的有效性。

［1］秦大河，丁一汇，张锦，等.气候系统的演变及其预测.北京:气象出版社，2003

［2］黄荣辉，杜振彩.全球变暖背景下中国旱涝气候灾害的演变特征及趋势.自然杂志，2010，32(4):188

［3］邹旭恺，任国玉，张强.基于综合气象干旱指数的中国干旱变化趋势研究.气候与环境研究，2010，15(4):371

［4］方修琦，陈莉，李帅.1644～2004年中国洪涝灾害主周期的变化.水科学进展，2007，18(5):657

［5］黄会平，张昕，张岑.1949～1998年中国大洪涝灾害若干特征分析.灾害学，2007，22(1):73

［6］魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术.北京:气象出版社，2007，18

［7］魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术.北京:气象出版社，2007，31

［8］石慧兰，邵志勇，陈成国，等.鲁西北55年各级降水日数与降水量变化分析.兰州大学学报，2007，(43):24～27

［9］石慧兰，周圣军，陈松.德州气候变化与建筑物防腐.气象科技，2007，35(6):882～885

［10］陈晖，刘敏，侯立军，等.德州市降水量变化对地下水的影响.中国科技信息，2008，(17):23

［11］于涛，何大伟，陈静生.黄河流域灌溉农业的发展对黄河水量和水质的影响.农业环境科学学报，2003，22(6):664

［12］黄荣辉，杜振彩.全球变暖背景下中国旱涝气候灾害的演变特征及趋势.自然杂志，2010，32(4):191～194