中国西南易旱地区识别的探讨

张家发 ，唐文坚 ，2，李少龙

（1.长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，430010，武汉；2.河海大学水文水资源学院，210098，南京）

2009年秋至2010年春，乃至初夏我国西南地区发生的干旱，持续时间之长、发生范围之广、影响程度之深、造成损失之重，均为历史罕见。在这些降雨量超过800 mm的湿润气候地区，出现如此严重干旱的原因引起了广泛的关注。极端异常气候被认为是这次特大干旱灾害形成的直接原因，经济社会脆弱是特大干旱灾害形成的根本原因。作者于2010年3月底赶赴云南省昆明市支援抗旱工作直至4月底。事后通过对云南昆明地区旱情的分析认为，气候特征和水资源不足是昆明地区容易出现旱情的重要背景条件，超常持续少雨天气是造成这次大旱的主要因素，水利工程建设仍然不足是大部分地区，尤其是农村地区旱情严重的重要因素之一；通过对昆明地区降雨资料的初步分析，指出了其干旱少雨的季节年年都有，而且持续时间长，5个月的旱季几乎是常态，持续2～3个月不出现有效降雨的现象比较常见，意味着干旱现象在昆明地区是频繁发生的。

2011年汛后，西南地区再次发生干旱。受持续高温少雨天气影响，长江上游部分地区旱情迅速发展。当年9月上旬，贵州、云南、重庆等三省（直辖市）干旱程度已达到中度以上。当年9月中旬，作者参加长江科学院赴云南省文山壮族苗族自治州的考察和抗旱支援工作，考察团认识到文山壮族苗族自治州水利建设欠账多、困难大、旱情重、发展快，对文山壮族苗族自治州的抗旱工作和水利改革发展提出了具体建议。

由于2011年汛期降雨严重偏少，库塘蓄水连年消耗，2012年刚刚进入春季，旱情再次显现，大量水库干涸，不少河流断流，已形成三年连旱。在降雨总量比较丰沛、水资源总量丰富地区却连年发生干旱，这意味着在湿润气候区存在着易旱地区。

本文从中国气象科学数据共享服务网提供的中国地面国际交换站气候资料月值数据集，选取西南地区几个代表性的气象站历史月降雨量资料进行统计，初步探讨易旱地区的识别方法。

一、基本概念与方法

干旱一词存在多种涵义，因而对其理解容易出现分歧。D.A.Wilhite强调干旱是暂时性气候失常，是一种相对事件而非绝对事件。这种理解与目前通常采用的降雨距平百分率评价干旱事件方法一致。实际上，这种干旱属于天气学意义上的干旱，即某一地区因天气异常，使某一时期降雨异常减少，水分短缺的现象。

气候学意义上的干旱是指某些地区因特定的气候条件，历史上长期性持续缺少降雨，形成固有干旱气候，成为长期性干旱地区。

我国西南地区较频繁发生的干旱事件，属于天气学意义上的干旱，但是无疑应该认识到其气候学上的背景条件。虽然不属于干旱气候地区，而是属于湿润气候区，通过分析长系列的降雨历史资料，可以发现部分地区存在频繁发生干旱的规律。识别湿润气候带的这些易旱地区，对于研究采取对策措施，具有重要的意义。

干旱评价指标有很多种。常见的有气象干旱、农业干旱、水文干旱和社会经济干旱指标。

气象干旱着眼于气象和气候特征，多以降雨量或降雨量的统计量直接作为干旱指标，如降雨距平百分数和降雨十分位及百分位数，但这些都是评价具体某次干旱事件的指标。

导致气候干旱的因素包括降雨量低于某个数值的日数、连续无雨日数、降雨距平异常偏少及各种大气参数的组合等。根据历史资料，分析曾经出现的降雨量低于某个数值的日数和连续无雨日数的频率，可以发现气候干旱易于发生的地区。本文根据降雨量资料，统计降雨量的多年变化特征，年内分布特征，以及连续月降雨量小于10 mm、30 mm和50 mm的次数，初步提出识别易旱地区的指标和标准，从而建立易旱地区的识别方法。

二、易旱地区的识别

从中国地面国际交换站气候资料月值数据集取得13个气象站的月降雨量历史资料，进行统计分析。其中大多数具有60年的系列资料，只是德钦县和临沧市为57年、普洱市（思茅）为59年、河池市为56年系列资料，均为长系列资料，满足开展统计分析的需要。

1.基于多年降雨量统计特征的分析

表1列出了各站及其对应时间系列降雨量的统计特征值。M为多年平均值，Max和Min为最大值和最小值。要注意的是，年降雨的最大值和最小值不能分别由月降雨量的最大值和最小值累加求得，而只能由年总降雨量系列求得。由表1的特征值可以对各地是否易于发生干旱进行粗略的分析。

按照年均降雨量，通常将400～800mm、800～1600mm、大于 1 600 mm地区划为半湿润、湿润和潮湿气候区。表1中，德钦县年均降雨量为651 mm，为半湿润气候；桂林市年均降雨量为1 893 mm，为潮湿气候，其他地区降雨量均在800～1 600 mm之间，属于湿润气候。

分析各地年降雨的最小值可以发现，普洱、腾冲、桂林、河池、酉阳5地的最小值均大于800 mm，60年或者近60年中极端少雨年份的降雨量仍然在湿润气候范围内，意味着这些地区虽不能排除偶发月份或者季节干旱的可能性，但是没有发生过整年度或者跨年度的干旱。

昆明、蒙自、临沧、丽江、贵阳、兴仁、沙坪坝6地的年降雨量最小值仅为509～740mm，低于湿润气候区降雨量范围下限，存在因整年度降雨、甚至连年降雨偏少而发生干旱的可能性。 实际上，昆明市 1987、1988、1989年的降雨量分别为660 mm、757 mm、791 mm，1992、1993 年降雨量分别为662mm、762mm，就属于连年降雨偏少并低于湿润气候区下限的事件。蒙自1951—1956年连续6年降雨量低于800mm，连续3年降雨量低于800mm的事件有2次，另有连续2年降雨量低于800mm的事件有6次，因连年降雨偏少而发生干旱的可能性更大。

德钦县年降雨量最小值仅为373 mm，甚至低于半湿润气候区降雨量的下限，此类事件仅发生了一次，但分别发生了1次和2次降雨量连续3年低于500 mm和600 mm的事件，因连年降雨偏少而发生干旱的可能性最大。

2.基于降雨量季节性分布统计特征的分析

表2根据多年平均月降雨量统计了1～4月和 11～12月这 6个月的降雨量，可以看到其在全年降雨量的占比普遍低于35%。

桂林市枯季降雨量平均值占比最高，为34.6%，且降雨量达655 mm，相对而言，降雨的季节性分布较均匀，枯季降雨量较多，发生季节性干旱的可能性最低。桂林属于潮湿气候，年降雨量丰沛，枯季降雨量也较多，甚至在半湿润气候区年总降雨量范围内，最小值也有327 mm，发生季节性气象干旱的频率很低。

德钦、河池、贵阳、沙坪坝、酉阳等5地枯季降雨量平均值占比为21.5%～24.9%， 均在 1/5～1/4之间，都存在因枯季少雨而发生干旱的可能性，但结合前述分析可以发现它们各有差异。河池、酉阳年降雨量最小值分别为974 mm、850 mm，都大于800 mm，发生跨年度干旱的可能性低，枯季降雨量多年平均值大于300 mm，最小值分别为163mm、142mm，发生整季度或者跨季度干旱的概率不高；贵阳、沙坪坝的年均降雨量大于1000 mm，年最小降雨量分别为719 mm、738 mm，枯季降雨量最小值分别为139 mm、137 mm，多年平均值仅分别为242mm、247mm，发生季度干旱的可能性大于河池和酉阳，但应该没有发生整年度或者跨年度干旱事件。德钦枯季降雨量平均值占比虽有24.9%，但其年均降雨量仅为651 mm，年降雨量最小值为373 mm，枯季降雨量多年平均值为162 mm，最小值为72 mm，较易于发生年度干旱，尤其是季度性干旱。

昆明、蒙自、临沧、丽江、普洱、腾冲、兴仁7地枯季降雨量平均值占比为5.9%～19.0%，降雨的季节性分布很不均匀，虽然各地枯季降雨量多年平均值在57～223 mm的较大范围内变化，但是最小值均在86 mm以下，发生过跨季度的干旱事件。其中丽江的枯季降雨量平均值仅57 mm，占比仅为5.9%，降雨的季节性分布最为不均；枯季降雨量最小值仅13 mm，最易于发生季度、跨季度、甚至跨年度干旱事件；普洱、腾冲由于年降雨量最小值均大于1 000 mm，虽有发生季度干旱的可能性，但应该没有发生整年度或者跨年度干旱事件。

表1 年、月降雨统计特征值表单位：mm

表2 枯季降雨量统计表单位：mm

综合上述分析，可以初步进行定性分类：桂林为不易旱区；昆明、蒙自、临沧、兴仁、贵阳、沙坪坝，以及德钦、丽江划为易旱区；河池、酉阳、普洱、腾冲为可能易旱区，留待下一节根据干旱事件分析再下结论。

3.基于干旱事件的统计分析

以上主要根据各地降雨量时间分布定性地分析干旱事件发生的可能性。本节拟通过少雨时间段的统计来分析干旱事件，并探讨建立易旱地区的识别方法。

统计降雨量分别小于或等于10 mm、30 mm、50 mm连续两个月以上、三个月以上等事件次数（M≥2、M≥3等），以及分别等于5个月、8个月、9个月事件的次数 （M=5、M=8、M=9）。统一换算为每100年中事件次数列于表3中。

月降雨量小于10 mm，意味着几无有效降雨。针对表3中所列事件，认为满足下列条件之一者为干旱事件：连续2个月以上月降雨量小于10 mm，连续4个月以上月降雨量小于30 mm，连续5个月以上月降雨量小于50mm。将每100年发生60次以上干旱事件作为划分易旱地区的标志，发生30～60次干旱事件作为较易旱地区，则昆明、蒙自、德钦、临沧、丽江为易旱地区，普洱、腾冲、贵阳、兴仁、沙坪坝为较易旱地区，桂林、河池、酉阳则属于不易旱地区。

与定性分类相比，河池、酉阳进一步被识别，与桂林同属于不易旱地区；其他地区均识别为易旱或较易旱地区。这种分类有了定量指标作为依据，划分界限明确，易于操作。不仅如此，较易旱和易旱地区的进一步划分，识别了干旱事件容易发生的程度，也有实际意义。

如果将满足下列条件之一者作为长时间干旱事件：连续4个月以上月降雨量小于10 mm，连续6个月以上月降雨量小于30 mm，连续7个月以上月降雨量小于50 mm；将每100年发生10次以上此类事件作为易发长时间干旱的标志，则可将昆明、蒙自、德钦、临沧、丽江、普洱识别为易发长时间干旱地区。

三、方法讨论

①上节建立的易旱地区识别方法是基于降雨总量及其分布统计进行的定性分析，基于少雨连续时间段事件统计进行定量分析，以100年事件发生次数为指标的气象易旱地区识别方法，是对湿润气候区中易旱地区识别方法的一次探索。受资料、条件限制，研究深度还不够，具体指标及划分界限还有待进一步验证和完善，但方法研究思路是可取的。

②如果在本文采用月降雨资料研究的基础上，进一步采用日降雨系列资料，统计连续无雨、少雨时间段事件，则定量分析将更加精细，也许可以确定更合理的划分指标及识别标准。如果同一个地区不只一个气象站资料可供利用，则可以通过多站资料的综合分析，对其覆盖地区获得更全面、可靠的识别结果。

③本文仅根据降雨资料进行分析而建立指标，还可以继续探讨将其他气象因素纳入研究范畴，如蒸发量等，考察根据多个气象因素建立气象易旱区识别指标和标准的可行性、合理性。

④识别气象易旱区是了解一个地区是否易于发生旱情、甚至旱灾的第一步。在此基础上，可结合当地的水文条件、水资源工程状况，研究气象、水文干旱综合发生的可能性及频度；进一步地，还需要综合考虑当地的人口和城市规模、产业布局及其规模所决定的水资源需求，研究水资源的供求矛盾，进行易旱区的综合识别。

四、结 语

①根据初步建立的气象易旱地区识别方法，将昆明、蒙自、德钦、临沧、丽江划为易旱地区，普洱、腾冲、贵阳、兴仁、沙坪坝划为较易旱地区，将桂林、河池、酉阳划为不易旱地区，将昆明、蒙自、德钦、临沧、丽江、普洱划为易发长时间干旱地区。

表3 干旱事件统计表

②虽然气象易旱区的识别远不能达到综合识别的需要，但是本文的统计分析仍然给人们一些启示。例如：丽江与昆明相比，降雨在时间分布上更不均匀，枯季降雨量更少，气象干旱事件更加频发，虽然两地的水文条件不同，但完全可以想见，如果在丽江建设与昆明同样人口规模的城市，像昆明一样布置那么多的产业，那么不仅昆明眼下正在发展的三年连旱不足为奇，丽江的旱情也能料到必将是有过之无不及。所以，气象易旱区的识别结果，可以为水资源工程的规划建设，为城市建设和产业规划布局提供重要的背景信息。

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