安徽省1978年特大干旱研究

郭姝姝，辛景峰

（中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾中心，北京100038）

安徽省1978年特大干旱研究

郭姝姝，辛景峰

（中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾中心，北京100038）

依据安徽省109个雨量站1978年逐日降水量数据，综合运用降水量距平百分率法、建立区域旱情指数法以及GIS空间分析技术，采用逐步缩小时间尺度的方式，对安徽省1978年干旱的时空演变特征进行了分析。研究结果表明：（1）通过修正的降水量距平百分率法，由于充分考虑了前期降水的累积效应，其分析逐日干旱结果符合实际情况；（2）区域旱情指数法是确定干旱过程起始和终止的有效方法；（3）安徽省1978年发生春、夏、秋三季连旱，干旱持续253 d，其中，4月4日—8月11日连续130 d全省旱情最重，在5月3日全省75％的耕地旱情等级达到重旱以上。

特大干旱；旱情重现；降水量；时空演变

1 研究背景

安徽省处于我国地理的南北分界线上，属暖温带向亚热带过渡型气候。地貌类型比较齐全，山地、丘陵、台地和平原相间分布。省内河流湖泊众多，水域辽阔，水资源总量580.5亿m3，水资源分布与人口和耕地分布很不相称［1］。全省各地年平均气温14～17.2℃，年降水量747～1 798mm，空间上呈南多北少、山区多于平原丘陵的特点。

由于地理位置、地形和水系的特点，加之社会因素，安徽省历来存在着干旱的威胁［1］。1978年的干旱是1949以来持续时间最长、范围最广、程度最重的一年［2］。研究表明［3］，无论是从干旱的发生次数还是受灾程度上分析，安徽省干旱灾害都有发展的趋势。随着社会经济的发展，类似1978年的特大干旱如果发生在今天，若不采取适当措施，将对环境和社会产生严峻的影响。因此加强对历史特大干旱的研究，不仅能够重现历史干旱的发展过程及时空特征，而且可以为干旱实时监测预报、水资源规划、抗旱减灾等提供有力的基础支撑。

目前对历史干旱的研究，主要分析干旱的形成条件、原因和旱灾的多发性等特点以及时空演变规律等［4］。例如已完成的《安徽水旱灾害》系统完整地论述了安徽省水旱灾害的历史、特点和趋势；万金红等［5］利用灾害档案重建了清代中国干旱灾害的空间分布格局，指出江淮地区是我国历史时期干旱灾害的频发地区；张伟兵［6］基于长序列历史资料，研究了近500 a山西省旱灾特征和规律，并探讨了现代社会条件下防范特大干旱的应急对策。刘可晶等［7］利用标准化降水指数，分析了淮河流域近60 a来干旱的趋势特征；金新芽等［8］利用降水频率等干旱指标，评估了浙江省历史旱情，指出平原、海岛易出现旱情。

针对历史干旱的相关研究主要是基于长序列资料的干旱时空格局的重建［9］，时间尺度大，重现的干旱时空演变较为宏观，鲜有针对历史上某个特旱年的研究。鉴于此，本文利用各个时间尺度的优势，宏观、动态地研究1978年安徽省的旱情，确定干旱开始、结束和持续时间。

2 研究方法和数据

2.1 数据选取与处理本文选取安徽省109个雨量站1978年逐日降水量数据和118个雨量站1952—2011年多年平均日降水量数据。空间数据包括安徽省土地利用图、行政区划图等。辅助数据有历史抗旱减灾记载、旱灾统计等资料。

降水数据的处理过程主要包括：以月、季、年为时间单位对1978年逐日降水量以及多年平均降水量进行数据合成。借助ArcGIS空间分析技术，将各时间尺度雨量站点的降水数据生成shp文件展布到安徽省空间区域上，利用Kriging插值方法将站点数据进行空间插值，生成1978年逐日、逐月、各季及全年安徽省降水量分布图（如图1）。

2.2 研究方法为了完整地重现安徽省1978年旱情，本文采用降水量距平百分率法，并结合安徽省土地利用、历史抗旱减灾记载、旱灾统计等资料，评估干旱的程度和范围，在此基础上，建立了区域旱情指数法来确定干旱开始、结束和持续时间。

2.2.1旱情监测方法某时段降水量距平百分率（Pa）按式（1）计算：

式中：Pa为降水量距平百分率，％；P为计算时段内降水量，mm；Pˉ为同期多年平均降水量，mm。

式中n＞30 a。

关于降水量距平百分率干旱等级的划分参照水利行业标准《旱情等级标准》（SL424-2008）［10］，见表1。

降水距平百分率多用于评估月、季、年发生的干旱事件［11］。为了确定干旱开始、结束和持续时间，进一步分析逐日旱情是必要的。对式（1）进行修正：考虑前期降水量的累积效应，采用滑动平均法，利用30 d滑动平均降水量代替计算当日的降水量。鉴于已充分考虑了30 d降水量的累积效应，所以旱情等级划分参考月尺度降水距平百分率等级划分标准。

2.2.2干旱开始、结束及持续时间的确定基于修正后的降水距平百分率法确定的逐日旱情等级，计算各个旱情等级的面积占区域总面积的比重，并按旱情等级的严重程度赋予不同的权重，得到确定干旱开始、结束和持续时间的区域旱情指数：

式中：RDI为区域旱情指数（指数区间为0～4）；i为旱情等级（i=1、2、3、4，依次代表轻旱、中旱、重旱、特旱）；Ai为某一旱情等级的面积与区域总面积之比，％；Bi为不同旱情等级的权重系数（B1= 1，B2=2，B3=3，B4=4，依次代表轻旱、中旱、重旱、特旱）。

干旱开始、结束日期的确定方法是：RDI大于0.1并持续10 d以上即可确定为一次干旱过程的开始，RDI大于0.1的日期确定为干旱开始日期。RDI小于0.1的最后一天确定为干旱结束日期，且RDI小于0.1的持续时间不少于7 d。干旱开始至结束的时间为干旱持续时间。干旱受气象、水文、土壤、植被、灌溉等多种因素影响，鉴于1978年历史干旱资料严重缺乏，本文主要依据降水数据重现1978年旱情时空演变特征。

3 结果分析

3.1 年尺度旱情分析利用1978年年降水数据和多年平均年降水数据计算降水距平百分率，得到1978年安徽省年尺度旱情等级图（如图2）。结果显示：1978年安徽省除北部局部外，全省降水量偏少，江淮、皖东地区降水量严重缺乏。1978年安徽省总耕地面积为44 687 km2［12］。经计算，受旱耕地面积为43 801 km2，占总耕地面积的98.1％，其中，特旱面积占38.6％。从干旱发生的空间上看，特旱主要集中在2个区域，即江淮分水岭两侧的淮南市、合肥市、寿县、凤阳县、全椒县、定远县和长丰县，以及沿江平原的巢湖市、马鞍山、芜湖市、铜陵市。

3.2 季尺度旱情分析1978年安徽省去冬缺雪，春季少雨，梅季不霉，伏天干热，秋似酷暑，岁末又旱［2］。季节的划分：1977年12月—1978年2月为去冬，1978年3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季。利用1978年季降水数据和同期多年平均降水数据计算降水距平百分率，得到1978年安徽省各季的旱情等级图（如图3）。

分析表明，安徽省1978年遭受了春、夏、秋三季连旱，干旱遍及全省范围，春季干旱和夏季干旱不仅影响范围大而且程度重，从空间上看，1978年的干旱主要有如下特点：

（1）春季干旱呈现由南向北逐渐加重的分布特点，与安徽省地貌分区有极大的相关性，干旱中心位于淮北地区。淮北地区旱情最重，江淮地区和沿江平原旱情较重，皖西大别山区和皖南山区基本不旱。淮北平原的亳州北部为特旱，阜阳北部、亳州大部、淮北市和宿州大部重旱，阜阳南部、淮南市、蚌埠和宿州南部为中旱；江淮地区的滁州、长丰、肥东和寿县大部为中旱，霍邱和肥西为轻旱；沿江平原的巢湖市、马鞍山、芜湖、铜陵和枞阳为轻旱；皖西大别山区的六安为轻旱，其余不旱；皖南山区除黄山区轻旱外，其余不旱。

（2）夏季干旱南部重于北部，犹以皖南山区和沿江平原最为严重。皖南山区的黄山市北部和南部重旱，其余为中旱；沿江平原的马鞍山、安庆南部和庐江县局部为重旱，其余为中旱；皖西大别山区为中旱；江淮地区的滁州西部、寿县、肥西和霍邱南部为中旱，其余为轻旱；淮北地区的蚌埠南部为中旱，阜阳南部、亳州南部、淮北市南部、宿州南部和淮南市为轻旱，其余为不旱。

（3）秋季干旱遍及全省大部，以轻旱和中旱为主，干旱中心位于皖西大别山区。皖西大别山区的六安南部为中旱，其余为轻旱；皖南山区和沿江平原为轻旱；江淮地区的霍邱、寿县、长丰、肥东、肥西、滁州南部为轻旱，其余为不旱；淮北地区除淮南市和阜阳南部为轻旱以外，其余不旱。

综上所述，安徽省1978年的干旱遍及全省范围，春、夏、秋三季连旱主要发生在江淮地区和沿江平原，涉及21个县、市，连旱方式有5种（见表3）。三季连旱期间，干旱中心发生了2次转移。春季干旱中心位于淮北地区，夏季转向皖南地区，秋季移向皖西大别山区。

3.3 月尺度旱情分析分析逐月降水数据（如图4）表明：安徽省1978年3季连旱开始于3月淮北地区，4月干旱蔓延至全省大部，5月皖南和江淮旱情缓解，淮北旱情加重，6月干旱中心向南转移，7月旱情蔓延至全省大部，8月东南部旱情加重，9月干旱中心转向皖西，10月全省旱情开始缓解，到11月全省旱情基本解除。

从干旱的持续时间上看，江淮地区干旱持续时间最长，为8个月；其次，沿江平原持续7个月。江淮地区的3季连旱发生在3—10月，4月旱情最重，合肥南部和滁州南部为重旱，其余为中旱。沿江平原的3季连旱发生在4—10月，8月旱情最重，马鞍山、芜湖、巢湖东部为重旱，巢湖西部、铜陵、枞阳东部为中旱，安庆大部为轻旱。淮北地区3—7月经历了干旱逐渐加重到缓解的过程，5月旱情最重，灵璧东北部为特旱，宿州、淮北市和亳州大部为重旱。皖西大别山区的干旱发生在4月、7—10月，9月旱情最重，六安中部和庐江北部为重旱，金寨、霍山、舒城南部、庐江大部和桐城为中旱。皖南山区的干旱发生在6—8月和10月，8月旱情最重，宣城大部和黄山大部为重旱。

1月和12月由于多年平均降水量偏小，降水距平百分率对降水量的波动表现的异常敏感，降水量稍有减少便会使降水距平百分率大幅下降，所以降水距平百分率法重现的此时段的旱情较实际偏重。

3.4 逐日旱情分析与干旱开始、结束和持续时间的确定基于修正后的降水距平百分率重现的逐日旱情，利用本文提出的区域旱情指数法确定干旱开始、结束和持续时间。结果显示，安徽省1978年三季连旱开始于3月10日，结束于11月17日，历时253 d。图5为安徽省1978年逐日旱情指数曲线。

干旱范围和程度经历了4次波动，呈现了6个干旱高峰。3月10日—4月3日，干旱中心由南部转向北部，3月15日和18日分别达到两次干旱高峰，亳州大部、阜阳、六安、合肥中部、安庆东部、巢湖东部、铜陵、芜湖、宣城北部和池州北部为重旱。4月4日—8月11日连续130 d全省旱情严重，其中，特旱64 d，重旱33 d，期间，4月19日和5月3日达到两次干旱高峰，分别占全省66％和75％的耕地旱情等级达到重旱以上，阜阳北部、亳州北部、淮北市北部和宿州北部为特旱，阜阳中部、亳州南部、淮北市大部、宿州南部、淮南市、蚌埠、六安大部、合肥和滁州为重旱。8月12日—10月26日，安徽省南部旱情严重，10月21日达到干旱高峰，潜山、桐城和岳西大部为特旱，六安大部、合肥南部、巢湖大部、安庆、池州北部、灵璧县和泗县为重旱。10月27日—11月17日，中部旱情严重，11月7日达到干旱高峰，六安、合肥、滁州、巢湖北部和马鞍山北部为重旱。

4 结论与讨论

本文利用降水数据，结合土地利用以及历史抗旱减灾记载和旱灾统计等资料，采用逐步缩小时间尺度的方式，利用各个时间尺度的优势综合分析1978年旱情。从年尺度宏观整体把握1978年旱情空间分布；利用季尺度分析干旱的季节特征；在月尺度下分析旱情时空发展过程，并且可以作为验证逐日旱情分析结果的依据；逐日分析旱情时空演变过程，确定干旱开始、结束和持续时间。主要结论如下：

（1）通过修正的降水距平百分率法，由于充分考虑了前期降水的累积效应，其分析逐日干旱结果符合实际情况，时空演变连续性好。在此基础上，利用建立的区域旱情指数法确定的干旱开始、结束和持续时间与历史资料记载相符。

（2）安徽省1978年发生了春、夏、秋三季连旱，开始于3月10日，结束于11月17日，干旱持续253 d。三季连旱主要发生在江淮地区和沿江平原，涉及21个县、市。

（3）干旱过程中，干旱中心发生了2次转移，范围和程度经历了4次波动，呈现了6个干旱高峰。春季干旱中心位于淮北地区，夏季转向皖南地区，秋季移向皖西大别山区。4月4日—8月11日连续130 d全省旱情最重，其中，特旱64 d，重旱33 d。5月3日达到干旱高峰，全省75％的耕地旱情等级达到重旱以上。

（4）1月和12月由于多年平均降水量偏小，降水距平百分率对降水量的波动表现的异常敏感，因此利用降水距平百分率法重现此时段的旱情较实际偏重。

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Study on d read fu l d rough t in 1978 for Anhui Province

GUO Shu-shu，XIN Jing-feng
（Research Center on Flood＆DroughtDisaster Reduction，IWHR，Beijing 100038，China）

Based on the daily data from 109 rainfall stations，the spatial-temporal evolution of drought in 1978 for Anhui province is analyzed in different time scales using the precipitation anomaly percentage in⁃dex and the regional drought index in the GIS environment.The study results indicate that：（1）When the cumulative effects of pre-precipitation are taken into account，the study results are consistent with actual situation through the improved precipitation anomaly percentage index in daily scale.（2）The proposed re⁃gional drought index is an effective method to determine the start and end date of drought.（3）Anhui prov⁃ince had experienced a seasonally continuous drought from spring to autumn in 1978，which lasted for 253 days.The drought from April 4 to August 11 was the most serious，and on May 3，75％of the arable land was affected by severe drought.

dreadful drought；drought reappearance；precipitation；spatial-temporal evolution

P429

A

10.13244/j.cnki.jiwhr.2014.01.002

1672-3031（2014）01-0008-07

（责任编辑：王学凤）

2013-04-23

基金简介：水利部公益性行业科研专项（201001078）；高分辨率对地观测系统重大专项“水利业务应用信息服务系统（一期）”（08-Y30B07-9001-13/15）

郭姝姝（1989-），女，山西吕梁人，硕士生，主要从事水信息研究。E-mail：guoshushu312@163.com