用标准化降水指数分析粤西地区冬、春旱的气候变化特征

刘秀芬，佟 伟，欧 月，范儒彬

（1.广州市海洋与渔业环境监测中心，广东广州 510235；2.广东海洋大学，湛江 524088；3.佛山市顺德区突发事件预警信息发布中心，广东佛山 528300）

用标准化降水指数分析粤西地区冬、春旱的气候变化特征

刘秀芬1，佟 伟2，欧 月3，范儒彬1

（1.广州市海洋与渔业环境监测中心，广东广州 510235；2.广东海洋大学，湛江 524088；3.佛山市顺德区突发事件预警信息发布中心，广东佛山 528300）

干旱是影响粤西地区的主要气象灾害之一。基于粤西地区湛江、徐闻、电白、阳江、上川岛5站1961～2005年的逐月降水资料，采用标准化降水指数（SPI）及其干旱等级序列，统计分析了粤西地区历年冬春季节干旱强度年际变化。研究结果表明，冬春两季干旱强度在20世纪60年代初期达到近45年来最强。2000年以后春季干旱的区域逐渐扩大。近45年来，春旱发生的次数比冬旱多。在当前的气候变化背景下，粤西地区干旱对农业生产的不良影响有加重的趋势。

标准化降水指数 冬春季节 干旱 粤西地区

干旱是我国最主要的自然灾害之一，较其他自然灾害影响以及所造成的损失也更大。因其频繁发生、持续时间过长、涉及范围大、发生缓慢且灾前无明显征兆的特点，已长期困扰着粤西地区的工业建设，尤其给农业生产带来了极大的影响。干旱问题一直是研究的重点。虽然粤西地区年降水量在1 000 mm以上，但80%以上的降水量集中在汛期4～9月 。可见，粤西地区的降水量时空分布非常不均衡。

干旱分为2种：（1）降水长期处于不平衡的缺水状况；（2）年内各季节出现水分不平衡导致的缺水现象，即季节性干旱。粤西地处大陆南端，处于南亚热带—北热带交界的边缘，属亚热带季风气候区，由湛江、茂名、阳江、云浮等4个地级市辖区构成。文章以粤西沿海地区的湛江、徐闻、阳江、电白、上川岛等5个站点，1961～2005年共45年的逐月降水资料进行分析，旨在研究粤西沿海地区干旱的基本气候特征，以寻找粤西沿海地区干旱发生的气候规律。5个站点沿着粤西地区狭长地带覆盖着整个粤西沿海地区，颇具代表意义。

1 标准化降水指数的分析方法

SPI的计算原理：标准化降水指数是由Mc Kee等1993年提出的1个相对简单的干旱指数，其基本特点是只需要较长时间的降水量资料，即可计算出不同时间尺度的干旱指数。

SPI通过有降水记录的地区确定出降水异常事件，在降水分析中，利用Gamma分布概率密度函数拟合降水时间序列，再经过正态标准化而得。该指标适用于多时间尺度的特征分析，该文主要分析3个月时间尺度的季节性干旱。

2 干旱等级划分

该文的研究时段是粤西地区的冬春季节，冬季选择12月到翌年的1～2月降水的累计量，春季选择3～5月降水的累积量，以3个月时间尺度，使用公式计算SPI值，参照国家气候中心的划分标准划分干旱等级（见表1），分析粤西地区的冬春季节干旱的变化规律。该文采用的粤西地区SPI指标统计方法是通过5站SPI统计得到SPI均值作为整个粤西地区SPI指标来分析干旱情况。

表1 标准化降水指数SPI的干旱等级

3 干旱评估指标

干旱强度（Sij）：干旱强度是用来评价干旱的严重程度，单站的某时段内的干旱强度一般可由SPI值反映，SPI绝对值越大，表明干旱越严重。某区域内多年的干旱程度可由下式得到

其中，m为该区域内发生干旱站数，SPIi为发生干旱时的SPI的绝对值。干旱强度表示干旱发生时的严重程度，当干旱强度在0.5～1.0时为轻微干旱强度，当干旱强度在1.0～1.5时为中等干旱强度，当干旱强度＞1.5时为重旱强度。由于该文主要是分析粤西地区干旱情况，故文中将SPI＞-0.5的值处理成0，以方便探讨研究。

图1 粤西地区冬季干旱强度历年变化特征

图2 粤西地区春季干旱强度历年变化特征

4 结果分析

图1为粤西地区冬季干旱强度历年变化特征。计算结果表明，粤西地区近45年来冬季发生干旱的强度在0.51～2.09，平均干旱强度为1.05。在发生冬季干旱的21年中，有12年干旱强度达1.0以上。有1年达到特旱强度，3年达到重旱强度，有8年干旱强度在1.0～1.5，其余9年为轻旱程度。这表明，粤西地区发生干旱时，干旱强度多以轻旱和中旱为主；从干旱发生强度的时间来看，1962年为近45年来干旱发生强度最轻的一年，年干旱强度仅为0.51；1963年是近45年来冬季干旱强度最严重的一年，1966、1978和1987年是冬季干旱强度第2严重的干旱年。图1干旱发生站次比和干旱强度分析比较，干旱强度历年波动曲线近似于站次比变化，也就是说一般站次比高的年份干旱程度也较重，如1963和1966、1987年这3年干旱强度在1.5以上，都为全区域性冬旱。

综上，各年代干旱强度比较，20世纪60年代冬季平均干旱强度达到最强，达到1.25干旱发生强度，其次是20世纪80年代；70和90年代干旱发生强度较轻。

图2为粤西地区春季干旱强度历年变化特征。粤西地区近45年来发生春季干旱的年代干旱强度在0.51～1.75，平均干旱强度为1.01。在春季发生干旱的28年中，有2年达到重旱强度，有11年为中旱强度，15年为轻旱强度。这表明，粤西地区发生干旱时，干旱强度多以轻旱和中旱为主。从干旱发生强度的时间来看，1963、1964以及1993年是近45年来干旱强度最强年。

图2干旱发生站次比和干旱强度分析比较，春季干旱强度历年波动曲线近似于站次比变化，也就是说一般站次比高的年份干旱程度也较重，如1963和1964、2003年这3年干旱强度在1.5以上，为全区域性春旱。

粤西地区春季各年代干旱发生强度比较，以2001年以来近5年干旱发生强度最强，达到1.05，其次是20世纪60和90年代；20世纪70～80年代干旱发生强度较轻。

综上，粤西地区冬春季节干旱多以轻旱和中旱为主，冬春季节干旱强度最强年皆发生在20世纪60年代，春季发生第2严重干旱年在20世纪90年代前期至中期。

5 结论

5.1 冬季干旱发生规律

（1）粤西地区冬季干旱在空间分布上多年的变化趋势较为一致，各个年代里发生干旱的次数分布较均匀，20世纪70年代以前各站发生的时间多有不同，而80年代以后各站发生干旱的时间较为一致。粤西地区的冬季干旱发生较严重的阶段是在20世纪60年代中期、70年代中期以及80年代初期和后期，90年代之后冬季干旱的程度较轻。

（2）20世纪80年代之前较容易发生区域性或局地性冬季干旱，而80年代以后容易发生全区域性干旱。粤西地区冬季以发生全区域性轻旱为主，而发生中旱以上等级的旱情以区域性或局部地区发生较为常见。20世纪60年代冬季平均干旱强度达到最强，其次是20世纪80年代；70年代和90年代干旱发生强度较轻。

5.2 春季干旱发生规律

（1）5站发生春旱的趋势不一。20世纪60年代前期以及80年代后期至90年代前期这些阶段，春季发生干旱的时间较为一致，其余时间年份上，5站干旱发生时间差异较大，以个别站在不同年份中发生干旱的情况居多。春季干旱发生较严重的阶段主要集中在20世纪60年代前期、70年代后期、90年代前期以及2003～2005年，其余以个别站点在不同年份以发生轻旱为主。

（2）20世纪80年代以前和90年代以后容易发生全区域性春季干旱，20世纪80年代发生区域性干旱和局地性干旱较为常见。轻旱以及中旱以上等级旱情都以区域性或局地性发生为主，即较少出现全区域性的轻旱和中旱以上的旱情。以2001年以来近5年干旱发生强度最强，其次是20世纪60、90年代；20世纪70、80年代干旱发生强度较轻。

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