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气候变化背景下中国农业干旱时空变化特征分析*

2021-01-20赵海燕张文千邹旭恺沈子琦

中国农业气象 2021年1期
关键词:播种面积自治区趋势

赵海燕,张文千,邹旭恺,张 强**,沈子琦,梅 平

气候变化背景下中国农业干旱时空变化特征分析*

赵海燕1,张文千2,邹旭恺3,张 强3**,沈子琦4,梅 平5

(1. 山西省气候中心,太原 030006;2. 中国气象科学研究院,北京 100081;3. 国家气候中心,北京 100081;4. 广州市气候与农业气象中心,广州 511430;5. 南京信息工程大学,南京 210044)

基于1951−2018年各省(自治区)农作物播种面积、干旱受灾面积、干旱成灾面积等数据,构建了干旱影响强度和干旱成灾强度特征指标,并分析近70a各省(自治区)空间尺度的农业干旱灾害的分布、发生次数、变化趋势和气候变暖背景下的阶段性变化特点。研究表明:(1)内蒙古自治区、山西省和河北省等省(自治区)的干旱受灾面积、干旱成灾面积、干旱影响强度和干旱成灾强度的多年平均值均位于前列;(2)中度及以上干旱等级发生次数最多的前10位均为北方省份(自治区),总次数均≥25次,其中内蒙古自治区、山西省和陕西省位居农业干旱发生次数最多前三位;(3)16省(自治区)的干旱受灾面积和干旱影响强度存在减小趋势,但大部分地区即23个省(自治区)的干旱成灾面积和27个省(自治区)的干旱成灾强度存在增加趋势;(4)受气候变化影响,各省(自治区)在气候较冷的I阶段(1951−1984年)农业干旱较轻,在气候增暖明显的II阶段(1985−1997年)农业干旱大幅加重,在气候增暖趋缓的III阶段(1998−2018年)农业干旱受灾面积、成灾面积和干旱影响强度普遍减小,但其成灾强度在加重。总之,农业干旱具有明显的南轻北重特征,且北方农业干旱更加频繁,因此北方地区仍需加强防御,减轻重大干旱对农业的影响。

农业干旱;干旱影响强度;干旱成灾强度;气候变化

干旱是中国发生最频繁、经济损失最严重的自然灾害之一。在全球变暖背景下,中国平均年干旱日数总体呈增加趋势[1],北方干旱化持续[2],因干旱造成的粮食减产非常严重[3]。2004−2015年,每年因旱直接经济损失为640.7亿元,仅次于暴雨洪涝造成的损失[1]。中国还是暴露在旱灾危险区人口最多的国家,近亿人口常年受旱灾威胁[4]。

近年,农业干旱灾害的研究在农业干旱等级划分、时空分布特征和综合干旱指标等方面都有较大进展。赵海燕等[5−6]基于干旱受灾率分析不同等级干旱发生频率,并运用线性趋势法对各省的受灾率和成灾率变化趋势进行了分析;田志会等[6]还运用M-K突变检验法检测受灾率和成灾率的突变年份;刘笑等[7-8]基于受灾率、成灾率和绝收率定义损失率的上限和下限,进而划分轻、中和重灾等级;于小兵等[9]对全国每10a的干旱受灾面积、成灾面积、受灾率和成灾率进行对比分析;桑靖等[10]对干旱受灾率和成灾率标准差标准化后,运用经验正交函数(EOF)分解干旱灾害的时空变化,提取其主要变化特征的典型场。在农业干旱研究中除了干旱受灾面积、成灾面积、受灾率和成灾率等单一指标外,还有一些综合旱灾指标,韩兰英等[11]基于轻度、中度和重度以上旱灾面积比率构建农业旱灾综合灾损率指标;倪深海等[8]基于干旱灾害综合指标的经验概率分布定义不同农业干旱的划分标准,并通过建立全国因旱粮食减产率与受旱率、成灾率的回归方程,形成干旱灾害综合指标。但以往研究多集中在某个区域或全国总体的农业干旱研究[7,10−16],对各省(自治区)基于多指标、多时间尺度及与气候变暖结合的全面分析研究较少。本研究基于最新的农业干旱灾情绝对值指标(干旱受灾面积、干旱成灾面积)和构建的相对值指标(干旱影响强度和干旱成灾强度),分析各省(自治区)近70a来农业干旱的空间分布和变化趋势,并基于区域气候变化特征划分三个不同变化时段,对多种农业干旱指标的阶段性变化特征进行统计分析,以期为国家和地区适应气候变化和防灾减灾提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 数据

农业数据主要来自国家统计局官方网站(http:// www.stats.gov.cn/)和中国种植业信息网的中国农业数据库(http://zzys. agri.gov.cn /)。1951−2018年各省(市、自治区)农作物干旱受害面积来自国家统计局网站。1951−2003年各省(市、自治区)播种面积来自中国种植业信息网的中国农业数据库;2004−2018年各省(市、自治区)播种面积来自国家统计局网站;考虑到北京、天津和上海的农业生产总值占当地国内生产总值(GDP)的比例非常小,1997−2006年的平均值分别是1.42%、3.04%和0.88%[17],对以上3个直辖市及台湾、香港和澳门的干旱面积未做统计,又因重庆市和海南省在1997年和1988年前分别属于四川省和广东省,所以把重庆市并入四川省统计(即四川省包含重庆市),把海南省并入广东省,但海南省和广东省地理位置不相邻,因此这两个省份仍按两个省作图(即广东省和海南省的各项统计值相等)。因此,研究范围包括28个省(市、区),但作图和描述时归为27个省(自治区)。西藏自治区的灾情和播种面积自1970年开始统计。另外,1967−1969年因国家统计局没有发布数据故未对这3a的农业干旱进行统计。

1.2 方法

1.2.1 干旱影响强度与成灾强度

干旱对农业影响强度、成灾强度与干旱影响面积、成灾面积及农作物播种面积有关。采用干旱受灾率(即干旱受灾面积与播种面积的比值)构建干旱影响强度指标,采用干旱成灾率(即干旱成灾面积与干旱受灾面积的比值)构建干旱成灾强度指标。农业干旱影响强度Zi和成灾强度Zh计算式分别为

式中,Ri为干旱受灾面积,Rd为干旱成灾面积,A为农作物播种面积。播种面积、干旱受灾面积和成灾面积的单位均为万hm2,干旱对农业影响强度和成灾强度的单位为%。

1.2.2 农业干旱分级

参考《农业干旱预警等级》国家标准[18]和干旱受灾面积的定义[19],将干旱受灾面积占播种面积25%以上、且受灾面积达到80万hm2以上的农业干旱定义为特大干旱,将干旱受灾面积占播种面积20%~25%、且受灾面积达到60万~80万hm2的农业干旱定义为严重干旱,将干旱受灾面积占播种面积15%~20%、且受灾面积达到40万~60万hm2的农业干旱定义为中度干旱。基于各省(自治区)历年的干旱受灾面积和播种面积的统计,属于国家级农业干旱预警指标,因此关于特大干旱、严重干旱和重度干旱的分析结果是国家级农业干旱次数。省级农业干旱需要基于地市级数据,不在本研究范围。

1.2.3 线性倾向率与阶段划分

运用最小二乘法估计播种面积、干旱受灾面积、干旱成灾面积、干旱影响强度和成灾强度与时间的回归方程,以回归系数表示干旱指标的变化趋势[20]。依据许艳等的研究[21],中国区域气候变暖趋势在1985年和1998年发生突变,1984年前为偏冷期,1985−1997年为快速增暖期,1998年后为增暖趋缓期,据此将整个研究时段划分为1951−1984(I阶段)、1985−1997(II阶段)和1998−2018(III阶段)三个阶段。

2 结果与分析

2.1 农业干旱空间分布

1951−2018年各省(自治区)干旱受灾面积多年平均值分布显示(图1),山东省、河南省和河北省等12个省(自治区)的干旱受灾面积达到80万hm2,其中山西省和内蒙古自治区的干旱影响强度最大,分别为30%和27%,河北省、山东省、河南省和黑龙江省的干旱影响强度达到15%以上。湖南省、湖北省、安徽省和四川省的干旱受灾面积达到80万hm2,但受灾面积占播种面积的比例较小,这4个省(自治区)的干旱影响强度介于10%~15%。青海省和宁夏回族自治区的干旱面积仅9.5万hm2和15.9万hm2,但由于这两省(自治区)的播种面积较小,其干旱影响强度也大于15%(图1a、图1b和图2a),也是受干旱影响较大的地区之一。

各省(自治区)干旱成灾面积多年平均值分布显示,内蒙古自治区、山东省和河北省等10个省(自治区)的干旱成灾面积达到40万hm2,其中,内蒙古自治区、陕西省和河北省等6个省(自治区)的干旱成灾强度大于40%。因山东省、河南省、四川省和黑龙江省4省(自治区)的受灾面积较大,这四个省(自治区)的干旱成灾强度为30%~40%。甘肃省和贵州省的成灾面积仅38.6万hm2和18.7万hm2,但这两省(自治区)的受灾面积较小,其干旱成灾强度亦达到40%(图1b、图1c和图2b),说明甘肃省和贵州省是更容易成灾的地区之一。

2.2 农业干旱发生次数

根据农业干旱的历年等级划分结果,中度及以上干旱等级发生次数最多的前10位均为北方的省(自治区),其总次数均≥25次;其中内蒙古自治区、山西省和陕西省位居前三位(图3)。

研究期内各省(自治区)特大干旱发生次数具有较大的南北差异,发生次数最多的前10省(自治区)分别是山西省、内蒙古自治区、甘肃省和河北省等,其中山西省的特大干旱发生次数(38次)最高,其次是内蒙古自治区(34次)。西藏自治区、青海省、宁夏回族自治区、江西省、广东省和浙江省等6省(自治区)未发生特大干旱,其主要原因分别是,西藏自治区和青海省的播种面积不足80万hm2;宁夏回族自治区年均播种面积为94.2万hm2,干旱受灾面积不满足特大干旱的条件;而江西省和广东省(含海南省)的历年干旱影响强度均小于25%,不满足特大干旱的条件;浙江省的干旱影响强度仅2013年超过25%,但该年的受灾面积仍不足80万hm2,因此也无特大干旱。

图1 1951−2018年各省(自治区)播种面积、干旱受灾面积和成灾面积的多年平均值

注:北京、天津、上海、台湾、香港和澳门的干旱面积未做统计分析。下同。

Note: Drought area in Beijing, tianjin, Shanghai, Taiwan, Hong Kong and Macao was not analyzed.The same as below.

图2 1951−2018年各省干旱影响强度和成灾强度的多年平均值

严重和中度等级干旱发生频率的南北差异小于特大干旱,且这两种干旱的最大发生次数均小于特大干旱。严重干旱发生次数最多为陕西省和湖南省,均为10次,其次是河南省(9次)。福建省、西藏自治区、青海省和宁夏回族自治区未发生严重干旱。福建省除2003年的干旱受灾面积和干旱影响强度满足特大干旱条件外,其它年份的两个指标都较小,无满足严重干旱的年份。西藏自治区、青海省和宁夏回族自治区的播种面积均较小,干旱受灾面积均小于60万hm2。中度干旱发生次数最多的省份是甘肃省和河北省,分别是11次和10次,其次是广西壮族自治区和四川省,均为9次。江苏省和西藏自治区未发生中度干旱。西藏自治区无中度干旱的原因同特大干旱和严重干旱。江苏省虽有6a的干旱受灾面积在40万~60万hm2,但这些年份的干旱影响强度都小于15%,不满足中度干旱的条件(图3)。

图3 1951−2018年各省不同等级干旱发生次数

Notes:AH is Anhui province; FJ is Fujian; GD is Guangdong; GS is Gansu; GX is Guangxi; GZ is Guizhou; HA is Henan; HB is Hubei; HE is Hebei; HI is Hainan; HL is Heilongjiang; HN is Hunan; JL is Jilin;JS is Jiangsu; JX is Jiangxi; LN is Liaoning; NM is Neimenggu; NX is Ningxia; QH is Qinghai; SC is Sichuan; SD is Shandong; SN is Shaanxi; SX is Shanxi; XJ is Xinjiang; XZ is Xizang; YN is Yunan; ZJ is Zhejiang.The same as below.

2.3 农业干旱的变化趋势

各省(自治区)干旱受灾面积变化趋势显示(图4b),内蒙古自治区、黑龙江省和甘肃省等11个省(自治区)的受灾面积存在增加趋势,其中内蒙古自治区和黑龙江省的增加速率最大,线性倾向率均大于2万hm2·a−1。与干旱受灾面积趋势相似,内蒙古自治区、黑龙江省和甘肃省等10个省(自治区)的干旱影响强度也存在增加趋势,说明研究期内上述地区干旱对农业影响加重;但与受灾面积不同的是,贵州省的干旱影响强度的线性倾向率为0(图5a),这是因为贵州省播种面积的增加趋势(4.85万hm2·a−1)远远大于受灾面积的增加趋势(0.39万hm2·a−1)(图4a、图4b),说明贵州省农业受干旱的影响未加重。山东省、河南省和河北省等16个省(自治区)的受灾面积存在减小趋势,其中山东省和河南省的减小速率最大,线性倾向率均小于−1.8万hm2·a−1。这16个省(自治区)中,山东省、河南省和河北省等10省(自治区)的干旱影响强度也存在减小趋势,而山西省的干旱影响强度存在0.1个百分点·a−1的弱增加趋势,其原因与播种面积较大的减小趋势绝对值有关,即受灾面积减小速率绝对值远远小于播种面积减小速率绝对值,总体来说华北地区干旱影响有减轻趋势;广东省、江苏省和浙江省等5省(自治区)的干旱影响强度的线性倾向率为0,说明研究期内该5省受干旱的影响程度未发生变化(图4a、图4b和图5a)。

各省(自治区)干旱成灾面积变化趋势显示(图4c),黑龙江省、辽宁省和吉林省等22个省(自治区)的成灾面积存在增加趋势,其中内蒙古自治区和黑龙江省的成灾面积增加速率最大,线性倾向率均超过2万hm2·a−1。与成灾面积趋势相似,以上22个省(自治区)的干旱成灾强度也存在增加趋势,其中,新疆维吾尔族自治区的增加速率最大,其线性倾向率为1个百分点·a−1。山东省、河南省和安徽省等5个省(自治区)的成灾面积存在减小趋势,由于这5个省(自治区)的受灾面积也存在减小趋势,且受灾面积减小速率(−1.38万~−0.08万hm2·a−1)的绝对值远远大于成灾面积减小速率(−0.49万~−0.02万hm2·a−1)的绝对值,因此,5个省(自治区)的成灾影响强度存在增加趋势(0.3~0.6个百分点)(图4b、4c和图5b)。

图4 1951−2018年各省面积指标的变化趋势

图5 1951−2018年各省干旱影响强度和成灾强度的变化趋势(百分点·a−1)

总之,1951−2018年,中国农业干旱的受灾指标(干旱受灾面积和干旱影响强度)存在普遍减轻趋势,但成灾指标(干旱成灾面积和干旱成灾强度)存在普遍加重趋势,且某些省(自治区)的受灾指标和成灾指标出现完全相反的变化特征。

2.4 农业干旱的阶段性变化

比较1951−1984年(I阶段)、1985−1997年(II阶段)和1998−2018年(III阶段)三个阶段的年均干旱受灾面积/成灾面积和干旱影响强度/成灾强度,分析农业干旱受气候变化影响的阶段性变化。由图6可见,所有研究省份的总受灾面积在I阶段为1987.8万hm2,平均干旱影响强度为13%;总受灾面积在II阶段增至2633.9万hm2,平均干旱影响强度也增至18%;III阶段总受灾面积减至1870.3万hm2,平均干旱影响强度降至13%。各省(自治区)干旱受灾面积和干旱影响强度的阶段性变化显示,I阶段,有18个省(自治区)的干旱受灾面积大于40万hm2,其中,仅山西省、内蒙古自治区和河北省等8个省(自治区)的干旱影响强度大于15%。青海省虽然受灾面积为7.9万hm2,但因播种面积少(仅49万hm2),其干旱影响强度也为15%。II阶段,有21个省(自治区)的干旱受灾面积大于40万hm2,其中,山西省、山东省和陕西省等13个省(自治区)的干旱影响强度大于15%,干旱影响强度大于15%的省份(自治区)比I阶段明显增多;在I阶段干旱影响强度小于15%的甘肃省、贵州省和黑龙江省等6个省(自治区)在II阶段增至15%以上。III阶段,广东省、海南省和江西省3省(自治区)的受灾面积由II阶段的大于40万hm2减至40万hm2以下。内蒙古自治区、山西省和贵州省等9个省(自治区)的干旱影响强度大于15%;贵州省、河北省和河南省等6个省(自治区)的干旱影响强度由II阶段的大于15%降至15%以下;III阶段干旱影响强度大于15%的省(自治区)份比II阶段少,与I阶段相等,但III阶段干旱影响强度大于25%的省(自治区)份与II阶段相等(4个),多于I阶段(1个)。因此,总体而言,II阶段的干旱影响强度最强,III阶段的干旱影响强度强于I阶段(图7a−图7c)。

所有研究省份的总成灾面积在I阶段为742.3万hm2,平均干旱成灾强度为28%;总成灾面积在II阶段增至1277.4万hm2,平均干旱成灾强度增至42%;III阶段总成灾面积减至1023.8万hm2,平均干旱成灾强度却增至52%(图6)。各省(自治区)干旱成灾面积和成灾强度的阶段性变化显示,I阶段,18个省(自治区)的干旱成灾面积>20万hm2,其中,甘肃省、山西省和陕西省等8个省(自治区)的干旱成灾强度大于30%。II阶段,21个省(自治区)的干旱成灾面积>20万hm2,24个省(自治区)的干旱成灾强度大于30%,与I阶段相比比,干旱成灾强度大于30%的省(自治区)份有所增多;III阶段,19个省(自治区)的干旱成灾面积大于>20万hm2,除西藏外的26个省(自治区)的干旱成灾强度大于30%;III阶段与II阶段比干旱成灾强度大于30%的省(自治区)份又有所增加,是干旱成灾强度大于30%最多的阶段 (图7d−图7f)。

图6 干旱影响强度和成灾强度的年际变化

图7 各省干旱受灾强度和成灾强度的阶段性变化

3 结论与讨论

3.1 结论

(1)研究范围内农业干旱具有非常明显的南轻北重的特征。山东省、河南省和河北省等12个省(自治区)的干旱受灾面积达到80万hm2。山西省、内蒙古自治区、河北省、山东省、河南省和黑龙江省的干旱影响强度达到15%以上。内蒙古自治区、山东省和河北省等9个省(自治区)的干旱成灾面积达到40万hm2。内蒙古自治区、陕西省和河北省等6个省(自治区)的干旱成灾强度大于40%。

(2)研究期内北方的农业干旱更频繁。特大干旱发生次数前十的省(自治区)分别是山西省、内蒙古自治区和河北省等,其中山西省的特大干旱发生次数(38次)最高,其次是内蒙古自治区(34次)。严重干旱和中度干旱发生频率的南北差异小于特大干旱,且两种干旱的最大发生频次均小于特大干旱。陕西省和湖南省的严重干旱发生频次最高,均为10次,其次是河南省(9次)。甘肃省和河北省的中度干旱发生次数最多,分别是11次和10次。

(3)农业干旱的受灾指标普遍存在减轻趋势,但成灾指标普遍存在加重趋势。16省(自治区)的干旱受灾面积存在减小趋势,其中,山东省和河南省的减小速率绝对值最大。10省(自治区)的干旱影响强度存在减小趋势,6省(自治区)的干旱影响强度的变化趋势为0。除河北省、山东省和河南省等5省(自治区)的干旱成灾面积有减少趋势外,其它省(自治区)均呈增加趋势,其中,内蒙古自治区和黑龙江省成灾面积的增加速率最大。所有省份(自治区)的干旱成灾强度均存在增加趋势。值得关注的是,山东省、河南省和安徽省等5个省(自治区)的成灾面积存在减小趋势,但干旱成灾影响强度仍呈增加趋势。

(4)1951−2018年农业干旱存在明显的阶段性变化,研究省份平均干旱影响强度在1951−1984年(I阶段)较低,1985−1997年(II阶段)大幅度增加,1998−2018年(III阶段)又有所下降;研究省份平均干旱成灾强度在研究期内持续增加,但III阶段的增加幅度较II阶段有所减小。分省来看,I阶段,各省(自治区)干旱受灾面积和影响强度普遍较小;II阶段多数省(自治区)的干旱受灾面积(23个)和干旱影响强度(26个)大幅增加;III阶段,多数省(自治区)的干旱受灾面积(19个)和影响强度(25个)有所减小。分省成灾指标显示:I阶段各省(自治区)普遍较小,II阶段所有省(自治区)的干旱成灾面积和成灾强度大幅度增加;III阶段,干旱成灾面积减小范围(18个)小于干旱受灾面积的减小范围(19个),大部分省(自治区)(20个)干旱成灾强度有所增加。

3.2 讨论

农业干旱的受灾指标和成灾指标在某些省(自治区)出现完全相反的变化特征,如湖南省、江苏省和湖北省等11个省(自治区)的受灾面积在1951−2018年有减小趋势,但成灾面积呈上升趋势;山东省、河南省和安徽省等5个省(自治区)的成灾面积存在减小趋势,但干旱成灾影响强度存在增加趋势。这是因为气候变化加剧了荒漠化进程和严重干旱事件的可能性[22],而随着中国经济的发展,增强的农业抗旱能力使轻灾面积下降,但对于重大灾害的抗御能力仍然不足[6-7,23-24]。

农业干旱自1951年以来经历了三个阶段,1951−1984(不包括1966−1969年)为干旱灾情较轻阶段,该结论与赵海燕等[5,8]的结论基本一致;1985−1997年为农业干旱灾情最严重的阶段,该结论与基于降水量、气象综合干旱指数(MCI)和帕默尔干旱指数对北方干旱趋势的分析结果一致[25−27];1998−2018年为干旱缓和阶段,该阶段各区干旱范围变小,该结论与廖要明等[1]的结论相符,但与胡子瑛等[28]1961−2014年中国北方地区整体呈变干趋势和2001−2010年为最干旱年代的结论不一致。可能原因是胡子瑛等的研究仅考虑降水量的气象干旱指数。倪深海等[8]认为农业干旱严重程度、持续时间和旱灾发生范围均呈现增加的趋势。该结论与本研究结论不一致的原因可能是倪深海等把1949−2017年分为1979年前后两阶段进行分析,未考虑1998年后气候变暖引起趋缓的农业干旱的新特征。

在1998年后新的气候背景下,中国大部分地区的干旱趋势正在发生转折性变化,该变化是对近些年北方降水量变多和气候变暖趋缓的响应[21,29−30],但蒸发对干旱的形成也非常重要[31−32]。因此,在新的气候背景下,气温、降水、蒸发等气象要素,地表径流、植被和人类活动等非气象要素如何共同影响农业干旱将是下一步深入研究的课题。

[1] 廖要明,张存杰.基于MCI的中国干旱时空分布及灾情变化特征[J].气象,2017,43(11):1402-1409. Liao Y M,Zhang C J.Spatial temporal distribution characteristics and disaster change of drought in China based on meteorological drought composite index[J].Meteor Mon,2017,43(11):1402-1409.(in Chinese).

[2] 符淙斌,马柱国.全球变化与区域干旱化[J].大气科学, 2008,32(4):752-760. Fu C B,Ma Z G.Global change and regional aridification[J]. Chin J Atmos Sci,2008,32(4):752-760.(in Chinese)

[3] 桑婧,郝璐.近30年中国主要农业气象灾害典型场时空格局分异特征[J].中国生态农业学报,2018,26(9):1302-1314. Sang J,Hao L.Spatio-temporal patterns of typical agro- meteorological disasters in China in the past 30 years[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018,26(9): 1302-1314.(in Chinese)

[4] 张强,韩兰英,张立阳,等.论气候变暖背景下干旱和干旱灾害风险特征与管理策略[J].地球科学进展, 2014,29(1): 80-91.Zhang Q,Han L Y,Zhang L Y,et al.Analysis on the character and management strategy of drought disaster and risk under the climatic warming[J].Advances in Earth Science,2014, 29(1):80-91.(in Chinese)

[5] 赵海燕,张强,高歌,等.中国1951-2007年农业干旱的特征分析[J].自然灾害学报,2010,(4):203-208. Zhao H Y,Zhang Q,Gao G,et al.Characteristic analysis of agricultural drought disaster in China during 1951 -2007[J]. J Nat Dis,2010,(4):203-208.(in Chinese)

[6] 田志会,李晓雪.1949-2016年我国粮食主产区旱灾变化趋势分析[J].中国农业大学学报,2019,24(12):159-167. Tian Z H,Li X X.Analysis on the trend of drought in main grain producing areas in China from 1949 to 2016[J]. Journal of China Agricultural University,2019, 24(12): 159-167. (in Chinese)

[7] 刘笑,何学敏,游松财.1976-2015年中国主要农业气象灾害的变化特征[J].中国农业气象,2017,38(8):481-487. Liu X,He X M,You S C.Characteristics of agricultural meteorological disasters in China from 1976 to 2015[J]. Chinese Journal of Agrometeorology, 2017,38(8): 481-487. (in Chinese)

[8] 倪深海,顾颖,彭岳津,等.近七十年中国干旱灾害时空格局及演变[J].自然灾害学报,2019,28(6):176-181. Ni S H,Gu Y,Peng Y J,et al.Spatio-temporal pattern and evolution trend of drought disaster in China in recent seventy years[J].J Nat Dis,2019,28(6):176-181.(in Chinese)

[9] 于小兵,卢逸群,吉中会,等.近45a来我国农业气象灾害变化特征及其对粮食产量的影响[J].长江流域资源与环境,2017,(10):1700-1710. Yu X B,Lu Y Q,Ji Z H,et al.Change trend of agricultural meteorological disasters and the relationship with grain yiled in recent 45 years[J].Resources and Environment in the Yangtze Basin,2017,(10):1700-1710.(in Chinese)

[10] 桑婧,郝璐.近30年中国主要农业气象灾害典型场时空格局分异特征[J].中国生态农业学报,2018,26(9):1302-1314. Sang J,Hao L.Spatio-temporal patterns of typical agro- meteorological disasters in China in the past 30 years[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture,2018,26(9): 1302-1314. (in Chinese)

[11] 韩兰英,张强,姚玉璧,等.近60年中国西南地区干旱灾害规律与成因[J].地理学报,2014,69(5):632-63. Han L Y,Zhang Q,Yao Y B,et al.Characteristics and origins of drought disasters in Southwest China in nearly 60 years[J].Acta Geographica Sinica,2014,69(5):632-63.(in Chinese)

[12] 何斌,刘志娟,杨晓光,等.气候变化背景下中国主要作物农业气象灾害时空分布特征(Ⅱ):西北主要粮食作物干旱[J].中国农业气象,2017,38(1):31-41. He B,Liu Z J,Yang X G,et al.Temporal and spatial variations of agro-meteorological disasters of main crops in China in a changing climate(Ⅱ):drought of cereal crops in Northwest China[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2017, 38(1): 31-41.(in Chinese)

[13] 胡亚南,李阔,许吟隆.1951-2010年华北平原农业气象灾害特征分析及粮食减产风险评估[J].中国农业气象,2013, 34(2):197-203. Hu Y N,Li K,Xu Y L.Characteristic analysis of agricultural meteorological disasters and risk assessment of the crop loss in North China Plain during 1951-2010[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2013,34(2):197-203.(in Chinese)

[14] 马建勇,许吟隆,潘婕.东北地区农业气象灾害的趋势变化及其对粮食产量的影响[J].中国农业气象,2012,33(2): 283-288. Ma J Y,Xu Y L,Pan J.Analysis of agro-meteorological disasters tendency variation and the impacts on grain yield over Northeast China[J].Chinese Journal of Agrometeorology, 2012,33(2):283-288.(in Chinese)

[15] 张桂香,霍治国,吴立,等.1961-2010 年长江中下游地区农业洪涝灾害时空变化[J].地理研究,2015,34(6):1097-1108. Zhang G X,Huo Z G,Wu L,et al.The temporal and spatial variations of agricultural flood disaster over the middle and lower reaches of the Yangtze River from 1961 to 2010[J].Geographical Research,2015,34(6):1097-1108.(in Chinese)

[16] 张强,韩兰英,郝小翠,等.气候变化对中国农业旱灾损失率的影响及其南北区域差异性[J].气象学报,2015, 73(6): 1092-1103. Zhang Q,Han L Y,Hao X C,et al.On the impact of the climate change on the agricultural disaster loss caused by drought in China and the regional differences between the North and the South[J].Acta Meteor Sin,2015,73(6): 1092- 1103.(in Chinese)

[17] 邱晓华.中国统计年鉴[M].北京:中国统计出版社,1998- 2007. Qiu X H.Statistical yearbook of China[M ].Beijing:China Statistics Press,1998-2007.(in Chinese)

[18] 张玉书,王春艳,陈鹏狮,等.农业干旱预警等级GB/T 34817-2017 [S].北京:中国标准出版社,2017. Zhang Y S,Wang C Y,Chen P S,et al.Warning grade of agricultural drought GB/T 34817-2017[S].China Standards Press,2017.(in Chinese)

[19] 民政部.民函[2008]119号自然灾害情况统计制度[S].北京:民政部,2008. Ministry of Civil Affairs of the People’s Republic of China.Statistics system of natural disasters(the 119th in 2008)[S].Beijing:Ministry of Civil Affairs of the People’s Republic of China,2008.(in Chinese)

[20] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京:气象出版社,1999. Wei F Y.Statisticaldiagnosisandpredictiontechnologyofmodernclimate[M]. Beijing: China Meteorological Press, 1999.(in Chinese)

[21] 许艳,唐国利,张强.基于均一化格点资料的全球变暖趋缓期中国气温变化特征分析[J].气候变化研究进展,2017, 13(6):569-577. Xu Y,Tang G L,Zhang Q. Analysis of the variation of the air temperature over China during the global warming hiatus period[J].Acta Meteor Sin,2017,13(6):569-577.(in Chinese)

[22] 吴建国,翟盘茂.关于气候变化与荒漠化关系的新认知[J].气候变化研究进展,2020,16(1):28-36.Wu J G,Zhai P M.New understanding on climate change and desertification[J].Adv Climate Change Res,2020,16(1): 28-36. (in Chinese)

[23] 杨晓光,李茂松.北方主要作物干旱和低温灾害防控技术[M].北京:中国农业出版社,2016. Yang X G,Li M S.Prevention and control technology for drought and low temperature disasters of main crops in North China[M].China Agriculture Press,2016.(in Chinese)

[24] 杨晓光,李茂松.中国南方季节性干旱特征集中制制度适应[M].北京:气象出版社,2014. Yang X G,Li M S.Adaption of seasonal system of seasonal drought characteristics in Southern China[M]. Beijing: China Meteorological Press,2014.(in Chinese)

[25] 韩兰英,张强,贾建英,等.气候变暖背景下中国干旱强度、频次和持续时间及其南北差异性[J].中国沙漠,2019, 39(5): 1-10. Han L Y,Zhang Q,Jia J Y,et al.Drought severity, frequency, duration and regional differences in China[J].Journal of Desert Research,2019,39(5):1-10.(in Chinese)

[26] 马柱国,任小波.1951-2005年中国区域气候变化与干旱化趋势[J].气候变化研究进展,2007,3(4):195-201. Ma Z G,Ren X B.Drying trend over China from 1951 to 2006[J].Adv Climate Change Res,2007,3(4):195-201.(in Chinese)

[27] 李新周,马柱国,刘晓东.中国北方干旱化年代际特征与大气环流的关系[J].大气科学,2006,30(2):277-284. Li X Z,Ma Z G,Liu X D.Inter-decadal characteristics of aridification over northern China associated with the variation of atmospheric circulation during the past 50 years[J].Chin J Atmos Sci,2006,30(2):277-284.(in Chinese)

[28] 胡子瑛,周俊菊,张利利,等.中国北方气候干湿变化及干旱演变特征[J].生态学报,2018,38(6):1908-1919. Hu Z Y,Zhou J J,Zhang L L,et al.Climate dry-wet change and drought evolution characteristics of different dry-wet areas in northern China[J].Acta Ecologica Sinica,2018, 38(6):1908-1919.(in Chinese)

[29] 马柱国,符淙斌,杨庆,等.关于我国北方干旱化及其转折性变化[J].大气科学,2018,42(4):951-961. Ma Z G,Fu C B,Yang Q,et al Drying trend in northern China and its shift during 1951-2016[J].China J Atmos Sci.2018, 42(4):951-961.(in Chinese)

[30] 龚志强,赵俊虎,封国林.中国东部2012年夏季降水及年代际转型的可能信号分析[J].物理学报,2013,62(9):099205. Gong Z Q,Zhao J H,Feng G L.Analysis of the summer precipitation of 2012 in east China and its possibility of decadal shift[J].Acta Phys. Sin.,2013,62(9):099205.(in Chinese)

[31] 焦丹丹,吉喜斌,金博文,等.干旱气候条件下多种潜在蒸发量估算方法对比研究[J].高原气象,2018,37(4):1002-1016. Jiao D D,Ji X B,Jin B W,et al.Comparison of different methods for estimating potential evaporation in an arid environment[J].Plateau Meteor,2018,37(4):1002-1016.(in Chinese)

[32] 庄少伟,左洪超,任鹏程,等.标准化降水蒸发指数在中国区域的应用[J].气候与环境研究,2013,18(5):617-625. Zhuang S W,Zuo H C,Ren P C,et al.Application of standardized precipitation evapotranspiration index in China[J].Climatic Environ Res,2013,18(5):617-625.(in Chinese)

Temporal and Spatial Characteristics of Drought in China under Climate Change

ZHAO Hai-yan1, ZHANG Wen-qian2, ZOU Xu-kai3, ZHANG Qiang3, SHEN Zi-qi4, Mei Ping5

(1. Shanxi Climate Center, Taiyuan, Shanxi 030006, China; 2. Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081; 3. National Climate Center, Beijing 100081;4. Guangzhou Climate and Agrometeorology Center, Guangzhou 511430; 5. Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044)

Droughts are the most frequent natural hazards which have caused the second most economic loss in China. In recent years, the trend of annual air mean temperature has been gradually decreased and precipitation has been increased in China. The research of temporal and spatial characteristics of agricultural drought is focused on under new climate background. In order to adapt to climate change and take actions for government and farmers, the spatial patterns, frequency, long-term trends and stage variability characteristics of agricultural drought were analyzed using provincial drought disaster data from 1951 to 2018. The results showed that: (1) the mean area affected by drought, area of drought disasters, area percentage affected by drought and area percentage of drought disasters were used to represent spatial characteristics. Area affected by drought and area of drought disasters were more serious in Inner Mongolia, Shanxi and Hebei province than those in other regions. (2) Based on Warning Grade of Agricultural Drought GB/T 34817−2017 and the definition of area affected by drought, extreme drought, severe drought and moderate drought were classified. The frequency of agriculture drought was more in Inner Mongolia, Shanxi and Shaanxi province than that in other regions. (3) Annual area affected by drought, area of drought disasters, area percentage affected by drought and area percentage of drought disasters were analyzed by fitting at least squares principle. Regression coefficients were used to analyze long-term trends of those four indices. Area affected by drought and percentage experienced decreasing trends in 16 provinces, while they showed increasing trends in most regions with area of drought disasters in 23 provinces and percentage in 27 provinces. (4)According to climate warming trends in China, nearly 70 years were divided into three stages, 1951−1984(stage I), 1985−1997(stage II) and 1998−2018(stage III). It was found that agriculture drought was comparatively less at stage I in China, and it was increasing apparently at stage II. Area affected by drought, area of drought disasters and area percentage affected by drought decreased widely, but area percentage of drought disasters was continued to increase at stage III. Above all, agricultural drought was severer and more frequent in the north of China than that in the south of China, so more attentions should be paid to defending agriculture drought in the north of China.

Agriculture drought; Area percentage affected by drought; Area percentage of drought disasters; Climate change

10.3969/j.issn.1000-6362.2021.01.007

赵海燕,张文千,邹旭恺,等.气候变化背景下中国农业干旱时空变化特征分析[J].中国农业气象,2021,42(1):69-79

2020−08−10

国家重点研发计划重大自然灾害监测预警与防范重点专项(2017YFC1502402;2018YFC1507700);山西省回国留学人员科研资助项目(2020-164);广东省科技兴农-农业科技创新及推广项目(2019KJ102)

张强,研究员,研究方向为气象灾害监测及评估,E-mail:zhq62@cma.gov.cn

赵海燕,E-mail:zhaohaiyan01234@163.com

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