张家口地区干旱改变特征探析
2021-10-31侯晓琦
侯晓琦
摘要 干旱会给张家口地区的农业生产带来较大影响，导致农作物减产甚至绝产，同时会造成较大的经济损失。采用标准化降水指数SPI和数据统计分析方法，深入分析该地区季节干旱时空改变特征，可以为预防干旱提供参考。
关键词 张家口;干旱特征;气象
中图分类号：P426.6 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）06–0110–02
随着全球气候变暖的不断加剧，极端天气与气候事件频繁发生，容易引发较大的自然灾害，会给当地居民生活和生产带来很大的影响。因此，科学合理地应对全球自然灾害极为迫切[1]。张家口地区呈现西北高、东南低的走势，中部为阴山山脉。地区北部坝上为蒙古高原的一部分，地势较为平坦，有较多湖淖，而坝上地形条件复杂，有众多山峦[2]。由于该地区处于东亚大陆季风气候区，境内时常发生干旱气象灾害，粮食产量也随之下降，给当地农民带来了较大的经济损失[3-4]。分析张家口地区干旱气候特征与变化，对降低干旱灾害给农业生产带来的损失有着重大意义。根据标准化降水指数，采用统计分析方法SPI，探讨张家口地区的干旱规律。
1 资料与方法
1.1 资料
选择张家口地区气象观测站降水数据作为研究资料，观测日期从2006年3月—2021年7月，统计对象有月降水量、最大降水量、月雨日数、≥0.1降水日数、≥1.0降水日数、≥10.0降水日数、≥25.0降水日数、≥50.0降水日数。
1.2 方法
SPI指数可以更为准确地表现出不同时间尺度条件下的旱情特征，将2月、5月、8月和11月中的SPI3分别作为冬春夏秋的干旱指数，结合我国的气象干旱等级标准中规定的内容，可以将3个月时间尺度中的干旱进行分级：无旱（-0.5
2 结果与分析
2.1 干旱的基本特征
根据2006—2021年的降水观测资料，生成不同时间尺度下的SPI变化曲线，不一样的时间尺度可以体现出不同类型的干旱情况。SPI3可以体现出不同季节条件下的旱涝条件改变特点，该指数与农业干旱有着十分紧密的联系。不同时间尺度干旱延续时间及旱涝程度也有所不同，2011年6—8月平均干旱强度为-1.23，8月的最大干旱强度为-1.62。虽然不同时间尺度干旱持时间有所不同，可最干旱时间段却基本相符，多出现在6—7月。
2.2 干旱时空变化特征
2.2.1 春季 2006—2021年，张家口地区春季干旱、轻旱频率为11%，中旱、重旱频率为12%，并没有出现特旱现象。北部坝上区域的干旱频率比较高，轻级以上干旱共计36%，坝下区域春季干旱频率在29%～35%之间，中、重旱频率为3%～18%，轻旱频率为11%～26%。张家口地区春季干旱具有十分明显的阶段性特点，从统计年份中的春季干旱时间演变特征可知有明显减轻趋势。从空间角度来看，全区域性干旱出现5次，站次比高达82.3%。一般情况下，干旱区间越大，对应的强度也就越大，如果春旱发生频率高，空间范围也会扩大。春旱空间也具有一致性，可不同地区干旱程度有着较大差异。随着全球气候的不断变化，春旱趋势有所缓解，正常降水或湿润的时间不断增加，由原来的干旱转变为正常降水或微有湿润。
2.2.2 夏季 每年夏季都是降水最为集中的时间段，该时段出现干旱的现象比较少，如果夏季出现干旱则会给农业生产带来很大的影响。在统计年份中，张家口地区夏季以轻、中干旱为主，坝上地区干旱频率为23%～28%，坝下地区为27%～32%。总体而言，轻、中旱及以上干旱出现频率为9%～19%。受到季风气候及全球气候变化的影响，夏季干旱呈增加趋势，多存在轻、中旱情况。从干旱空间分布情况来看，全区性干旱并不多，但却给农业生产带来很大的影响，粮食产量和农民经济效益受到较大的影响。夏季出现干旱具有明显的特点，因为该时段为雨季，干旱频率并不高，干旱范围和强度较小，有的年份干旱范围较大，程度较深，而有的年分降水略多。同时，不同空间干旱程度也有着较大的差异，出现夏季干旱会给农作物带来很大的影响。
2.2.3 秋季 张家口地区秋季干旱频率为27%～35%，坝上地区干旱频率为28%～ 36%，坝下地区干旱频率为25%～33%。以轻、中旱为主，频率为18%～31%，重、特干旱频率为0%～4%。从统计年份来看，全区秋季干旱频率呈下降趋势，干旱时间段比较少，只有2006年存在中旱，其它年份并没有旱情。但全区域出现干旱的强度较大，强度以中旱为主，总体上呈减少趋势。
2.2.4 冬季 全区域性的冬季干旱出现频率为21%～38%，坝上地区冬季干旱情况比较轻，频率为21%～27%，其它地区的干旱频率较高。轻旱出现频率比较高，大多为11%～27%。分析时间改变情况可知，受到全球气候变化的影响，冬季干旱有不明显减少的趋势，全区性干旱年份并不多，但存在重旱或特旱区域，这就说明干旱空间范围比较大，还存在干旱中心区域和干旱站次比高的年份，均有着较重的干旱强度。从空间变化情况来看，坝上、坝下存在一致性，但干旱程度有较大差异。
2.3 典型干旱影响
从统计数据可以发现，张家口地区干旱多发生于春、夏两季。春旱会对春翻能否适时进行产生影响，如果降水量少则会推迟播期，而夏旱则会给农业生产带来灾害，粮食产量与经济收入会相应减少。2007年夏季降水量少，存在严重的夏旱现象，从SPI3指数来看，坝上多个地区中旱或以上程度干旱持续90 d左右，旱情较为严重。坝下多个区县存在持续90 d的中、特旱，该年份的农作物受灾面积多达42万hm2，约有22万hm2作物绝收，数万人由于干旱出现饮水困难情况，给农业生产、民众生活等多个领域带来影响。2009年，全区出现持续60～150 d的中旱及以上的旱情，也是较为严重干旱年份，多个区县SPI值达到-2.39，坝上地区4个县存在特旱，坝下5个县存在重旱情况。按照河北省相关部门发布的数据来看，农作物受灾面积为54万hm2左右，37万hm2作物绝收，造成18亿元的经济损失。同时，张家口地区主要河道地表径流量变小，很多河道出现断流，多个水库干枯。张家口地区全区性的夏季干旱较为多发，区域较大，灾情也比较严重。应根据气象观测资料分析气候变化特征，建立应对措施来降低旱灾带来的影响。
3 气象干旱成因分析
3.1 太阳黑子
太阳活动周期由峰值年和谷值年构成，11年为一个周期。太阳黑子数越大，越易诱发干旱，相反则干旱并不明显。太阳黑子极大值年，旱灾频率与强度都比极小值年高出很多，需要在太阳黑子活动极大值年做好旱情预防工作。
3.2 ENSO事件
ENSO事件是在中、东太平洋表层海水中存在较长时间的异常行迹，如果Nino3.4区海温距平指数（SSTA）超过0.5℃且时间保持在6个月以上，则会引发厄尔尼诺事件，而SSTA值≤ -0.5℃且保持6个月以上，则会导致拉尼娜事件的发生。如果存在单月份中断，则可以认为持续存在。而对于干旱等级强度而言，厄尔尼诺事件大多出现于春夏两季，出现频次与强度都比较高，会在来年初春季节结束。气象干旱现象的发生与气温、降水有着密切关系，厄尔尼诺事件发生年降水量可能会较少，易引发旱灾，会对张家口地区旱灾范围产生很大的影响。
3.3 全球变暖
全球变暖会引发气候异常和气象灾害现象，不利于全球社会经济以及生态环境的健康发展，会给人类活动造成损失。全球变暖会使全球气温升高，对全球气候系统产生很大的影响。张家口地区近年来的气温与全球变暖有着正向响应关系，随着气温的上升，夏天会有更多的酷热天气，容易引起高温等极端天气，影响气象干旱情况。全球变暖会使海汽体系统发生改变，ENSO事件与张家口地区气温具有微弱正相关，但与降水有着显著的负相关，如果ENSO事件强度与频率上升，会使该地区的气温升高、降水量减少，从而易诱发干旱事件。
4 结论
2006—2021年的张家口地区春、秋干旱情况有所减轻，而夏季干旱时有发生，有增加趋势，冬旱具有不明显减缓特点。短期春旱情况有所减缓，由原来的干旱转变为正常或略湿润。大部分地区及年份的夏季干旱时有发生，干旱程度与空间范围都比较大，具有很强的持续性，但也有减缓趋势。从空间来看，冬旱在坝上与坝下具有一致性，旱情严重程度有所不同。
采用3个月时间尺度的SPI标准化降水指数，可以更为客观、准确地体现出张家口地区干旱在不同季节演变特征，尤其是会给农业生产带来很大影响的夏旱，可利用该指数来对农业干旱情况进行监测与预警。但因为SPI标准化降水指数只针对降水，没有考虑蒸发、蒸散等因素。因此，针对水资料及灌溉条件良好的区域，还应综合分析与判断干旱情况，这样才能更为准确地识别与分析干旱情况的改变情况。
参考文献
[1] 刘淼，周园园，鲁春霞.气候变化背景下张家口地区干旱化趋势[J].草业科学， 2020， 37（7）： 1416-1423.
[2] 王立丽.京津冀干旱时空变化及其对气象因子的响应[D].邯郸： 河北工程大学， 2020.
[3] 郝宏业.张家口市气候变化特征及其干旱影响[J].农业技术与装备， 2020（3）： 120-121.
[4] 容锦盟，周丹，罗静，等.4种干旱指标在华北地区气象干旱监测中的适用性分析[J].干旱地區农业研究， 2019， 37（1）： 259-267.
责任编辑：黄艳飞
Abstract The occurrence of drought will have a great impact on agricultural production in Zhangjiakou area， lead to crop reduction and no production， and bring great economic losses. In this paper， the standardized precipitation index SPI and data statistical analysis methods are used to deeply analyze the temporal and spatial change characteristics of seasonal drought in this area， which can provide reference for drought prevention.
Key words Zhangjiakou; Drought charac-teristics; Meteorological
