辽宁省阜新市干旱特征分析

2022-05-15王洪宝

陕西水利 2022年4期

王洪宝

（盘锦市水利勘测设计有限公司,辽宁盘锦 124000）

干旱是一种循环发生的极端气候事件,是我国主要的气象灾害之一[1],持续长时间的大范围干旱会形成旱灾,其受害面积最大、范围最广、对农业生产的危害最重,会引发农作物大幅度减产,甚至颗粒绝收。1950 年~2009 年,我国共有19 年发生了重、特大干旱。全国平均每年因干旱而受灾的面积为3.26 亿亩,其中1.86 亿亩为成灾面积,造成粮食损失多达158 亿kg,损失量占所有自然灾害损失的60%以上[2]。由此可见,干旱缺水不仅制约着国民经济的发展,也对人类社会的可持续发展构成了严重的威胁。

阜新市地处内蒙古高原和东北辽河平原的中间过渡带,属辽宁西部的低山丘陵区。全中轴斜交于北纬42°10′和东经122°00′的交点上,总面积10355 km2。因受努鲁尔虎山延伸和内蒙古高原气候的影响,阜新地区降水条件较差,年降水量地区平均约48 cm,有的年份还不足30 cm,降雨量由东向西,自由东南向西北递减。地表水和地下水资源均不丰富,阜新地区农作物的生长季节为雨热同季,水资源的利用率较高,同时过境云水资源较为丰富,水资源的二次开发得到了良好的物质基础。

近来年,阜新地区几乎是连年干旱,年内春夏连旱等现象更为明显。2009 年,受持续高温影响,阜新地区旱情一直持续多天,发生了自1951 年以来最为严重的干旱。2014 年,阜新地区春季、夏季、秋季连续干旱,给该地区的农业生产及人民生活带来了十分严重的影响,严重制约了阜新地区农业发展和生态建设。因此了解阜新地区干旱发生本质,研究其发生规律,分析干旱特征,从而制定出科学、合理、有效的防汛抗旱对策,抵御旱灾带来的风险,已变得刻不容缓[3]。

1 资料与方法

1.1 数据来源

本文数据来源于1960 年~2015 年共56 年阜新市气象局逐月降水资料,所有数据均经过整编、整理和人工质核,数据质量合理可靠。

1.2 水文气象

阜新地区属北温带大陆季风气候,四季分明,雨热同季,光照充足。夏季平均气温高于20℃,冬季平均气温低于3℃。3℃~20℃之间的气温为春季和秋季。

1.3 干旱指标

1.3.1 标准化降水指数（SPI）

根据《气象干旱等级》（GB/T 20481-2017）的定义[4],标准化降水指数（SPI）是表征某时段降水量出现概率的指标,其适用于月以上尺度相对于当地气候状况的干旱监测与评估。根据SPI值划分的干旱等级,见表1。

表1 标准化降水指数SPI干旱等级划分

1.3.2 标准化降水蒸散发指数（SPEI）

标准化降水蒸散发指数（SPEI）是在SPI的基础上考虑了降水和气温对干旱的影响,集合了帕尔默干旱指数和SPI的计算优点。

1.3.3 干旱频率

干旱频率分析是指采用不同的干旱指数,根据干旱等级划分标准,计算不同区域干旱程度,并统计某一时期内不同干旱等级发生的频率,进而分析干旱时空变化规律[5]。SPI值为辽西北半干旱地区,近42 年来所计算的逐月、逐季及逐年值,计算干旱发生频率：

式中：n为时间序列的总长度,即近42 年的总月（季或年）数；m为42 年中实际干旱发生的月（季或年）数；Pi为不同测站所发生的频率。

1.3.4 干旱强度

单站某段时间内（月、季或年）干旱过程强度可采用：

式中：Q为干旱过程强度；SPI指发生干旱时的值,标准见表2。

表2 干旱强度等级

2 结果分析

2.1 基于SPEI指标划分的干旱等级

利用表3 和图1 分析：总计算年份56 年中,阜新市旱涝等级无特旱年,有3 年为重旱年,有8年为中旱年,有10 年为轻旱年,有35 年为正常及涝年；发生偏旱的年份中以2000 年最旱,其SPI值为-1.65；旱年占总年份的比例为37.5%。从年际整体趋势来看,阜新市SPI呈现略微下降的趋势,暗示未来几年还有可能发生较重的干旱灾害。

图1 基于SPEI指标的阜新市干旱等级特征

由表3还可以看出,发生连续干旱的年份分别为1967年~1968年、1980年~1982年、1996年~1997年、1999年~2002年、2006年~2007年、2014年~2015年。其中连续四年发生干旱的有1999年~2002年,连续两年发生干旱的有1967年~1968年、1996年~1997年、2006年~2007年和2014年~2015年,而连续三年发生干旱的有1980年~1982年。

表3 阜新市（1960年~2015）基于SPEI指标的干旱年份统计表

2.2 基于SPEI的干旱特征分析

2.2.1 年际干旱频率

由表3可知,阜新市1960年~2015年56年间干旱年份比例为37.5%。发生特旱的概率为0；发生重旱频率为5.4%；中旱频率为14.3%；轻旱频率为17.8%。由此可知,阜新地区几乎不发生特旱,重旱的频率相对较少,而中旱和轻旱的频率相对较高,轻旱的频率发生最高。

2.2.2 年际干旱过程强度

通过计算阜新市多年的干旱强度,得出图2。分析可知：近42 年来阜新地区的干旱强度值在0.20~2.32 之间,平均干旱强度值为0.80,最大干旱强度值出现在1990年,Q值为2.32,属重度干旱年,轻度干旱及以上年份为49年,中度干旱及以上年份为11 年,占总年份的19.6%,重度干旱年份为3年,分别为1960 年、1990年和2010年,占总年份的5.36%。

根据图2 并对数据的整理计算得到,20 世纪60年代~90 年代和从2000 至今阜新地区平均干旱强度分别为0.79、0.61、0.69、0.99、0.88。可以发现近年来阜新市的干旱强度略有加强,这与图上所做的趋势检测非常一致,松原市以0.044/10 a的干旱强度增加速率来增加整体的干旱强度,因此阜新市未来几年应该加大力度防范干旱灾害的发生。

图2 阜新市年际干旱规律分析

2.2.3 年际干旱历时及累计SPEI

由表4可知,干旱发生最大的年份为2009年,累积SPI值为-3.3,说明这一年旱灾程度最大。阜新市56年发生最久的年际干旱历时为6次,发生在1999年~2004年。其次,干旱历时相对较大的为4次,分别发生在1965年~1968和1980年~1983年。干旱历时为2次发生的频率为4次,分别为1971年~1972年、1992年~1993年、1996年~1997年和2006年~2007年。干旱历时为两次时,干旱程度最强的为2006年~2007年,累计SPI为-2.92,说明近年来发生的干旱不仅历时越来越长,且干旱程度还越来越大,这将加大干旱发生的程度。