2022年长江流域夏伏旱监测评估

邹旭恺 高 荣 陈鲜艳 王 凌 李 威 龚文婷 张 强

（1.国家气候中心，北京 100081；2.中国长江三峡集团有限公司，宜昌 443133）

0 引 言

长江流域气候受季风影响显著，干旱发生频繁，伏旱是夏季经常出现的气象灾害。研究表明，近半个多世纪，我国西南地区东部、长江流域西北部至华北地区中东部及辽宁等地存在西南-东北向的干旱化趋势带[1-3]。进入21 世纪以来，2001年、2003年、2011年、2013年和2019年等年份的夏季长江流域频繁出现大范围、持续时间长的严重干旱，给人民生活和社会经济发展带来严重影响[4-8]。

2022 年7 月以来，长江流域降水量持续偏少，平均气温显著偏高，同期极端高温频频袭击，致使流域出现大范围严重夏伏旱。长江流域的夏季伏旱一般是区域性的，有时出现在中下游、有时出现在上游，而2022年的夏伏旱不仅在长江中下游地区持续发展，长江上游的四川东部、重庆等地7-8月也遭受了严重的高温干旱，这种全流域的大范围严重伏旱为历史少见。本研究基于逐日气象观测数据，详细分析了2022年长江流域夏季伏旱发生期间的降水和气温的监测实况，并使用气象干旱综合指数MCI和区域干旱过程指标统计研究了此次干旱的时空发展演变特征，并与历史重大伏旱事件进行了比较。

1 资料和方法

1.1 资料

本研究使用了长江流域国家气象站逐日降水量、降水日数、平均气温和最高气温的观测数据，资料长度为1961 年1月1日至2022年9月15日，资料来源国家气象信息中心，经过了气候界限值和允许值检查、极值检查、内部一致性检查、时间和空间一致性检查等严格的质量控制，资料质量好、时间序列长[9-10]。

1.2 气象干旱指数

本研究使用的干旱指数数据为目前国家气候中心业务实时运行的历史逐日气象干旱综合指数MCI数据集[11-12]，MCI指数是由近30 d相对湿润度指数、近90 d和近150 d标准化降水指数、以及近60 d标准化权重降水指数加以不同权重系数构建而成，该指标综合考虑了不同时间尺度的降水对干旱发生发展演变的影响。基于MCI指数的监测评估结果多年来在重大干旱事件监测评估决策服务和干旱气候变化研究中发挥了重要作用[13-15]，计算公式为：

式中：MCI为气象干旱综合指数；MI30为近30 d相对湿润度指数；SPI90为近90 d标准化降水指数；SPI150为近150 d标准化降水指数；SPIW60为近60 d标准化权重降水指数；a、b、c、d为权重系数，不同地区取值不同；Ka为季节调节系数，根据不同季节各地主要农作物生长发育阶段对土壤水分的敏感程度确定。

1.3 区域干旱过程

区域干旱过程的统计参考了《区域性干旱过程监测和评估方法》（QX/T 597-2021），采用动态区域干旱过程监测方法，即通过逐日干旱带分离和干旱事件时间连续性识别的方法实现干旱过程的客观追踪识别，并定义了考虑干旱持续时间、影响范围和强度的干旱过程综合强度指标[14-17]。在统计长江流域区域性干旱过程时，本研究使用的各参数取值如下：气象干旱综合指数MCI小于-1.0（即达到中旱以上），邻站距离为150 km以内，干旱带重合率为0.8，持续时间为10 d以上。依据一次区域性干旱过程中的干旱强度、影响面积和持续时间确定其干旱过程强度（Z），区域性干旱过程强度计算公式为：

式中：I为干旱强度，为区域性干旱过程内所有达到中旱及以上站点逐日干旱指数值的平均值；A为干旱过程影响范围，一般以影响面积表征，即区域性干旱过程内逐日干旱影响面积的平均值，km2，或用区域性干旱过程内逐日达到中旱及以上站点数的平均值来表征；T为区域性干旱过程持续天数；α、β为权重系数，通常各取0.5。

2 结果分析

2.1 降水和气温

2022 年7 月1 日至9 月15 日，长江流域平均降水量205.6 mm，较常年同期（390.0 mm）偏少47%，为1961 年以来历史同期最少；长江流域大部地区降水量较常年同期偏少2～8成（图1），其中，长江上游平均降水量244.7 mm，较常年同期偏少41%，长江中下游平均降水量178.4 mm，较常年同期偏少52%，均为历史同期最少；四川、重庆、湖南、江西4 省（直辖市）降水量均为历史同期最少，安徽为第3 少，湖北为第4 少。重庆中南部、贵州东北部、湖北东部、湖南大部、江西中部等地连续无降水日数普遍在20 d以上（图2），其中湖南和湖北的部分地区有25～50 d，湖南双峰和安乡将近60 d 没有出现降水，湖南、湖北、贵州、四川和重庆共有28个国家气象站连续无降水日数为历史最多。

图1 2022年7月1日至9月15日长江流域降水量距平百分率

图2 2022年7月1日至9月15日长江流域连续无降水日数分布

2022 年夏季，我国中东部出现罕见高温过程。6 月13 日至8月30日中东部地区大范围高温天气过程持续了79 d，为1961年以来我国持续时间最长的一次区域高温过程，综合强度达历史最强、持续时间为历史最长。

长江流域7 月以来的严重夏旱期间，流域平均气温27.4℃，较常年同期偏高2.0℃，为历史同期最高；平均高温日数34.9 d，较常年同期偏多20.2 d，为历史同期最多；分别有88%和81%的国家气象站出现35℃以上和37℃以上的高温天气，均为1961 年以来历史同期最多；有35%的站点日最高气温达到或超过当地历史极值，重庆北碚8月18日和19 日连续2 d 日最高气温达45℃，是我国历史上8 月中旬首次出现新疆以外地区的45℃高温天气。

2.2 干旱范围

7 月以来，持续少雨高温致使长江流域出现大范围气象干旱并迅速发展（图3），截至9月，大范围的严重干旱已持续两个多月。利用气象干旱综合指数MCI的统计结果显示[11-12]，7 月1 日至9 月15 日，长江流域中旱及以上等级干旱日数达38.5 d，是常年同期的3 倍，为历史同期最多；达到中旱及以上等级的干旱站数占全流域站数的95%，影响范围为历史同期最大。9 月15 日监测显示，湖南和江西的大部地区维持特旱等级（图4）。

图3 2022年8月25日长江流域气象干旱监测图

图4 2022年9月15日长江流域气象干旱监测图

区域干旱过程指标的统计结果显示，此次长江流域干旱过程自2022年7月6日开始，持续至9月中旬仍未结束。从2022年7月6日至9月15日长江流域四川、重庆、贵州、湖南、湖北、江西、安徽、江苏、浙江、上海10省（直辖市）逐日干旱范围和强度的发展演变图看（图5），7 月初干旱开始露头，中旱以上干旱面积一般在60 万km2以下，重旱以上干旱面积一般在20 万km2以下，特旱面积不超过4.5 万km2；8月开始，干旱范围迅速发展扩大，强度不断加剧，8月24日各等级干旱面积达到最大，中旱以上、重旱以上和特旱面积分别达到147.6 万km2、111.6 万km2和43.1 万km2；8月25-31日，四川大部、重庆中北部、陕西南部等地出现明显降雨，降水量一般有25 mm 以上，部分地区有50～100 mm，局部超过100 mm，长江流域的西部地区气象干旱明显缓解或缓和，但流域中部和东部的大部地区气象干旱仍然维持，加上9月上半月长江流域除其西南部和东北部局地降水较常年同期偏多或接近常年同期外，流域中东部大部地区降水稀少，特别是湖南、江西和湖北的大部地区降水量较常年同期偏少8成以上，干旱持续发展加重。

图5 2022年长江流域10省（直辖市）气象干旱面积逐日变化图

2.3 与历史重大干旱事件比较

干旱是长江流域频繁发生的自然灾害，在各个季节都有可能发生。持续时间长、强度大的季节连旱往往带来水资源短缺、电力紧张等不利影响，给工农业生产和社会经济带来严重损失。利用区域干旱过程指标统计，1961-2022 年长江流域夏季出现的过程强度排名前10 位的干旱过程如表1。2022 年7 月以来发生的干旱过程目前尚未结束，截至9 月26 日，2022 年长江流域的夏伏旱过程已经持续了83 d，其过程强度、单日最大强度、特旱站数等指标均为仅次于2011 年的春夏秋连旱的第2 强（多），而最大范围指标为93%、单日最大范围指标为79%，这两个指标均已超过了2011 年的干旱过程的相应指标，即2022 年长江流域的夏旱在影响范围上已经超过了2011年的干旱过程。

表1 1961-2022年长江流域夏季出现的过程强度排名前10位的区域性干旱过程

2022 年夏季，长江上游的四川东部、重庆等地也遭受了十分严重的高温干旱。与2006年夏季的川渝大旱相比，2022 年夏季川渝的高温日数和高温极值指标普遍超过2006年夏季，各等级干旱日数和中旱以上最长连续干旱日数等指标一般较2006 年夏季略少；其中≥35℃高温日数、中旱和重旱以上干旱站数等指标2022年夏季均为历史同期最多，2006年为次多；重旱以上和特旱干旱日数、中旱以上最长连续干旱日数2006 年夏季为历史同期最多、2022 年为历史第2多（表2）。由此可见，2022年夏季川渝地区的高温干旱事件为1961年以来仅弱于2006年夏季的严重高温干旱。

表2 2022年和2006年6-8月四川省和重庆市高温干旱指标对比

3 干旱影响

2002 年7 月以来长时间的高温干旱导致长江流域水资源短缺，部分地区生活用水紧张，土壤墒情明显偏差，秋收作物、经济林果等生长发育受到影响。长江干支流来水量较常年同期偏少2～8 成，上中游来水量为1949 年以来同期最少，三峡水库来水偏少4成。长江中下游及洞庭湖、鄱阳湖水系来水偏少，水位持续下降。9月20日，洞庭湖控制站城陵矶水位为19.98 m，创有水文记录以来历史同期最低，多处支流断流。鄱阳湖接连刷新1951年有记录以来进入枯水期和低枯水期的纪录，提前100 d进入枯水期。长江枯水期提前到来，黄金航运期提前结束。四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽6省（直辖市）农牧业受旱较重，一些高山地区的局部地区生活用水紧张，牲畜饮水困难。

水资源短缺还导致长江流域电力供应出现短缺，用电负荷屡创历史新高。干旱导致四川水电来水较常年减少5 成以上，而全省用电需求最高负荷跃升至6 500万kW，同比增长25%，电力供需严重失衡，电力供应出现短缺，四川省启动突发事件能源供应保障一级应急响应，采取了工业企业让电于民、停工停产等措施。

高温干旱还对生态系统产生负面影响，植被长势偏差。洞庭湖水位和水域面积剧减导致大量野生鱼群搁浅被困，一些鱼类因水温高而死亡。高温干旱也导致长江流域部分地区森林火险等级较高，四川、重庆、贵州等地发生多起森林火灾。

4 结 语

夏季干旱在长江流域发生频繁，2022 年7 月以来，长江流域降水量之少、平均气温之高、高温日数之多均为历史同期之最，严重干旱已经给人民生产生活和社会经济带来严重损失。1961 年以来发生在长江流域的10 次最严重的夏季干旱中，有5 次均出现在2000 年后。随着社会经济的发展，干旱灾害的影响也在扩大和加剧。因此加强干旱监测评估和预测，以及干旱灾害防御和对策研究是社会发展的迫切需求。