1961—2022年三明市旱涝急转变化的时空特征

鄢凤玉 吴迪茜 吴昱珊

摘要 基于日尺度旱澇急转指数（DWAAI），研究了福建省三明市1961—2022年旱涝急转的时空变化特征。结果表明：1961年来，三明市旱涝急转事件强度和范围呈增加趋势，其中，旱转涝事件增加趋势更为显著，其空间分布呈现南多北少的特征；旱涝急转事件全年均有发生，但主要集中在雨日多、雨强大的春季和夏季，其中，旱转涝事件主要发生在夏季，涝转旱事件主要发生在春季，而秋、冬季虽然旱涝急转事件较少，但强度较大。

关键词 旱涝急转；时空特征；三明市

中图分类号：P467 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）12–0-03

Spatiotemporal Char-

acteristics of Rapid Changes in Drought and Flood in Sanming City from 1961 to 2022

Yan Feng-yu et al（Sanming Meteorological Bureau， Sanming， Fujian 365000）

Abstract Based on the daily scale drought/flood transition index （DWAAI）， the spatiotemporal variation characteristics of drought/flood transition in Sanming City， Fujian Province from 1961 to 2022 were studied. The results show that since 1961， the intensity and scope of drought/flood events in Sanming City have shown an increasing trend， with the trend of drought/flood events increasing more significantly， and their spatial distribution shows a characteristic of more in the south and less in the north; Drought and flood sudden changes occur throughout the year， but are mainly concentrated in spring and summer when there are many rainy days and strong rainfall. Among them， drought to flood events mainly occur in summer， while flood to drought events mainly occur in spring. Although there are fewer drought to flood sudden changes in autumn and winter， their intensity is relatively high.

Key words Rapid transition from drought to flood; Temporal and spatial characteristics; Sanming

旱涝急转是指在某一时期内，一段时间出现干旱，另一段时间又出现洪涝，旱涝交替出现的情形。在气候变暖的背景下，近年来我国旱涝异常事件发生的强度和频率不断增加，20世纪90年代以来，我国干旱与洪涝等灾害在较短时间发生转换的天气事件呈明显上升趋势[1]。

福建省三明市3—6月的春季常发生暴雨、洪涝和干旱，7—9月的夏季也易发暴雨和干旱，而旱涝急转强调地区在短期内干旱与洪涝状态之间转变，可以揭示年内旱涝变化特征。

前人为了量化并筛选旱涝急转事件，定义长周期旱涝急转指数（LDFAI）、短周期旱涝急转指数（SDFAI），计算过程简便，但由于仅考虑了降水量差异，易造成旱涝中和，导致放大或缩小旱涝急转现象，会漏筛旱涝急转事件，也未考虑转折的急缓，而日尺度旱涝急转指数（DWAAI）则很好地解决了这一问题。

由于季风暴发的时间和强度不同，加上复杂地形的影响，福建地区降水时空变化较大，短期内旱涝和洪涝灾害急剧转变，使用DWAAI可以更好地揭示三明市旱涝急转变化特征。

为了指导农业生产和水库调度，减轻极端天气事件带来的严峻影响，基于DWAAI，结合福建地区降水特点，分析了福建三明地区旱涝急转的时空变化特征，为强降水趋势预测、旱涝灾害影响预估等提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料来源

三明市11个基本站1961—2022年的逐日降水资料，缺测值用历史同日值进行赋值。

1.2 研究方法

DWAAI计算模型来源于闪丽洁等[2]

对吴志伟等[3]定义的长周期降水旱涝急转指数LDFAI的改进。因为三明市地形复杂、气候多样，全年均有可能出现旱涝转化和并存的现象，因此，分别计算全年的旱转涝、涝转旱事件。

DWAAIi=K×α-|SPA前i+SPA后i|+（SPA后i-SPA前i）×（|SPA前i|+|SPA后i|）×α-|SPA前i+SPA后i|在指数的定义中，Turn=（SPA后i-SPA前i）×（|SPA前i|+|SPA后i|）×α-|SPA前i+SPA后i|，K×α-|SPA前i+SPA后i|表示“转的程度”，表示“急”的程度。张东升等[4]将SPA＜-0.5定义为偏旱，＞0.5对应为偏涝，定义Turn＞1发生了旱转涝事件，Turn＜-1发生了涝转旱事件，其中，|Turn|越大，“转”的程度越高。在此定义下，前期第44 d对当日旱涝程度的影响小于0.1%，因此选取前期为44 d，旱涝急转后期选取两候，即10 d。

为进一步讨论参数α的取值合理性，设计多个事件对旱涝事件前后SPA进行取值并计算“转”的程度，结合闪丽洁等的建议，将取值范围设为1＜α≤1.3，此处选取，此时前后期差值越大，“转”的程度越高。结合本地降水实际情况，易于判断旱涝急转事件的发生。同时在筛选事件时，共需剔除3种情况，即前期后期同时为旱或涝、前期为正常后期为旱或涝、前期旱或涝后期为正常。

通过计算发现，统一旱涝急转事件周期内可能存在多个连续或不连续的日期，需要对数据进行去重，取1个周期内数据中的第1个日期作为该次旱涝急转事件的发生日期，以同一周期内数据的均值作为该次旱涝急转事件的强度。其中，春季为3—5月，夏季为6—8月，秋季为9—11月，冬季为12月—翌年2月。基于计算结果，参考赵东升等[4]对指数分级的方法进行分级，分级结果如下（表1）。

筛选三明市典型旱涝急转事件，对比前后期累计降水量与对应DWAAI值，发现DWAAI值在本地具有较好的适用性。三明市汛期和非汛期均有旱涝急转事件发生，且旱转涝事件强度比涝转旱事件更强，旱涝急转事件发生的涝期标准化降水量均属于特涝，旱期的标准化降水量属于中旱至重旱。旱涝急转事件前后期差值大，说明三明市雨日具有降水量大且急的特征，该指标可以较为准确地监测旱涝急转事件的发生。

2 结果与分析

2.1 旱涝急转事件的年内分布特征

三明市旱涝急转事件在年内各月均有发生（图1）。统计三明市11个站点62年的旱涝急转累计次数的月分布特征可以看出，轻度旱涝急转事件集中发生在春夏季的5—8月，中度旱涝急转事件各月的发生次数相近。

其中，旱转涝事件5月发生次数最多，3月发生次数最少，其中，重度事件11月发生次数远远多于其他月份；而涝转旱事件6月发生次数最多，10月发生次数最少，其中，重度事件3月发生较多。在重度事件中，旱转涝事件集中分布在年末的11—12月，而涝转旱事件集中分布在年初的1—3月。在月份次数分布趋势上，旱转涝事件和涝转旱事件存在此消彼长的特征。

2.2 旱涝急转事件的年际分布特征

由旱涝急转事件发生次数变化趋势（图2）可以看出，三明市62年旱涝急转站次比波动较大，有些年份只有极少数站点发生旱涝急转，有些年份全区均發生旱涝急转事件，存在较大的年际差异。

三明市旱涝急转事件发生的次数在2000年前、后变化明显，在此之间，旱涝急转事件发生次数在0～10之间波动，以区域性旱涝急转为主，之后旱涝急转发生次数明显增多，其中，旱转涝事件在0～24次之间波动，涝转旱事件在6～29次之间波动。近几年，旱涝急转事件发生次数有所下降，总体以全域性旱涝急转为主。涝转旱事件最大值出现在2016年，为24次；旱转涝事件最大值出现在2012和2013年，均为29次。

三明市重度旱涝急转事件发生的次数变化趋势与总体旱涝急转事件的变化趋势相似，重度事件极值与旱涝急转事件极值没有稳定的对应关系，在部分旱涝急转事件发生较少的年份，也可能出现重度事件较多的情况。

总体上三明市旱涝急转事件变化趋势和强度呈随时间增加的趋势，其中，旱转涝事件增加趋势更为显著。

2.3 旱涝急转事件空间特征

三明市旱涝急转事件空间分布及其年代及变化如图3和图4所示，全区域发生次数呈现增加的趋势。其中，三明市旱转涝事件多发生在南部，从年代际来看，20世纪60～80年代，旱转涝事件全区较为一致，普遍为1～4次，至90年代以后，形成了南部次数较多、北部分布较少的分布特征。尤其是进入21世纪以后，发生次数明显增加，各个站点发生次数普遍在10次以上，南部甚至达到15次以上。

而三明市的涝转旱事件发生次数随年代际有一定的波动，20世纪60～90年代，主要呈现涝转旱事件发生范围逐渐扩大的特征，此后呈现发生次数逐渐增加的特征；进入21世纪以来，西北部区域发生次数增加明显，达到10次以上。

旱涝急转事件季节集中特征如图所示（图5），旱转涝事件主要发生季节是夏季，其次是冬季和春季，分布在中北部区域；而涝转旱事件主要发生季节是春季，其次是夏季。其中，有4个站点旱转涝事件和涝转旱事件发生的季节不变，为春季或夏季。

旱涝急转事件的发生与降水的强度密切相关。春、夏季为三明市汛期，雨日多、降水雨强较大且分布不均，前后期易出现降水累计量差距较大的情况，因此，旱转涝事件易于发生在这2个季节。而三明市中北部的部分区域以冬季旱转涝事件为主，这可能与偏北部更易受冬季冷空气影响而出现日降水极值偏大的情况有关。

3 结论

基于1961—2022年福建省三明市11个气象站的日降水数据，运用DWAAI识别旱涝急转事件，在三明市具有较好的适用性，并分析了三明市旱涝急转事件的时空变化特征，结论如下：

（1）三明市旱涝急转事件在全年各月份均有发生，但主要集中在春、夏季，其中，旱转涝事件主要发生在夏季，涝转旱事件主要发生在春季，这2个季节是三明市极端降水多发季节；在重度事件中，旱转涝事件集中分布在11—12月，而涝转旱事件集中分布在1—3月，集中在秋、冬季。

（2）三明市旱涝急转事件总体上随年代际呈现发生范围、频率和强度逐渐增大的趋势，旱转涝事件相较于涝转旱事件的增加趋势更为显著；旱转涝事件空间分布呈现南多北少的特征。21世纪以来，旱涝急转发生次数增加更为显著，但近几年趋势呈减小的特征。并且三明市多数区域易在夏季发生旱转涝事件，在春季发生涝转旱事件。

参考文献

[1] 何慧，廖雪萍，陆虹，等.华南地区1961 —2014年夏季长周期旱涝急转特征[J].地理学报，2016，71（1）：130-141.

[2] 闪丽洁，张利平，张艳军，等.长江中下游流域旱涝急转事件特征分析及其与ENSO的关系[J].地理学报，2018，73（1）：25-40.

[3] 吴志伟，李建平，何金海，等.正常季风年华南夏季“旱涝并存、旱涝急转”之气候统计特征[J].自然科学进展，2007 （12）：1665-1671.

[4] 赵东升，张家诚，邓思琪，等.1960—2018年中国西南地区旱涝急转的时空变化特征[J].地理科学，2021，41（12）：2222-2231.