安徽省1978年特大干旱研究

郭姝姝，辛景峰

（中國水利水電科學(xué)研究院防洪抗旱減災(zāi)中心，北京100038）

安徽省1978年特大干旱研究

郭姝姝，辛景峰

（中國水利水電科學(xué)研究院防洪抗旱減災(zāi)中心，北京100038）

依據(jù)安徽省109個雨量站1978年逐日降水量數(shù)據(jù)，綜合運用降水量距平百分率法、建立區(qū)域旱情指數(shù)法以及GIS空間分析技術(shù)，采用逐步縮小時間尺度的方式，對安徽省1978年干旱的時空演變特征進行了分析。研究結(jié)果表明：（1）通過修正的降水量距平百分率法，由于充分考慮了前期降水的累積效應(yīng)，其分析逐日干旱結(jié)果符合實際情況；（2）區(qū)域旱情指數(shù)法是確定干旱過程起始和終止的有效方法；（3）安徽省1978年發(fā)生春、夏、秋三季連旱，干旱持續(xù)253 d，其中，4月4日—8月11日連續(xù)130 d全省旱情最重，在5月3日全省75％的耕地旱情等級達到重旱以上。

特大干旱；旱情重現(xiàn)；降水量；時空演變

1 研究背景

安徽省處于我國地理的南北分界線上，屬暖溫帶向亞熱帶過渡型氣候。地貌類型比較齊全，山地、丘陵、臺地和平原相間分布。省內(nèi)河流湖泊眾多，水域遼闊，水資源總量580.5億m3，水資源分布與人口和耕地分布很不相稱［1］。全省各地年平均氣溫14～17.2℃，年降水量747～1 798mm，空間上呈南多北少、山區(qū)多于平原丘陵的特點。

由于地理位置、地形和水系的特點，加之社會因素，安徽省歷來存在著干旱的威脅［1］。1978年的干旱是1949以來持續(xù)時間最長、范圍最廣、程度最重的一年［2］。研究表明［3］，無論是從干旱的發(fā)生次數(shù)還是受災(zāi)程度上分析，安徽省干旱災(zāi)害都有發(fā)展的趨勢。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，類似1978年的特大干旱如果發(fā)生在今天，若不采取適當措施，將對環(huán)境和社會產(chǎn)生嚴峻的影響。因此加強對歷史特大干旱的研究，不僅能夠重現(xiàn)歷史干旱的發(fā)展過程及時空特征，而且可以為干旱實時監(jiān)測預(yù)報、水資源規(guī)劃、抗旱減災(zāi)等提供有力的基礎(chǔ)支撐。

目前對歷史干旱的研究，主要分析干旱的形成條件、原因和旱災(zāi)的多發(fā)性等特點以及時空演變規(guī)律等［4］。例如已完成的《安徽水旱災(zāi)害》系統(tǒng)完整地論述了安徽省水旱災(zāi)害的歷史、特點和趨勢；萬金紅等［5］利用災(zāi)害檔案重建了清代中國干旱災(zāi)害的空間分布格局，指出江淮地區(qū)是我國歷史時期干旱災(zāi)害的頻發(fā)地區(qū)；張偉兵［6］基于長序列歷史資料，研究了近500 a山西省旱災(zāi)特征和規(guī)律，并探討了現(xiàn)代社會條件下防范特大干旱的應(yīng)急對策。劉可晶等［7］利用標準化降水指數(shù)，分析了淮河流域近60 a來干旱的趨勢特征；金新芽等［8］利用降水頻率等干旱指標，評估了浙江省歷史旱情，指出平原、海島易出現(xiàn)旱情。

針對歷史干旱的相關(guān)研究主要是基于長序列資料的干旱時空格局的重建［9］，時間尺度大，重現(xiàn)的干旱時空演變較為宏觀，鮮有針對歷史上某個特旱年的研究。鑒于此，本文利用各個時間尺度的優(yōu)勢，宏觀、動態(tài)地研究1978年安徽省的旱情，確定干旱開始、結(jié)束和持續(xù)時間。

2 研究方法和數(shù)據(jù)

2.1 數(shù)據(jù)選取與處理本文選取安徽省109個雨量站1978年逐日降水量數(shù)據(jù)和118個雨量站1952—2011年多年平均日降水量數(shù)據(jù)。空間數(shù)據(jù)包括安徽省土地利用圖、行政區(qū)劃圖等。輔助數(shù)據(jù)有歷史抗旱減災(zāi)記載、旱災(zāi)統(tǒng)計等資料。

降水數(shù)據(jù)的處理過程主要包括：以月、季、年為時間單位對1978年逐日降水量以及多年平均降水量進行數(shù)據(jù)合成。借助ArcGIS空間分析技術(shù)，將各時間尺度雨量站點的降水數(shù)據(jù)生成shp文件展布到安徽省空間區(qū)域上，利用Kriging插值方法將站點數(shù)據(jù)進行空間插值，生成1978年逐日、逐月、各季及全年安徽省降水量分布圖（如圖1）。

2.2 研究方法為了完整地重現(xiàn)安徽省1978年旱情，本文采用降水量距平百分率法，并結(jié)合安徽省土地利用、歷史抗旱減災(zāi)記載、旱災(zāi)統(tǒng)計等資料，評估干旱的程度和范圍，在此基礎(chǔ)上，建立了區(qū)域旱情指數(shù)法來確定干旱開始、結(jié)束和持續(xù)時間。

2.2.1旱情監(jiān)測方法某時段降水量距平百分率（Pa）按式（1）計算：

式中：Pa為降水量距平百分率，％；P為計算時段內(nèi)降水量，mm；Pˉ為同期多年平均降水量，mm。

式中n＞30 a。

關(guān)于降水量距平百分率干旱等級的劃分參照水利行業(yè)標準《旱情等級標準》（SL424-2008）［10］，見表1。

降水距平百分率多用于評估月、季、年發(fā)生的干旱事件［11］。為了確定干旱開始、結(jié)束和持續(xù)時間，進一步分析逐日旱情是必要的。對式（1）進行修正：考慮前期降水量的累積效應(yīng)，采用滑動平均法，利用30 d滑動平均降水量代替計算當日的降水量。鑒于已充分考慮了30 d降水量的累積效應(yīng)，所以旱情等級劃分參考月尺度降水距平百分率等級劃分標準。

2.2.2干旱開始、結(jié)束及持續(xù)時間的確定基于修正后的降水距平百分率法確定的逐日旱情等級，計算各個旱情等級的面積占區(qū)域總面積的比重，并按旱情等級的嚴重程度賦予不同的權(quán)重，得到確定干旱開始、結(jié)束和持續(xù)時間的區(qū)域旱情指數(shù)：

式中：RDI為區(qū)域旱情指數(shù)（指數(shù)區(qū)間為0～4）；i為旱情等級（i=1、2、3、4，依次代表輕旱、中旱、重旱、特旱）；Ai為某一旱情等級的面積與區(qū)域總面積之比，％；Bi為不同旱情等級的權(quán)重系數(shù)（B1= 1，B2=2，B3=3，B4=4，依次代表輕旱、中旱、重旱、特旱）。

干旱開始、結(jié)束日期的確定方法是：RDI大于0.1并持續(xù)10 d以上即可確定為一次干旱過程的開始，RDI大于0.1的日期確定為干旱開始日期。RDI小于0.1的最后一天確定為干旱結(jié)束日期，且RDI小于0.1的持續(xù)時間不少于7 d。干旱開始至結(jié)束的時間為干旱持續(xù)時間。干旱受氣象、水文、土壤、植被、灌溉等多種因素影響，鑒于1978年歷史干旱資料嚴重缺乏，本文主要依據(jù)降水數(shù)據(jù)重現(xiàn)1978年旱情時空演變特征。

3 結(jié)果分析

3.1 年尺度旱情分析利用1978年年降水數(shù)據(jù)和多年平均年降水數(shù)據(jù)計算降水距平百分率，得到1978年安徽省年尺度旱情等級圖（如圖2）。結(jié)果顯示：1978年安徽省除北部局部外，全省降水量偏少，江淮、皖東地區(qū)降水量嚴重缺乏。1978年安徽省總耕地面積為44 687 km2［12］。經(jīng)計算，受旱耕地面積為43 801 km2，占總耕地面積的98.1％，其中，特旱面積占38.6％。從干旱發(fā)生的空間上看，特旱主要集中在2個區(qū)域，即江淮分水嶺兩側(cè)的淮南市、合肥市、壽縣、鳳陽縣、全椒縣、定遠縣和長豐縣，以及沿江平原的巢湖市、馬鞍山、蕪湖市、銅陵市。

3.2 季尺度旱情分析1978年安徽省去冬缺雪，春季少雨，梅季不霉，伏天干熱，秋似酷暑，歲末又旱［2］。季節(jié)的劃分：1977年12月—1978年2月為去冬，1978年3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季。利用1978年季降水數(shù)據(jù)和同期多年平均降水數(shù)據(jù)計算降水距平百分率，得到1978年安徽省各季的旱情等級圖（如圖3）。

分析表明，安徽省1978年遭受了春、夏、秋三季連旱，干旱遍及全省范圍，春季干旱和夏季干旱不僅影響范圍大而且程度重，從空間上看，1978年的干旱主要有如下特點：

（1）春季干旱呈現(xiàn)由南向北逐漸加重的分布特點，與安徽省地貌分區(qū)有極大的相關(guān)性，干旱中心位于淮北地區(qū)。淮北地區(qū)旱情最重，江淮地區(qū)和沿江平原旱情較重，皖西大別山區(qū)和皖南山區(qū)基本不旱?；幢逼皆馁裰荼辈繛樘睾?，阜陽北部、亳州大部、淮北市和宿州大部重旱，阜陽南部、淮南市、蚌埠和宿州南部為中旱；江淮地區(qū)的滁州、長豐、肥東和壽縣大部為中旱，霍邱和肥西為輕旱；沿江平原的巢湖市、馬鞍山、蕪湖、銅陵和樅陽為輕旱；皖西大別山區(qū)的六安為輕旱，其余不旱；皖南山區(qū)除黃山區(qū)輕旱外，其余不旱。

（2）夏季干旱南部重于北部，猶以皖南山區(qū)和沿江平原最為嚴重。皖南山區(qū)的黃山市北部和南部重旱，其余為中旱；沿江平原的馬鞍山、安慶南部和廬江縣局部為重旱，其余為中旱；皖西大別山區(qū)為中旱；江淮地區(qū)的滁州西部、壽縣、肥西和霍邱南部為中旱，其余為輕旱；淮北地區(qū)的蚌埠南部為中旱，阜陽南部、亳州南部、淮北市南部、宿州南部和淮南市為輕旱，其余為不旱。

（3）秋季干旱遍及全省大部，以輕旱和中旱為主，干旱中心位于皖西大別山區(qū)。皖西大別山區(qū)的六安南部為中旱，其余為輕旱；皖南山區(qū)和沿江平原為輕旱；江淮地區(qū)的霍邱、壽縣、長豐、肥東、肥西、滁州南部為輕旱，其余為不旱；淮北地區(qū)除淮南市和阜陽南部為輕旱以外，其余不旱。

綜上所述，安徽省1978年的干旱遍及全省范圍，春、夏、秋三季連旱主要發(fā)生在江淮地區(qū)和沿江平原，涉及21個縣、市，連旱方式有5種（見表3）。三季連旱期間，干旱中心發(fā)生了2次轉(zhuǎn)移。春季干旱中心位于淮北地區(qū)，夏季轉(zhuǎn)向皖南地區(qū)，秋季移向皖西大別山區(qū)。

3.3 月尺度旱情分析分析逐月降水數(shù)據(jù)（如圖4）表明：安徽省1978年3季連旱開始于3月淮北地區(qū)，4月干旱蔓延至全省大部，5月皖南和江淮旱情緩解，淮北旱情加重，6月干旱中心向南轉(zhuǎn)移，7月旱情蔓延至全省大部，8月東南部旱情加重，9月干旱中心轉(zhuǎn)向皖西，10月全省旱情開始緩解，到11月全省旱情基本解除。

從干旱的持續(xù)時間上看，江淮地區(qū)干旱持續(xù)時間最長，為8個月；其次，沿江平原持續(xù)7個月。江淮地區(qū)的3季連旱發(fā)生在3—10月，4月旱情最重，合肥南部和滁州南部為重旱，其余為中旱。沿江平原的3季連旱發(fā)生在4—10月，8月旱情最重，馬鞍山、蕪湖、巢湖東部為重旱，巢湖西部、銅陵、樅陽東部為中旱，安慶大部為輕旱。淮北地區(qū)3—7月經(jīng)歷了干旱逐漸加重到緩解的過程，5月旱情最重，靈璧東北部為特旱，宿州、淮北市和亳州大部為重旱。皖西大別山區(qū)的干旱發(fā)生在4月、7—10月，9月旱情最重，六安中部和廬江北部為重旱，金寨、霍山、舒城南部、廬江大部和桐城為中旱。皖南山區(qū)的干旱發(fā)生在6—8月和10月，8月旱情最重，宣城大部和黃山大部為重旱。

1月和12月由于多年平均降水量偏小，降水距平百分率對降水量的波動表現(xiàn)的異常敏感，降水量稍有減少便會使降水距平百分率大幅下降，所以降水距平百分率法重現(xiàn)的此時段的旱情較實際偏重。

3.4 逐日旱情分析與干旱開始、結(jié)束和持續(xù)時間的確定基于修正后的降水距平百分率重現(xiàn)的逐日旱情，利用本文提出的區(qū)域旱情指數(shù)法確定干旱開始、結(jié)束和持續(xù)時間。結(jié)果顯示，安徽省1978年三季連旱開始于3月10日，結(jié)束于11月17日，歷時253 d。圖5為安徽省1978年逐日旱情指數(shù)曲線。

干旱范圍和程度經(jīng)歷了4次波動，呈現(xiàn)了6個干旱高峰。3月10日—4月3日，干旱中心由南部轉(zhuǎn)向北部，3月15日和18日分別達到兩次干旱高峰，亳州大部、阜陽、六安、合肥中部、安慶東部、巢湖東部、銅陵、蕪湖、宣城北部和池州北部為重旱。4月4日—8月11日連續(xù)130 d全省旱情嚴重，其中，特旱64 d，重旱33 d，期間，4月19日和5月3日達到兩次干旱高峰，分別占全省66％和75％的耕地旱情等級達到重旱以上，阜陽北部、亳州北部、淮北市北部和宿州北部為特旱，阜陽中部、亳州南部、淮北市大部、宿州南部、淮南市、蚌埠、六安大部、合肥和滁州為重旱。8月12日—10月26日，安徽省南部旱情嚴重，10月21日達到干旱高峰，潛山、桐城和岳西大部為特旱，六安大部、合肥南部、巢湖大部、安慶、池州北部、靈璧縣和泗縣為重旱。10月27日—11月17日，中部旱情嚴重，11月7日達到干旱高峰，六安、合肥、滁州、巢湖北部和馬鞍山北部為重旱。

4 結(jié)論與討論

本文利用降水數(shù)據(jù)，結(jié)合土地利用以及歷史抗旱減災(zāi)記載和旱災(zāi)統(tǒng)計等資料，采用逐步縮小時間尺度的方式，利用各個時間尺度的優(yōu)勢綜合分析1978年旱情。從年尺度宏觀整體把握1978年旱情空間分布；利用季尺度分析干旱的季節(jié)特征；在月尺度下分析旱情時空發(fā)展過程，并且可以作為驗證逐日旱情分析結(jié)果的依據(jù)；逐日分析旱情時空演變過程，確定干旱開始、結(jié)束和持續(xù)時間。主要結(jié)論如下：

（1）通過修正的降水距平百分率法，由于充分考慮了前期降水的累積效應(yīng)，其分析逐日干旱結(jié)果符合實際情況，時空演變連續(xù)性好。在此基礎(chǔ)上，利用建立的區(qū)域旱情指數(shù)法確定的干旱開始、結(jié)束和持續(xù)時間與歷史資料記載相符。

（2）安徽省1978年發(fā)生了春、夏、秋三季連旱，開始于3月10日，結(jié)束于11月17日，干旱持續(xù)253 d。三季連旱主要發(fā)生在江淮地區(qū)和沿江平原，涉及21個縣、市。

（3）干旱過程中，干旱中心發(fā)生了2次轉(zhuǎn)移，范圍和程度經(jīng)歷了4次波動，呈現(xiàn)了6個干旱高峰。春季干旱中心位于淮北地區(qū)，夏季轉(zhuǎn)向皖南地區(qū)，秋季移向皖西大別山區(qū)。4月4日—8月11日連續(xù)130 d全省旱情最重，其中，特旱64 d，重旱33 d。5月3日達到干旱高峰，全省75％的耕地旱情等級達到重旱以上。

（4）1月和12月由于多年平均降水量偏小，降水距平百分率對降水量的波動表現(xiàn)的異常敏感，因此利用降水距平百分率法重現(xiàn)此時段的旱情較實際偏重。

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Study on d read fu l d rough t in 1978 for Anhui Province

GUO Shu-shu，XIN Jing-feng
（Research Center on Flood＆DroughtDisaster Reduction，IWHR，Beijing 100038，China）

Based on the daily data from 109 rainfall stations，the spatial-temporal evolution of drought in 1978 for Anhui province is analyzed in different time scales using the precipitation anomaly percentage in?dex and the regional drought index in the GIS environment.The study results indicate that：（1）When the cumulative effects of pre-precipitation are taken into account，the study results are consistent with actual situation through the improved precipitation anomaly percentage index in daily scale.（2）The proposed re?gional drought index is an effective method to determine the start and end date of drought.（3）Anhui prov?ince had experienced a seasonally continuous drought from spring to autumn in 1978，which lasted for 253 days.The drought from April 4 to August 11 was the most serious，and on May 3，75％of the arable land was affected by severe drought.

dreadful drought；drought reappearance；precipitation；spatial-temporal evolution

P429

A

10.13244/j.cnki.jiwhr.2014.01.002

1672-3031（2014）01-0008-07

（責(zé)任編輯：王學(xué)鳳）

2013-04-23

基金簡介：水利部公益性行業(yè)科研專項（201001078）；高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項“水利業(yè)務(wù)應(yīng)用信息服務(wù)系統(tǒng)（一期）”（08-Y30B07-9001-13/15）

郭姝姝（1989-），女，山西呂梁人，碩士生，主要從事水信息研究。E-mail：guoshushu312@163.com