近54年柳州干旱的時空特征分析

張凌云，李宜爽，袁馬強，張辛

（1．柳州市氣象局，廣西 柳州545001；2．鹿寨縣氣象局，廣西 鹿寨545200）

引言

干旱是我國發(fā)生頻率較高的一種氣象災害，對農(nóng)林、水利、電力、旅游等行業(yè)以及人民群眾的生產(chǎn)生活影響很大，研究干旱的發(fā)生規(guī)律、發(fā)生機理，為預測、防御干旱災害提供技術基礎，可有效降低干旱的危害。對于廣西區(qū)域發(fā)生的干旱而言，前人已經(jīng)開展了較多的研究工作，李耀先等［1］通過選取桂林等12個站為代表站，根據(jù)月降雨量距平，確定干旱等級指標，分析了廣西干旱的時空分布特征。唐伍斌［2］分析了廣西秋冬季旱澇的時空分布特征及同期環(huán)流背景，李宇中等［3］也對廣西秋季異常干旱的氣候背景作了分析。此外，其他氣象工作者也對廣西不同區(qū)域發(fā)生的干旱事件作了一些研究工作［4－13］，但專門針對柳州干旱系統(tǒng)性的研究仍屬空白，僅有少量個例分析［14］。本文擬以降水量距平百分率作為干旱指標，對柳州近54年干旱的時空分布特征進行分析，以便更好地認識柳州干旱的發(fā)生規(guī)律，更好地為防災減災服務。

1 資料與方法

1．1 資料來源

本文所用雨量資料為柳州市及所轄6個縣1961－2014年共54的的逐日降水資料。季節(jié)劃分采用傳統(tǒng)的四季劃分方法，即：3－5月為春季，6－8月為夏季，9－11月為秋季，12月－翌年2月為冬季。

1．2 降水量距平百分率（pa）的計算方法

根據(jù)國家氣象干旱等級標準GB／T20481－2006［15］，降水量距平百分率是表征某時段降水量較常年值偏多或偏少的指標之一，能直觀反映降水異常引起的干旱，降水量距平百分率等級適合于半濕潤、半干旱地區(qū)平均氣溫高于10℃的時段，較適合柳州使用。根據(jù)下式計算：

2 近54年柳州各季節(jié)干旱的空間分布特征

國家氣象干旱等級標準 GB／T20481－2006［15］規(guī)定，季節(jié)尺度降水量距平百分率劃分干旱的標準為：－50%﹤pa≤－25%確定為輕旱，－70%﹤pa≤－50%確定為中旱，－80%﹤pa≤－70%確定為重旱，pa≤－80%確定為特旱，不分干旱等級時，pa≤－25%確定為一個干旱年份。根據(jù)上述標準，對柳州各站的季節(jié)降水量運用（1）式進行計算，pa得出的值再進行干旱年份統(tǒng)計和干旱等級劃分，表1給出的是近54年柳州各站的干旱頻數(shù)及干旱等級統(tǒng)計結(jié)果，圖1為干旱總頻數(shù)的空間分布情況。

2．1 各季節(jié)干旱總頻數(shù)的空間分布

從近54年干旱總頻數(shù)的空間分布情況來看（圖1，見彩圖），春季三江發(fā)生干旱頻數(shù)最多，共有14次，其次是鹿寨，共有11次，柳江最少，僅有7次，其余4個縣區(qū)較接近，約為8－9次，因此，春季柳州干旱頻數(shù)的空間分布特征是北部和東部多、其他地區(qū)少。夏季干旱頻數(shù)最多的是柳城縣，共有18次，最少的是鹿寨縣，共有11次，其余5個縣區(qū)較接近，在13－16次之間，因此，夏季柳州干旱頻數(shù)的空間分布特征是西多東少。秋季發(fā)生干旱頻數(shù)最多的是融安縣，共有22次，其余6個縣區(qū)較接近，總頻數(shù)在16－18次左右，總體空間分布特征是東北部最多、其他地區(qū)接近。冬季干旱頻數(shù)最多的是柳城縣，共有17次，最少的是融安縣，共有12次，其余5個縣區(qū)較接近，約14－15次，總體分布特征是西南部多、東北部少、其他地區(qū)居中。

2．2 各季節(jié)不同等級干旱事件的空間分布

從干旱等級劃分結(jié)果來看（表1），近54年柳州各地春季的干旱事件以輕旱為主，占春旱總頻數(shù)的89%，其余11%為中旱，春季未發(fā)生過重旱、特旱事件。夏季的干旱事件也是以輕旱為主，占夏旱總頻數(shù)的87%，但中旱頻數(shù)較春季增多了5次，并發(fā)生了1次重旱，夏季亦未發(fā)生過特旱事件。秋季，中旱以上等級的干旱事件明顯增多，占秋旱總頻數(shù)的45%，其中重旱發(fā)生了4次，特旱發(fā)生了3次，重旱、特旱事件占6%。冬季，重旱、特旱事件進一步增多，共發(fā)生了23次，占冬旱總頻數(shù)的23%，可以說明，柳州各季節(jié)的干旱嚴重程度呈現(xiàn)出從春、夏、秋、冬依次遞增的趨勢。從各等級干旱事件的空間分布來看，春季、夏季、秋季三江、融安未發(fā)生過重旱、特旱事件，夏季、秋季的重旱、特旱事件主要發(fā)生在柳州中部和南部地區(qū)，冬季三江也未發(fā)生過重旱、特旱事件，總體而言，近54a柳州各季節(jié)的重旱、特旱事件，主要發(fā)生在中部和南部地區(qū)，即中部和南部地區(qū)發(fā)生的干旱較北部地區(qū)要嚴重。

3 近54年柳州各季節(jié)干旱的時間變化特征

表1 1961－2014年柳州7站各季節(jié)干旱頻數(shù)統(tǒng)計結(jié)果

表2 1961－2014年柳州各站春季降水量的兩兩相關系數(shù)

3．1 柳州各站季節(jié)降水量的相關性分析

柳州地處桂北，其地形為狹長形，南北緯度相差2．1°，東西經(jīng)度相差 1．2°，市境內(nèi)各地區(qū)同屬亞熱帶季風氣候區(qū)，雨熱氣候特征基本一致［16］。為了進一步證實各地區(qū)之間降水變化的一致性，以便計算全市的面雨量值，有必要對各地區(qū)降水量作詳細的相關分析，表2給出的是1961－2014年柳州7站春季降水量的兩兩相關系數(shù)［17］計算結(jié)果，其他三個季節(jié)各站兩兩相關系數(shù)（圖略）分別為：夏季在 0．460－0．934之間，秋季在 0．486－0．939 之間，冬季在 0．632－0．962之間。查相關系數(shù)檢驗表得知，當樣本長度為54，即自由度 n＝54－2＝52 時，顯著水平 α＝0．05 的 t檢驗相關系數(shù)臨界值為0．268?？梢钥闯?，在四個季節(jié)里面，除了春季三江和柳州、融安和柳州的相關系數(shù)未通過α＝0．05顯著水平檢驗外，其他所有季節(jié)各站之間的兩兩相關系數(shù)都通過了檢驗，且有五分之四的站點之間相關度都在50%以上，有四分之一的站點之間相關度達到80%以上，說明柳州各地降水的氣候變化特征較一致，用7個站各季節(jié)的雨量平均值作為柳州的面雨量，來分析柳州全市性干旱的時間變化特征，具有科學性和合理性。

3．2 柳州各季節(jié)干旱總頻數(shù)及干旱等級分析

采用7個站降水量的a平均值作為柳州的面雨量，用降水量距平百分率劃分出近54a柳州各季節(jié)的干旱頻數(shù)及干旱等級，結(jié)果如表3所示。可以看出，近54a柳州夏季發(fā)生干旱的頻數(shù)最多，共有14a，其次是秋季和冬季，分別有13a和12a，春季發(fā)生干旱的頻數(shù)最少，僅有6a。從不同等級干旱事件的發(fā)生頻數(shù)來看，春季和夏季發(fā)生的干旱事件全部為輕旱，秋季的干旱事件也主要是輕旱，但增加了2次中旱和1次重旱，冬季的中旱以上干旱事件明顯增加，并出現(xiàn)了3次特旱，說明由春季到夏季，柳州的干旱程度有加重趨勢，與空間分布統(tǒng)計結(jié)果一致。

表3 1961－2014年柳州各季節(jié)干旱頻數(shù)及干旱等級的統(tǒng)計結(jié)果

3．3 柳州各季節(jié)干旱的年代際變化特征

為了研究干旱的年代際變化特征，根據(jù)降水量距平百分率劃分出各季節(jié)干旱年份，再統(tǒng)計出各個年代發(fā)生干旱的總頻數(shù)，結(jié)果如圖2所示。由圖可見，柳州春季干旱頻數(shù)的年代際變化特征是：1960－1980年代較少，共 2次，1990－2010年代較多，共4次。夏季干旱頻數(shù)的年代際變化特征是：1960－1980年代較多，共9次，1990－2010年代較少，共5次。秋季干旱頻數(shù)的年代際變化特征是：1960－1980年代較少，共4次，1990－2010年代較多，共9次。冬季干旱頻數(shù)的年代際變化特征是：1960－1980年代較多，共8次，1990－2010年代較少，共4次。上述結(jié)果表明，春季和秋季柳州1980年代以前干旱發(fā)生較多，1990年代以后干旱發(fā)生較少，夏季和冬季的特征相反，即1980年代以前干旱發(fā)生較少，1990年代以后干旱發(fā)生較多。各季節(jié)干旱發(fā)生的總頻數(shù)則呈現(xiàn)出一個單峰型變化特征，1980年代為波鋒，干旱總發(fā)生頻數(shù)為11a，時間往前和往后推，干旱發(fā)生頻數(shù)都逐漸減少，其中1960年代和2010年代最少，分別有4次和3次。

圖2 1960－2010年代柳州各季節(jié)干旱頻數(shù)分布情況

4 結(jié)論與討論

（1）從各地干旱總頻數(shù)和不同等級干旱事件的空間分布統(tǒng)計結(jié)果來看，春季柳州干旱頻數(shù)的空間分布特征是北部和東部多、其他地區(qū)少，夏季西多東少，秋季東北部最多、其他地區(qū)接近，冬季西南部多，東北部少，其他地區(qū)居中。干旱等級分布特征是北部以輕旱、中旱為主，重旱、特旱事件主要發(fā)生在中部和南部地區(qū)。

（2）區(qū)域氣候特征的一致性和相關性分析表明，柳州各地區(qū)季節(jié)降水量相互之間具有較好的相關性，氣候變化趨勢基本一致，用7個站降雨量的平均值作為面降雨量來劃分柳州的全市性干旱具有科學性和合理性。

（3）不同干旱等級事件的季節(jié)發(fā)生情況分析表明，從春季到冬季，柳州的干旱發(fā)生嚴重程度有隨時間遞增的趨勢，全市性的中旱、重旱、特旱事件主要發(fā)生在秋季和冬季，春季、夏季干旱事件全部為輕旱。

（4）從干旱總頻數(shù)的年代分布來看，近54a柳州全市性干旱總頻數(shù)的年代際變化呈單峰型，1980年代為波峰，1960年代和2010年代為波谷。各季節(jié)干旱頻數(shù)的年代際變化趨勢是：春季和秋季1980年代以前干旱發(fā)生較多，1990年代以后干旱發(fā)生較少，夏季和冬季1980年代以前干旱發(fā)生較少，1990年代以后干旱發(fā)生較多。

（5）本文對干旱的分析統(tǒng)計方法較單一，沒有涉及干旱的發(fā)生機理，相關工作有待今后進一步開展。

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