廣西春旱特征及其成因

陳思蓉何慧廖雪萍李耀先

（1.廣西區(qū)氣候中心，南寧 530022；2.廣西氣象減災(zāi)研究所，南寧 530022）

廣西春旱特征及其成因

陳思蓉1何慧1廖雪萍2李耀先2

（1.廣西區(qū)氣候中心，南寧 530022；2.廣西氣象減災(zāi)研究所，南寧 530022）

【目的】為廣西預(yù)防和減輕春旱災(zāi)害提供基礎(chǔ)理論依據(jù)?！痉椒ā坎捎?961～2016年共56年廣西90個(gè)國家氣象觀測站春季各月逐旬總雨量資料，計(jì)算廣西逐年春旱分布情況；采用NCEP/NCAR全球2.5°×2.5°的平均大氣環(huán)流資料，分析春旱的氣候成因?！窘Y(jié)果】廣西春旱頻率自東北向西南增大，和春季雨量分布大致相反；廣西春旱的變化具有階段性特征，重旱有增加的趨勢；大氣環(huán)流系統(tǒng)是春旱形成的主要因素，云貴高原余脈的背風(fēng)坡地形使桂西春旱加劇?！窘Y(jié)論】廣西春旱發(fā)生頻率的地域差異較大，主要是自東北向西南增大。近10多年處在春旱偏重時(shí)期，呈上升趨勢。桂東春季受華南靜止鋒南北擺動(dòng)影響，又處在副高西北側(cè)，春旱頻率低。桂西和廣西沿海地區(qū)因地形阻擋，加上熱低壓的影響，干熱天數(shù)多，因此春旱頻率高。

廣西；春旱；特征；氣候成因

0 引言

干旱是指由于降水減少所造成的水資源的收與支或供與求不平衡而形成的水分短缺現(xiàn)象，其主要類型有兩種：一種是降水量少，長期處在缺水狀態(tài)，形成干旱氣候；另一種是年內(nèi)各季節(jié)降水量分布不均造成的缺水現(xiàn)象，即季節(jié)性干旱，在季風(fēng)氣候區(qū)大都屬于此類型。廣西地處亞熱帶季風(fēng)區(qū)，雨水充沛，是我國降水量最多的地區(qū)之一，但由于境內(nèi)地理環(huán)境復(fù)雜，各地降水時(shí)空分布不均、季節(jié)差異顯著，年際變率大，旱澇災(zāi)害頻繁。干旱是廣西最嚴(yán)重的氣象災(zāi)害之一，對(duì)水資源、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活等都有嚴(yán)重影響。按發(fā)生的季節(jié)和對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響劃分，干旱有春旱、夏旱、秋旱和冬旱，春旱是其中對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)危害較大的一種。春季是春耕春種的大忙季節(jié)，若出現(xiàn)春旱，就會(huì)影響種植計(jì)劃或耽誤農(nóng)時(shí)，影響全年種植計(jì)劃，已種下的作物也會(huì)因缺水造成減產(chǎn)或失收。因此加強(qiáng)廣西春旱的分布規(guī)律研究并了解其形成原因，是預(yù)防和減輕春旱災(zāi)害的一項(xiàng)迫切而重要的基礎(chǔ)性工作。

在中國干旱是造成損失最重的氣候?yàn)?zāi)害，因而越來越為人們所關(guān)注，近年來國內(nèi)在干旱氣候特征、成因及其變化趨勢、干旱前期信號(hào)及其預(yù)測技術(shù)等方面都取得了很大進(jìn)展[1，2]，對(duì)廣西春旱的特征和預(yù)測研究也取得了一些成果，古文保等［3］研究了廣西早春旱的大氣環(huán)流特征和成因，指出副熱帶高壓、熱帶對(duì)流活動(dòng)及歐亞大陸高壓脊等是影響廣西早春旱的主要天氣系統(tǒng)。溫之平等[4]建立經(jīng)向環(huán)流數(shù)學(xué)模式，全面而客觀地查找華南春旱的主要成因，發(fā)現(xiàn)華南春旱（澇）時(shí)，烏拉爾山阻塞高壓偏強(qiáng)（弱），副熱帶高壓偏西偏北（偏東偏南）。這些研究主要集中在春季旱年和澇年高層大氣環(huán)流的對(duì)比分析，而在低層大氣環(huán)流和地形對(duì)廣西春旱形成中的作用方面的研究仍是空白。因此本文從研究廣西春旱分布規(guī)律出發(fā)，側(cè)重分析地形和氣候因素在春旱形成中的作用，以了解其形成原因，為廣西預(yù)防和減輕春旱災(zāi)害提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

1 資料和方法

本文采用1961～2016年共56年廣西90個(gè)國家氣象觀測站春季（3～5月，下同）各月逐旬總雨量資料，計(jì)算廣西逐年春旱分布情況；采用NCEP/ NCAR全球2.5°×2.5°的平均大氣環(huán)流資料，分析春旱的氣候成因。

廣西氣候中心[5]通過分析廣西歷年干旱災(zāi)情與雨量的關(guān)系，以及主要農(nóng)作物生長期間的需水要求，確定春旱指標(biāo)如表1，中、重和特重旱還需滿足任意3旬雨量≤30mm。統(tǒng)計(jì)時(shí)段：3月上旬～5月下旬。

表1 廣西春旱指標(biāo)

春旱頻率是指該測站發(fā)生春旱的年數(shù)占統(tǒng)計(jì)年數(shù)的百分率：

式中為春旱頻率，為發(fā)生春旱的總年數(shù)，N為統(tǒng)計(jì)的總年數(shù)。

春旱指數(shù)定義為某年廣西發(fā)生春旱的總測站數(shù)與當(dāng)年廣西的國家氣象觀測站總站數(shù)之比：

式中I為春旱指數(shù)，Si為發(fā)生春旱的總測站數(shù)，S為廣西的國家氣象觀測站總站數(shù)。

春季重旱指數(shù)也按上式計(jì)算，但Si為發(fā)生春季重旱的總測站數(shù)。

圖1 廣西多年平均春季總雨量（a，單位：mm）和春旱發(fā)生頻率（b，單位：%）

2 廣西春季雨量和春旱的時(shí)空特征

2.1 春季雨量和春旱的分布特征

從多年平均廣西春季（3～5月）雨量分布圖（圖1a）可見，等雨量線基本呈經(jīng)向分布，自東向西逐漸減少，但受地形影響呈現(xiàn)局地性特征，桂東在500mm以上，其中東北部湘桂走廊一帶為700mm以上的多雨中心，最多的是興安777mm；桂中雨量在350～500mm；桂西和沿海地區(qū)為230～350mm，其中左右江河谷部分站和海島站不足300mm，最少的是田陽232mm。從春季各月雨量多年平均分布圖（圖略）來看，等雨量線走勢和春季總雨量分布相似，自東向西逐漸減少，只是各月雨量分布差異較大，3、4、5月桂東分別達(dá)到 80～160mm、150～250mm和250～390mm，而桂西和沿海地區(qū)分別為30～60mm，50～100mm和150～200mm。

按廣西春旱指標(biāo)統(tǒng)計(jì)了廣西90站春季干旱發(fā)生頻率分布（圖1b），與春季雨量分布相反，呈現(xiàn)出自桂東北向西南逐漸增大的趨勢，桂東春旱頻率普遍在30%以下，其中桂東北部不足10%；桂西和沿海地區(qū)在60%以上，其中右江河谷上游地區(qū)春旱頻率達(dá)到90%以上；桂中大部為30%～60%；桂東南玉林等附近縣區(qū)春旱發(fā)生頻率比桂中柳州的高，雖然春季雨量比后者略多，這是因?yàn)楣饢|南春季降雨年際變率大，季節(jié)內(nèi)降雨不均造成。春季重旱（圖略）只發(fā)生于桂西和沿海地區(qū)，其中左右江河谷和海島站頻率在20%以上，右江河谷田東、田陽春季重旱頻率達(dá)到33.3%。干旱是一段時(shí)間降雨偏少累積的結(jié)果，重旱是5旬以上降雨偏少的累積。

2.2 春旱的年代際變化特征

利用表征春季干旱范圍的春旱指數(shù)來研究春旱的變化特征。從歷年春旱指數(shù)看，指數(shù)最高為1977年，其次是2010年；最低為1981年和1997年。

分析1961～2015年春旱指數(shù)序列（圖2a）可見，序列線性傾向不明顯，趨勢系數(shù)為0.11，達(dá)不到90%的信度檢驗(yàn)。但序列呈現(xiàn)明顯的階段性特征，1962～1977年、1986～1994年，2003～2015年分別是三個(gè)春旱偏重時(shí)期，而1978～1985年，1995～2002年分別是兩個(gè)春旱偏輕時(shí)期。T檢驗(yàn)結(jié)果表明，在ɑ＝0.05的顯著性水平上，1962～1977年與1978～1985年的均值，1978～1985年和1986～1994年的均值，以及1986～1994年和1995～2002年的均值都有顯著差異；在ɑ＝0.01的顯著性水平上，1995～2002年和2003～2015年的均值有顯著差異。

干旱危害的程度，與干旱的范圍和干旱強(qiáng)度有關(guān)。嚴(yán)重春旱是范圍較大持續(xù)時(shí)間較長的干旱，利用表征春季重旱范圍的春季重旱指數(shù)進(jìn)行研究，分析春季重旱指數(shù)序列（圖2b）可見，序列有顯著上升趨勢，趨勢系數(shù)為0.27，通過95%的信度檢驗(yàn)，也就是說，春季重旱隨著年份增多的趨勢是顯著的。

圖2 1961－2015年廣西全區(qū)平均春旱指數(shù)（a）和重旱指數(shù)（b）的變化曲線

3 廣西春旱的成因分析

廣西各地春旱發(fā)生頻率差異很大，主要原因在于各地所處的平均大氣環(huán)流系統(tǒng)位置有差異，以及受地形的影響。

3.1 桂東春旱頻率低的氣候成因

桂東北處在南嶺山脈西端，由于春季冷空氣強(qiáng)度大幅減弱，暖空氣勢力增強(qiáng)，西風(fēng)帶風(fēng)區(qū)北退到北緯25°N以北；而此時(shí)副熱帶高壓逐漸加強(qiáng)西伸到東經(jīng)115°E附近，桂東處在副高西北側(cè)，西南暖濕氣流逐漸加強(qiáng)；冷暖空氣交匯形成的鋒面在南嶺附近維持，形成華南靜止鋒，呈拉鋸式在華南上空南北擺動(dòng)，給桂東帶來豐沛的降水，桂東大部地區(qū)春季雨量達(dá)到500mm以上，春旱頻率不到30%。通常當(dāng)冷空氣主力到達(dá)南嶺受阻后，仍有小股冷空氣從這些河谷、小平原、走廊等繼續(xù)南下，與暖氣團(tuán)交匯形成降水。處在湘桂走廊的桂東北地區(qū)春季雨量在700mm以上，是廣西春季降水最多的地區(qū)，春旱頻率不到10%。

但如果冷空氣強(qiáng)度太弱，冷暖空氣交匯形成的鋒面在南嶺以北，或者冷空氣很強(qiáng)，南侵時(shí)一掃而過，很快到達(dá)沿海地區(qū)，華南地區(qū)呈輻散流場，也會(huì)導(dǎo)致桂東北地區(qū)春旱。

3.2 桂西和沿海春旱頻率高的氣候成因

首先，桂西處于云貴高原東南側(cè)余脈，而廣西沿海位于十萬大山、六萬大山和大容山南側(cè)。春季冷空氣由于南下勢力大幅減弱，又受高原和山脈阻擋，難以到達(dá)桂西和沿海。桂西和沿海地區(qū)沒有冷空氣和暖氣團(tuán)匯合，難以成云致雨，因此春旱頻率高。

其次，桂西處于云貴高原東南側(cè)邊緣，春季平均每年有21d受西南熱低壓控制，在西南熱低壓控制時(shí)，一般為多云天氣，常伴隨著高溫天氣出現(xiàn)，因而桂西干熱天氣多，春旱頻率高。

另外，春季南亞次大陸熱低壓從印度半島向東擴(kuò)展到中南半島，熱低壓邊緣的西南風(fēng)在翻越越南長山山脈時(shí)，在迎風(fēng)坡空氣上升，氣溫隨高度增加而降低，空氣中的水分凝結(jié)產(chǎn)生降水，使空氣中含水量降低，翻過山脈后空氣下沉，并按絕熱直減率增溫，變成下沉增溫的干熱風(fēng)，直吹雷州半島和廣西沿海地區(qū)，出現(xiàn)干旱高溫天氣，這是廣西沿海地區(qū)春旱頻率較高的原因。

4 結(jié)論

（1）廣西春旱發(fā)生頻率的地域差異較大，主要是自東北向西南增大，桂東北春旱頻率不到10%，桂東大部在30%以下，而桂西和沿海地區(qū)春旱頻率高達(dá)60%～95%。

（2）以春旱范圍定義的春旱指數(shù)呈階段性變化特征，近10多年處在春旱偏重時(shí)期。春季重旱指數(shù)呈上升趨勢。

（3）桂東春季受華南靜止鋒南北擺動(dòng)影響，又處在副高西北側(cè)，暖濕氣流充沛，雨量大，春旱頻率低。桂西和廣西沿海地區(qū)因地形阻擋，冷空氣難以到達(dá)該地與暖氣團(tuán)匯合，加上熱低壓的影響，干熱天數(shù)多，因此春旱頻率高。

［1］簡茂球，喬云亭，溫之平.華南季節(jié)干旱及連旱特征分析［J］.中山大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，47（4）：118－121.

［2］李艷蘭，周美麗，陸甲.2009年夏至2010年春廣西旱災(zāi)分析及抗旱減災(zāi)對(duì)策［J］.廣西農(nóng)學(xué)報(bào)，2011，26（3）：87－89.

［3］周美麗，陸甲，黃雪松，等.廣西2009年氣候特點(diǎn)及其影響評(píng)價(jià)［J］.廣西農(nóng)學(xué)報(bào)，2010，25（6）：35－38.

［4］古文保，施能.廣西早春旱大氣環(huán)流特征及其成因分析［J］.南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，1994，（4）：482－487.

［5］溫之平，吳乃庚，馮業(yè)榮，等.定量診斷華南春旱的形成機(jī)理［J］.大氣科學(xué)，2007，31（06）：1223－1236.

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［9］廣西壯族自治區(qū)氣候中心.廣西氣候［M］.北京：氣象出版社，2007：32－40.

Characteristics and causes of spring drought in Guangxi

Chen Si-rong et al
（Guangxi Climate Center,Nanning 530022,China）

【Objective】To provide the basic theoretical basis for prevent and reduce the spring drought disasters in Guangxi.【Method】Applying technique reference for a period often days precipitation data in March to May from 90 meteorological stations in Guangxi during 1961-2015,the distribution and variation characteristics of spring droughts in Guangxi are analyzed by statistical and analytical methods and the Climatic Causes also be discussed.【Results】The results showthat:(1)The same as the spring rainfall distribution, Spring droughts event have increased in frequency from northeast to southwest area.(2)There are some stage characteristics about the change of spring drought.The severe droughts have Increasing trend.(3)The atmospheric circulation system is the main factors of drought formation.The leeward slope of Yunnan Guizhou Plateau Terrain Mountains makes the spring drought in west of Guangxi intensified.【Conclusion】The frequency of spring drought has large regional difference,mainly increased in frequency from northeast to southwest area.

Guangxi;springdrought；characteristics；climatic causes

S423.3

A

1003-4374（2016）04-0043-04

2016－06－06

2016－06－17

廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2013GXNSFBA019219）；廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（桂科攻1598017－14）。

陳思蓉，女，1982年，工程師，主要從事短期氣候預(yù)測及氣候變化研究。