東北黑土區(qū)近500多年旱澇災(zāi)害變化

魏 琳，鞠敏睿，徐金忠

(黑龍江省水土保持科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150070)

東北黑土區(qū)近500多年旱澇災(zāi)害變化

魏 琳，鞠敏睿，徐金忠

(黑龍江省水土保持科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150070)

本文利用531 a的歷史資料，以全國作為比較背景，通過對東北黑土區(qū)及其分區(qū)的連旱連澇分析、旱澇的區(qū)域相關(guān)性分析，以及旱澇趨勢分析得出：東北黑土區(qū)與各分區(qū)的相關(guān)性都較好，黑龍江區(qū)與吉林區(qū)的相關(guān)性達到0.998。東北黑土區(qū)各世紀平均等級值在2.49～2.88之間波動，平均趨勢是偏澇。東北黑土區(qū)和吉林區(qū)都在由濕潤轉(zhuǎn)向干旱，而黑龍江區(qū)和遼寧區(qū)則剛好相反，都在由干旱轉(zhuǎn)向濕潤。

東北黑土區(qū)；旱澇災(zāi)害；氣候變化

東北地區(qū)土壤類型以黑土和黑鈣土為主，由于土壤肥沃、農(nóng)作物產(chǎn)量較高，解放以來東北黑土區(qū)一直被視為我國主要的糧食生產(chǎn)基地。然而由于該區(qū)域降水的時空分布不均，尤其是降水的年內(nèi)各季節(jié)分布和某些年份年際分布極不均勻，同時人工灌溉較困難，因而導致水分成為東北黑土區(qū)糧食產(chǎn)量的最主要制約因素[1]。所以對東北黑土區(qū)內(nèi)旱澇災(zāi)害氣候變化情況進行分析和評價，研究其發(fā)展變化規(guī)律，對東北乃至全國糧食安全以及社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展都有十分重要的意義。本文通過對《中國近五百年旱澇分布圖集》[2-3]及其兩次續(xù)補的旱澇災(zāi)害相關(guān)數(shù)據(jù)進行整理和統(tǒng)計，得到東北黑土區(qū)以及東三省近531 a的旱澇等級評價情況，進而分析遼寧、吉林、黑龍江各分區(qū)與東北黑土區(qū)旱澇分布情況的相關(guān)關(guān)系，并將之與這一時間段內(nèi)全國范圍旱澇情況進行對比分析。另外還著重分析研究了可給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來惡劣影響的極旱、極澇、連旱以及連澇等極端氣候條件出現(xiàn)的規(guī)律。最后模擬得到東北黑土區(qū)氣候發(fā)展波動及發(fā)展變化趨勢模型，并對該區(qū)域未來旱澇氣候現(xiàn)象出現(xiàn)的情況進行簡單預(yù)測。

1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

涉及到的旱澇等級值主要是依據(jù)史料記載評定，主要參考《中國近五百年旱澇分布圖集》、《〈中國近五百年旱澇分布圖集〉的續(xù)補(1980—1992)》及《〈中國近五百年旱澇分布圖集〉的再續(xù)補(1993—2000)》等權(quán)威資料，并經(jīng)過統(tǒng)計分析得出分析結(jié)果。

1.2 分析方法

著重討論通過對東北黑土區(qū)近500年的旱澇等級數(shù)據(jù)概括分析，進而對東北黑土區(qū)今后的氣候變化發(fā)展進行預(yù)測及討論。試圖達到以下預(yù)期結(jié)果：探討東北黑土區(qū)氣候發(fā)展趨勢。旱澇等級主要分為五級，即1(澇)、2(偏澇)、3(正常)、4(偏旱)、5(旱)，洪澇等級隨著數(shù)字增大而減小，干旱等級隨著數(shù)字增大遞增。見表1。

為了方便對東北黑土區(qū)的平均旱澇指數(shù)分析以及更好地分辨氣候災(zāi)害情況，本文中又劃分出了極澇(=1.0)、特澇(≤1.5)、大澇(≤2.0)、澇(<2.55)、旱(>3.45)、大旱(≥4.0)、特旱(≥4.5)、極旱(=5.0)八種情況。分區(qū)上，根據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示東三省總共有10個代表站即嫩江、齊齊哈爾、佳木斯、哈爾濱、長春、開原、沈陽、朝陽、丹東、大連站，其中為了更加方便說明一些情況，按照省份行政區(qū)的劃分把東北地區(qū)又分為遼寧區(qū)、吉林區(qū)、黑龍江區(qū)三個分區(qū)。由于一部分氣候變化的史料記載不全，有部分資料殘缺，將史料中斷在3 a以內(nèi)的年份視作降水無異常，其旱澇等級評定為3級[4]。

表1 降水量與旱澇關(guān)系及旱澇等級評定標準

2 東北黑土區(qū)旱澇情況

2.1 東北黑土區(qū)連旱連澇分析

從表2全國及東北黑土區(qū)連旱連澇次數(shù)統(tǒng)計中可以看出，東北黑土區(qū)連旱連澇次數(shù)都多于全國，東北黑土區(qū)連旱年和全國基本持平，其中有一次6 a連旱出現(xiàn)在1975—1980年。東北黑土區(qū)連澇年遠多于全國連澇年，其中有一次5 a連澇出現(xiàn)在1818—1822年，對東北黑土區(qū)連旱連澇情況進行對比，可以看到，連澇次數(shù)遠多于連旱次數(shù)，因此，著重分析東北黑土區(qū)及其分區(qū)連澇發(fā)展趨勢。

表2 全國及東北黑土區(qū)連旱連澇次數(shù)統(tǒng)計

東北黑土區(qū)及其分區(qū)連旱連澇分析統(tǒng)計中遼寧區(qū)連澇次數(shù)明顯多于其他兩個區(qū)域(表3)，但是，特澇年數(shù)和極澇年數(shù)吉林區(qū)明顯多于其他兩區(qū)，大澇連澇次數(shù)吉林區(qū)最少，其中1884—1890年連續(xù)7 a發(fā)生大澇連澇，1932—1937年連續(xù)6 a發(fā)生大澇連澇，在時間和強度上都可謂是百年一遇。東北黑土區(qū)和黑龍江區(qū)極澇連澇僅有2次連續(xù)2 a連澇，并未出現(xiàn)特別嚴重的現(xiàn)象。

表3 東北黑土區(qū)及其分區(qū)連旱連澇統(tǒng)計

續(xù)表3

2.2 東北黑土區(qū)旱澇的區(qū)域相關(guān)性

為了進一步探討東北黑土區(qū)及與全國的旱澇相關(guān)性，分別統(tǒng)計計算了全國、東北黑土區(qū)、黑龍江區(qū)、吉林區(qū)、遼寧區(qū)相互之間的相關(guān)系數(shù)，結(jié)果如表4所示。

表4 旱澇指數(shù)的區(qū)域相關(guān)性

表4中顯示東北黑土區(qū)與黑龍江區(qū)、吉林區(qū)、遼寧區(qū)各分區(qū)的旱澇指數(shù)的區(qū)域相關(guān)性都較好，黑龍江區(qū)與吉林區(qū)的相關(guān)性達到0.998，說明黑龍江區(qū)與吉林區(qū)的相關(guān)關(guān)系極好。除以上幾種關(guān)系其他相關(guān)性均較差。

2.3 東北黑土區(qū)旱澇的階段性和周期性

旱澇氣候變化可以分為趨勢變化和周期變化兩個主要部分[4],此處著重討論東北黑土區(qū)旱澇發(fā)展的年際變化的階段性和周期性。為了進一步揭示東北黑土區(qū)旱澇指數(shù)隨時間變化的趨勢，又分別統(tǒng)計了各世紀全國、東北黑土區(qū)及其各分區(qū)的平均旱澇等級指數(shù)，結(jié)果如表5所示。

表5 全國及東北黑土區(qū)各世紀平均旱澇等級

表5中，各世紀全國旱澇平均等級值有下降的趨勢，東北黑土區(qū)各世紀平均等級值在2.49～2.88之間波動，平均趨勢是偏澇，其中黑龍江區(qū)和吉林區(qū)在17世紀偏澇情況格外嚴重。

2.4 旱澇趨勢分析

以全國為背景按照世紀劃分做出全國及東北黑土區(qū)各世紀平均旱澇等級表，以此為基礎(chǔ)，對全國、東北黑土區(qū)及其各分區(qū)用域累計平均旱澇等級值進行回歸分析發(fā)現(xiàn)用冪函數(shù)來描述最為合適[5]。

CDWI=atb

(1)

式中：CDWI為累計平均旱澇指數(shù)；t為時間，a；a、b均為回歸常數(shù)。各區(qū)域的回歸分析結(jié)果如表6所示。

表6 各區(qū)域平均旱澇指數(shù)的回歸分析

表6可見，除黑龍江區(qū)外其他各區(qū)a值都大于1，除遼寧區(qū)外其他各區(qū)域b值都大于1。就整體趨勢而言，東北黑土區(qū)和吉林區(qū)都在由濕潤轉(zhuǎn)向干旱，而黑龍江區(qū)和遼寧區(qū)則剛好相反，都在由干旱轉(zhuǎn)向濕潤。

3 結(jié) 論

通過對東北黑土區(qū)全區(qū)及其分區(qū)相關(guān)性的分析得到東北黑土區(qū)與黑龍江、吉林、遼寧各分區(qū)的相關(guān)性都較好，黑龍江區(qū)與吉林區(qū)的相關(guān)性達到0.998，說明黑龍江區(qū)與吉林區(qū)的相關(guān)關(guān)系較好。東北黑土區(qū)各世紀平均等級值在2.49～2.88之間波動，平均趨勢是偏澇。對全國、東北黑土區(qū)及其各分區(qū)用域累計平均旱澇等級值進行回歸分析，用冪函數(shù)建立模型，發(fā)現(xiàn)東北黑土區(qū)和吉林區(qū)旱澇發(fā)展趨勢都在由濕潤轉(zhuǎn)向干旱，而黑龍江區(qū)和遼寧區(qū)旱澇發(fā)展趨勢則剛好相反，都在由干旱轉(zhuǎn)向濕潤。

[1] 劉運河.保護黑土地刻不容緩[J].水利天地,2001(8):8-11.

[2] 張德二,劉傳志.《中國近五百年旱澇分布圖集》續(xù)補(1980—1992年)[J].應(yīng)用氣象學報,2003,19(11):41-45.

[3] 張德二,李小泉,梁有葉.《中國近五百年旱澇分布圖集》的再續(xù)補(1993—2000年)[J].應(yīng)用氣象學報,2003,14(3):379-383.

[4] 中央氣象局氣象科學研究院.中國近五百年旱澇分布圖集[M].北京:地圖出版社,1981.

[5] 邵明安,上官周平,黃明斌.黃土高原旱地侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)[M].西安:陜西科學技術(shù)出版社,1999.

Climatic change of drought and waterlogging in recent 500 years in black soil region of northeast

WEI Lin, JU Minrui, XU Jinzhong

(HeilongjiangProvinceSoilandWaterConservationScienceResearchInstitude,Haerbin150070,China)

In this paper, used nearly 531 years of history data, with the national as a comparison background, through the analysis of the continuous drought and flood in the black soil area of northeast China and its zoning, drought and flood area correlation analysis and trend analysis, the northeast black earth area and the correlation of each partition are better, the correlation between the flood index of Heilongjiang area and Jilin area is0.998.Northeast black soil area at the century average grade value from 2.49 ～ 2.88, the average trend is partial to waterlogging. The northeast black soil area and Jilin area are from wet to drought, while the Heilongjiang district and Liaoning district is just the opposite, are turning from dry to wet.

black soil region of northeast; drought and waterlogging; climate change

魏 琳(1985-)，女，吉林樺甸人，工程師，主要從事水土保持研究工作。E-mail：77093038@qq.com。

P426.616

：A

：2096-0506(2017)08-0023-05