臨夏州氣候變化及對干旱影響分析

孫玉蓮，唐紅英，張淑芳，蔡廣珍，許顯鑫，石登科

(1.甘肅省臨夏州氣象局，甘肅 臨夏 731100；2.新疆巴里坤縣氣象局，新疆 巴里坤 839200)

氣候暖干化對甘肅農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的不良影響，引起了政府決策部門和公眾的廣泛關(guān)注。甘肅中部是全國有名的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，干旱頻繁，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件十分惡劣，大部分農(nóng)田以自然降水為主要水分來源。旱災(zāi)是甘肅最主要的自然災(zāi)害，其影響范圍和程度在各種自然災(zāi)害中占居首要地位[1]。

臨夏屬甘肅省中部地區(qū)，南部與甘南州相鄰，東部與定西地區(qū)接壤，北部與蘭州市毗鄰。地處青藏高原和黃土高原的過渡地帶，地勢受積石山、太子山山系影響，呈西南部高、東北部低的傾斜盆地。西南部為土石山地，中部山川相間，多為沖積川谷臺地，東北為黃土高原溝壑區(qū)，梁峁溝谷相間，丘陵起伏。境內(nèi)地形復(fù)雜，相對高差大，具有大陸性、季風(fēng)和山地氣候特點，既有干旱半干旱氣候區(qū)又有高寒陰濕氣候區(qū)，氣候地域性差異懸殊[2]。各地降水分布差異非常懸殊，各縣年均降水量為273.7～592.7 mm，年平均蒸發(fā)量為1241.1～1593.6 mm，是降水量的3倍多[3]，區(qū)內(nèi)氣候干燥，蒸發(fā)強烈，年降雨量不足，且季節(jié)分布不均，春季干旱少雨，降雨主要集中在7～9月份[4]，屬典型的旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，由于水資源短缺，干旱氣候條件嚴重制約了該區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的提高[5]。分析表明，臨夏干旱發(fā)生的頻率和受災(zāi)程度隨著氣候變暖，呈由東北向西南遞減趨勢。位于臨夏東北部的永靖縣及東鄉(xiāng)縣的大部分地區(qū)干旱嚴重，特別是董嶺、唐汪、車家灣等一帶十年九旱；東鄉(xiāng)縣西南、臨夏縣等大部分地方是三年兩頭旱；沿積石山至太子山脈前麓一線，平均4～5年一旱。從20世紀60年代中期至今，臨夏的旱災(zāi)主要發(fā)生在5月或6月份，其中大旱占干旱年份的60%，春末夏初旱是臨夏分布范圍最廣、影響程度最重的自然災(zāi)害，多年平均受災(zāi)面積占總耕地面積的2/3以上[6]。近年來有關(guān)專家對西北地區(qū)氣候變化的研究比較多[7-10]，氣候變化對西北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響也有不少研究[11-15]。劉德祥等[15]研究分析了1991～2005年氣候變暖對甘肅干旱氣象災(zāi)害的影響，指出了氣候暖干化對甘肅農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的不良影響。但對甘肅中部分析氣候變暖引發(fā)的干旱對當?shù)亟?jīng)濟造成損失研究較少。本文應(yīng)用臨夏5縣1市氣象部門1971～2015年氣溫、降水資料，1980～2015年干旱及臨夏州民政部門災(zāi)情統(tǒng)計資料，研究分析了氣候變化以及由此引發(fā)的干旱災(zāi)害，旨在提高人們認識氣候變暖對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，提高人們認識氣候變暖對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的利弊影響，盡早采取有效的應(yīng)對措施，增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適應(yīng)氣候變化的能力。

1 研究資料

利用臨夏州臨夏市、永靖縣、東鄉(xiāng)縣、廣河縣、和政縣、康樂縣等5縣1市氣象部門1971～2015年氣溫、降水，以及1980～2015年干旱及臨夏州民政部門災(zāi)情統(tǒng)計資料，采用統(tǒng)計分析方法，研究分析了45年來臨夏氣溫、降水的空間分布特征和季節(jié)性差異，氣候變化的主要趨勢，以及由此引起的干旱空間分布特征、災(zāi)害等。

2 結(jié)果與分析

2.1 近50年氣溫的空間變化特征

根據(jù)臨夏氣象實測資料，1971～2015年，臨夏年平均氣溫呈上升趨勢，升溫速率為0.5 ℃/12 a，20世紀90年代以后升溫顯著。20世紀80年代初期氣溫較低， 90年代后期開始進入暖期，特別是到了1999～2015年，氣溫突然急劇增暖。氣溫變暖區(qū)主要分布在中部，以臨夏市變暖趨勢最為顯著，南部(康樂)變暖次之，北部(永靖)變化最小。增溫趨勢由北向南遞增規(guī)律不同，但整體逐年變化趨勢基本一致(圖1)。

從圖1可明顯看出，進入20世紀90年代后期，增溫現(xiàn)象明顯。據(jù)1971～2015年45年的資料分析結(jié)果，臨夏州年平均氣溫增暖以冬季和夏季為主，春、秋季各地增溫趨勢不如冬、夏明顯。臨夏市、永靖、廣河和康樂縣氣溫增暖主要在夏季和冬季，趨勢基本一致；和政和東鄉(xiāng)縣氣溫增暖主要在夏季、秋季和冬季，趨勢一致。冬季各地平均氣溫上升0.6 ℃/12 a，夏季為0.5 ℃/12 a，春季和秋季均為0.4 ℃/12 a。

從實測資料分析，自20世紀90年代以來，四季均增暖，但時間不同步，氣候增暖以冬季、夏季最為明顯。

圖1 臨夏州1971～2015年平均氣溫距平變化曲線

2.2 近50年氣溫的年際變化

臨夏州地處內(nèi)陸，大陸性氣候顯著。由表1看出，各地年平均氣溫年際變化在2.4～3.2 ℃之間，南北部小，中部大，但變化幅度較小，表明氣溫年際變化較穩(wěn)定。夏季7月平均氣溫年際變化幅度在4.3～5.8 ℃之間，比年平均氣溫變幅大，說明夏季氣溫年際變化較不穩(wěn)定。北部的永靖和東鄉(xiāng)縣變化幅度比其他各縣市大，表明北部溫度年際間差異較大，會出現(xiàn)氣溫較大幅度的波動。冬季1月平均氣溫年際變化幅度在4.1～9.3 ℃之間，表明冬季氣溫年際變化很不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)氣溫年際間更大的波動，尤其是臨夏市年際變化達9.3 ℃。

表1 臨夏州各地平均氣溫年際變化幅度℃

1980～2015年30年臨夏州各地逐月平均氣溫，夏季(7月)最熱，為16.5～21.9 ℃，夏季極端最高氣溫為33.5～40.7 ℃；冬季(1月)最冷，為-7.8～-4.5 ℃，冬季極端最低氣溫為-32.2～-18.2 ℃；春、秋季氣溫介于冬、夏季氣溫之間，春溫高于秋溫。1～7月氣溫逐月遞升，春季回暖快，每月以2～6 ℃幅度上升；秋季降溫速度快于春季升溫，以每月4～7 ℃幅度下降。夏季氣溫比較穩(wěn)定，月際變化僅為1～2 ℃；冬季各月均在0 ℃以下，月際變化1～4 ℃。

2.3 近50年降水量的變化特征

2.3.1 近50年降水量的地理分布特征 臨夏州降水量的地理分布極不均勻，各地降水多寡懸殊，大致趨勢是北少南多。年降水量洮河中下游、劉家峽水庫以下黃河沿岸及永靖縣西北部200～300 mm，降水最少的地方在東鄉(xiāng)縣車家灣，年降水量216 mm，永靖縣東北部和西南部山區(qū)300～400 mm，東鄉(xiāng)縣東西兩邊半山地區(qū)300～400 mm，東鄉(xiāng)縣東部高山地區(qū)、大夏河下游、廣通河中下游、臨夏縣、積石山兩縣北部400～500 mm；康樂縣東北部、廣河縣西南部、和政縣東北部、臨夏縣、積石山兩縣中部及臨夏市500～700 mm；康樂、和政、臨夏、積石山四縣南部沿山地區(qū)700～800 mm，和政縣的羅家集至臨夏縣刁祁一帶800 mm以上，臨夏縣尹集鄉(xiāng)(原鐵寨鄉(xiāng))的新發(fā)村年降水量達1030.4 mm，為甘肅省年降水量之冠。從車家灣至新發(fā)，直線距離僅60 km，而新發(fā)的年降水量等于車家灣的4.8倍；降水分布的懸殊差異是甘肅省其他地區(qū)所罕見的。年降水量和甘肅省其他地區(qū)比較，北部的永靖、東鄉(xiāng)兩縣與省內(nèi)中部干旱區(qū)其他各縣接近，而南部各縣降水與隴東隴南接近，太子山、積石山地區(qū)比隴東降水還多，因此，北部水分資源缺乏，南部水分資源較豐富，有利于植物多樣性的開發(fā)和利用。

2.3.2 近50年降水量的時空分布特征 由表2可知，1971～2015年近50年間，臨夏州年均降水量488.8 mm，按縣分，永靖279.0 mm、東鄉(xiāng)537.0 mm、臨夏市499.8 mm、廣河478.1 mm、政604.7 mm、康樂534.0 mm；按大區(qū)，臨夏北部408.0 mm、中部488.0 mm、南部569.3 mm。近50年的年均降雨量與歷年降雨量值相比，永靖縣、東鄉(xiāng)縣、臨夏市與歷年值相比正常，廣河、和政、康樂縣與歷年值相比偏多。臨夏降水量北部基本沒變，南部呈增加的趨勢。

分年代變化情況：20世紀70年代降水量比多年平均降水量普遍偏多；80～90年代偏少；進入21世紀后臨夏州南部各地降水量比多年平均偏大幅度較大，而北部偏少。詳見表2。

臨夏州年均降水量年際變化較大。1991～2000年是降水量減少幅度最大的一個時期，比1971～1980年均值減少了3%～16%，減少幅度之大是臨夏有氣象記錄以來少有的。臨夏降水地域分布不均，自南向北遞增。45年來臨夏各地年平均降水量北部呈下降而南部呈上升趨勢。

表2 臨夏州各地各年代年降水量變化分析mm

2.4 近50年氣候變化對干旱的影響

臨夏大部分地方干旱少雨，水資源短缺，人均250 m3，屬于干旱、半干旱區(qū)。水資源的貧乏與全州的經(jīng)濟社會發(fā)展需求不相適應(yīng)。水資源是長期制約臨夏州經(jīng)濟社會發(fā)展的重要因素之一。

2.4.1 干旱種類及標準 按干旱發(fā)生的時間，臨夏主要有冬旱、春旱、春末夏初旱、伏旱、秋旱。其中以春旱、春末夏初旱危害最為嚴重。因為這一時期為農(nóng)作物播種、出苗、幼苗生長的關(guān)鍵時期，降水的多少直接關(guān)系到夏秋作物產(chǎn)量的高低。由于春旱、春末夏初旱出現(xiàn)的頻率高、范圍廣、危害大，對當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響大，嚴重制約了當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。

2.4.2 干旱的年分布特征 1980～2015年36年的資料顯示，臨夏州出現(xiàn)區(qū)域性干旱年份占88.9%，無旱年占11.1%，干旱有加重趨勢。特別是本地區(qū)東北部的干旱帶上，干旱發(fā)生頻繁且嚴重，受災(zāi)幾率可達97.2%；在1960～1997年的38年之間，嚴重干旱發(fā)生率為39.5%；1998～2015年18年間，嚴重干旱發(fā)生率為58.9%，嚴重干旱發(fā)生率在增加。每年5～6月正值臨夏州植物生長發(fā)育的關(guān)鍵期，也是作物需水量最大時段，一旦發(fā)生干旱，輕則減產(chǎn)，重則絕收。

2.4.3 干旱的季節(jié)分布特征 臨夏州干旱在3～10月農(nóng)作物生長期均有可能發(fā)生。有的春旱年份在前一年的冬季就少雨(雪)，甚至秋季就少雨，干旱可持續(xù)4～5個月；有的春旱可持續(xù)到6、7月份。出現(xiàn)秋、冬和春連旱、冬春連旱、春夏連旱等。夏旱通常又稱“伏旱”，單純的伏旱一般影響不很嚴重，但與春旱或秋旱相連，春旱連伏旱或伏旱連秋旱時危害就比較嚴重。

有災(zāi)害記錄以來臨夏州出現(xiàn)區(qū)域性春旱占57%，春末夏初旱占46%，伏旱占46%，秋旱占20%。據(jù)1980～2015年36年資料分析，臨夏州區(qū)域性春旱出現(xiàn)21次，發(fā)生概率為58.3%；區(qū)域性春末夏初旱出現(xiàn)16次，發(fā)生概率為44.4%；區(qū)域性伏旱出現(xiàn)16次，發(fā)生概率為44.4%；春旱連春末夏初旱11次，發(fā)生概率為30.5%；區(qū)域性秋旱出現(xiàn)8次，發(fā)生概率為22.2%(圖2)。春旱、秋旱略有增加，春末夏初及伏旱略有減少趨勢。

20世紀80年代至今，臨夏州的旱災(zāi)主要發(fā)生在3～6月份，春旱是臨夏州分布范圍最廣的自然災(zāi)害，影響當?shù)卮焊翰ドa(chǎn)；春末夏初旱是臨夏州影響最大的自然災(zāi)害，嚴重年份導(dǎo)致作物幼苗枯死，多年平均受災(zāi)面積占總耕地面積的2/3以上。

圖2 臨夏州1980～2015年不同季節(jié)干旱發(fā)生概率分布

2.5 干旱造成的損失

2.5.1 干旱災(zāi)害直接損失 圖3是1980～2015年臨夏遭受干旱氣象災(zāi)害圖，從圖中看出，1980～2015年臨夏州由干旱導(dǎo)致的直接經(jīng)濟損失呈逐年遞增的趨勢，2005年以后干旱造成的損失突然增加。

圖3 1980～2015年干旱損失變化

2.5.2 干旱災(zāi)害受災(zāi)面積和受災(zāi)人口 近年來，臨夏州的干旱問題尤為突出。隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)用水量的急劇增加，加之境內(nèi)降水量時空分布不均勻，水資源污染增加，人類活動所造成的森林、草原植被破壞，導(dǎo)致水土流失，局地?zé)崃?、水分不平衡，進一步促進了氣候的惡化，使干旱加劇，生態(tài)環(huán)境變得更脆弱，給工業(yè)生產(chǎn)及人民生活造成極大的危害。

圖4是1979～2008年近30年臨夏州遭受干旱災(zāi)害的農(nóng)業(yè)耕地面積和受災(zāi)人口對比分析圖，從圖4中看出，1979年以來，臨夏州旱災(zāi)受災(zāi)面積和人口均呈逐漸增加趨勢，1982～1992年維持在0.974萬～2.9175萬km2、7.31萬～22.89 萬人的水平，而從1993年以后，兩者均大幅度提升，2006年受災(zāi)面積7.681萬km2，受災(zāi)人口更是高達69.16萬人，為近30年干旱受災(zāi)人口數(shù)量之最；而在1994年至2000年，干旱受災(zāi)面積基本維持在2.0萬km2以上，為近30年階段性的干旱災(zāi)害較為嚴重時期。

1979～2008年近30年，臨夏州由干旱造成的受災(zāi)面積為78.1765萬km2，其中，有3.488萬km2為絕收面積，占受災(zāi)面積的4.461%；受災(zāi)總?cè)丝跒?30.3868 萬人，其中有253.77萬人飲水困難；旱災(zāi)直接經(jīng)濟損失總值達到181497.6萬元，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟損失為178250.6萬元，約占損失總值的98.21%，說明干旱對臨夏州國民經(jīng)濟造成的損失主要是對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟造成的損失。

圖4 臨夏1979-2008年旱災(zāi)受災(zāi)面積和受災(zāi)人口的年際變化

3 結(jié)論

(1)1971～2015年45年，臨夏年均氣溫呈上升趨勢，升溫速率為0.5 ℃/12 a，20世紀90年代以后升溫顯著。20世紀80年代初期氣溫較低，90年代后期開始進入暖期，特別是到了1999～2015年，氣溫突然急劇增暖。氣溫變暖區(qū)主要分布在中部，以臨夏市變暖趨勢最為顯著，南部變暖次之，北部變化最小。增暖以冬季和夏季為主，春、秋季各地增溫趨勢不如冬、夏明顯。

(2)年均氣溫年際變化在2.4～3.2 ℃之間，南北部小，中部大，但變化幅度較小。夏季(7月)平均氣溫年際變化幅度在4.3～5.8 ℃之間，比年均氣溫變幅大。冬季(1月)平均氣溫年際變化幅度在4.1～9.3 ℃之間。

(3)1971～2015年45年間降水量年際變化較大。1991～2000年是降水量減少幅度最大的一個時期，比1971～1980年平均值減少了3%～16%。臨夏降水地域分布不均，自南向北遞增。45年來各地年均降水量北部呈下降而南部呈上升趨勢。

(4)1980～2015年36年資料顯示，臨夏州出現(xiàn)區(qū)域性干旱年份占88.9%，無旱年占11.1%，干旱有加重趨勢。特別是本地區(qū)東北部的干旱帶上，干旱發(fā)生頻繁且嚴重，受災(zāi)幾率可達97.2%；在1960～1997年的38年之間，嚴重干旱發(fā)生率為39.5%；1998～2015年18年間，嚴重干旱發(fā)生率為58.9%。

(5)1980～2015年36年資料分析，臨夏州區(qū)域性春旱發(fā)生概率為58.3%；區(qū)域性春末夏初旱發(fā)生概率為44.4%；區(qū)域性伏旱發(fā)生概率為44.4%；區(qū)域性秋旱發(fā)生概率為22.2%，春旱、秋旱略有增加，春末夏初及伏旱略有減少趨勢。

(6)平均氣溫與干旱的直接損失、干旱受災(zāi)面積、受災(zāi)人口呈顯著正相關(guān)。氣候變暖，氣溫持續(xù)升高，蒸發(fā)量增大，是造成干旱受災(zāi)面積擴大的重要因素。氣候暖干化發(fā)展趨勢加快，對農(nóng)業(yè)的負面影響十分明顯。