福建氣象干旱風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警和評估技術(shù)*

張容焱，莊 瑤，薛 峰，陳 思，林 昕，潘 航

(1.福建省氣候中心，福建 福州 350001；2.福建省氣象臺，福建 福州 350001)

福建省地處亞熱帶南沿，東臨太平洋，依山傍海，九成陸地面積為山地丘陵，俗稱“八山一水一分田”，森林覆蓋率達(dá)65.95%，居全國首位。年平均降水量1 400～2 000 mm，但存在年際間的不均性、季節(jié)間的差異性和季內(nèi)分布的脈沖性，以及地域分布的復(fù)雜性，區(qū)域性、季節(jié)性干旱發(fā)生頻繁，降水嚴(yán)重缺乏時將形成更為嚴(yán)重的季節(jié)連旱[1]。山多地少的福建農(nóng)業(yè)，以發(fā)展特色農(nóng)業(yè)和閩臺合作農(nóng)業(yè)為主線，具有山地立體多樣化的生態(tài)農(nóng)業(yè)特點，每年都受到不同程度的洪澇、干旱和病蟲等自然災(zāi)害影響，尤其是旱災(zāi)發(fā)生頻率最高、影響最大，是各種氣象災(zāi)害中受災(zāi)面積最大、最為敏感[2]的災(zāi)種，制約了福建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

針對不同的領(lǐng)域，干旱一般可分為氣象干旱、農(nóng)業(yè)干旱、水文干旱以及經(jīng)濟(jì)社會干旱等，氣象干旱是其它類型干旱的起因和監(jiān)測評估的基礎(chǔ)。氣象干旱的表征方式很多，干旱指數(shù)是監(jiān)測預(yù)警評估干旱的關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)世界氣象組織統(tǒng)計，各種應(yīng)用的干旱指數(shù)有55種之多，每種干旱指數(shù)都是建立在特定的時間和空間范圍內(nèi)，有著各自的適用范圍和應(yīng)用效果，以至于影響了在一個較大范圍內(nèi)氣象干旱特征的可比性[3-7]。各種氣象干旱指數(shù)都有自身的優(yōu)點，在業(yè)務(wù)應(yīng)用中都存在一些問題和難點，為解決這個問題，考慮實際業(yè)務(wù)的需要，2012年國家氣候中心推行了改進(jìn)的氣象干旱綜合指數(shù)(MCI)，是綜合考慮前期不同時間段降水和蒸散對當(dāng)前干旱的影響而構(gòu)建的一種干旱指數(shù)[8-9]，為全國干旱監(jiān)測與評估業(yè)務(wù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化做出了重要貢獻(xiàn)。王素萍等[10]利用西南和華南區(qū)域129個氣象站逐日和逐月氣象數(shù)據(jù)，計算并對比分析了7種干旱監(jiān)測指標(biāo)在該區(qū)域的適用性，結(jié)果表明：在干旱監(jiān)測中，MCI指數(shù)效果較好，冬、春季MCI指數(shù)最好；對干旱演變過程的刻畫能力，MCI指數(shù)在干旱緩解階段存在監(jiān)測偏重的情況；綜合來看，MCI指數(shù)和K指數(shù)優(yōu)于其他指數(shù)，K指數(shù)更適用于月尺度干旱監(jiān)測。

干旱災(zāi)害風(fēng)險評估可以對干旱災(zāi)害進(jìn)行早期預(yù)警，科學(xué)指導(dǎo)個體、社會和政府采取針對性的應(yīng)對措施，改變水資源的時空分布,改善水資源的質(zhì)量,進(jìn)行多目標(biāo)綜合管理,以降低旱災(zāi)發(fā)生和發(fā)展的風(fēng)險[11]。通常干旱風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警評估是基于各站點逐日某種干旱指標(biāo)，劃分一定的閾值，進(jìn)行單站干旱過程的識別，并對干旱過程的強(qiáng)度或干旱指數(shù)大小、空間范圍或干旱站次比、持續(xù)時間、發(fā)生頻率等分別統(tǒng)計[12]。由于干旱的影響同時取決于強(qiáng)度、范圍、持續(xù)時間和出現(xiàn)時間，因而針對相關(guān)特征量的獨立統(tǒng)計難以與歷史干旱事件進(jìn)行時空和強(qiáng)度上的比較[13]。已有大量的關(guān)于應(yīng)用Copula函數(shù)進(jìn)行干旱特征多變量聯(lián)合分析的研究[14-16],顏敏等[17]采用可變模糊理論通過干旱發(fā)概率和相應(yīng)的干旱損失量構(gòu)造風(fēng)險度，進(jìn)行氣象干旱風(fēng)險評估，規(guī)避致旱因子選擇和權(quán)重確定的難點。這些方法主要適用于區(qū)域干旱風(fēng)險表征以及干旱事件后評估，不能滿足對正在發(fā)生發(fā)展的干旱過程及時進(jìn)行診斷分析和動態(tài)評估。王學(xué)鋒[18]采用區(qū)域內(nèi)所有站點輕旱等級以上逐日干旱等級累積和的算術(shù)平均構(gòu)建區(qū)域動態(tài)干旱強(qiáng)度評估指數(shù)，是最常用的又最簡單的方法；段旭等[19]提出了干旱時間面積函數(shù)，將干旱特征統(tǒng)一在時域上進(jìn)行客觀分析，連續(xù)滾動地展現(xiàn)了干旱事件的過程演變和歷史排位比較，這些研究為氣象干旱發(fā)生發(fā)展過程和實時動態(tài)評估、客觀評價干旱過程在歷史干旱事件中的地位提供了理論支持和技術(shù)思路。

就福建而言，干旱評價長期以來使用的是連旱日數(shù)標(biāo)準(zhǔn)[20]，該標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)農(nóng)業(yè)需水而擬定的，主要考慮季節(jié)年內(nèi)整體缺水情景，未考慮前期降水逐日累積效應(yīng)和蒸散量等的影響，隨著社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，該指標(biāo)的局限性日漸明顯[21]。本文根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)“氣象干旱等級”[22]中定義的MCI指數(shù)，分析改進(jìn)的MCI指數(shù)在福建的適應(yīng)性，采用簡單的統(tǒng)計方法，構(gòu)建適合福建的氣象干旱監(jiān)測預(yù)警和強(qiáng)度評估指標(biāo)，在實際業(yè)務(wù)中實現(xiàn)對區(qū)域氣象干旱實時動態(tài)監(jiān)測預(yù)警和評估，通過2018年導(dǎo)致糧食作物受災(zāi)程度較重的春夏連旱檢驗，效果良好。

1 研究區(qū)域、資料和方法

1.1 區(qū)域和站點選擇

全省區(qū)域劃分為9個地市，內(nèi)陸地區(qū)有南平、三明和龍巖；沿海地區(qū)有寧德、福州、莆田、泉州、廈門和漳州(表1)。沿海地區(qū)里莆田、廈門站點僅有2個，雖然站數(shù)少，計算的綜合指數(shù)遠(yuǎn)大于其他區(qū)域，因考慮莆田處于閩中交界、廈門處于閩南交界，具有一定的代表性，且歷史災(zāi)情里是作為獨立的區(qū)域記載的，故不合并到其他區(qū)域。

1.2 資料來源

氣象資料來源于1961年以來66個氣象觀測站(表1)逐日氣溫、降水、風(fēng)速觀測資料，干旱災(zāi)情資料來源于《中國氣象災(zāi)害大典福建卷》[23]和福建省民政部門收集的災(zāi)情數(shù)據(jù)。

根據(jù)福建氣候特點，四季劃分的月份為：春季3-6月，夏季7-9月，秋季10-11月，冬季12至翌年2月。

表1 區(qū)域劃分和區(qū)域包含的站點

表2 各季干旱標(biāo)準(zhǔn)

1.3 方法

1.3.1 連旱日數(shù)

定義日雨量≤2 mm為無有效降雨日，無有效降雨日的長時間持續(xù)且累積雨量未達(dá)到解除指標(biāo)的持續(xù)少雨過程就是干旱過程(表2)，其開始日為首個無有效降雨日，結(jié)束日為達(dá)到解除雨量指標(biāo)日的前1d。由于連旱日數(shù)側(cè)重于農(nóng)業(yè)耕作制度，季節(jié)劃分略不同于氣候季節(jié)。

101.3.2 MCI指數(shù)和干旱等級

在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20481-2017氣象干旱等級[22]中改進(jìn)的MCI指數(shù)：

MCI=Ka×(a×SPIW60+b×MI30+c×SPI90+d×SPI150)。

(1)

式中：SPIW60為60 d標(biāo)準(zhǔn)化權(quán)重降水指數(shù)；MI30為30 d濕潤度指數(shù)；SPI90為90 d標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)；SPI150為150 d標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)。a、b、c、d為經(jīng)驗系數(shù)，隨地區(qū)和季節(jié)變化調(diào)整，秦嶺和淮河以南的南方地區(qū)，冬春季?。?.3、0.4、0.3、0.2；夏季?。?.5、0.6、0.2、0.1；Ka為季節(jié)調(diào)節(jié)系數(shù)，由不同季節(jié)主要農(nóng)作物生長發(fā)育階段對土壤水分的敏感程度確定。MCI各分量的算法詳見文獻(xiàn)[22]。

根據(jù)表3、表1和(1)式，計算全省和各地區(qū)4種類型干旱1961年以來逐日站數(shù)。

表3 氣象干旱綜合指數(shù)(MCI)等級劃分表

1.3.3 相關(guān)性檢驗、臨界閾值劃分標(biāo)準(zhǔn)和評估模型權(quán)系數(shù)確定方法

據(jù)全省66個氣象站1961年以來的氣象資料，計算各站逐日連旱日數(shù)和MCI指數(shù)，采用線性相關(guān)函數(shù)：

(2)

計算各站逐日連旱日數(shù)(x)與MCI指數(shù)(y)的相關(guān)系數(shù)，用t檢驗進(jìn)行統(tǒng)計檢驗：

(3)

閾值劃分采用百分位數(shù)法，即將要素所有記錄從大到小(從小到大)排序，分別取10%，30%，70%，90%樣本數(shù)所對應(yīng)的指數(shù)，處于10%以內(nèi)或90%以上的數(shù)據(jù)，表示要素的兩個極端區(qū)域。例如，以MCI負(fù)指數(shù)來說，從小到大排序的10%的樣本，表示最大最強(qiáng)的那幾個干旱日。

權(quán)系數(shù)采用多年平均值無量綱化處理方法，簡稱均值無量化方法，即計算建模因子序列多年平均值，該數(shù)的倒數(shù)就是權(quán)系數(shù)。

2 干旱指標(biāo)適應(yīng)性研究

可見，不論是年還是季節(jié)，MCI指數(shù)完全可以替代連旱日數(shù)，作為福建氣象干旱逐日監(jiān)測指標(biāo)，實現(xiàn)與國家標(biāo)準(zhǔn)相一致的業(yè)務(wù)體系。

3 氣象干旱監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)設(shè)計

日常業(yè)務(wù)中，氣象干旱分析采用逐日單站MCI指數(shù)對應(yīng)的干旱等級空間分布圖，或者是逐日區(qū)域不同等級干旱的站數(shù)演變圖(圖2)，很難進(jìn)行某段時間內(nèi)區(qū)域干旱強(qiáng)度的定量化評價，因為干旱站數(shù)的變化還包含了干旱強(qiáng)度的變化，如全省都出現(xiàn)旱情，最多累積站數(shù)為66個，但是逐日各旱級站數(shù)和站點位置不同，導(dǎo)致很難直觀評判干旱強(qiáng)度。同時由于降水變化大、分布不均，常導(dǎo)致干旱的空間變化隨機(jī)，難以描述區(qū)域狀況并進(jìn)行歷史比較。另外，采用單站過程干旱等級強(qiáng)度的累計值的區(qū)域算術(shù)平均表示區(qū)域干旱強(qiáng)度(最常用的方法)，很難體現(xiàn)區(qū)域干旱氣候變化的時間和空間雙重性。因此，為評價區(qū)域逐日MCI強(qiáng)度和差異，本文采用逐日干旱等級的歷史均值無量綱化方法，計算區(qū)域各干旱等級的權(quán)重系數(shù)，設(shè)計任意大小區(qū)域的MCI綜合指數(shù)，既能反映干旱區(qū)域變動情況，便于區(qū)域強(qiáng)度分級和歷史比較，又能在一個大范圍內(nèi)實現(xiàn)監(jiān)測預(yù)警。根據(jù)王鶯等[24]利用主成分分析中國南方干旱脆弱性評價得到的農(nóng)業(yè)和社會脆弱性貢獻(xiàn)最大(54.9%)結(jié)論，以歷史災(zāi)情信息中農(nóng)業(yè)受旱面積為主，兼顧人飲水困難，制定綜合指數(shù)預(yù)警閾值，滿足干旱決策服務(wù)需求。

圖1 連旱日數(shù)與MCI之間年(左)和各季(右)相關(guān)系數(shù)

圖2 MCI監(jiān)測業(yè)務(wù)產(chǎn)品

區(qū)域權(quán)系數(shù)預(yù)警等級輕旱中旱重旱特旱3級(70%)2級(30%)1級(10%)全省0.1230.1830.5141.8090.985.7714.75寧德1.1111.8545.33318.7562.7710.1523.78福州0.8341.3363.5539.6162.508.2220.38泉州1.1541.6824.86119.2952.838.5016.89漳州0.6841.0282.99812.3412.397.7016.09龍巖1.1481.6464.94223.0553.299.8718.76南平0.9611.3743.71114.2082.8810.3021.21三明0.8531.1533.0948.3592.8510.2622.08廈門3.2004.64812.93970.3346.399.2925.87莆田3.5935.05315.49966.0797.1810.1031.00含義可能有災(zāi)一定程度災(zāi)害有災(zāi)顏色

3.1 綜合指數(shù)的表達(dá)方式

考察歷年逐日全省各站MCI指數(shù)，存在缺漏情況。由于采用多年平均值法計算權(quán)重系數(shù)，區(qū)域內(nèi)站數(shù)資料不完整將導(dǎo)致較大的誤差，必須對單站歷史序列進(jìn)行插補(bǔ)訂正。采用站點之間相關(guān)分析，取相關(guān)最好，又具有相同氣候特征的站點，插補(bǔ)逐日MCI指數(shù)，保證單站MCI指數(shù)序列的完整性。然后按全省和9個區(qū)域分別統(tǒng)計輕旱、中旱、重旱、特旱4類干旱站數(shù)多年平均值，得到不同干旱類型的權(quán)重系數(shù)列于表4，利用下式求算區(qū)域逐日MCI綜合指數(shù)。

(4)

式中：i=2級，3級，4級，5級(輕旱，中旱，重旱，特旱)干旱站數(shù)。

3.2 逐日監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)

設(shè)計監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)目的提醒人們注意氣象干旱的進(jìn)一步發(fā)展可能帶來災(zāi)害影響，適時采取有效措施趨利避害。福建降水時空分布極不均，一地短時的缺水現(xiàn)象很常見，常表現(xiàn)為斷斷續(xù)續(xù)、空間位置變動很大的特點，很難確定小區(qū)域過程起始時間。俗話說“水災(zāi)一條線，旱災(zāi)一大片”，大范圍長時間的旱象才是值得我們關(guān)注的事件。設(shè)計的全省區(qū)域綜合指數(shù)彌補(bǔ)了單點或小區(qū)域頻繁的時空不連續(xù)帶來的干擾，再結(jié)合實際旱災(zāi)事件，確定監(jiān)測預(yù)警閾值。

采用百分位數(shù)法，1961年以來全省逐日MCI綜合指數(shù)按照從大到小排序，剔除0指數(shù)，分別取10%(1級)，30%(2級)，70%(3級)分位數(shù)，組成3個等級閾值(表4)。再以全省2級和3級臨界值的取值范圍，分析MCI綜合指數(shù)和災(zāi)情嚴(yán)重程度之間的關(guān)系，歸納總結(jié)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)全省逐日MCI綜合指數(shù)≥5.22，且持續(xù)≥17 d(中間允許一次間斷1 d)，氣象干旱有可能發(fā)展成有影響的干旱事件。

國家氣候中心每日滾動下發(fā)未來一周MCI指數(shù)預(yù)報，本預(yù)警指標(biāo)可以根據(jù)預(yù)報，監(jiān)測未來干旱發(fā)展?fàn)顩r發(fā)布預(yù)警。

3.3 預(yù)警指標(biāo)設(shè)計的歷史擬合率

為了檢驗預(yù)警指標(biāo)的敏感性，以全省3級預(yù)警指標(biāo)(表3)截取過程，57年來一共有147個，按預(yù)警指標(biāo)區(qū)分為預(yù)警過程和非預(yù)警過程，符合預(yù)警條件的有73個，不符合預(yù)警條件的有74個(不超過17 d)。

在不符合預(yù)警條件的74個例中，無受旱面積記載的67例，有受旱面積記載的7例，判斷無旱正確率90.5%，漏預(yù)警率9.5%。在有受災(zāi)面積記載的漏預(yù)警7例中，6例發(fā)生在上世紀(jì)60年代，最大的受旱面積為1965年的夏旱1.52萬hm2，剩下的1972年夏旱1例，僅寧化有0.87萬hm2的受災(zāi)面積記載。考慮社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和災(zāi)情記載歷史原因，可以忽略這些漏預(yù)警的過程。

在符合預(yù)警條件的73個例中，有災(zāi)情記載的61例，無災(zāi)情記載的12例，預(yù)警正確率83.6%，空預(yù)警率16.4%。在空預(yù)警的12例中有7例發(fā)生在2010年以后，考慮災(zāi)情上報收集原因和不放過任何可能成災(zāi)的過程，空預(yù)警率的大小可以忽略。

以上分析表明，監(jiān)測預(yù)警歷史擬合率高，沒有預(yù)警的過程基本上沒有災(zāi)害，明顯的旱災(zāi)過程都有預(yù)警。

4 氣象干旱過程強(qiáng)度評估指標(biāo)設(shè)計

根據(jù)氣象干旱預(yù)警指標(biāo)驗證的147個過程分析結(jié)果，取符合預(yù)警條件的73過程作為確定評估指標(biāo)樣本是可行的。為了設(shè)計簡單、易用的評估指標(biāo)，過程強(qiáng)度評估指數(shù)各地區(qū)一律以過程起止時間為準(zhǔn)統(tǒng)計平均值，保證處于同一時間尺度下，避免指標(biāo)因單點或小區(qū)域頻繁的時空不連續(xù)導(dǎo)致干旱過程復(fù)雜化，同時保證了設(shè)計的指標(biāo)適用于過程任何時段，達(dá)到動態(tài)評估或預(yù)估干旱發(fā)生發(fā)展趨勢的目的。

4.1 干旱過程起始時間定義

從預(yù)警指標(biāo)可以看出，當(dāng)氣象干旱發(fā)展偏向2級時候才有可能成災(zāi)，應(yīng)該關(guān)注1～2級的時段。以全省逐日MCI指數(shù)超預(yù)警(≥5.22，持續(xù)≥17 d)為基礎(chǔ)，跨地區(qū)尋找不間斷2級(橙色)分位數(shù)的時段。

開始時間的確定：以全省第一個2級開始，往過去時間查看各地區(qū)2級情況，若最長的2級地區(qū)出現(xiàn)了間斷，但同日其他某個地區(qū)沒有出現(xiàn)間斷，過程以該某個地區(qū)繼續(xù)向過去查找，直到所有地區(qū)都不出現(xiàn)2級停止。那么，第一個2級日期就是過程開始時間，注意在本地區(qū)內(nèi)若出現(xiàn)1 d 2級間斷，不作為間斷。這樣，可以不漏掉預(yù)警還沒開始，局地已經(jīng)出現(xiàn)旱象的時段。

結(jié)束時間的確定：全省預(yù)警結(jié)束后，查看各地區(qū)2級情況，與確定開始時間類似，直到所有地區(qū)都不出現(xiàn)2級停止，最后一個2級對應(yīng)的日期就是過程結(jié)束時間。

在同一個季節(jié)里，不同的滿足預(yù)警條件旱段應(yīng)該合并成一個過程，以第一個過程的開始時間和最后一個過程的結(jié)束時間，作為合并過程的起止時間。

4.2 干旱過程命名規(guī)則

嚴(yán)格按照福建氣候季節(jié)命名，以3-6月為春旱，7-9月為夏旱，10-11月為秋旱，12月至翌年2月為冬旱，冬旱年份命名以12月的年份為冬旱年。

跨季節(jié)連旱年份命名規(guī)則：以最后一季干旱的年份命名。如：秋冬連旱時間雖然跨入新年，年份命名為上一年的秋冬旱；冬春連旱的年份命名為春旱所在年份，即新年。

4.3 過程強(qiáng)度指數(shù)

隨著氣候變暖，干旱災(zāi)害的形成和發(fā)展過程更加復(fù)雜，從干旱發(fā)生到產(chǎn)生災(zāi)害或影響的鏈狀傳遞過程變得更加多樣[25-26]，并非氣象干旱強(qiáng)度越強(qiáng)受到的影響就越大?？疾?3個干旱過程，遇著MCI綜合指數(shù)大，持續(xù)時間也長的干旱過程，如2003年，夏秋冬3季連旱，持續(xù)時間歷史排位第一，據(jù)記載受災(zāi)面積為1939年以來最大；遇著MCI綜合指數(shù)大，但持續(xù)時間不長，如2011年春旱，持續(xù)僅48 d，卻沒有形成旱災(zāi)；若遇著MCI綜合指數(shù)不強(qiáng)，但時間長，如1963年的冬春旱，受旱面積排歷史第4位；若遇著MCI綜合指數(shù)不強(qiáng)，持續(xù)時間也不長的過程，如2010年以來的干旱過程，多數(shù)沒有災(zāi)情。

可見，氣象干旱風(fēng)險評估需要同時考慮干旱強(qiáng)度和持續(xù)時間，同樣的采用平均值無量綱化處理方法，得到73個過程的全省和各地區(qū)過程平均MCI綜合指數(shù)和持續(xù)時間的權(quán)重系數(shù)(表5)，過程綜合指數(shù)DI計算方法如下：

某區(qū)域某過程干旱綜合強(qiáng)度指數(shù)DI=a×某區(qū)域某過程平均MCI綜合指數(shù)+b×某區(qū)域某過程持續(xù)時間。

(5)

4.4 DI評估指標(biāo)

過程綜合強(qiáng)度指數(shù)DI由2個因子構(gòu)成：過程平均MCI指數(shù)和過程持續(xù)時間，采用百分位數(shù)法，可以獲得綜合結(jié)果評估和2個組成因子的獨立評估指標(biāo)，為了體現(xiàn)異常氣象干旱過程，各取30%和10%分位數(shù)表示嚴(yán)重(強(qiáng)、長)和極端嚴(yán)重(強(qiáng)、長)狀況的度量(表6)。

進(jìn)一步分析過程平均MCI綜合指數(shù)、過程持續(xù)時間和DI與實際農(nóng)業(yè)受旱面積之間的關(guān)系(圖3)，結(jié)果表明：過程平均MCI綜合指數(shù)與受旱面積的關(guān)系最差，綜合了持續(xù)時間的DI指數(shù)，極大提高了新構(gòu)建的評估指標(biāo)所包含的災(zāi)害信息，這些關(guān)聯(lián)皆通過了0.001信度檢驗。

表5 區(qū)域過程平均MCI綜合指數(shù)與過程持續(xù)天數(shù)的權(quán)系數(shù)

表6 異常氣象干旱過程強(qiáng)度DI評估指標(biāo)

表7 1961-2017年福建嚴(yán)重氣象干旱過程綜合指數(shù)DI排序

圖3 3種評估指標(biāo)與實際受旱面積之間的關(guān)系

圖4 2018年和1991年春夏連旱逐日演變比較

圖5 2018年春夏連旱歷史比較

5 監(jiān)測預(yù)警和過程強(qiáng)度評估指標(biāo)客觀合理性分析

5.1 業(yè)務(wù)驗證

以不參加統(tǒng)計和評估模型建立的2018年數(shù)據(jù)作為檢驗。

根據(jù)監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)，4月24日達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，表示氣象干旱發(fā)展到有可能影響的程度。按照各地市MCI綜合指數(shù)強(qiáng)度，監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)逐日制作地區(qū)干旱強(qiáng)度預(yù)警圖。期間，6月23-24日和7月12-17日因受雨季持續(xù)性強(qiáng)降水和登陸臺風(fēng)“瑪莉亞”影響，預(yù)警短暫解除。但是根據(jù)過程定義，漳州地區(qū)干旱持續(xù)為2級以上強(qiáng)度，過程不能中斷，構(gòu)成春夏連旱。8月25日以后，受熱帶低值系統(tǒng)帶來的較強(qiáng)持續(xù)性降水過程影響，8月27日干旱預(yù)警結(jié)束，同時干旱過程徹底解除。根據(jù)逐日MCI演變，此次過程開始于3月下旬，終于8月下旬，過程強(qiáng)度評估起止時間為4月8日至8月27日(圖4)。

全省過程平均MCI綜合指數(shù)為22.04，歷史排位第8，屬強(qiáng)MCI過程；持續(xù)時間為142 d，歷史排位第5，屬極端長過程；計算得干旱過程綜合指數(shù)DI為3.94，歷史排位躍居第3，排在1991春夏旱之后，屬于極端嚴(yán)重干旱過程(圖5)。各地區(qū)過程綜合指數(shù)DI表明，重旱區(qū)位于南部沿海(廈門以南)和內(nèi)陸地區(qū)，其中廈門歷史排位第1，漳州歷史排位第2，龍巖、南平歷史排位第4，三明歷史排位第5。

根據(jù)收集的災(zāi)情信息，4月23日龍巖人民廣播電臺發(fā)布“持續(xù)春旱，龍巖中心城區(qū)自來水供應(yīng)能否有保障”的報道，而系統(tǒng)4月24日發(fā)布干旱預(yù)警，說明系統(tǒng)監(jiān)測的氣象干旱有可能帶來影響，預(yù)警很及時。

根據(jù)水文部門總結(jié)，2018年汛情總體平穩(wěn)，洪次異常偏少、量級異常偏低，僅登陸臺風(fēng)“瑪莉亞”和影響臺風(fēng)“山竹”、“玉兔”帶來的降雨有影響，個數(shù)較常年明顯偏少，影響偏輕，洪水量級均不超2年一遇。2018年各主要江河來水量較常年偏少40.0%，主要大中型水庫總來水量比多年均值少41.2%，總體屬枯水(接近特枯)；其中主汛期(4-7月)主要水庫來水總量比多年平均同期偏少59.4%，屬特枯。

據(jù)農(nóng)業(yè)相關(guān)部門評估，2018年春夏連旱使糧食作物受災(zāi)程度較重，特別是對早稻播種和秧苗生長不利，部分地區(qū)早稻改種旱地作物，對中晚稻的移栽和生長發(fā)育以及旱作種植造成較大影響，導(dǎo)致糧食播種面積明顯減少。另外據(jù)民政部門統(tǒng)計，南平9縣(市)受災(zāi)人口14.183 5萬人，農(nóng)作物受災(zāi)面積2.39萬hm2，直接經(jīng)濟(jì)損失10 510.214萬元。據(jù)災(zāi)情直報，春旱使龍巖永定農(nóng)作物受災(zāi)面積0.17萬hm2，武平縣農(nóng)作物受災(zāi)面積0.2萬hm2，新羅區(qū)農(nóng)作物受災(zāi)面積0.16萬hm2。

綜上所述，2018年春夏氣象連旱帶來的影響嚴(yán)重，與評估為極端干旱的結(jié)論吻合。

5.2 與2018年干旱過程相似過程的驗證

與2018年相似的干旱過程是1991年春夏連旱，1991年過程平均MCI綜合指數(shù)26.12，比2018年高了3.72；過程持續(xù)時間143 d，僅比2018年多1 d。從圖4可見，2018年強(qiáng)度明顯弱于1991年，尤其是春旱期間2019年特別強(qiáng)，但2018年維持時間長，發(fā)生早。1991年的嚴(yán)重旱區(qū)位于中北部沿海(泉州以北)和內(nèi)陸地區(qū)，對比發(fā)現(xiàn)沿海與2018年完全不一樣。內(nèi)陸植被和灌溉條件好，抗旱能力強(qiáng)，而沿海地質(zhì)條件差，抵御旱災(zāi)的能力有限，據(jù)1991年春夏旱受旱面積為68.33萬hm2，重旱區(qū)在泉州以北沿海和南平。對比災(zāi)情大小，發(fā)現(xiàn)內(nèi)陸受災(zāi)相似，差異在沿海，由于閩中、閩北沿海主要農(nóng)業(yè)以田間大宗作物(蔬菜、水稻等)和耐旱作物為主，閩南沿海以亞熱帶經(jīng)濟(jì)果樹和耐旱作物為主，抗旱能力強(qiáng)于中、北部沿海，因此2018年沿海重旱區(qū)漳州地區(qū)的農(nóng)業(yè)災(zāi)害相對2019年閩中北沿海輕。實際上災(zāi)情的大小與承災(zāi)體有很大的關(guān)系，氣象干旱的嚴(yán)重程度能帶來多大的災(zāi)害不是簡單的對應(yīng)關(guān)系，從相似對比可以看出，本文的評估方法結(jié)論與實際結(jié)果基本一致。

5.3 干旱過程歷史排位評估驗證

本文方法對歷史上特大旱災(zāi)案例的重新評估與公認(rèn)的干旱強(qiáng)度是否一致需要驗證。

以過程綜合指數(shù)DI排序取前15位(21%，表7)，以春夏2季連旱和夏秋冬3季連旱為多。福建宜耕地面積大約1.4萬km2，歷史上農(nóng)業(yè)受旱面積超過耕地總面積25%(33萬hm2以上)的1963、1967、1983、1986、1991和2003年，皆包含在表7內(nèi)，可見本項目研制的氣象干旱評估指標(biāo)能夠客觀地反映氣象干旱強(qiáng)度，評估結(jié)論與歷史嚴(yán)重干旱過程基本吻合。

6 結(jié)論

本文根據(jù)單站MCI指數(shù)，采用實際的干旱災(zāi)情和簡單的統(tǒng)計方法相結(jié)合的手段，獲得了福建省氣象干旱監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)和干旱過程強(qiáng)度的幾種定量化評估方法，經(jīng)過后續(xù)實際業(yè)務(wù)資料檢驗、歷史相似年份對比分析和歷史重大干旱過程的驗證，具有很好的業(yè)務(wù)應(yīng)用價值。但是，本文分析的僅僅是氣象干旱，其目的在于解決氣象干旱發(fā)展到何種程度時需要提醒有關(guān)部門注意，并且對目前正在發(fā)展的干旱強(qiáng)度，或未來一周干旱趨勢，或干旱結(jié)束后整個過程進(jìn)行定量化(預(yù))評估，滿足了干旱災(zāi)害早期預(yù)警業(yè)務(wù)需求。實際上，干旱帶來的災(zāi)害影響則受多方面因素的制約，如承災(zāi)體的屬性、人類的抗旱能力(灌溉、人工降雨等)、地理環(huán)境等等，為了更好地開展抗旱減災(zāi)、合理利用水資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的決策服務(wù)，迫切需要進(jìn)一步開展行業(yè)干旱影響程度的研究，即針對具體承災(zāi)體屬性和區(qū)域的專題評估方法研究。