近50年晉北地區(qū)氣象干旱事件分析研究

李睿 羅煥梅

摘 要 本文基于綜合氣象干旱指數(shù)（CI），利用區(qū)域性極端事件客觀識(shí)別法，對(duì)1972-2018年晉北地區(qū)區(qū)域性氣象干旱事件進(jìn)行了識(shí)別，確定了該方法中相應(yīng)的參數(shù)組并識(shí)別得到41次晉北地區(qū)區(qū)域性氣象干旱事件，并對(duì)排名前10位的事件與文件記載情況逐一進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)，結(jié)果表明該方法對(duì)晉北地區(qū)區(qū)域性氣象干旱具有良好的識(shí)別能力。41次干旱事件分為3次極端事件、6次重度事件，12次中等事件和20次輕度事件，其中2008年10月1日至2009年6月15日秋冬春連旱是晉北地區(qū)強(qiáng)度最強(qiáng)的干旱事件。分析表明，晉北地區(qū)區(qū)域性氣象干旱事件的持續(xù)時(shí)間一般為16-125d，最長(zhǎng)可達(dá)258d;干旱事件具有較明顯的季節(jié)特征，3-6月和9-11月是事件的兩個(gè)高發(fā)時(shí)段。近50年晉北地區(qū)區(qū)域性干旱事件頻次、累計(jì)綜合強(qiáng)度總體呈上升趨勢(shì)，其主要原因可能是降水量減少所致，同時(shí)氣溫顯著升高也起到了明顯的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：近50年;晉北地區(qū);區(qū)域性氣象干旱事件;朔州氣象干旱事件

本文首先依據(jù)區(qū)域性極端事件客觀識(shí)別法，對(duì)晉北地區(qū)近50年區(qū)域性干旱事件進(jìn)行客觀識(shí)別研究，將“區(qū)域性極端事件客觀識(shí)別方法”應(yīng)用于晉北地區(qū)區(qū)域性氣象干旱事件的識(shí)別，對(duì)近50年來晉北地區(qū)區(qū)域性氣象干旱事件進(jìn)行識(shí)別和分析，明顯反映出事件在歷史的排位。

一、研究區(qū)域概況

晉北地區(qū)位于山西省北部，黃土高原東北，是中國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的組成部分之一，是山西省主要的農(nóng)作區(qū)及畜牧區(qū)，其行政區(qū)劃涉及山西的大同、朔州、忻州三個(gè)地級(jí)市。研究區(qū)域內(nèi)地形復(fù)雜，西北部為黃土丘陵區(qū)，東部為盆地區(qū)，平均海拔900～1800 m。晉北屬于溫帶半干旱氣候，年日照時(shí)數(shù)2400～2960 h，年平均氣溫4.2～9.8℃，年平均降水量360～460 mm，降水主要集中在夏秋季的6—9月，占全年降水量的70%～80%。大部分地區(qū)為雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)，種植制度為一年一熟。

二、資料和方法

（一）資料

研究所用資料包括逐日降水量、逐日平均氣溫和綜合干旱氣象指數(shù)（CI）資料。逐日降水量、逐日平均氣溫資料為山西省氣象信息中心提供的1972年1月1日至2018年12月31日經(jīng)質(zhì)量經(jīng)驗(yàn)的晉北地區(qū)28個(gè)臺(tái)站資料。通過綜合氣象干旱指數(shù)的計(jì)算公式，利用前期平均氣溫、降水量資料滾動(dòng)計(jì)算了逐日綜合氣象干旱指數(shù)（CI）資料。

（二）方法

（1）CI指數(shù)

綜合氣象干旱指數(shù)CI由張強(qiáng)等（2006）建立，利用近30天（相當(dāng)月尺度）和近90天（相當(dāng)季尺度）降水量標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)，以及近30天相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)進(jìn)行綜合而得，通過計(jì)算公式利用前期氣溫、降水量可計(jì)算出每天的CI。

（2）區(qū)域性極端事件客觀識(shí)別法

極端天氣氣候事件通常具有一定的影響范圍和持續(xù)時(shí)間，即是區(qū)域性極端事件。Ren等（2012）發(fā)展了一種區(qū)域性極端事件客觀識(shí)別方法，該方思路清晰：提出“糖葫蘆串”模型，并借助該模型的思路，將逐日影響范圍合理地“串”成一串從而構(gòu)成一個(gè)完整的區(qū)域性事件。該客觀識(shí)別法包括5個(gè)技術(shù)步驟：?jiǎn)吸c(diǎn)（站）逐日指數(shù)選定、逐日自然異常帶分離、事件的時(shí)間連續(xù)性識(shí)別、區(qū)域性事件指標(biāo)體系和區(qū)域性事件的極端性識(shí)別。其中，逐日自然異常帶分離和事件的時(shí)間連續(xù)性識(shí)別是該方法的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù);區(qū)域性事件指標(biāo)體系是針對(duì)區(qū)域性事件的特點(diǎn)專門提出的，包括5個(gè)單一指數(shù)：極端強(qiáng)度、累計(jì)強(qiáng)度、累計(jì)面積、最大影響面積和持續(xù)時(shí)間，以及一個(gè)綜合指數(shù)。本文基于CI指數(shù)采用該方法法識(shí)別晉北地區(qū)區(qū)域性干旱事件，OITREE法計(jì)算原理詳見Ren等（2012年），參數(shù)賦值表略。

三、識(shí)別效果檢驗(yàn)

由OITREE方法識(shí)別得到晉北地區(qū)41次區(qū)域性氣象干旱事件，分為3次極端事件、6次重度事件，12 次中等事件和 20次輕度事件。綜合指數(shù)排在前兩位的事件分別為：（1）2008年10月1日至2009年6月15日朔州大旱，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)258 d，涉及全區(qū)，歷經(jīng)秋冬春季形成三季連旱。（2）1972年1月1日至7月6日，干旱事件持續(xù)了187d，是晉北地區(qū)第二強(qiáng)的干旱事件。針對(duì)OITREE識(shí)別得到的綜合指數(shù)排名前10位的干旱事件與文獻(xiàn)記載情況做了對(duì)比。3次極端事件在相關(guān)文件中全部都有記載，結(jié)果與實(shí)際吻合，干旱發(fā)生的時(shí)段也吻合?？梢?，OITREE方法對(duì)晉北地區(qū)區(qū)域性氣象干旱事件表現(xiàn)出了良好的識(shí)別能力。

進(jìn)一步分析表明，晉北地區(qū)區(qū)域性氣象干旱事件的持續(xù)時(shí)間一般為16-125 d，最長(zhǎng)可達(dá)258 d;干旱事件具有較明顯的季節(jié)特征，3-6月和9-11月是事件的兩個(gè)高發(fā)時(shí)段。

針對(duì)過去50年晉北地區(qū)區(qū)域性干旱事件增多增強(qiáng)的發(fā)展趨勢(shì)，分析了晉北地區(qū)氣象干旱與氣溫之間的關(guān)系，表明近50年晉北地區(qū)年平均氣溫呈顯著上升趨勢(shì)。近50年晉北地區(qū)區(qū)域性干旱事件頻次、累計(jì)綜合強(qiáng)度總體呈上升趨勢(shì)。近50年晉北地區(qū)區(qū)域性氣象干旱事件增多增強(qiáng)的主要原因可能是降水量減少所致，同時(shí)氣溫顯著升高也起到了明顯的推動(dòng)作用。

四、結(jié)論與討論

（一）1972-2018年晉北地區(qū)共發(fā)生了41次區(qū)域性氣象干旱事件，包括3次極端事件、6次重度事件，12次中等事件和 20次輕度事件，其中2008年10月1日至2009年6月15日秋冬春連旱是晉北地區(qū)強(qiáng)度最強(qiáng)的干旱事件，干旱影響了整個(gè)晉北地區(qū)。

（二）晉北地區(qū)區(qū)域性氣象干旱事件的持續(xù)時(shí)間一般為16-125 d，最長(zhǎng)可達(dá)258 d;干旱事件具有較明顯的季節(jié)特征，3-6月和9-11月是事件的兩個(gè)高發(fā)時(shí)段。

（三）近50年晉北地區(qū)區(qū)域性干旱事件頻次、累計(jì)綜合強(qiáng)度總體呈上升趨勢(shì)。近50年晉北地區(qū)區(qū)域性氣象干旱事件增多增強(qiáng)的主要原因可能是降水量減少所致，同時(shí)氣溫顯著升高也起到了明顯的推動(dòng)作用。

本文應(yīng)用區(qū)域性極端事件客觀識(shí)別法對(duì)晉北地區(qū)區(qū)域性氣象干旱事件進(jìn)行了初步分析，毋庸置疑，對(duì)晉北地區(qū)區(qū)域性氣象干旱事件進(jìn)行成因診斷，增強(qiáng)對(duì)干旱成因機(jī)制的理解正是未來工作中需要進(jìn)一步加強(qiáng)的內(nèi)容，深入研究干旱的成因機(jī)制對(duì)旱災(zāi)頻發(fā)的晉北地區(qū)提高防災(zāi)抗災(zāi)能力和預(yù)測(cè)水平具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]安莉娟.近50年華北區(qū)域性氣象干旱事件的特征分析，氣象，2014，40（9）：1098-1105.

[2]張強(qiáng)，鄒旭愷，肖風(fēng)勁，等.氣象干旱等級(jí)GB/T20481-2006.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006：1-17.