彭水縣干旱氣候特征分析

豆俊川 代建君 張代洪

摘 要：該文采用彭水縣國家氣象站1951—2019年的氣象資料，利用國家標準《氣象干旱等級》推薦的干旱評價指標——標準化降水蒸散指數(shù)SPEI指數(shù)分析彭水月、季、年不同時間盡度下干旱氣候特征。結果表明：（1）彭水大部分年份總體水分盈虧平衡，69a中總體干旱為41%;（2）彭水縣年干旱代際變化明顯，20世紀80年代重旱最多，21世紀出現(xiàn)了年度干旱最重的特重旱;（3）從各季干旱來看，冬季干旱最多，69a中出現(xiàn)干旱的頻率達46%，夏季干旱頻率最少僅為38%，冬春夏三季均有一次特重旱。

關鍵詞：SPEI指數(shù);干旱特征

干旱是影響彭水最主要的氣象災害之一，具有影響范圍廣、影響程度深的特點。目前干旱監(jiān)測的方法標準較多，根據(jù)國家標準《氣象干旱等級》（GB/T 20481—2018）推薦，氣象干旱監(jiān)測方法有降水距平百分率、相對濕潤度指數(shù)、標準化降水指數(shù)、標準化降水蒸散指數(shù)、帕默爾干旱指數(shù)、氣象干旱綜合指數(shù)。本文因需要從月、季、年的角度對彭水縣干旱氣候特征進行分析，因此選用標準化降水蒸散指數(shù)（SPEI指數(shù)）監(jiān)測方法進行分析。標準化降水蒸散指數(shù)是表征某時段降水量與蒸散量之差出現(xiàn)概率多少的指標，適合于半干旱、半濕潤地區(qū)不同時間尺度干旱的監(jiān)測與評估。

1 資料來源和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源及統(tǒng)計時段劃分方法

本文所用資料為1951—2019年彭水縣國家氣象觀測站觀測數(shù)據(jù)，所用觀測設備及觀測方法均符合國家標準。時段統(tǒng)計方法：季按自然分季法劃分，年按公歷年劃分。

1.2 干旱指數(shù)SPEI計算及干旱等級劃分

從計算所需資料和計算簡捷性出發(fā)，本文利用彭水縣國家氣象觀測站1951—2019年的逐日氣溫、降水量等要素資料，采用Thornthwaite方法計算月、季、年尺度的潛在蒸散量和累計降水量及其降水量與蒸散量的差值，然后按照標準化降水指數(shù)方法計算月尺度、季尺度、年尺度的SPEI指數(shù)。指數(shù)具體算法及干旱等級劃分見文獻[1]。

2 結果與分析

2.1 年尺度下SPEI變化特征

彭水縣年尺度下69a來干旱年份為28年，干旱的頻率達41%（見右圖）。其中輕旱5年約占總干旱年數(shù)的18%，中旱13年約占46%，重旱9年約占32%，特旱1年約占4%（圖略）。

69a中連連續(xù)干旱年份共有6次（見右圖），占總干旱年數(shù)的21%。有2次連續(xù)3年出現(xiàn)干旱，即1959—1961年（1959年為重旱年、1960年為中旱年）和1990—1992（1990年、1992均為重旱）年;有4次連續(xù)2年出現(xiàn)旱，最重的為2005—2006年，分別為重旱和特重旱，其余均為連續(xù)中旱。從開始年份來看，3連旱以重旱開始，2連旱以中旱或重旱開始。

從年代際分布（00年代、10年代指的是21世紀00年代、10年代，其余為20世紀，下同）來看，50年代、90年代有5次干旱年，60、70年代分別有3次干旱年，80年代和00年、10年代分別有4次干旱年（圖略）。其中，特旱年份出現(xiàn)在00年代，重旱最多的為80年代，出現(xiàn)了3次重，中旱最多為50年代，出現(xiàn)了4次。

2.2 季尺度下SPEI變化特征

從各季干旱頻率來看（圖略），冬季干旱頻率最大，達46%，夏季頻率最小，為38%。統(tǒng)計結果與我縣降水主要集中在夏季的氣候特征相符，結合年度SPEI值來分析，當年SPEI值低時夏季一般都較低。冬季干旱頻率大，這與我縣冬季氣溫多數(shù)年份偏高基本一致，從而造成潛在蒸散量偏大，水分虧缺量較大。

2.2.1 冬季干旱特征

69a中冬季干旱（圖略）出現(xiàn)年數(shù)為32年約占46%，其中輕旱11年（圖略）約占干旱年份的34%，中旱12年約占38%，重旱8年占25%，特重旱1年占25%。

從年代際分布來，50年代、80年代分別出現(xiàn)5次冬旱，60年代、00年代分別出現(xiàn)3次冬旱，70、10年代分別出現(xiàn)6次冬旱，90年代4次冬旱。其中特重旱出現(xiàn)在80年代，重旱最多的為70、80、00年代均為2年，中旱最多為10年代出現(xiàn)了4年。

2.2.2 春季干旱特征

69a中春季干旱（圖略）出現(xiàn)年數(shù)為28年約占41%，其中輕旱7年（圖略）約占干旱年份25%，中旱10年約占36%，重旱10年占36%，特重旱1年占3%。

從年代際分布來，50年代、60年代分別有4年干旱，70年代有2年干旱，80、90年代分別有6年干旱，00、10年代分別有3年干旱。其中特重旱出現(xiàn)在10年代，重旱最多的為80年代有3年重旱，中旱最多為90年代出現(xiàn)了6次。

2.2.3 夏季干旱特征

69a中夏季干旱（圖略）出現(xiàn)年數(shù)為26年約占38%，其中輕旱5年（圖略）約占干旱年份的19%，中旱11年約占42%，重旱9年占35%，特重旱1年占4%。

從年代際分布來，50年代、60年代、80年代、00年代、10年代分別有4年干旱，70年代、90年代分別有3年干旱。其中特重旱出現(xiàn)在60年代，重旱最多的為80、90、00、10年代均有2年重旱，中旱最多為70年代出現(xiàn)了3年。

2.2.4 秋季干旱特征

69a中秋季干旱（圖略）出現(xiàn)了28年約占41%，其中輕旱6年（圖略）約占干旱年份21%，中旱12年約占43%，重旱10年占36%，無特重旱。

從年代際分布來，50年代、80年代分別有6年干旱，60年代、70年代、10年代分別有2年干旱，90年代有3年干旱，00年代7年干旱。其中重旱最多的為00年代有4年重旱，中旱最多為50、80年代分別出現(xiàn)了2年。

2.3 月干旱特征

從69a統(tǒng)計資料來看（圖略），每月均有干旱年份出現(xiàn)，其中9月干旱年份最多，達34年出現(xiàn)頻率約為49%，2、3月最少為27年，出現(xiàn)頻率約為39%。特重旱最多的為11月份，出現(xiàn)了2年，重旱最多的為4月出現(xiàn)了11年，中旱最多的為2月出現(xiàn)了15年。從月干旱分布情況來看較重干旱均出現(xiàn)在冬半年與夏半年轉換的春季和秋季里的月份，此時如果雨季不能正常到來或提前結束，就容易造成該時段的水分虧缺，從而形成干旱。

3 年度干旱與季度干旱

3.1 年度干旱與各季干旱的相關性

根據(jù)69a年度干旱與各季干旱相關性分析結果（見下表）可知，夏季干旱與全年干旱最相關，秋季和春季相當，且均通過0.05信度檢驗，冬季相關性最少且未通過0.05信度檢驗。

3.2 年度干旱與冬季干旱

從上表可以看到，冬季干旱與年度干旱相關性最小且未通過信度檢驗。從分析來看，主要因為冬季降水氣候絕對值較小，一般整個冬季降水量僅占全年降水量的6%左右，且冬季氣溫偏低，冬季水分盈虧對全年整體來說影響較小，所以相關較低。如2014年冬季出現(xiàn)重旱但因為該年其他季節(jié)沒有干旱出現(xiàn)，因此該年總體無干旱。

3.3 年度干旱與春、秋季干旱

從上表可以看到，春、秋季干旱與年度干旱相關性次小但均通過了0.05的信度檢驗。從分析來看，春秋兩季均是溫度冷暖、多雨少雨季節(jié)性轉換的季節(jié)，降水氣候絕對值相比夏季要小，但要比冬季大，一般整個春秋季降水量分別占全年降水量的25%左右，水分盈虧對全年的影響較大。如1955、1986、2001三年均為僅春季秋季出現(xiàn)同時中旱或重旱，而年度總體出現(xiàn)中旱的情況。

3.4 年度干旱與夏季干旱

從左表可以看到，夏季干旱與年度干旱相關性最大。從分析來看，夏季溫度、降水氣候絕對值均是全年最高（多）的，夏季一個季節(jié)降水量就占全年降水量的45%左右，水分盈虧對全年總體水分盈虧的影響最大。如2017年，冬季為輕旱、夏季為重旱，年度干旱為中旱。

雖然年度干旱與各季度干旱有以上分析的關系，但客觀來講，年度干旱與其余非旱季節(jié)盈虧情況關系密切，如有時2個季節(jié)出現(xiàn)干旱，但某一個季降水量異常偏多，則年度SPEI指數(shù)仍可能在正常范圍。

4 小結

（1）彭水大部分年份總體水分盈虧平衡，69a中總體干旱為41%，中旱在干旱年份中占比最大，達46%，重旱占比為32%，輕旱占比為18%，特重旱占比最小，僅為4%;

（2）從各季干旱頻率來看，冬季干旱頻率最大，達46%，夏季頻率最小，為38%，春、秋季干旱出現(xiàn)頻率均為41%;

（3）夏季干旱與全年干旱相關性最大，秋季和春季相當，且均通過0.05信度檢驗，冬季相關性最小且未通過0.05信度檢驗。

參考文獻：

[1]GB/T 20481-2017.氣象干旱等級[S].北京：國標準出版社.

[2]馬獻菊，等.基于SPEI干旱指數(shù)的涼山州干旱特征分析[J].高原山地氣象研究，2019，39（3）：53-59.

[3]莊少偉，等.標準化降水蒸發(fā)指數(shù)在中國區(qū)域的應用[J].氣候與環(huán)境研究，2013，18（5）：618-625.

[4]閆研，等.基于SPEI指數(shù)分析華中地區(qū)近40a干旱時空分布特征[J].氣象科學，2015，35[5]：646-652.

[5]李偉光，等.標準化降水指標在海南島干旱監(jiān)測中的應用分析[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2009，17（1）：178-182.

作者簡介：豆俊川（1979— ），男，漢族，重慶彭水人，本科，高級工程師，主要從事彭水縣域氣候、應用氣象等方面研究及服務工作。