石慧蘭，常 平，陳成國(guó)，楊玉霞，李正良

(山東省德州市氣象局，德州 253078)

近50年中國(guó)降水的變化表明:中國(guó)年平均降水量減少，平均10年減少2.9mm，華北大部地區(qū)、西北東部和東北地區(qū)，降水明顯減少，平均10年減少20～40mm［1］。干旱是中國(guó)最常見、影響最大的氣候?yàn)?zāi)害，每年因干旱造成的糧食減產(chǎn)約占?xì)庀鬄?zāi)害造成糧食總損失的50%左右。雨澇是中國(guó)僅次于干旱的氣候?yàn)?zāi)害，雨澇每年造成的糧食損失約占?xì)庀鬄?zāi)害造成糧食總損失的27.5%。由于干旱而帶來(lái)的水資源缺乏，致使華北地區(qū)人均水資源占有量只有全國(guó)平均值的1/6，耕地平均水資源占有量只有全國(guó)平均值的1/10［2］。近60年來(lái)，從整體來(lái)看，中國(guó)干旱面積呈現(xiàn)出弱的增加趨勢(shì)［3］。1950～2004年全國(guó)的洪澇受災(zāi)面積表現(xiàn)出波動(dòng)上升的趨勢(shì)，顯示出洪澇受災(zāi)范圍擴(kuò)大的特點(diǎn)［4］。黃會(huì)平等分析了1949～1998年中國(guó)大洪澇災(zāi)害的若干特征，得出大洪澇災(zāi)害的發(fā)生頻率在不斷增加、受災(zāi)農(nóng)田面積波動(dòng)上升［5］。德州市位于華北平原，地處魯西北，是山東省的降水最少區(qū)，旱澇災(zāi)害頻發(fā)，造成嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。該文翔實(shí)研究了德州市降水變化特征及造成的旱澇災(zāi)害和連陰雨災(zāi)害，對(duì)降水資源開發(fā)利用具有指導(dǎo)意義，有利于提高防御旱澇等災(zāi)害能力。

1 資料與方法

該文資料取自1957～2009年德州11縣市氣象臺(tái)站觀測(cè)記錄和災(zāi)情普查的全市范圍內(nèi)所有災(zāi)情資料。規(guī)定1個(gè)縣域境內(nèi)出現(xiàn)旱災(zāi)、澇災(zāi)及連陰雨災(zāi)分別統(tǒng)計(jì)為1次旱災(zāi)、澇災(zāi)及連陰雨災(zāi)。

為定量地表示年降水量與旱災(zāi)日數(shù)、澇災(zāi)日數(shù)及連陰雨災(zāi)次數(shù)的相關(guān)程度，采用相關(guān)系數(shù)，由以下公式計(jì)算［6］:

用t檢驗(yàn)法對(duì)相關(guān)系數(shù)r進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)［7］，計(jì)算統(tǒng)計(jì)量t:

2 降水量變化特征

2.1 年際變化特征

1957～2009年德州市11縣市年平均降水量555.1mm。圖1a是53年降水量變化圖，呈波動(dòng)下降趨勢(shì)。1964年和1961年降水量最多，分別為1 028.9 mm和1 024.5 mm;2002年最少，僅為293.0 mm，1968年次之，為311.6 mm。用最小二乘法計(jì)算53年降水量線性變化趨勢(shì)函數(shù)為y= -1.829 6x+606.71，年降水量以18.3 mm/10年的趨勢(shì)減少。5年滑動(dòng)平均顯示年降水量為波動(dòng)下降。1957～1964年為上升趨勢(shì)，1964年升為峰值;1964～1968年呈下降趨勢(shì)，1968～1977年呈上升趨勢(shì);1977～1989年呈下降趨勢(shì);1989～1993年呈小幅波動(dòng)上升，1993～2002年呈波動(dòng)下降，2002年降為最低值;2002～2009年呈小幅波動(dòng)上升。按年代際分析:1957～1960年平均503.0 mm，較常年偏少;60年代降水量最多，平均631.4 mm;70年代較常年偏多，平均594.3 mm;80年代較常年明顯偏少，平均506.2 mm;90年代略偏少，平均540.9 mm;2001～2009年偏少，平均533.1 mm。德州市降水集中出現(xiàn)在夏季，夏季平均降水量為365.2mm，占年降水量的65.8%;其次是秋季，平均降水量為89.7mm，占16.2%;春季平均降水量為75.9mm，占13.7%;冬季降水最少，平均降水量為24.4mm，占年降水量的4.4%。用最小二乘法計(jì)算53年四季降水量線性變化趨勢(shì)，春季降水量以3.57 mm/10年的趨勢(shì)增加，夏季降水量以22.06 mm/10年的趨勢(shì)減少，秋季降水量以0.75 mm/10年的趨勢(shì)增加，冬季降水量以0.56 mm/10年的趨勢(shì)減少。

2.2 全市分布特征

圖1b是德州市降水量空間分布圖，位于德州市東南部的齊河降水量最多，為612.6mm，其次是臨邑582.5 mm;位于西南部的武城降水量最少，為504.4mm，其次是夏津524.1mm。全市降水量總體分布特征為:東部降水量多，均在560mm以上，中部降水量在550～560mm之間，西部降水量少，在500～550mm之間。

圖1 德州市1957～2009年降水量變化 (a)、全市降水分布 (b)

3 旱、澇及連陰雨災(zāi)害

3.1 旱災(zāi)

圖2a是1957～2009年德州11縣市旱災(zāi)變化圖，呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。德州市年平均旱災(zāi)2.5次。1968年旱災(zāi)次數(shù)最多，為9次，1986年、1992年次之，分別為8次;全市共有11年無(wú)旱災(zāi)。用最小二乘法計(jì)算53年旱災(zāi)次數(shù)變化趨勢(shì)，年旱災(zāi)次數(shù)以0.235次/10年的趨勢(shì)增加。德州市旱災(zāi)次數(shù)呈增加趨勢(shì)主要是由于降水量減少造成的。對(duì)年降水量與干旱次數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，計(jì)算53年降水量與干旱次數(shù)的相關(guān)系數(shù)為-0.39，呈負(fù)相關(guān)，用t檢驗(yàn)法對(duì)相關(guān)系數(shù)r進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，計(jì)算統(tǒng)計(jì)量∣t∣=3.003，給定顯著性水平 α =0.01，t0.01(51)=2.68，∣ t∣ ＞t0.01，在 α =0.01顯著性水平上，年降水量與干旱次數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)是顯著的。

圖2 德州市1957～2009年旱 (a)、澇 (b)災(zāi)害次數(shù)變化

3.2 澇災(zāi)

圖2b是1957～2009年德州11縣市澇災(zāi)變化圖，呈緩慢上升趨勢(shì)。德州市年平均澇災(zāi)2.5次。1990年澇災(zāi)次數(shù)最多，為13次，2003年次之，為10次;全市共14年無(wú)澇災(zāi)。用最小二乘法計(jì)算53年澇災(zāi)次數(shù)變化趨勢(shì)，年澇災(zāi)次數(shù)以0.05次/10年的趨勢(shì)增加。德州市大于等于150.0mm降水日數(shù)呈增多趨勢(shì)，平均10年增加0.02天，魯西北極端災(zāi)害性天氣氣候事件呈增加趨勢(shì)［8］，所以造成在降水量呈減少趨勢(shì)的背景下，而澇災(zāi)次數(shù)呈增加趨勢(shì)。對(duì)年降水量與澇災(zāi)次數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，計(jì)算53年降水量與澇災(zāi)次數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.67，呈正相關(guān)，用t檢驗(yàn)法對(duì)相關(guān)系數(shù)r進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，計(jì)算統(tǒng)計(jì)量∣t∣=6.406，給定顯著性水平 α =0.001，t0.001(51)=3.51，∣ t∣ ＞t0.01，在 α =0.001 顯著性水平上，年降水量與澇災(zāi)次數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)是顯著的。

圖3 德州市1957～2009年全市旱 (a)、澇 (b)災(zāi)害分布

3.3 旱、澇災(zāi)害分布

圖3a是德州市1957～2009年旱災(zāi)次數(shù)空間分布圖，全市共有旱災(zāi)135次，其中寧津最多，為22次，其次是德州18次，武城、陵縣分別為17次;齊河最少，僅兩次，臨邑次之，為3次。圖3b是德州市53年澇災(zāi)次數(shù)空間分布圖，全市共有澇災(zāi)135次，其中慶云最多，為21次，其次是禹城19次，臨邑16次;寧津澇災(zāi)最少，為5次，其次是武城、齊河，分別為8次。由全市旱澇災(zāi)害分布圖看出，德州市西部旱災(zāi)多，東部澇災(zāi)多。主要是因?yàn)槲鞑拷邓可?，東部降水量多。

3.4 連陰雨災(zāi)害

圖4a是1957～2009年德州11縣市連陰雨災(zāi)害變化圖，呈緩慢下降趨勢(shì)。德州市年平均連陰雨災(zāi)害0.87次。2007年連陰雨災(zāi)次數(shù)最多，為5次，1964年、1985年、1993年次之，分別為4次;全市共32年無(wú)連陰雨災(zāi)。用最小二乘法計(jì)算53年連陰雨災(zāi)次數(shù)變化趨勢(shì)，年連陰雨災(zāi)次數(shù)以0.009次/10年的趨勢(shì)下降。對(duì)年降水量與連陰雨災(zāi)次數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，計(jì)算53年降水量與連陰雨災(zāi)次數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.33，呈正相關(guān)，用t檢驗(yàn)法對(duì)相關(guān)系數(shù)r進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，計(jì)算統(tǒng)計(jì)量∣t∣=2.513，給定顯著性水平α =0.01，t0.01(51)=2.68，∣ t∣ ＜t0.01，在 α =0.01 的顯著性水平上，年降水量與連陰雨災(zāi)次數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)是不顯著的。

德州市連陰雨災(zāi)害主要出現(xiàn)在秋季，共24次，占全年連陰雨災(zāi)害的52.2%;夏季次之，共16次，占全年的34.8%;春季連陰雨災(zāi)害較少，為4次，占8.7%;冬季連陰雨災(zāi)害最少，僅兩次，占4.4%。9月、10月出現(xiàn)連陰雨災(zāi)害次數(shù)最多，分別為9次;其次是8月，為8次;7月、11月份分別為6次;4月為3次;6月為2次;2月、5月、12月份分別為1次;1月、3月無(wú)連陰雨災(zāi)害。

圖4 德州市連陰雨災(zāi)次數(shù)變化 (a)及全市分布 (b)

圖4b是德州市53年連陰雨災(zāi)害次數(shù)空間分布圖，全市共有連陰雨災(zāi)害46次，其中武城最多，為15次，其次是夏津11次;寧津、樂陵、齊河連陰雨災(zāi)最少，分別為1次。由圖看出德州市西南部連陰雨災(zāi)害多。主要因?yàn)榈轮菸髂喜康南慕?、武城是棉花生產(chǎn)基地，其他縣市是糧食生產(chǎn)基地。而德州連陰雨災(zāi)害主要出現(xiàn)在秋季，此時(shí)正值棉花蕾鈴及吐絮期，導(dǎo)致棉花蕾鈴大量脫落，影響棉花裂鈴?fù)滦鹾驼?，降低棉花產(chǎn)量和品質(zhì)。

4 結(jié)論

4.1 德州市年平均降水量555.1mm，平均10年減少18.3 mm

德州市已由原來(lái)的半濕潤(rùn)氣候變化為半干旱氣候［9］。氣候持續(xù)干旱和降水量偏少造成德州市淺層地下水漏斗區(qū)逐年發(fā)展擴(kuò)大［10］。農(nóng)業(yè)用水量的急劇上升導(dǎo)致黃河下游水量減少和斷流［11］。德州市農(nóng)業(yè)除了靠天降水就是開采地下水和引黃河水灌溉，水資源日趨緊張，嚴(yán)重短缺。要大力開展節(jié)水高效農(nóng)業(yè)體系建設(shè)，將其列為新農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容，統(tǒng)一規(guī)劃，整體實(shí)施，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。加強(qiáng)人工集雨工程建設(shè)，整修開挖農(nóng)村蓄水坑塘，建設(shè)水庫(kù)，有效蓄存雨水。改善灌溉方法，避免大水漫灌，大力推廣滴灌、滲灌、管灌等節(jié)水灌溉技術(shù)，提高水分利用率。合理開發(fā)空中云水資源，加強(qiáng)人工增雨。

4.2 德州市旱災(zāi)平均10年增加0.235次

旱災(zāi)增加主要是降水量減少造成的;澇災(zāi)平均10年增加0.05次，主要是特大暴雨等極端災(zāi)害性天氣氣候事件增加造成的;連陰雨災(zāi)平均10年減少0.009次。德州市西部降水量少，東部降水量多，造成西部旱災(zāi)多，東部澇災(zāi)多。在全球變暖背景下，中國(guó)旱澇氣候?yàn)?zāi)害的年際和年代際變化更加明顯，旱澇氣候?yàn)?zāi)害仍是未來(lái)中國(guó)嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一［12］。要根據(jù)旱澇趨勢(shì)調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，推廣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)，選擇耐旱、耐澇的優(yōu)良農(nóng)業(yè)生物品種。建立農(nóng)田墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)與精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)，依據(jù)墑情及作物需水關(guān)鍵期和需水量，結(jié)合天氣預(yù)報(bào)，確定作物最佳灌溉時(shí)間和灌溉量，提高農(nóng)業(yè)用水的有效性。

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