李紅梅,范建忠,李星敏

(陜西農(nóng)業(yè)遙感信息中心,西安 710014;陜西省氣象科學(xué)研究所,西安 710014)

近51a來陜西農(nóng)業(yè)干旱特征分析

李紅梅1,范建忠1,李星敏2

(陜西農(nóng)業(yè)遙感信息中心,西安 710014;陜西省氣象科學(xué)研究所,西安 710014)

利用1961—2011年陜西51a來的農(nóng)業(yè)干旱資料對旱災(zāi)時空分布特征及發(fā)生頻率詳細(xì)分析,結(jié)合同時段氣象資料分析了旱災(zāi)程度與溫度和降水的關(guān)系。結(jié)果表明:陜西農(nóng)業(yè)干旱季節(jié)性和區(qū)域性特征明顯,20世紀(jì)60年代至21世紀(jì)初受旱面積和受旱百分率均呈顯著增加趨勢,2002年以后有所緩和,受旱面積在20世紀(jì)90年代出現(xiàn)峰值。大旱年份多出現(xiàn)在暖干年份,旱災(zāi)發(fā)生程度與降水呈明顯負(fù)相關(guān),溫度高低在一定程度上會加快或抑制干旱的發(fā)生和發(fā)展。

農(nóng)業(yè)干旱;時空特征;陜西

陜西地處我國西北地區(qū)東部生態(tài)環(huán)境脆弱帶,自然災(zāi)害發(fā)生頻繁,其中干旱是出現(xiàn)最多,持續(xù)時間最長,危害范圍最廣、經(jīng)濟(jì)損失最大的一種災(zāi)害,尤其是對農(nóng)業(yè)危害最大的氣象災(zāi)害[1-2]。受全球氣候變暖影響,陜西氣候也出現(xiàn)暖干化趨勢,自然因素使地表徑流量有不同程度減少,加上大量的水利工程退化和河流嚴(yán)重污染等人為因素影響,農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害不斷加劇[3-5]。因此,分析陜西農(nóng)業(yè)旱災(zāi)特征及變化規(guī)律,對增進(jìn)人們對該區(qū)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的認(rèn)識以及政府制定防御和減輕旱災(zāi)的決策等都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 資料與方法

采用陜西97個氣象站點(diǎn)1961—2011年逐日平均氣溫、日降水量資料。有關(guān)農(nóng)業(yè)受旱面積、成災(zāi)及重旱面積資料源自 《陜西救災(zāi)年鑒》和《陜西統(tǒng)計(jì)年鑒》,農(nóng)業(yè)播種面積源自 《陜西統(tǒng)計(jì)年鑒》。

根據(jù)文獻(xiàn)資料搜集有關(guān)干旱數(shù)據(jù),采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法,對51a來陜西各年干旱程度、面積進(jìn)行特征趨勢分析,采用距平法和相關(guān)分析法對陜西省氣溫和降水年際變化特征及其與干旱程度、范圍相關(guān)性進(jìn)行分析。

2 結(jié)果分析

2.1 農(nóng)業(yè)受旱及成災(zāi)面積變化

根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)分析,近51a來陜西年均受旱面積1.87×106hm2,年均成災(zāi)面積7.47 ×105hm2,受旱與成災(zāi)面積比為2.51。受旱面積超過3.0×106hm2的年份有1979、1994、1995、1998和2001年,平均約10a一遇,其中1998年最大,為3.65×106hm2。受旱面積大于2.0×106hm2的有23a,平均約2a一遇。成災(zāi)面積超過1.0×106hm2的有1962、1972、1987、1992、1994、1995、1997、1999、2000、2001、2006和2009年,共12a,占統(tǒng)計(jì)年數(shù)的23.53%,即平均約4.3a出現(xiàn)一次。成災(zāi)面積最大值出現(xiàn)在1994年,為2.1×106hm2。

近51a陜西農(nóng)業(yè)受旱面積整體呈增加趨勢,線性傾向率為18.22×103hm2/a,通過α=0.05的顯著性檢驗(yàn)。20世紀(jì)60年代至21世紀(jì)初農(nóng)業(yè)受旱面積增加趨勢相當(dāng)顯著(P<0.001),平均每年增加51.98×103hm2/a,2002年后呈緩慢減少趨勢(P<0.1)。成災(zāi)面積總體以10.56 ×103hm2/a的傾向率呈(P<0.05)顯著增加趨勢,1961—1995年成災(zāi)面積線性傾向率為18.83×103hm2/a,通過0.01的顯著性檢驗(yàn),增加趨勢較為明顯。1996—2011年成災(zāi)面積呈減少趨勢(P<0.01),平均每年減少64.32×103hm2/a。由圖1可見,受旱及成災(zāi)面積20世紀(jì)70年代中后期和90年代出現(xiàn)兩個高峰期,農(nóng)業(yè)旱災(zāi)面積年代變化上以90年代變化最大,與全國農(nóng)業(yè)旱災(zāi)面積變化趨勢一致。

圖1 陜西1961—2011年農(nóng)業(yè)受旱及成災(zāi)面積年際變化

2.2 農(nóng)業(yè)受旱百分率變化

為了更好地分析農(nóng)業(yè)旱災(zāi)影響大小,選用實(shí)際農(nóng)作物的受旱百分率 (重旱百分率)來衡量陜西農(nóng)業(yè)旱災(zāi)程度。年受旱百分率是指某年的農(nóng)作物受旱面積與該年農(nóng)作物播種面積之比。年重旱百分率是指某年的重旱面積與該年農(nóng)作物播種面積之比。

近51a來,陜西年平均受旱百分率為47.2%;最大值出現(xiàn)在2001年,為91.9%; 1964年最小,為6.8%;超過年平均受旱百分率的年份有27a,分別是1965年、1978—1982年、1986年、1988—2007年,占統(tǒng)計(jì)年份的52.94%,其中1988—2007年受旱百分率連續(xù)20a超過平均受旱百分率。年受旱百分率超過80%的有4a,分別是1995、1998、2001和2002年,表明20世紀(jì)80年代末至21世紀(jì)初是陜西干旱發(fā)生持續(xù)性較強(qiáng)、受旱范圍較大、受旱程度較重的時段。由圖2可知,年受旱百分率總體呈上升趨勢(P<0.001),20世紀(jì)70年代后期至80年代初及整個90年代受旱百分率均超過50%,說明這兩個時段干旱發(fā)生范圍較廣。

從圖3可知,陜西近51a重旱百分率比平均為14.7%,其中最大值在1995年,為 49.0%。各年代重旱百分率相差較大,60年代初至80年代中期重旱百分率較低,年均重旱百分率9.7%,80年代末重旱百分率開始明顯增加,整個90年達(dá)重旱發(fā)生率均較高,峰值出現(xiàn)在90年代中期,2000年以后有所回落。

圖2 1961—2011年陜西受旱百分率年際變化

圖3 1961—2011年陜西重旱百分率年際變化

2.3 農(nóng)業(yè)干旱時空特征

根據(jù)歷史資料統(tǒng)計(jì)分析(表1),近51a來陜西以夏季旱災(zāi)最多,占各類季節(jié)性干旱次數(shù)的31.25%;其次冬春連旱、秋旱和春旱,分別占各季干旱次數(shù)的14.84%,13.28%和12.5%。春夏連旱在陜北、關(guān)中、陜南均有發(fā)生,且頻次較高,波及范圍廣、持續(xù)時間長,危害嚴(yán)重。夏秋連旱危害最為嚴(yán)重。

分地區(qū)來看,陜北共出現(xiàn)各季干旱87次,以春旱和夏旱居多,分別占總次數(shù)的18%和29%,主要時段集中在3—6月;關(guān)中104次,以夏旱和冬春旱連旱頻率較高,近51a約有52%主要時段集中在6、7、8三個月,其次是前一年10月至次年3月;陜南73次,以夏伏旱居多,占干旱發(fā)生總次數(shù)的33%,主要時段在7到8月。冬春旱陜北最多,關(guān)中次之,陜南最少;夏旱關(guān)中最多,陜北次之,陜南最少。

表1 1961—2011年陜西全省及各地區(qū)各季干旱發(fā)生頻次 次

總體來看,陜西旱災(zāi)發(fā)生的季節(jié)性強(qiáng)。近51a來陜西單季旱災(zāi)以夏季旱災(zāi)頻次高,旱情重,危害最大;其次為春、秋旱災(zāi);冬季旱災(zāi)最少。雙季旱災(zāi)以冬春連旱最多;其次為春夏連旱;夏秋季與秋冬季連續(xù)旱災(zāi)較少。三季連續(xù)旱災(zāi),以秋冬春連續(xù)旱災(zāi)較多,冬春夏連續(xù)旱災(zāi)較少。四季連續(xù)旱災(zāi)只發(fā)生過3次,分別是1977年、1995年和1997年。

2.4 農(nóng)業(yè)干旱與降水和溫度變化的關(guān)系

據(jù)干旱資料統(tǒng)計(jì)分析,20世紀(jì)60年代至70年代末,干旱年間隔性出現(xiàn),頻率較低,80年代開始逐漸增多,90年代發(fā)生干旱次數(shù)最多。近51a中大旱年有1961、1966、1972、1977、1978、1980、1986、1987、1991、1994、1995、1997、1999、2001、2002和2009年,共16a,連續(xù)發(fā)生干旱年有6次,分別是1965—1966年, 1971—1972年,1976—1977年,1979—1980年,1994—1995年,2001—2002年。

1961年以來,陜西年平均氣溫上升0.22℃/10a,1986年后增溫趨勢明顯加快,增溫幅度呈現(xiàn) “北強(qiáng)南弱”的特征。降水平均減少6.2 mm/10a,西部地區(qū)年均減少量大于東部,南部減少量大于北部,其中陜南降雨量減少趨勢最為明顯。由圖4見,20世紀(jì)60年代初至80年代末年氣溫負(fù)距平居多,年降水距平百分率以正值居多,90年代以后年氣溫正距平居多,降水距平百分率負(fù)值居多,氣溫總體呈上升趨勢,降水呈減少趨勢。

綜合干旱、溫度和降水資料分析,在16個大旱年份中,有12a屬高溫少雨年份,3a屬少雨年份,1a屬高溫年份。60年代初至70年代末陜西大部屬冷濕階段,干旱發(fā)生較少;80年代屬暖濕,干旱頻次逐漸增多;進(jìn)入90年代后,增溫幅度明顯增加,降雨偏少,干旱發(fā)生頻次明顯增多。干旱程度與降水呈明顯的負(fù)相關(guān),溫度是影響干旱強(qiáng)度的第二大因子,溫度偏高年份,蒸發(fā)量加大,將加快加重干旱發(fā)展程度,溫度偏低年份,蒸發(fā)量小,會對干旱發(fā)展有一定抑制作用。

圖4 1961—2011年陜西年氣溫距平(柱狀圖)、降水距平百分率 (折線圖)年際變化

3 結(jié)論

3.1 近51a陜西農(nóng)業(yè)受旱面積呈增加趨勢,20世紀(jì)60年代至21世紀(jì)初農(nóng)業(yè)受旱面積增加趨勢顯著,平均每年增加51.98×103hm2/a,2002年后呈緩慢減少趨勢。1961—1995年成災(zāi)面積總體以18.83×103hm2/a的傾向率呈增加顯著趨勢,1996年以后成災(zāi)面積呈減少趨勢。

3.2 陜西年平均受旱百分率為47.2%,20世紀(jì)70年代后期至80年代初以及整個90年代兩個時段干旱發(fā)生范圍較廣,受旱百分率均超過50%。重旱百分率各年代相差較大,60年代初至80年代中期重旱百分率較低,在80年代開始明顯增加,整個90年代重旱發(fā)生率均較高,峰值出現(xiàn)在90年代中期。

3.3 陜西農(nóng)業(yè)旱災(zāi)發(fā)生的季節(jié)性和區(qū)域性特征明顯,陜西以夏旱居多,占各類季節(jié)性干旱頻次的31.25%。陜北以夏旱和春旱居多,主要干旱時段集中在3—6月;關(guān)中夏旱和冬春連旱居多,主要時段集中6、7、8三個月;陜南夏伏旱占多數(shù)。關(guān)中發(fā)生干旱頻次最多,其次是陜北,陜南最少。

3.4 大旱年份中75%都屬高溫少雨年份,降水時空分布不均,而且呈偏少趨勢成為陜西干旱發(fā)生的主導(dǎo)因素,隨著暖干化趨勢的加劇,陜西今后防旱減災(zāi)的任務(wù)將會更加艱巨。

[1] 劉引鴿,繆啟龍.陜西干旱災(zāi)害特征分析[J].寶雞文理學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版,2002,22(4): 308-310.

[2] 石憶邵.陜西省干旱災(zāi)害的成因及空間分布特征[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,1994,8(3):51-52.

[3] 劉引鴿.西北干旱災(zāi)害影響因子分析[J].災(zāi)害學(xué),2003,18(2):18-22.

[4] 王曉冬.陜甘寧地區(qū)氣候變化及相關(guān)影響分析[J].干旱區(qū)地理,2004,27(1):24-28.

[5] 李新.中國華北和西北地區(qū)水量短缺對農(nóng)業(yè)的壓力及對策[J].干旱區(qū)地理,2002,25(4): 290-295.

S423

:A

1006-4354(2013)06-0009-04

2013-08-08

李紅梅(1984—),女,學(xué)士,工程師,主要從事遙感干旱監(jiān)測與遙感環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用研究。