劉小勇，陳婷莎，許澤龍，張曉宇

（1.南澳縣氣象局，廣東南澳 515900；2.汕頭市氣象局，廣東汕頭 515041；3.汕頭市潮陽(yáng)區(qū)氣象局，廣東汕頭 515100）

干旱是一種常見(jiàn)的自然災(zāi)害，有影響范圍大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)損失重等特點(diǎn)，主要分為氣象干旱、農(nóng)業(yè)干旱、水文干旱和社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱4類，其中氣象干旱是其他3類干旱的基礎(chǔ)。干旱指數(shù)（DI）是反映氣候干旱程度的指標(biāo)，在氣象干旱研究中發(fā)揮重要作用，但不同區(qū)域、不同時(shí)節(jié)中各種氣象干旱指數(shù)的適應(yīng)性存在差別［1-4］，如王素萍等［1］對(duì)多種干旱指數(shù)在中國(guó)北方的適用性及差異原因進(jìn)行了研究；符靜等［2］對(duì)湖南省氣候干濕特征及氣象干旱指標(biāo)的適用性進(jìn)行了研究；李軍等［3］利用新型綜合干旱指數(shù)，以珠江流域?yàn)槔治鑫磥?lái)氣候變化情景下研究區(qū)綜合干旱的變化特征等等。許多氣象工作者也對(duì)華南氣象干旱進(jìn)行了相關(guān)的研究［5-10］，如王春林等［6］對(duì)近50年華南氣象干旱時(shí)空特征及其變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析；劉嘉勁等［7］采用干旱指數(shù)（DI）對(duì)連州市氣象干旱變化特征進(jìn)行了分析；袁業(yè)溶等［9］基于SPI指數(shù)對(duì)近57年肇慶市干旱特征進(jìn)行分析。逐日氣象干旱指數(shù)（DI）是采用標(biāo)準(zhǔn)化前期降水指數(shù)（SAPI）和常年平均相對(duì)濕度指數(shù)構(gòu)建的，目前已通過(guò)廣東省氣象局業(yè)務(wù)準(zhǔn)入評(píng)審，成為廣東省氣象部門現(xiàn)行氣象干旱指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。

南澳縣是廣東省唯一的海島縣，地處廣東省最東面，屬亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候，受低緯度熱帶天氣系統(tǒng)和中高緯度天氣系統(tǒng)的交替影響，氣候復(fù)雜多變。南澳縣位于廣東省少雨區(qū)，常出現(xiàn)季節(jié)性的氣象干旱，給島上的群眾生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和海島旅游帶來(lái)重大影響。本研究采用近59年來(lái)南澳縣國(guó)家基本站逐日氣象干旱指數(shù)對(duì)當(dāng)?shù)氐臍庀蟾珊笛葑兲卣鬟M(jìn)行分析，以期掌握南澳縣氣象干旱的變化趨勢(shì)，為南澳縣氣象干旱的預(yù)測(cè)和政府防災(zāi)減災(zāi)提供參考。

1 資料與方法

本研究采用南澳站1962—2020年南澳縣國(guó)家基本站逐日降水資料。

逐日氣象干旱指數(shù)（DI）采用當(dāng)前監(jiān)測(cè)站的逐日氣象數(shù)據(jù)計(jì)算，并根據(jù)逐日氣象干旱指數(shù)（DI）范圍判斷當(dāng)前監(jiān)測(cè)站的干旱等級(jí)。

具體包括以下步驟：

第1步：定義單站逐日氣象干旱指數(shù)（DI）：

其中，APIi為第i日API；Pi為當(dāng)日降水量（mm）；APIi-1為APIi前一日值；k為衰減系數(shù)，取經(jīng)驗(yàn)值0.955。

第3步：計(jì)算式（1）中當(dāng)前監(jiān)測(cè)站第i日常年同期平均相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)

①逐站計(jì)算歷史同期30年（1981—2010年）逐日平均相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)：

第4步：計(jì)算出定義的逐日氣象干旱指數(shù)（DI），并根據(jù)DI范圍對(duì)應(yīng)的干旱類型、干旱等級(jí)判斷當(dāng)前監(jiān)測(cè)站的干旱等級(jí)。

目前DI干旱指標(biāo)已通過(guò)廣東省氣象局業(yè)務(wù)準(zhǔn)入評(píng)審，成為廣東省氣象部門干旱指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。基于DI的氣象干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 干旱等級(jí)和指標(biāo)

本研究中干旱日數(shù)定義為DI達(dá)到輕旱及以上指標(biāo)的日數(shù)；干旱日數(shù)連續(xù)出現(xiàn)10 d認(rèn)為發(fā)生一次干旱過(guò)程，之后當(dāng)連續(xù)10 d無(wú)干旱日數(shù)出現(xiàn)，認(rèn)為干旱過(guò)程結(jié)束；干旱過(guò)程開(kāi)始到結(jié)束時(shí)間為干旱持續(xù)時(shí)間。本研究根據(jù)1962—2020年南澳縣國(guó)家基本站逐日氣象DI統(tǒng)計(jì)氣象干旱日數(shù)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、線性趨勢(shì)、多項(xiàng)式分析、小波分析等統(tǒng)計(jì)方法對(duì)近59年來(lái)南澳縣氣象干旱的演變特征進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 年際變化

統(tǒng)計(jì)可知，1962—2020年南澳縣干旱總?cè)諗?shù)為6 657 d，其中輕旱3 021 d、中旱2 172 d、重旱1 038 d、特旱426 d，分別占45.4%、32.6%、15.6%和6.4%，說(shuō)明南澳縣干旱日數(shù)以輕旱、中旱為主，重旱、特旱日數(shù)相對(duì)較少。

由圖1可知，南澳縣干旱日數(shù)以0.41 d／年的速率遞減（通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)），說(shuō)明近59年來(lái)南澳縣干旱總?cè)諗?shù)呈顯著性減少趨勢(shì)。1962—1973年和2009—2020年為偏多期，1974—2008年為偏少期。

圖1 南澳縣1962—2020年干旱日數(shù)變化

2.2 月際變化

由圖2可知，南澳縣1—12月都有干旱出現(xiàn)。干旱日數(shù)和輕-特旱日數(shù)的月際變化趨勢(shì)基本相一致，11月—次年3月為干旱日數(shù)高峰期，3—7月逐月減少，8—11月逐月增加，其中6—9月沒(méi)有特旱日出現(xiàn)。季節(jié)劃分來(lái)看，冬季（12月—次年2月）干旱日數(shù)最多，占42.1%；春季（3—5月）和秋季（9—11月）相差不多，分別占25.9%和25.3%；夏季（6—8月）最少，占6.7%，可見(jiàn)季節(jié)性干旱現(xiàn)象明顯。

圖2 南澳縣干旱日數(shù)的逐月變化

2.3 年氣象干旱日數(shù)的周期變化

由年干旱日數(shù)的小波分析（圖3）看出，近59年來(lái)南澳縣干旱日數(shù)的年際變化具有20年的完整周期，出現(xiàn)多和少交替的3次振蕩；1962—1985年具有準(zhǔn)12年的周期，出現(xiàn)2次振蕩；1995—2020年具有準(zhǔn)8年的周期。

圖3 南澳縣年干旱日數(shù)小波分析

2.4 年氣象干旱日數(shù)的突變

圖4為南澳縣年干旱日數(shù)Mann-Kendall檢驗(yàn)。

圖4 南澳縣年干旱日數(shù)Mann-Kendall檢驗(yàn)

從圖4可以看出，南澳縣氣象干旱日數(shù)呈減少趨勢(shì)，特別是1975—1976、1978—1983和1998—2001年份減少趨勢(shì)都超出了信度水平0.05的臨界值（-1.96）。另外UF與UB曲線分別在1965和2019年出現(xiàn)交點(diǎn)，且都位于顯著性檢驗(yàn)水平范圍之內(nèi)，可認(rèn)為這2個(gè)時(shí)間點(diǎn)為突變點(diǎn)，其中1962—1965年氣象干旱日數(shù)偏多，1966—2019年偏少。

2.5 氣象干旱過(guò)程

1962—2020年南澳縣共出現(xiàn)125次氣象干旱過(guò)程，平均每年出現(xiàn)2.1次，氣象干旱過(guò)程平均日數(shù)49 d，過(guò)程最長(zhǎng)248 d（2001年11月—2002年7月），最短10 d（7次），其中持續(xù)時(shí)間10～30 d的過(guò)程有54次，占43.2%；31～60 d的過(guò)程有42次，占33.6%；61～90 d的過(guò)程有12次，占9.6%；91 d以上的過(guò)程有17次，占13.6%，可見(jiàn)干旱過(guò)程持續(xù)時(shí)間以10～60 d為主。季節(jié)劃分來(lái)看，近59年來(lái)，93.2%的冬季、89.9%的秋季和74.6%的春季有出現(xiàn)氣象干旱過(guò)程，可見(jiàn)在秋季到次年春季的時(shí)間里，南澳縣極易發(fā)生氣象干旱過(guò)程。

3 結(jié)論

1）南澳縣年平均干旱日數(shù)為113 d，主要以輕旱、中旱日數(shù)為主。南澳縣干旱日數(shù)以0.41 d／年的速率遞減（通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)），呈顯著性減少趨勢(shì)。

2）干旱日數(shù)與輕-特旱日數(shù)的月際變化趨勢(shì)基本相一致，11月—次年3月為干旱日數(shù)高峰期。冬季（12月—次年2月）干旱日數(shù)占42.1%；春季（3—5月）和秋季（9—11月）分別占25.9%和25.3%；季節(jié)性干旱現(xiàn)象明顯。

3）近59年來(lái)南澳縣干旱日數(shù)的年際變化具有20年的完整周期，1962—1985年具有準(zhǔn)12年的周期，1995—2020年具有準(zhǔn)8年的周期。

4）M-K突變檢驗(yàn)表明，近59年來(lái)南澳縣氣象干旱日數(shù)呈減少趨勢(shì)，1965和2019年為干旱日數(shù)突變點(diǎn)。

5）南澳縣平均每年出現(xiàn)2.1次氣象干旱過(guò)程，過(guò)程平均日數(shù)49 d，干旱過(guò)程持續(xù)時(shí)間以10～60 d為主。在秋季到次年春季的時(shí)間里，南澳縣極易發(fā)生氣象干旱過(guò)程。