鄒旭愷 高 榮 陳鮮艷 王 凌 李 威 龔文婷 張 強(qiáng)

（1.國家氣候中心，北京 100081；2.中國長江三峽集團(tuán)有限公司，宜昌 443133）

0 引 言

長江流域氣候受季風(fēng)影響顯著，干旱發(fā)生頻繁，伏旱是夏季經(jīng)常出現(xiàn)的氣象災(zāi)害。研究表明，近半個(gè)多世紀(jì)，我國西南地區(qū)東部、長江流域西北部至華北地區(qū)中東部及遼寧等地存在西南-東北向的干旱化趨勢(shì)帶[1-3]。進(jìn)入21 世紀(jì)以來，2001年、2003年、2011年、2013年和2019年等年份的夏季長江流域頻繁出現(xiàn)大范圍、持續(xù)時(shí)間長的嚴(yán)重干旱，給人民生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來嚴(yán)重影響[4-8]。

2022 年7 月以來，長江流域降水量持續(xù)偏少，平均氣溫顯著偏高，同期極端高溫頻頻襲擊，致使流域出現(xiàn)大范圍嚴(yán)重夏伏旱。長江流域的夏季伏旱一般是區(qū)域性的，有時(shí)出現(xiàn)在中下游、有時(shí)出現(xiàn)在上游，而2022年的夏伏旱不僅在長江中下游地區(qū)持續(xù)發(fā)展，長江上游的四川東部、重慶等地7-8月也遭受了嚴(yán)重的高溫干旱，這種全流域的大范圍嚴(yán)重伏旱為歷史少見。本研究基于逐日氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，詳細(xì)分析了2022年長江流域夏季伏旱發(fā)生期間的降水和氣溫的監(jiān)測(cè)實(shí)況，并使用氣象干旱綜合指數(shù)MCI和區(qū)域干旱過程指標(biāo)統(tǒng)計(jì)研究了此次干旱的時(shí)空發(fā)展演變特征，并與歷史重大伏旱事件進(jìn)行了比較。

1 資料和方法

1.1 資料

本研究使用了長江流域國家氣象站逐日降水量、降水日數(shù)、平均氣溫和最高氣溫的觀測(cè)數(shù)據(jù)，資料長度為1961 年1月1日至2022年9月15日，資料來源國家氣象信息中心，經(jīng)過了氣候界限值和允許值檢查、極值檢查、內(nèi)部一致性檢查、時(shí)間和空間一致性檢查等嚴(yán)格的質(zhì)量控制，資料質(zhì)量好、時(shí)間序列長[9-10]。

1.2 氣象干旱指數(shù)

本研究使用的干旱指數(shù)數(shù)據(jù)為目前國家氣候中心業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)運(yùn)行的歷史逐日氣象干旱綜合指數(shù)MCI數(shù)據(jù)集[11-12]，MCI指數(shù)是由近30 d相對(duì)濕潤度指數(shù)、近90 d和近150 d標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)、以及近60 d標(biāo)準(zhǔn)化權(quán)重降水指數(shù)加以不同權(quán)重系數(shù)構(gòu)建而成，該指標(biāo)綜合考慮了不同時(shí)間尺度的降水對(duì)干旱發(fā)生發(fā)展演變的影響?；贛CI指數(shù)的監(jiān)測(cè)評(píng)估結(jié)果多年來在重大干旱事件監(jiān)測(cè)評(píng)估決策服務(wù)和干旱氣候變化研究中發(fā)揮了重要作用[13-15]，計(jì)算公式為：

式中：MCI為氣象干旱綜合指數(shù)；MI30為近30 d相對(duì)濕潤度指數(shù)；SPI90為近90 d標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)；SPI150為近150 d標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)；SPIW60為近60 d標(biāo)準(zhǔn)化權(quán)重降水指數(shù)；a、b、c、d為權(quán)重系數(shù)，不同地區(qū)取值不同；Ka為季節(jié)調(diào)節(jié)系數(shù)，根據(jù)不同季節(jié)各地主要農(nóng)作物生長發(fā)育階段對(duì)土壤水分的敏感程度確定。

1.3 區(qū)域干旱過程

區(qū)域干旱過程的統(tǒng)計(jì)參考了《區(qū)域性干旱過程監(jiān)測(cè)和評(píng)估方法》（QX/T 597-2021），采用動(dòng)態(tài)區(qū)域干旱過程監(jiān)測(cè)方法，即通過逐日干旱帶分離和干旱事件時(shí)間連續(xù)性識(shí)別的方法實(shí)現(xiàn)干旱過程的客觀追蹤識(shí)別，并定義了考慮干旱持續(xù)時(shí)間、影響范圍和強(qiáng)度的干旱過程綜合強(qiáng)度指標(biāo)[14-17]。在統(tǒng)計(jì)長江流域區(qū)域性干旱過程時(shí)，本研究使用的各參數(shù)取值如下：氣象干旱綜合指數(shù)MCI小于-1.0（即達(dá)到中旱以上），鄰站距離為150 km以內(nèi)，干旱帶重合率為0.8，持續(xù)時(shí)間為10 d以上。依據(jù)一次區(qū)域性干旱過程中的干旱強(qiáng)度、影響面積和持續(xù)時(shí)間確定其干旱過程強(qiáng)度（Z），區(qū)域性干旱過程強(qiáng)度計(jì)算公式為：

式中：I為干旱強(qiáng)度，為區(qū)域性干旱過程內(nèi)所有達(dá)到中旱及以上站點(diǎn)逐日干旱指數(shù)值的平均值；A為干旱過程影響范圍，一般以影響面積表征，即區(qū)域性干旱過程內(nèi)逐日干旱影響面積的平均值，km2，或用區(qū)域性干旱過程內(nèi)逐日達(dá)到中旱及以上站點(diǎn)數(shù)的平均值來表征；T為區(qū)域性干旱過程持續(xù)天數(shù)；α、β為權(quán)重系數(shù)，通常各取0.5。

2 結(jié)果分析

2.1 降水和氣溫

2022 年7 月1 日至9 月15 日，長江流域平均降水量205.6 mm，較常年同期（390.0 mm）偏少47%，為1961 年以來歷史同期最少；長江流域大部地區(qū)降水量較常年同期偏少2～8成（圖1），其中，長江上游平均降水量244.7 mm，較常年同期偏少41%，長江中下游平均降水量178.4 mm，較常年同期偏少52%，均為歷史同期最少；四川、重慶、湖南、江西4 ?。ㄖ陛犑校┙邓烤鶠闅v史同期最少，安徽為第3 少，湖北為第4 少。重慶中南部、貴州東北部、湖北東部、湖南大部、江西中部等地連續(xù)無降水日數(shù)普遍在20 d以上（圖2），其中湖南和湖北的部分地區(qū)有25～50 d，湖南雙峰和安鄉(xiāng)將近60 d 沒有出現(xiàn)降水，湖南、湖北、貴州、四川和重慶共有28個(gè)國家氣象站連續(xù)無降水日數(shù)為歷史最多。

圖1 2022年7月1日至9月15日長江流域降水量距平百分率

圖2 2022年7月1日至9月15日長江流域連續(xù)無降水日數(shù)分布

2022 年夏季，我國中東部出現(xiàn)罕見高溫過程。6 月13 日至8月30日中東部地區(qū)大范圍高溫天氣過程持續(xù)了79 d，為1961年以來我國持續(xù)時(shí)間最長的一次區(qū)域高溫過程，綜合強(qiáng)度達(dá)歷史最強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間為歷史最長。

長江流域7 月以來的嚴(yán)重夏旱期間，流域平均氣溫27.4℃，較常年同期偏高2.0℃，為歷史同期最高；平均高溫日數(shù)34.9 d，較常年同期偏多20.2 d，為歷史同期最多；分別有88%和81%的國家氣象站出現(xiàn)35℃以上和37℃以上的高溫天氣，均為1961 年以來歷史同期最多；有35%的站點(diǎn)日最高氣溫達(dá)到或超過當(dāng)?shù)貧v史極值，重慶北碚8月18日和19 日連續(xù)2 d 日最高氣溫達(dá)45℃，是我國歷史上8 月中旬首次出現(xiàn)新疆以外地區(qū)的45℃高溫天氣。

2.2 干旱范圍

7 月以來，持續(xù)少雨高溫致使長江流域出現(xiàn)大范圍氣象干旱并迅速發(fā)展（圖3），截至9月，大范圍的嚴(yán)重干旱已持續(xù)兩個(gè)多月。利用氣象干旱綜合指數(shù)MCI的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示[11-12]，7 月1 日至9 月15 日，長江流域中旱及以上等級(jí)干旱日數(shù)達(dá)38.5 d，是常年同期的3 倍，為歷史同期最多；達(dá)到中旱及以上等級(jí)的干旱站數(shù)占全流域站數(shù)的95%，影響范圍為歷史同期最大。9 月15 日監(jiān)測(cè)顯示，湖南和江西的大部地區(qū)維持特旱等級(jí)（圖4）。

圖3 2022年8月25日長江流域氣象干旱監(jiān)測(cè)圖

圖4 2022年9月15日長江流域氣象干旱監(jiān)測(cè)圖

區(qū)域干旱過程指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，此次長江流域干旱過程自2022年7月6日開始，持續(xù)至9月中旬仍未結(jié)束。從2022年7月6日至9月15日長江流域四川、重慶、貴州、湖南、湖北、江西、安徽、江蘇、浙江、上海10?。ㄖ陛犑校┲鹑崭珊捣秶蛷?qiáng)度的發(fā)展演變圖看（圖5），7 月初干旱開始露頭，中旱以上干旱面積一般在60 萬km2以下，重旱以上干旱面積一般在20 萬km2以下，特旱面積不超過4.5 萬km2；8月開始，干旱范圍迅速發(fā)展擴(kuò)大，強(qiáng)度不斷加劇，8月24日各等級(jí)干旱面積達(dá)到最大，中旱以上、重旱以上和特旱面積分別達(dá)到147.6 萬km2、111.6 萬km2和43.1 萬km2；8月25-31日，四川大部、重慶中北部、陜西南部等地出現(xiàn)明顯降雨，降水量一般有25 mm 以上，部分地區(qū)有50～100 mm，局部超過100 mm，長江流域的西部地區(qū)氣象干旱明顯緩解或緩和，但流域中部和東部的大部地區(qū)氣象干旱仍然維持，加上9月上半月長江流域除其西南部和東北部局地降水較常年同期偏多或接近常年同期外，流域中東部大部地區(qū)降水稀少，特別是湖南、江西和湖北的大部地區(qū)降水量較常年同期偏少8成以上，干旱持續(xù)發(fā)展加重。

圖5 2022年長江流域10省（直轄市）氣象干旱面積逐日變化圖

2.3 與歷史重大干旱事件比較

干旱是長江流域頻繁發(fā)生的自然災(zāi)害，在各個(gè)季節(jié)都有可能發(fā)生。持續(xù)時(shí)間長、強(qiáng)度大的季節(jié)連旱往往帶來水資源短缺、電力緊張等不利影響，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重?fù)p失。利用區(qū)域干旱過程指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，1961-2022 年長江流域夏季出現(xiàn)的過程強(qiáng)度排名前10 位的干旱過程如表1。2022 年7 月以來發(fā)生的干旱過程目前尚未結(jié)束，截至9 月26 日，2022 年長江流域的夏伏旱過程已經(jīng)持續(xù)了83 d，其過程強(qiáng)度、單日最大強(qiáng)度、特旱站數(shù)等指標(biāo)均為僅次于2011 年的春夏秋連旱的第2 強(qiáng)（多），而最大范圍指標(biāo)為93%、單日最大范圍指標(biāo)為79%，這兩個(gè)指標(biāo)均已超過了2011 年的干旱過程的相應(yīng)指標(biāo)，即2022 年長江流域的夏旱在影響范圍上已經(jīng)超過了2011年的干旱過程。

表1 1961-2022年長江流域夏季出現(xiàn)的過程強(qiáng)度排名前10位的區(qū)域性干旱過程

2022 年夏季，長江上游的四川東部、重慶等地也遭受了十分嚴(yán)重的高溫干旱。與2006年夏季的川渝大旱相比，2022 年夏季川渝的高溫日數(shù)和高溫極值指標(biāo)普遍超過2006年夏季，各等級(jí)干旱日數(shù)和中旱以上最長連續(xù)干旱日數(shù)等指標(biāo)一般較2006 年夏季略少；其中≥35℃高溫日數(shù)、中旱和重旱以上干旱站數(shù)等指標(biāo)2022年夏季均為歷史同期最多，2006年為次多；重旱以上和特旱干旱日數(shù)、中旱以上最長連續(xù)干旱日數(shù)2006 年夏季為歷史同期最多、2022 年為歷史第2多（表2）。由此可見，2022年夏季川渝地區(qū)的高溫干旱事件為1961年以來僅弱于2006年夏季的嚴(yán)重高溫干旱。

表2 2022年和2006年6-8月四川省和重慶市高溫干旱指標(biāo)對(duì)比

3 干旱影響

2002 年7 月以來長時(shí)間的高溫干旱導(dǎo)致長江流域水資源短缺，部分地區(qū)生活用水緊張，土壤墑情明顯偏差，秋收作物、經(jīng)濟(jì)林果等生長發(fā)育受到影響。長江干支流來水量較常年同期偏少2～8 成，上中游來水量為1949 年以來同期最少，三峽水庫來水偏少4成。長江中下游及洞庭湖、鄱陽湖水系來水偏少，水位持續(xù)下降。9月20日，洞庭湖控制站城陵磯水位為19.98 m，創(chuàng)有水文記錄以來歷史同期最低，多處支流斷流。鄱陽湖接連刷新1951年有記錄以來進(jìn)入枯水期和低枯水期的紀(jì)錄，提前100 d進(jìn)入枯水期。長江枯水期提前到來，黃金航運(yùn)期提前結(jié)束。四川、重慶、湖北、湖南、江西、安徽6?。ㄖ陛犑校┺r(nóng)牧業(yè)受旱較重，一些高山地區(qū)的局部地區(qū)生活用水緊張，牲畜飲水困難。

水資源短缺還導(dǎo)致長江流域電力供應(yīng)出現(xiàn)短缺，用電負(fù)荷屢創(chuàng)歷史新高。干旱導(dǎo)致四川水電來水較常年減少5 成以上，而全省用電需求最高負(fù)荷躍升至6 500萬kW，同比增長25%，電力供需嚴(yán)重失衡，電力供應(yīng)出現(xiàn)短缺，四川省啟動(dòng)突發(fā)事件能源供應(yīng)保障一級(jí)應(yīng)急響應(yīng)，采取了工業(yè)企業(yè)讓電于民、停工停產(chǎn)等措施。

高溫干旱還對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響，植被長勢(shì)偏差。洞庭湖水位和水域面積劇減導(dǎo)致大量野生魚群擱淺被困，一些魚類因水溫高而死亡。高溫干旱也導(dǎo)致長江流域部分地區(qū)森林火險(xiǎn)等級(jí)較高，四川、重慶、貴州等地發(fā)生多起森林火災(zāi)。

4 結(jié) 語

夏季干旱在長江流域發(fā)生頻繁，2022 年7 月以來，長江流域降水量之少、平均氣溫之高、高溫日數(shù)之多均為歷史同期之最，嚴(yán)重干旱已經(jīng)給人民生產(chǎn)生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重?fù)p失。1961 年以來發(fā)生在長江流域的10 次最嚴(yán)重的夏季干旱中，有5 次均出現(xiàn)在2000 年后。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，干旱災(zāi)害的影響也在擴(kuò)大和加劇。因此加強(qiáng)干旱監(jiān)測(cè)評(píng)估和預(yù)測(cè)，以及干旱災(zāi)害防御和對(duì)策研究是社會(huì)發(fā)展的迫切需求。