夏 智 宏，劉 敏，秦 鵬 程，范 進(jìn) 進(jìn)，馮 揚(yáng)，趙 小 芳

(1.武漢區(qū)域氣候中心，湖北 武漢 430074； 2.長(zhǎng)江流域氣象中心，湖北 武漢 430074； 3.三峽國(guó)家氣候觀象臺(tái)，湖北 宜昌 443002； 4.中國(guó)氣象局流域強(qiáng)降水重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430205)

0 引 言

長(zhǎng)江流域是中國(guó)重要的戰(zhàn)略水源地、水電能源基地、黃金水道和生態(tài)寶庫(kù)，不僅肩負(fù)著流域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)保護(hù)的重任，還通過南水北調(diào)等引調(diào)水工程惠澤華北地區(qū)，在中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)中具有十分重要的戰(zhàn)略地位[1]。

受全球氣候變化的影響，近60 a來，長(zhǎng)江流域最高、最低和平均氣溫均呈顯著上升趨勢(shì)，與寒冷相關(guān)的極端溫度指數(shù)顯著下降，與變暖有關(guān)的極端溫度指數(shù)顯著升高[2]。長(zhǎng)江流域年平均降水量的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)雖然不顯著，但極端降水的強(qiáng)度和頻率在1980年代以后明顯增加，呈現(xiàn)出持續(xù)時(shí)間短、強(qiáng)度大的特征，如2016年長(zhǎng)江中下游發(fā)生嚴(yán)重區(qū)域性大洪水、2020年長(zhǎng)江流域發(fā)生僅次于1954年和1998年的又一次流域性大洪水[3]；長(zhǎng)江上游和下游的干旱頻率有所減少，但中游大部干旱頻率有所增加，且流域發(fā)生大范圍極端干旱的頻率和強(qiáng)度明顯增加，如2001，2006，2011，2019年和2022年的嚴(yán)重干旱事件，其持續(xù)時(shí)間、發(fā)生范圍和綜合強(qiáng)度位居近60 a前列[4-7]。尤其是2022年夏季的極端高溫干旱，據(jù)初步分析表明，高溫綜合強(qiáng)度為1961年有完整觀測(cè)記錄以來最強(qiáng)，干旱發(fā)生范圍為1961年以來同期最廣，長(zhǎng)江干流出現(xiàn)“汛期反枯”的罕見現(xiàn)象，江河水位達(dá)近百年來同期最低[7-10]，三峽水庫(kù)正式運(yùn)行以來首次出現(xiàn)秋季未蓄滿的不利水情，此次大范圍異常高溫干旱災(zāi)害對(duì)水資源、農(nóng)業(yè)、生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的影響之深遠(yuǎn)歷史罕見，其呈現(xiàn)出的新特點(diǎn)對(duì)流域今后科學(xué)應(yīng)對(duì)極端干旱災(zāi)害，合理利用和管理水資源及水利工程具有重要的指示意義。

本文旨在利用最新觀測(cè)資料，通過對(duì)歷史區(qū)域性高溫和干旱及其復(fù)合事件的識(shí)別和比較，綜合評(píng)估長(zhǎng)江流域2022年高溫干旱過程，揭示其演變規(guī)律，以期為流域水資源開發(fā)利用和生態(tài)保護(hù)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供決策依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料說明

本文所用氣象資料包括長(zhǎng)江流域711個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站1961年1月1日至2022年11月20日逐日最高氣溫、最低氣溫、平均氣溫、降水量等地面觀測(cè)資料，資料來自于國(guó)家氣象信息中心，并經(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。

本文使用的土壤墑情資料為中國(guó)氣象局陸面數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)CLDAS(CMA Land Data Assimilation System)地表土壤濕度產(chǎn)品，是采用融合與同化技術(shù)，對(duì)地面觀測(cè)、衛(wèi)星觀測(cè)、數(shù)值模式產(chǎn)品等多種來源數(shù)據(jù)融合得到，空間分辨率為1 km，時(shí)間分辨率為1 h，時(shí)間范圍為2022年6月1日至11月20日。

本文使用的長(zhǎng)江流域主要控制斷面和大型水庫(kù)水位觀測(cè)數(shù)據(jù)，以及流域主要省份夏季全社會(huì)用電量數(shù)據(jù)，來自于湖北省水情信息網(wǎng)和國(guó)家統(tǒng)計(jì)局。

1.2 區(qū)域性高溫過程識(shí)別與評(píng)估

參照《區(qū)域性高溫過程監(jiān)測(cè)指標(biāo)(征求意見稿)》[11]，對(duì)長(zhǎng)江流域歷年6～9月區(qū)域性高溫過程進(jìn)行識(shí)別和綜合強(qiáng)度評(píng)估。

1.2.1高溫過程識(shí)別

將單站日最高氣溫≥35 ℃定義為高溫日，自監(jiān)測(cè)時(shí)段的首日起，將日最高氣溫≥35 ℃的相鄰站點(diǎn)判定為1個(gè)高溫站組(同時(shí)滿足站點(diǎn)數(shù)占有效監(jiān)測(cè)站數(shù)的百分比≥20%)，某高溫站組內(nèi)≥50%的站點(diǎn)與次日該高溫站組的站點(diǎn)重合，則判定該站組高溫過程持續(xù)，當(dāng)某站組高溫過程持續(xù)時(shí)間≥5 d，則判定一次區(qū)域性高溫過程發(fā)生，區(qū)域性高溫過程的開始日為該站組形成的首日。區(qū)域性高溫過程開始后，某日高溫站組的站點(diǎn)與次日高溫站組的站點(diǎn)重合率<50%，則判定該區(qū)域性高溫過程結(jié)束，該日為區(qū)域性高溫過程的結(jié)束日。一次區(qū)域性高溫過程從過程開始日至過程結(jié)束日的累積日數(shù)為過程長(zhǎng)度。

1.2.2高溫過程綜合強(qiáng)度評(píng)估

根據(jù)一次區(qū)域性高溫過程的平均強(qiáng)度、平均影響范圍和過程長(zhǎng)度計(jì)算綜合強(qiáng)度Z，計(jì)算公式為

Z=I×A0.5×T0.5

(1)

式中：I為區(qū)域性高溫過程的平均強(qiáng)度；A為區(qū)域性高溫過程的平均影響范圍；T為過程長(zhǎng)度。

區(qū)域性高溫過程的綜合強(qiáng)度等級(jí)按歷年綜合強(qiáng)度百分位數(shù)劃分為一般(0≤Z<50%)、較強(qiáng)(50%≤Z<80%)、強(qiáng)(80%≤Z<95%)、特強(qiáng)(95%≤Z≤100%)4個(gè)等級(jí)。

1.3 區(qū)域性干旱過程識(shí)別與評(píng)估

1.3.1干旱監(jiān)測(cè)指標(biāo)

干旱監(jiān)測(cè)指標(biāo)采用在中國(guó)實(shí)時(shí)氣象干旱監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)中廣泛使用的氣象干旱綜合監(jiān)測(cè)指數(shù)(Meteorologiral Drought Composite Index，MCI)。MCI 指數(shù)是由近30 d相對(duì)濕潤(rùn)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)加權(quán)求和構(gòu)建而成，計(jì)算公式為[12]

MCI=Ka(aSPIW60+bMI30+cSPI90+dSPI150)

(2)

式中：MCI為氣象干旱綜合監(jiān)測(cè)指數(shù)；MI30為近30 d相對(duì)濕潤(rùn)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)；Ka為季節(jié)調(diào)節(jié)系數(shù)，根據(jù)不同季節(jié)主要農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育階段對(duì)土壤水分的敏感程度確定。MCI對(duì)應(yīng)的各干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1[12]。

表1 氣象干旱綜合監(jiān)測(cè)指數(shù)干旱等級(jí)劃分Tab.1 Grade classification of meteorological drought based on MCI

1.3.2干旱過程綜合強(qiáng)度評(píng)估

區(qū)域性干旱過程的識(shí)別與評(píng)估參考QX/T 597-2021《區(qū)域性干旱過程監(jiān)測(cè)評(píng)估方法》中的動(dòng)態(tài)區(qū)域干旱過程監(jiān)測(cè)方法[13]，即通過逐日干旱帶分離和干旱事件時(shí)間連續(xù)性判識(shí)實(shí)現(xiàn)干旱過程的客觀識(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)度指數(shù)，其中區(qū)域性干旱日的判別標(biāo)準(zhǔn)為10%以上的相鄰站點(diǎn)出現(xiàn)中度或以上強(qiáng)度的干旱[5]，綜合強(qiáng)度計(jì)算方法與分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與區(qū)域性高溫過程類似，詳見公式(1) 。本研究首先對(duì)長(zhǎng)江流域1961年以來歷次區(qū)域性干旱過程進(jìn)行識(shí)別，然后選擇過程內(nèi)干旱等級(jí)最重時(shí)間出現(xiàn)在夏秋季(6～11月)的干旱事件進(jìn)行分析。

2 2022年長(zhǎng)江流域高溫過程特征

2.1 過程概況

2022年長(zhǎng)江流域夏季高溫過程自6月5日首先出現(xiàn)在漢江流域局部，其后向東向南發(fā)展，6月13日范圍明顯擴(kuò)大，達(dá)區(qū)域性高溫過程標(biāo)準(zhǔn)，8月15日高溫站數(shù)最多達(dá)到594站(占流域總站數(shù)的83.5%)，8月23日后高溫過程逐漸緩解，8月30日區(qū)域性高溫過程結(jié)束(見圖1)，此次過程具有極端性強(qiáng)、發(fā)生范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、綜合強(qiáng)度大等特點(diǎn)。

圖1 2022年6月1日至8月31日長(zhǎng)江流域高溫站次比逐日變化Fig.1 Evolution of high temperature station proportion in the Yangtze River Basin(YRB) from 1 June to 31 August in 2022

2.1.1極端性強(qiáng)

2022年夏季長(zhǎng)江流域平均、最高和最低氣溫較歷史同期偏高1.4～2.4 ℃，均為1961年以來同期最高，平均高溫日數(shù)(日最高氣溫≥35 ℃)為36.1 d，較常年偏多20.8 d，為1961年以來同期最多。全流域共有594站(占83.5%)日最高氣溫達(dá)到極端高溫事件標(biāo)準(zhǔn)。289個(gè)國(guó)家氣象站(占39.3%)日最高氣溫追平或突破歷史極值。其中，重慶北碚(45.0 ℃)、江津(44.7 ℃)、湖北竹山(44.6 ℃)等8站日最高氣溫達(dá)44.0 ℃及以上。

2.1.2發(fā)生范圍廣

高溫過程期間累計(jì)出現(xiàn)日最高氣溫≥35 ℃的站次占流域總站數(shù)的89.3%，出現(xiàn)≥37 ℃的站次比達(dá)83.4%，出現(xiàn)≥40 ℃的站次比達(dá)55.9%，均為1961年以來最廣，特別是40 ℃以上覆蓋范圍明顯高于歷史次高年2013年(31.0%)。期間高溫發(fā)生范圍最廣的日期出現(xiàn)在8月15日，該日≥35 ℃的站次占流域總站數(shù)的83.5%，為1961年以來最廣(見圖2)。

圖2 2022年6月1日至8月31日長(zhǎng)江流域極端最高氣溫空間分布Fig.2 Spatial distribution of the extreme maximum temperatures in the YRB from 1 June to 31 August in 2022

2.1.3持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)

6月13日至8月30日，全流域出現(xiàn)大范圍持續(xù)性高溫天氣，高溫過程持續(xù)79 d，為1961年以來持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)。黎川(42 d)等364站連續(xù)高溫日數(shù)(日最高氣溫≥35 ℃)、北碚(32 d)等384站連續(xù)炎熱日數(shù)(日最高氣溫≥37 ℃)追平或突破有觀測(cè)以來歷史記錄，其中北碚站8月7～28日連續(xù)22 d超40 ℃。

2.2 綜合強(qiáng)度評(píng)估

基于區(qū)域性高溫過程監(jiān)測(cè)指標(biāo)識(shí)別出長(zhǎng)江流域1961年以來區(qū)域性高溫過程共計(jì)98次，平均每年發(fā)生1.6次，過程最早開始于6月1日(2002年)，最晚結(jié)束于9月15日(2019年)；過程平均持續(xù)時(shí)間27.3 d，最長(zhǎng)達(dá)79 d(2022年)。從長(zhǎng)時(shí)間序列來看，近年來區(qū)域性高溫過程有顯著增加的趨勢(shì)，98次過程中有39次發(fā)生在21世紀(jì)以來。綜合考慮高溫強(qiáng)度、發(fā)生范圍和持續(xù)時(shí)間，統(tǒng)計(jì)歷次過程綜合強(qiáng)度并進(jìn)行排位顯示(見表2)，1961年以來最強(qiáng)的10次高溫過程中，開始時(shí)間最早出現(xiàn)在6月9日(1961年)，最晚在7月14日(2019年)；結(jié)束時(shí)間最早在8月10日(2003年)，最晚在9月9日(1967年)；過程持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)為79 d(2022年)，最短為34 d(2003年)；過程內(nèi)日最高氣溫≥35 ℃、≥37 ℃、≥40 ℃覆蓋范圍最大分別達(dá)89.3%，83.4%，55.9%。1961年以來最強(qiáng)的10次高溫過程有7次出現(xiàn)在21世紀(jì)以來，其中有6次(2010，2013，2017，2018，2019，2022年)發(fā)生在2010年以后，且有連年發(fā)生的趨勢(shì)。

表2 1961～2022年長(zhǎng)江流域最強(qiáng)10次高溫過程氣候特征Tab.2 Climate characteristics of the top 10 regional high temperature processes in the YRB during 1961～2022

2022年6月13日至8月30日區(qū)域性高溫過程綜合強(qiáng)度達(dá)特強(qiáng)等級(jí)，且為1961年以來最強(qiáng)，過程內(nèi)≥35 ℃、≥37 ℃、≥40 ℃平均日數(shù)，過程持續(xù)時(shí)間和覆蓋范圍，綜合強(qiáng)度等8項(xiàng)指標(biāo)均位列歷史首位。

3 2022年長(zhǎng)江流域干旱過程特征

3.1 過程概況

自6月下旬開始，受持續(xù)晴熱高溫少雨天氣影響，川渝地區(qū)、湖北、江西、浙江省等地陸續(xù)出現(xiàn)氣象干旱，特別是出梅以后旱情迅速發(fā)展，8月上旬旱區(qū)發(fā)展至流域約30%區(qū)域，8月中下旬迅速擴(kuò)大至流域70%以上區(qū)域，8月25日覆蓋范圍達(dá)全流域的92.7%，為1961年以來同期最廣。8月底至10月上旬流域中北部出現(xiàn)階段性降水過程，四川省、重慶市、陜南和湖北省中北部干旱逐步緩解或者緩和，但長(zhǎng)江以南大部地區(qū)降水稀少，夏秋連旱導(dǎo)致特旱區(qū)域有所擴(kuò)大，特別是10月中旬以后旱情再度發(fā)展，至11月上旬末旱情范圍最大達(dá)全流域的94.5%，11月中旬長(zhǎng)江中下游降水過程增多，大部累計(jì)降水量20～120 mm，其中兩湖流域大部40～120 mm，氣象干旱基本緩解，僅上游干流地區(qū)、烏江上游、洞庭湖西南部仍維持重至特旱。此次干旱過程呈現(xiàn)以下顯著特點(diǎn)：

(1) 降水異常偏少，大部為歷史同期最少。2022年6月以來(6月1日至11月20日)長(zhǎng)江流域累計(jì)降水量489.2 mm，較常年同期偏少34.0%，為歷史同期最少，特別是7月以來，累計(jì)降水量較常年同期偏少43.6%，其中7，8，9，10月分別偏少35.8%，61.2%，39.0%，31.8%，8，9月均為歷史同期最少(見圖3)。7月以來流域近96%的臺(tái)站降水偏少，其中約30%的臺(tái)站為歷史同期最少。

圖3 2022年7月1日至11月20日長(zhǎng)江流域降水量距平百分率Fig.3 Precipitation anomaly percentages in the YRB from 1 July to 20 November in 2022

(2) 氣溫高蒸發(fā)快，旱情發(fā)展迅猛。2022年6月上旬至7月上旬長(zhǎng)江流域輕旱及以上范圍維持在20%～30%之間，進(jìn)入7月以后，受異常高溫天氣影響，地表蒸發(fā)加劇，至8月下旬，在短短40 d時(shí)間內(nèi)，輕旱及以上范圍迅速由30%擴(kuò)大至90%以上區(qū)域，其中重旱及以上站次比達(dá)60%以上，并連續(xù)51 d保持在40%以上(見圖4)。長(zhǎng)江漢口水文站6月上旬為歷史同期最高水位，在7月上旬開始迅速下降，至8月上旬起持續(xù)處于歷史同期最低水位。期間，長(zhǎng)江干流及洞庭湖、鄱陽(yáng)湖水位均為有實(shí)測(cè)記錄以來同期最低，部分地區(qū)小型水庫(kù)蓄水嚴(yán)重不足。

圖4 2022年6月1日至11月20日長(zhǎng)江流域干旱站次比逐日變化Fig.4 Evolution of drought station proportion in the YRB from 1 June to 20 November in 2022

(3) 覆蓋范圍廣，發(fā)生全流域性干旱。2022年夏秋季長(zhǎng)江流域干旱過程受旱空間范圍大、大旱影響范圍較廣，期間在8月25日和11月10日出現(xiàn)兩次峰值(見圖4)，干旱范圍分別達(dá)全流域面積的92.7%和94.5%(見圖5)，過程內(nèi)累計(jì)發(fā)生范圍達(dá)98.0%，其中重旱范圍分別達(dá)63.5%和67.7%，覆蓋范圍為1961年以來最廣。長(zhǎng)江流域汛期來水由豐轉(zhuǎn)枯，發(fā)生流域性嚴(yán)重枯水，中下游干流枯水重現(xiàn)期大于100 a一遇，干支流主要水文站最低水位打破歷史同期最低記錄[9]。

圖5 長(zhǎng)江流域氣象干旱監(jiān)測(cè)圖Fig.5 Drought monitor maps for the YRB on 25 August and 10 November 2022

3.2 過程強(qiáng)度評(píng)估

根據(jù)區(qū)域性干旱過程評(píng)估方法識(shí)別出長(zhǎng)江流域1961～2022年共發(fā)生125次區(qū)域性干旱過程，其中干旱峰值出現(xiàn)在夏秋季的共有79次。夏秋季區(qū)域性干旱過程持續(xù)日數(shù)最長(zhǎng)達(dá)180 d(2011年)，最短為20 d(1994，2009年)。表3依據(jù)區(qū)域性干旱過程綜合強(qiáng)度列出了歷史最強(qiáng)10次過程及其特征統(tǒng)計(jì)量，其中有5次出現(xiàn)在21世紀(jì)以來，2022年和2011年分別為第1，2強(qiáng)，可見近20 a來長(zhǎng)江流域干旱的極端性有增強(qiáng)的趨勢(shì)，且干旱過程與高溫過程伴隨發(fā)生的頻率顯著增加。2022年7月3日以來長(zhǎng)江流域再次發(fā)生嚴(yán)重的夏秋連旱并與歷史最強(qiáng)高溫過程相隨，截至11月20日干旱過程綜合強(qiáng)度已達(dá)特強(qiáng)等級(jí)，為歷史最強(qiáng)，干旱持續(xù)時(shí)間雖不及2011，1992，2006年和1963年，但過程干旱最大范圍、單日干旱最大范圍(中旱及以上等級(jí))已超過歷次過程，分別達(dá)98.0%，86.4%。

表3 1961～2022年長(zhǎng)江流域最強(qiáng)10次干旱過程的強(qiáng)度等級(jí)及氣候特征Tab.3 Intensity grades and climate characteristics of the top 10 regional drought processes in the YRB basin during 1961～2022

4 高溫干旱影響

(1) 對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。受持續(xù)高溫少雨影響，2022年8月中下旬，長(zhǎng)江流域自金沙江以下至中下游大部地區(qū)地表土壤相對(duì)濕度在60%以下(見圖6)，出現(xiàn)不同程度農(nóng)業(yè)干旱。此期正值農(nóng)作物生長(zhǎng)關(guān)鍵期，干旱與高溫疊加，加之江河湖庫(kù)水資源偏枯，農(nóng)田灌溉受到限制，造成流域主要農(nóng)作物水稻結(jié)實(shí)率下降、夏玉米籽粒充實(shí)不足、經(jīng)濟(jì)林果產(chǎn)量和品質(zhì)降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，旱情高峰時(shí)，長(zhǎng)江流域耕地受旱面積達(dá)442.13萬(wàn)hm2(6 632萬(wàn)畝)[1]。高溫干旱還導(dǎo)致淡水養(yǎng)殖經(jīng)營(yíng)成本顯著增加，中下游地區(qū)秋播作物播種出苗受到影響。

圖6 長(zhǎng)江流域2022年8月25日地表20 cm土壤相對(duì)濕度Fig.6 Relative soil moisture at 20cm depth in the YRB on 25 August 2022

(2) 對(duì)水資源和水利工程的影響。7月以來持續(xù)高溫少雨導(dǎo)致長(zhǎng)江流域徑流顯著減少，8月長(zhǎng)江中游漢口至鄂州段水位為1865年有水文記錄以來的同期最低水平，三峽和丹江口水庫(kù)來水量為近5 a同期最少，截至2022年11月20日，漢口站水位仍為有觀測(cè)記錄以來最低，三峽水庫(kù)蓄水位僅159.50 m，出現(xiàn)自2010年175.00 m試驗(yàn)性蓄水以來首次未蓄滿情況，丹江口水庫(kù)蓄水為160.20 m，為近4 a來同期最低(見圖7)。8～10月，長(zhǎng)江上游大型水電站出力較常年下降2～5成，長(zhǎng)江枯水期提前到來，通航能力受到嚴(yán)重影響。

圖7 2022年秋季長(zhǎng)江流域主要控制性水文站和水庫(kù)水位與歷史同期比較Fig.7 Comparison of the water levels for major hydrological stations and reservoirs during autumn between 2022 and the historical years

(3) 對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。衛(wèi)星監(jiān)測(cè)顯示，6月以來洞庭湖和鄱陽(yáng)湖的水體面積均出現(xiàn)了持續(xù)減小，進(jìn)入10月份，洞庭湖水體面積最小值降至309.9 km2，較歷史同期減少65.3%；鄱陽(yáng)湖主體及附近水域面積最小值降至600 km2，較歷史同期減少73.0%。兩湖面積均達(dá)到同期最小值(見圖8)，鄱陽(yáng)湖星子站接連刷新1951年有記錄以來最早進(jìn)入枯水期、極枯水期的紀(jì)錄。同時(shí)持續(xù)高溫少雨造成湖泊水體和空氣質(zhì)量顯著下降。受高溫干旱影響，長(zhǎng)江流域大部植被凈初級(jí)生產(chǎn)力較常年同期偏低(見圖9)，四川省、重慶市、湖南省、江西省及浙江省植被凈初級(jí)生產(chǎn)力為近5 a同期最低，湖北省為近5 a同期第二低。流域大部地區(qū)森林火險(xiǎn)等級(jí)提前升高，8月18～23日重慶市山林火災(zāi)頻發(fā)，21日四川省發(fā)生森林火災(zāi)。

圖8 2022年6～10月以來氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)長(zhǎng)江流域主要湖泊水體變化Fig.8 Variation of water body of major lakes in the YRB from June to October 2022 by meteorological satellite monitoring

圖9 2022年6月21日至10月25日長(zhǎng)江流域植被凈初級(jí)生產(chǎn)力距平百分率(單位：%)Fig.9 Anomaly percentages of the vegetation net primary productivities in the YRB from 21 June to 25 October in 2022

(4) 對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響。2022年長(zhǎng)江流域大范圍高溫干旱造成水資源異常短缺，生產(chǎn)和生活用水緊張。據(jù)應(yīng)急管理部門統(tǒng)計(jì)，旱情峰值時(shí)，造成四川、重慶、湖北、湖南、江西等12省(區(qū)、市)3 978萬(wàn)人受災(zāi)，701.43萬(wàn)人因旱需生活援助。盛夏期間持續(xù)性極端高溫天氣導(dǎo)致居民用電負(fù)荷大幅增加，8月長(zhǎng)江流域主要省份全社會(huì)用電量較近5 a同期增加9.3%～35.8%(見圖10)，與此同時(shí)，長(zhǎng)江上游水電生產(chǎn)受來水偏枯影響，出力大幅下降，造成電力供需嚴(yán)重失衡，四川省、重慶市等多地啟動(dòng)突發(fā)事件能源供應(yīng)保障應(yīng)急響應(yīng)，被迫采取了停工停產(chǎn)和限電等措施。

圖10 2022年8月長(zhǎng)江流域主要省份全社會(huì)用電量與近5 a同期距平百分率Fig.10 Anomaly percentages of the electricity consumptions in the major provinces of YRB during August 2022 compared with the recent five years

5 結(jié)論與思考

5.1 結(jié) 論

本文根據(jù)區(qū)域性高溫過程和區(qū)域性干旱過程監(jiān)測(cè)評(píng)估方法，系統(tǒng)分析了2022年長(zhǎng)江流域高溫干旱的演變過程、發(fā)生范圍、持續(xù)時(shí)間和綜合強(qiáng)度等特征，并從農(nóng)業(yè)、水資源、生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等方面綜述了其影響。取得的主要結(jié)論如下：

(1) 2022年夏季長(zhǎng)江流域最高、最低和平均氣溫均為1961年以來同期最高，高溫日數(shù)為1961年以來最多，高溫覆蓋范圍為1961年以來最廣。6月13日至8月30日出現(xiàn)的區(qū)域性高溫過程，持續(xù)時(shí)間達(dá)79 d，具有發(fā)生范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、極端性強(qiáng)等特點(diǎn)，綜合評(píng)估顯示達(dá)特強(qiáng)等級(jí)，其綜合強(qiáng)度為1961年有完整觀測(cè)記錄以來最強(qiáng)。

(2) 2022年夏秋季長(zhǎng)江流域干旱過程最大覆蓋范圍達(dá)全流域的94.5%，為1961年以來最廣，過程期間累計(jì)降水量為1961年以來同期最少，過程已經(jīng)持續(xù)時(shí)間140余天，具有覆蓋范圍廣、旱情發(fā)展快、影響廣等特點(diǎn)，綜合評(píng)估顯示達(dá)特強(qiáng)等級(jí)，綜合強(qiáng)度為1961年以來最強(qiáng)，截至11月20日上游部分地區(qū)仍維持重至特旱。

(3) 2022年長(zhǎng)江流域夏季高溫與干旱疊加，造成大范圍地表土壤失墑、流域徑流減少，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加，流域供水、發(fā)電和航運(yùn)功能受到嚴(yán)重影響，生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和生態(tài)質(zhì)量下降、森林火險(xiǎn)頻發(fā)，居民生活用水和用電受到影響。

(4) 1961年以來長(zhǎng)江流域最強(qiáng)的10次高溫過程有7次出現(xiàn)在21世紀(jì)以來，其中有6次發(fā)生在2010年以后。1961年以來長(zhǎng)江流域最強(qiáng)的10次干旱過程有5次出現(xiàn)在21世紀(jì)以來。在全球變暖背景下，近20 a來長(zhǎng)江流域區(qū)域性高溫和干旱事件具有顯著增多、增強(qiáng)以及同時(shí)發(fā)生的趨勢(shì)，其影響呈現(xiàn)出復(fù)合型和系統(tǒng)性的新特點(diǎn)。

5.2 思考與啟示

全球氣候變暖引起極端氣候事件頻發(fā)、重發(fā)已成為氣候新常態(tài)[14-15]。21世紀(jì)以來，長(zhǎng)江流域洪澇、干旱和高溫等極端氣候事件趨多趨強(qiáng)[3，7]，并呈現(xiàn)出多個(gè)災(zāi)種在時(shí)間和空間上復(fù)合，傳遞性高、災(zāi)害鏈長(zhǎng)、影響廣等新特點(diǎn)[16]。為保障流域水資源安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，亟需加強(qiáng)流域應(yīng)對(duì)極端氣象災(zāi)害的能力建設(shè)。

(1) 重視氣候變化風(fēng)險(xiǎn)，提高應(yīng)對(duì)極端氣候事件尤其是復(fù)合型災(zāi)害的能力。需深入開展長(zhǎng)江流域氣候變化和極端氣候事件演變趨勢(shì)研究，以及其對(duì)流域水安全、生態(tài)安全、糧食安全和能源安全影響的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，制定應(yīng)對(duì)氣候變化和極端氣候事件的應(yīng)急預(yù)案和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。

(2) 優(yōu)化水利工程基礎(chǔ)設(shè)施和管理模式，提高災(zāi)害防御能力和水資源利用率。流域水利工程管理需改變傳統(tǒng)的“重澇輕旱”理念，升級(jí)配套改造現(xiàn)代水網(wǎng)和農(nóng)田水利灌溉設(shè)施，提高基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)氣候變化情景下水文情勢(shì)新特點(diǎn)，建立適應(yīng)氣候變化規(guī)律的精細(xì)化水資源管理模式。

(3) 完善氣象災(zāi)害早期預(yù)警，建立科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制。加強(qiáng)流域氣候異常成因和機(jī)理研究，提高中長(zhǎng)期干旱預(yù)警預(yù)見期，完善流域氣象災(zāi)害綜合監(jiān)測(cè)和預(yù)警發(fā)布體系以及數(shù)據(jù)共享和部門聯(lián)動(dòng)工作機(jī)制，健全法律法規(guī)，建立科學(xué)的防災(zāi)減災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制。

致 謝

本研究得到了三峽水利樞紐梯級(jí)調(diào)度通信中心、國(guó)家氣象中心和國(guó)家衛(wèi)星氣象中心等有關(guān)單位提供的數(shù)據(jù)和技術(shù)支持，謹(jǐn)致謝忱。