開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Analysis of HighTemperatureand Drought WeatherinNanchong CityDuring the022FloodSeasonBasedonKriging Interpolation Method

RAO Zhi-jie12，ZHANG Qi-hui12 ，HU Xiao-qin ^1，3 et al（1. Severe Weather in Northeast Sichuan Key Laboratory of Nanchong City，Nanchong，Sichuan637o;2.ogoutyeteorlgicalBureau，og，uan 676;3.XichogCotyeteorlgicalureaichog， Sichuan 637200）

AbstractBasedonteKigingiterpolatiotod，spatialiterpolatioaspfodusingprecipiatiodatafo89eteoloicalsta tionsandemperatuedatafrom222meteorolgicalstatiosinNanchongCitytoanalyeteightemperatureanddoughtweatherdurigte floodseason（MaytoSeptember）inNanchongCityin22Teprecipitationiterolationfitigresultserevalidatedusing63epreta tive meteorologicalstatios.Theresultsshowedthatduringthefloodseasonin222，theoverallclimateofNanchong Cityshowedrendof hightemperatureandlitlein，ih15stiosbakingteistoicalcodfordailymaxiumtemperaturead23statiosbeaking e historicalrecordforaveragetemperature.Thenumberof hightemperaturedayswastehighestinhistorysince1959，withawideoverage longdurationdgintesitofghtmperure，llofchereaeistyyinteplatigteeregeofbolpiiati on，itouldbecocludedthatthrewillevaingdegresofdroughtinNanchongCitduringthefooseasoofO.Thedroughtaa， mild，moderate，and severe drought areas in August were the largest，accounting for 85.08% ， 30.57% ， 40.01% and 12.92% ，respectively. The particularly severe drought area was the largest，accounting for 9.26% ，in July，and the drought situation was the lightest in September. 63representativemeteorologicalstatioswithpreipiatioaoalypercentagandftingvaluesfromJunetoAugust222wereselectedfor comparative analysis. The correlation was good，especially in Julyand August when drought was severe，with R² values of 0.857 9 and 0.7797，espeieleigiicaestfOOsssd，ncatigtatthigingiteplatimethdandfooht nitoring in Nanchong area.

Key WordsKriging interpolationmethod;Meteorological stations;Flood season;High temperature;Drought

干旱是我國(guó)主要的氣象災(zāi)害之一，嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活，干旱是氣候變化研究領(lǐng)域的前沿問(wèn)題[1-2]。我國(guó)60多年來(lái)干旱在頻次和范圍上呈明顯增加的態(tài)勢(shì)[3]。在全球氣候變暖的背景下，2022年我國(guó)極端天氣事件多發(fā)頻發(fā)，各地旱情形勢(shì)嚴(yán)峻[4-8]；四川地區(qū)夏伏旱范圍廣，綜合站次比位列歷史同期最大[9]

目前，很多專家學(xué)者對(duì)2022年異常高溫天氣進(jìn)行了研究，章大全等[10]研究表明西太平洋副熱帶高壓加強(qiáng)西伸和北拾，對(duì)長(zhǎng)江流域持續(xù)性異常高溫天氣起到重要作用;李瑩等[11]研究表明2022年夏季異常天氣與西太平洋副熱帶高壓活動(dòng)異常有關(guān)，西太平洋副熱帶高壓是位于西北太平洋地區(qū)對(duì)流層中下層的永久性高壓系統(tǒng)，主要呈現(xiàn)為東西扁長(zhǎng)形，對(duì)我國(guó)夏季天氣影響特別嚴(yán)重；周春花等[12]研究表明2022年夏季四川受強(qiáng)大的高壓控制，出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的干旱高溫現(xiàn)象。判別干旱的方法很多，常用的有基于遙感數(shù)據(jù)、土壤墑情數(shù)據(jù)等，多適用于大尺度區(qū)域開(kāi)展，其中降水量距平百分率是一種能夠很好地反映干旱的方法，在小尺度的干旱監(jiān)測(cè)中廣泛使用，具有簡(jiǎn)單、直觀的優(yōu)點(diǎn)[13-21]。南充地區(qū)降水隨機(jī)性較強(qiáng)，空間差異大，且氣象觀測(cè)站點(diǎn)分布不均，因南充地區(qū)空間尺度關(guān)系和土壤水分站點(diǎn)偏少的原因，該研究采用降水量距平百分率干旱等級(jí)劃分方法，根據(jù)南充本地實(shí)際情況進(jìn)行分級(jí)；基于統(tǒng)計(jì)學(xué)上較常用的克里金插值方法[22-23]，利用南充市289個(gè)氣象站點(diǎn)的降水?dāng)?shù)據(jù)和222個(gè)氣象站點(diǎn)的氣溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行空間插值，對(duì)南充市2022年5—9月高溫干旱天氣過(guò)程進(jìn)行分析，并利用63個(gè)數(shù)據(jù)具有代表性的氣象站點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)性驗(yàn)證，評(píng)估數(shù)據(jù)的精度和可用性，針對(duì)南充地區(qū)高溫干旱天氣提出相應(yīng)的對(duì)策建議，為政府和相關(guān)部門開(kāi)展防災(zāi)減災(zāi)、有效應(yīng)對(duì)氣象災(zāi)害提供參考。

1資料與方法

1.1研究區(qū)概況南充位于四川盆地東北部，地處嘉陵江中游，介于 105^°27^′～106^°58^′E.30^°35^′～31^°51^′N. 。東西跨度143km ，南北跨度 165km ，幅員面積 12494km² 。地處中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，每年海陸季風(fēng)交替更迭，夏季受西太平洋副熱帶高壓控制，冬季受西伯利亞和蒙古冷空氣影響，春早、夏長(zhǎng)、秋短、霜雪少、冬暖，全年四季分明，常年平均氣溫在 17.1^qC 左右，全年極端最低氣溫為 -2.5～5.7°C ，極端最高氣溫在 39.0～41.3^circC ，最熱的月份為7、8月，大部分地方的月平均氣溫均在 27.0°C 以上，干旱是主要的氣象災(zāi)害之一[24]。

1.2數(shù)據(jù)來(lái)源所用資料來(lái)源于南充市352個(gè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)，插值取用氣溫觀測(cè)要素的站點(diǎn)222個(gè)，降水觀測(cè)要素的站點(diǎn)289個(gè)，降水?dāng)?shù)據(jù)驗(yàn)證站點(diǎn)63個(gè)。歷史同期對(duì)比數(shù)據(jù)來(lái)源1991—2020 年同期數(shù)據(jù)平均值，若建站時(shí)間在1991年后的站點(diǎn)，則歷史同期數(shù)據(jù)為建站時(shí)間至2020年。站點(diǎn)分布見(jiàn)圖1。

圖1研究區(qū)氣象站點(diǎn)分布

Fig.1Distribution of meteorological stations in the study area

1.3 研究方法

1.3.1降水量距平百分率干旱等級(jí)劃分法。降水量距平百分率可以很好地反映研究時(shí)段的降水量較歷史同期偏多、偏少的程度，該研究參考《氣象干旱等級(jí)》《旱情等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》中降水量距平百分率（見(jiàn)公式1、2）干旱等級(jí)劃分方法，根據(jù)南充本地實(shí)際情況進(jìn)行分級(jí)，將干旱等級(jí)劃分為輕度干旱、中度干旱、嚴(yán)重干旱、特重干旱4類[13-15]，劃分情況如表1所示。

式中：PA為某一時(shí)段降水量距平百分率； P 為某一時(shí)段降水量 （mm ）； 為計(jì)算時(shí)段平均降水量（mm）； n 為時(shí)間長(zhǎng)度； i 為研究樣點(diǎn)數(shù)量。

1.3.2克里金插值方法。在氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)固定的情況下，不同的插值方法對(duì)精度有很大的影響，克里金插值方法是最常用的插值方法之一，廣泛用于氣象、環(huán)境、地理等研究方向，主要是利用方差函數(shù)對(duì)隨機(jī)過(guò)程進(jìn)行空間建模和插值的算法，相比普通的插值方法，它最大限度地利用了空間現(xiàn)有所提供的信息，比其他傳統(tǒng)方法更加精確[25-28]。因南充地區(qū)氣象觀測(cè)站點(diǎn)分布不均，該研究利用克里金插值法對(duì)氣象要素進(jìn)行空間插值，利用指數(shù)函數(shù)生成 0.5^°×0.5^° 分辨率格點(diǎn)進(jìn)行分析[22-23]。主要公式如下：

表1降水量距平百分率干旱等級(jí)劃分

Table1 Drought level cassificationof precipitationanomalypercentage

式中： Z（x_i），Z（x_i-h） 表示隨機(jī)變量 Z 在 x_i，x_i-h 點(diǎn)的樣點(diǎn)值： N（h） 為研究區(qū)內(nèi)距離為 h 的樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。定義 γ（h） 為 Z （x_i） 與 Z（x_i-h） 之差的方差的一半，將它定義為區(qū)域化變量Z（x_i） 在 x 軸方向上的變異函數(shù)，即半方差函數(shù)。在二階平穩(wěn)假設(shè)條件下，運(yùn)用指數(shù)函數(shù)模型，對(duì)半方差函數(shù)進(jìn)行計(jì)算[29-30] 。

2南充市2022年汛期高溫千旱天氣分析

2.1高溫分布特征分析南充市 222個(gè)含氣溫觀測(cè)要素的氣象觀測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在2022年5—9月，如圖 2a 所示，有215個(gè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)日最高氣溫突破歷史記錄，大部分地方日最高氣溫在 42.0^°C 以上，其中高坪區(qū)、蓬安縣、營(yíng)山縣部分地方日最高氣溫在 43.0^°C 以上，日最高氣溫最大值出現(xiàn)在2022年8月16日華鳳鎮(zhèn)氣象觀測(cè)站點(diǎn)，為 46.8⁴⁶C ；如圖2b所示，有213個(gè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)平均氣溫突破歷史記錄，大部分地方平均氣溫與常年同期值相比偏高 1.0～1.9⁹C ，與2021年同期相比偏高 0.5～1.7^°C ，高坪區(qū)、蓬安縣平均氣溫普遍在 26.0‰ 以上，平均氣溫最大值出現(xiàn)在嘉陵火花氣象觀測(cè)站點(diǎn)，為 27.5‰ ；如圖2c所示，高溫日數(shù)（日最高氣溫?35.0^qC ）為1959年以來(lái)歷史同期最多，且遠(yuǎn)超過(guò)常年平均值，高坪區(qū)、蓬安縣、營(yíng)山縣部分地方在 50d 以上。2022年5-9月南充市氣候總體呈現(xiàn)高溫少雨的態(tài)勢(shì)，高溫覆蓋范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度大，均為歷史罕見(jiàn)。綜上評(píng)估，南充區(qū)域高溫事件綜合強(qiáng)度居有氣象數(shù)據(jù)記錄以來(lái)歷史第一。

圖2南充市2022年5—9月日最高氣溫（a）、平均氣溫（b）和高溫日數(shù)（c）空間分布

Fig.2Spatialdistributionofdailymaximumtemperature（a），average temperature（b）andnumberofhightemperaturedays（c）inNan chong City from May to September 2022

2.2干旱分布特征采用降水量距平百分率干旱等級(jí)劃分方法，根據(jù)南充本地實(shí)際情況進(jìn)行分級(jí)，并利用克里金插值方法對(duì)南充市2022年5—9月逐月降水量距平百分率進(jìn)行空間插值，插值結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出，南充地區(qū)2022年4月降水正常，未出現(xiàn)旱情;5月東北部開(kāi)始出現(xiàn)輕度干旱，高坪區(qū)、蓬安縣個(gè)別地方出現(xiàn)中度干旱，閬中市、南部縣、儀隴縣未出現(xiàn)干旱；6月干旱明顯加重，全市大部分地方出現(xiàn)不同程度的干旱，其中閬中市西北部、東北部，營(yíng)山縣東部邊緣，儀隴縣、蓬安縣、南部縣、順慶區(qū)、高坪區(qū)部分地方出現(xiàn)了嚴(yán)重干旱，西充縣干旱程度較輕；7月旱情持續(xù)加重，全市大部分地方出現(xiàn)不同程度的干旱，其中閬中市、南部縣大部分地方出現(xiàn)了嚴(yán)重干旱，部分地方出現(xiàn)特重干旱；8月旱情持續(xù)，大部分地方都出現(xiàn)了不同程度的干旱，其中南部縣、西充縣、嘉陵區(qū)、儀隴縣、蓬安縣、營(yíng)山縣部分地方出現(xiàn)了嚴(yán)重及以上干旱；9月干旱明顯減弱，除闐中市、西充縣、南部縣西部部分地方出現(xiàn)干旱外，其余地方均無(wú)旱情。

為進(jìn)一步分析，通過(guò)提取 0.5^°×0.5^° 分辨率格點(diǎn)，計(jì)算出不同干旱等級(jí)的面積占比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表2），南充市2022年4月未出現(xiàn)旱情，5—9月均出現(xiàn)不同程度的干旱，8月干旱面積最大，占比為 85.08% ，其次是6、7月，干旱面積占比分別為 64.88%.53.11%，5.9 月的干旱面積相對(duì)較輕，占比分別為 24.08% 和 12.56% ，其中8月輕度、中度、嚴(yán)重干旱的面積均為最大，占比分別為 30.57%.40.01%.12.92%，7 月的特重干旱面積最大，占比為 9.26% 。

圖3南充市2022年4—9月干旱分布

Fig.3Distribution of drought in NanchongCity from April to September 2022

2.3相關(guān)性驗(yàn)證為保證數(shù)據(jù)的可用性，驗(yàn)證克里金插值的精度，選取南充市63個(gè)數(shù)據(jù)具有代表性的氣象站點(diǎn)，對(duì)干旱較為嚴(yán)重的2022年6、7、8月降水量距平插值格點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如圖4所示，得出2022年6、7、8月利用克里金插值的擬合值與實(shí)際值的 R² 分別為0.6198、0.8579、0.7797，說(shuō)明降水距平百分率空間插值與實(shí)際值的相關(guān)性較好，尤其是干旱比較嚴(yán)重的7、8月，均通過(guò)了0.05顯著水平檢驗(yàn)，可用于南充地區(qū)大范圍的干旱監(jiān)測(cè)。通過(guò)分析原始數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，插值數(shù)據(jù)有一定的平滑效應(yīng)，在降水偏少的地方，擬合值大于實(shí)際值，在降水偏多的地方，擬合值小于實(shí)際值，利用這個(gè)規(guī)律，在實(shí)際運(yùn)用中可以適當(dāng)對(duì)擬合數(shù)據(jù)進(jìn)行訂正，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

表2南充市2022年4—9月干旱面積占比 Table2Proportion of drought areas in Nanchong City from April to September2022 單位： % （20

3對(duì)策建議

南充是四川的農(nóng)業(yè)大市，是國(guó)家重要商品糧保障基地，晚熟柑橘總面積居全省第—[24]。2022年汛期（5—9月），南充市以高溫少雨天氣為主，高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、覆蓋范圍廣、強(qiáng)度大，均為歷史罕見(jiàn)，根據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，2022年8月南充市持續(xù)干旱共造成652618人不同程度受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失29615.94萬(wàn)元，農(nóng)作物受災(zāi)面積 34478.77hm² ，其中絕收面積 1967.48hm² 。高溫干旱天氣會(huì)導(dǎo)致柑橘果樹葉色發(fā)黃，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致果樹失水干枯、果皮粗糙變厚、果實(shí)膨大、卷葉落果等，嚴(yán)重影響柑橘生長(zhǎng)發(fā)育。針對(duì)高溫干旱，提出以下幾點(diǎn)防御措施：

（1）產(chǎn)業(yè)園區(qū)應(yīng)加大蓄水設(shè)施建設(shè)。關(guān)注最近天氣預(yù)報(bào)，及時(shí)儲(chǔ)備灌溉用水，高溫干旱天氣發(fā)生時(shí)，避開(kāi)高溫時(shí)段，加大灌水力度，通過(guò)滴灌、噴灌、點(diǎn)灌的方式，每日建議灌溉2～3次，增加園區(qū)內(nèi)的濕度，但切忌灌溉過(guò)度。同時(shí)有條件可以搭建遮陽(yáng)網(wǎng)，避免午后陽(yáng)光直射。

（2）加強(qiáng)土壤、樹枝管理。7月正值晚熟柑橘掛果期，及時(shí)清理修剪園區(qū)內(nèi)已經(jīng)受害的落果和枝干，避免滋生病蟲害，對(duì)受旱情影響嚴(yán)重的果樹，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)苗；利用秸稈、谷殼等覆蓋樹盤，達(dá)到減少水分蒸發(fā)，提高抗旱能力的效果。

（3）定期施加磷、鉀等肥料，補(bǔ)充果樹營(yíng)養(yǎng)，提前預(yù)防煙煤病、青霉病等病蟲害，同時(shí)要疏通溝渠，防止主汛期旱澇急轉(zhuǎn)等轉(zhuǎn)折性天氣發(fā)生。

4結(jié)論

該研究基于克里金插值法，利用南充市289個(gè)氣象站點(diǎn)的降水?dāng)?shù)據(jù)和222個(gè)氣象站點(diǎn)的氣溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行空間插值，對(duì)南充市2022年汛期（5—9月）高溫干旱天氣過(guò)程進(jìn)行分析，并利用63個(gè)數(shù)據(jù)具有代表性的氣象站點(diǎn)對(duì)降水插值擬合結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，得到以下結(jié)論：

（1）2022年5—9月南充市氣候總體呈現(xiàn)高溫少雨的態(tài)勢(shì)，有215個(gè)站點(diǎn)日最高氣溫突破歷史記錄，213個(gè)站點(diǎn)平均氣溫突破歷史記錄，高溫日數(shù)為1959年以來(lái)歷史同期最多，高溫覆蓋范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度大，均為歷史罕見(jiàn)。經(jīng)評(píng)估，南充區(qū)域高溫事件綜合強(qiáng)度居有氣象數(shù)據(jù)記錄以來(lái)歷史第一。

（2）2022年汛期南充市出現(xiàn)不同程度的旱情，8月干旱面積、輕度、中度、嚴(yán)重干旱面積均為最大，占比分別為85.08%.30.57%.40.01%.12.92% 。7月的特重十旱面積最大，占比達(dá) 9.26% ，9月的干旱最輕，面積占比為 12.56% 。

（3）利用克里金插值的降水量距平擬合值與實(shí)際值相關(guān)性較好，特別是干旱嚴(yán)重的7、8月份， R² 分別為0.8579、0.7797，通過(guò)了0.05顯著水平檢驗(yàn)，表明克里金插值法擬合的降水量距平百分率可用于南充地區(qū)的干旱監(jiān)測(cè)。

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