張家口地區(qū)干旱改變特征探析

侯曉琦

摘要 干旱會(huì)給張家口地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來較大影響，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)，同時(shí)會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。采用標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)SPI和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法，深入分析該地區(qū)季節(jié)干旱時(shí)空改變特征，可以為預(yù)防干旱提供參考。

關(guān)鍵詞 張家口;干旱特征;氣象

中圖分類號(hào)：P426.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）06–0110–02

隨著全球氣候變暖的不斷加劇，極端天氣與氣候事件頻繁發(fā)生，容易引發(fā)較大的自然災(zāi)害，會(huì)給當(dāng)?shù)鼐用裆詈蜕a(chǎn)帶來很大的影響。因此，科學(xué)合理地應(yīng)對(duì)全球自然災(zāi)害極為迫切[1]。張家口地區(qū)呈現(xiàn)西北高、東南低的走勢(shì)，中部為陰山山脈。地區(qū)北部壩上為蒙古高原的一部分，地勢(shì)較為平坦，有較多湖淖，而壩上地形條件復(fù)雜，有眾多山巒[2]。由于該地區(qū)處于東亞大陸季風(fēng)氣候區(qū)，境內(nèi)時(shí)常發(fā)生干旱氣象災(zāi)害，糧食產(chǎn)量也隨之下降，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)民帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失[3-4]。分析張家口地區(qū)干旱氣候特征與變化，對(duì)降低干旱災(zāi)害給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的損失有著重大意義。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)，采用統(tǒng)計(jì)分析方法SPI，探討張家口地區(qū)的干旱規(guī)律。

1 資料與方法

1.1 資料

選擇張家口地區(qū)氣象觀測(cè)站降水?dāng)?shù)據(jù)作為研究資料，觀測(cè)日期從2006年3月—2021年7月，統(tǒng)計(jì)對(duì)象有月降水量、最大降水量、月雨日數(shù)、≥0.1降水日數(shù)、≥1.0降水日數(shù)、≥10.0降水日數(shù)、≥25.0降水日數(shù)、≥50.0降水日數(shù)。

1.2 方法

SPI指數(shù)可以更為準(zhǔn)確地表現(xiàn)出不同時(shí)間尺度條件下的旱情特征，將2月、5月、8月和11月中的SPI3分別作為冬春夏秋的干旱指數(shù)，結(jié)合我國(guó)的氣象干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的內(nèi)容，可以將3個(gè)月時(shí)間尺度中的干旱進(jìn)行分級(jí)：無旱（-0.5P≥10%為局域性干旱，而如果干旱站次比<10%，則表示該區(qū)域不存在干旱現(xiàn)象。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱的基本特征

根據(jù)2006—2021年的降水觀測(cè)資料，生成不同時(shí)間尺度下的SPI變化曲線，不一樣的時(shí)間尺度可以體現(xiàn)出不同類型的干旱情況。SPI3可以體現(xiàn)出不同季節(jié)條件下的旱澇條件改變特點(diǎn)，該指數(shù)與農(nóng)業(yè)干旱有著十分緊密的聯(lián)系。不同時(shí)間尺度干旱延續(xù)時(shí)間及旱澇程度也有所不同，2011年6—8月平均干旱強(qiáng)度為-1.23，8月的最大干旱強(qiáng)度為-1.62。雖然不同時(shí)間尺度干旱持時(shí)間有所不同，可最干旱時(shí)間段卻基本相符，多出現(xiàn)在6—7月。

2.2 干旱時(shí)空變化特征

2.2.1 春季 2006—2021年，張家口地區(qū)春季干旱、輕旱頻率為11%，中旱、重旱頻率為12%，并沒有出現(xiàn)特旱現(xiàn)象。北部壩上區(qū)域的干旱頻率比較高，輕級(jí)以上干旱共計(jì)36%，壩下區(qū)域春季干旱頻率在29%～35%之間，中、重旱頻率為3%～18%，輕旱頻率為11%～26%。張家口地區(qū)春季干旱具有十分明顯的階段性特點(diǎn)，從統(tǒng)計(jì)年份中的春季干旱時(shí)間演變特征可知有明顯減輕趨勢(shì)。從空間角度來看，全區(qū)域性干旱出現(xiàn)5次，站次比高達(dá)82.3%。一般情況下，干旱區(qū)間越大，對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度也就越大，如果春旱發(fā)生頻率高，空間范圍也會(huì)擴(kuò)大。春旱空間也具有一致性，可不同地區(qū)干旱程度有著較大差異。隨著全球氣候的不斷變化，春旱趨勢(shì)有所緩解，正常降水或濕潤(rùn)的時(shí)間不斷增加，由原來的干旱轉(zhuǎn)變?yōu)檎＝邓蛭⒂袧駶?rùn)。

2.2.2 夏季 每年夏季都是降水最為集中的時(shí)間段，該時(shí)段出現(xiàn)干旱的現(xiàn)象比較少，如果夏季出現(xiàn)干旱則會(huì)給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來很大的影響。在統(tǒng)計(jì)年份中，張家口地區(qū)夏季以輕、中干旱為主，壩上地區(qū)干旱頻率為23%～28%，壩下地區(qū)為27%～32%。總體而言，輕、中旱及以上干旱出現(xiàn)頻率為9%～19%。受到季風(fēng)氣候及全球氣候變化的影響，夏季干旱呈增加趨勢(shì)，多存在輕、中旱情況。從干旱空間分布情況來看，全區(qū)性干旱并不多，但卻給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來很大的影響，糧食產(chǎn)量和農(nóng)民經(jīng)濟(jì)效益受到較大的影響。夏季出現(xiàn)干旱具有明顯的特點(diǎn)，因?yàn)樵摃r(shí)段為雨季，干旱頻率并不高，干旱范圍和強(qiáng)度較小，有的年份干旱范圍較大，程度較深，而有的年分降水略多。同時(shí)，不同空間干旱程度也有著較大的差異，出現(xiàn)夏季干旱會(huì)給農(nóng)作物帶來很大的影響。

2.2.3 秋季 張家口地區(qū)秋季干旱頻率為27%～35%，壩上地區(qū)干旱頻率為28%～ 36%，壩下地區(qū)干旱頻率為25%～33%。以輕、中旱為主，頻率為18%～31%，重、特干旱頻率為0%～4%。從統(tǒng)計(jì)年份來看，全區(qū)秋季干旱頻率呈下降趨勢(shì)，干旱時(shí)間段比較少，只有2006年存在中旱，其它年份并沒有旱情。但全區(qū)域出現(xiàn)干旱的強(qiáng)度較大，強(qiáng)度以中旱為主，總體上呈減少趨勢(shì)。

2.2.4 冬季 全區(qū)域性的冬季干旱出現(xiàn)頻率為21%～38%，壩上地區(qū)冬季干旱情況比較輕，頻率為21%～27%，其它地區(qū)的干旱頻率較高。輕旱出現(xiàn)頻率比較高，大多為11%～27%。分析時(shí)間改變情況可知，受到全球氣候變化的影響，冬季干旱有不明顯減少的趨勢(shì)，全區(qū)性干旱年份并不多，但存在重旱或特旱區(qū)域，這就說明干旱空間范圍比較大，還存在干旱中心區(qū)域和干旱站次比高的年份，均有著較重的干旱強(qiáng)度。從空間變化情況來看，壩上、壩下存在一致性，但干旱程度有較大差異。

2.3 典型干旱影響

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，張家口地區(qū)干旱多發(fā)生于春、夏兩季。春旱會(huì)對(duì)春翻能否適時(shí)進(jìn)行產(chǎn)生影響，如果降水量少則會(huì)推遲播期，而夏旱則會(huì)給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來災(zāi)害，糧食產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)收入會(huì)相應(yīng)減少。2007年夏季降水量少，存在嚴(yán)重的夏旱現(xiàn)象，從SPI3指數(shù)來看，壩上多個(gè)地區(qū)中旱或以上程度干旱持續(xù)90 d左右，旱情較為嚴(yán)重。壩下多個(gè)區(qū)縣存在持續(xù)90 d的中、特旱，該年份的農(nóng)作物受災(zāi)面積多達(dá)42萬hm2，約有22萬hm2作物絕收，數(shù)萬人由于干旱出現(xiàn)飲水困難情況，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、民眾生活等多個(gè)領(lǐng)域帶來影響。2009年，全區(qū)出現(xiàn)持續(xù)60～150 d的中旱及以上的旱情，也是較為嚴(yán)重干旱年份，多個(gè)區(qū)縣SPI值達(dá)到-2.39，壩上地區(qū)4個(gè)縣存在特旱，壩下5個(gè)縣存在重旱情況。按照河北省相關(guān)部門發(fā)布的數(shù)據(jù)來看，農(nóng)作物受災(zāi)面積為54萬hm2左右，37萬hm2作物絕收，造成18億元的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，張家口地區(qū)主要河道地表徑流量變小，很多河道出現(xiàn)斷流，多個(gè)水庫(kù)干枯。張家口地區(qū)全區(qū)性的夏季干旱較為多發(fā)，區(qū)域較大，災(zāi)情也比較嚴(yán)重。應(yīng)根據(jù)氣象觀測(cè)資料分析氣候變化特征，建立應(yīng)對(duì)措施來降低旱災(zāi)帶來的影響。

3 氣象干旱成因分析

3.1 太陽(yáng)黑子

太陽(yáng)活動(dòng)周期由峰值年和谷值年構(gòu)成，11年為一個(gè)周期。太陽(yáng)黑子數(shù)越大，越易誘發(fā)干旱，相反則干旱并不明顯。太陽(yáng)黑子極大值年，旱災(zāi)頻率與強(qiáng)度都比極小值年高出很多，需要在太陽(yáng)黑子活動(dòng)極大值年做好旱情預(yù)防工作。

3.2 ENSO事件

ENSO事件是在中、東太平洋表層海水中存在較長(zhǎng)時(shí)間的異常行跡，如果Nino3.4區(qū)海溫距平指數(shù)（SSTA）超過0.5℃且時(shí)間保持在6個(gè)月以上，則會(huì)引發(fā)厄爾尼諾事件，而SSTA值≤ -0.5℃且保持6個(gè)月以上，則會(huì)導(dǎo)致拉尼娜事件的發(fā)生。如果存在單月份中斷，則可以認(rèn)為持續(xù)存在。而對(duì)于干旱等級(jí)強(qiáng)度而言，厄爾尼諾事件大多出現(xiàn)于春夏兩季，出現(xiàn)頻次與強(qiáng)度都比較高，會(huì)在來年初春季節(jié)結(jié)束。氣象干旱現(xiàn)象的發(fā)生與氣溫、降水有著密切關(guān)系，厄爾尼諾事件發(fā)生年降水量可能會(huì)較少，易引發(fā)旱災(zāi)，會(huì)對(duì)張家口地區(qū)旱災(zāi)范圍產(chǎn)生很大的影響。

3.3 全球變暖

全球變暖會(huì)引發(fā)氣候異常和氣象災(zāi)害現(xiàn)象，不利于全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展，會(huì)給人類活動(dòng)造成損失。全球變暖會(huì)使全球氣溫升高，對(duì)全球氣候系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。張家口地區(qū)近年來的氣溫與全球變暖有著正向響應(yīng)關(guān)系，隨著氣溫的上升，夏天會(huì)有更多的酷熱天氣，容易引起高溫等極端天氣，影響氣象干旱情況。全球變暖會(huì)使海汽體系統(tǒng)發(fā)生改變，ENSO事件與張家口地區(qū)氣溫具有微弱正相關(guān)，但與降水有著顯著的負(fù)相關(guān)，如果ENSO事件強(qiáng)度與頻率上升，會(huì)使該地區(qū)的氣溫升高、降水量減少，從而易誘發(fā)干旱事件。

4 結(jié)論

2006—2021年的張家口地區(qū)春、秋干旱情況有所減輕，而夏季干旱時(shí)有發(fā)生，有增加趨勢(shì)，冬旱具有不明顯減緩特點(diǎn)。短期春旱情況有所減緩，由原來的干旱轉(zhuǎn)變?yōu)檎；蚵詽駶?rùn)。大部分地區(qū)及年份的夏季干旱時(shí)有發(fā)生，干旱程度與空間范圍都比較大，具有很強(qiáng)的持續(xù)性，但也有減緩趨勢(shì)。從空間來看，冬旱在壩上與壩下具有一致性，旱情嚴(yán)重程度有所不同。

采用3個(gè)月時(shí)間尺度的SPI標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)，可以更為客觀、準(zhǔn)確地體現(xiàn)出張家口地區(qū)干旱在不同季節(jié)演變特征，尤其是會(huì)給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來很大影響的夏旱，可利用該指數(shù)來對(duì)農(nóng)業(yè)干旱情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與預(yù)警。但因?yàn)镾PI標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)只針對(duì)降水，沒有考慮蒸發(fā)、蒸散等因素。因此，針對(duì)水資料及灌溉條件良好的區(qū)域，還應(yīng)綜合分析與判斷干旱情況，這樣才能更為準(zhǔn)確地識(shí)別與分析干旱情況的改變情況。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Abstract The occurrence of drought will have a great impact on agricultural production in Zhangjiakou area， lead to crop reduction and no production， and bring great economic losses. In this paper， the standardized precipitation index SPI and data statistical analysis methods are used to deeply analyze the temporal and spatial change characteristics of seasonal drought in this area， which can provide reference for drought prevention.

Key words Zhangjiakou; Drought charac-teristics; Meteorological