近51a来陕西农业干旱特征分析

李红梅,范建忠,李星敏

(陕西农业遥感信息中心,西安 710014;陕西省气象科学研究所,西安 710014)

近51a来陕西农业干旱特征分析

李红梅1,范建忠1,李星敏2

(陕西农业遥感信息中心,西安 710014;陕西省气象科学研究所,西安 710014)

利用1961—2011年陕西51a来的农业干旱资料对旱灾时空分布特征及发生频率详细分析,结合同时段气象资料分析了旱灾程度与温度和降水的关系。结果表明:陕西农业干旱季节性和区域性特征明显,20世纪60年代至21世纪初受旱面积和受旱百分率均呈显著增加趋势,2002年以后有所缓和,受旱面积在20世纪90年代出现峰值。大旱年份多出现在暖干年份,旱灾发生程度与降水呈明显负相关,温度高低在一定程度上会加快或抑制干旱的发生和发展。

农业干旱;时空特征;陕西

陕西地处我国西北地区东部生态环境脆弱带,自然灾害发生频繁,其中干旱是出现最多,持续时间最长,危害范围最广、经济损失最大的一种灾害,尤其是对农业危害最大的气象灾害[1-2]。受全球气候变暖影响,陕西气候也出现暖干化趋势,自然因素使地表径流量有不同程度减少,加上大量的水利工程退化和河流严重污染等人为因素影响,农业干旱灾害不断加剧[3-5]。因此,分析陕西农业旱灾特征及变化规律,对增进人们对该区农业旱灾的认识以及政府制定防御和减轻旱灾的决策等都具有重要的现实意义。

1 资料与方法

采用陕西97个气象站点1961—2011年逐日平均气温、日降水量资料。有关农业受旱面积、成灾及重旱面积资料源自 《陕西救灾年鉴》和《陕西统计年鉴》,农业播种面积源自 《陕西统计年鉴》。

根据文献资料搜集有关干旱数据,采用数理统计法,对51a来陕西各年干旱程度、面积进行特征趋势分析,采用距平法和相关分析法对陕西省气温和降水年际变化特征及其与干旱程度、范围相关性进行分析。

2 结果分析

2.1 农业受旱及成灾面积变化

根据相关资料统计分析,近51a来陕西年均受旱面积1.87×106hm2,年均成灾面积7.47 ×105hm2,受旱与成灾面积比为2.51。受旱面积超过3.0×106hm2的年份有1979、1994、1995、1998和2001年,平均约10a一遇,其中1998年最大,为3.65×106hm2。受旱面积大于2.0×106hm2的有23a,平均约2a一遇。成灾面积超过1.0×106hm2的有1962、1972、1987、1992、1994、1995、1997、1999、2000、2001、2006和2009年,共12a,占统计年数的23.53%,即平均约4.3a出现一次。成灾面积最大值出现在1994年,为2.1×106hm2。

近51a陕西农业受旱面积整体呈增加趋势,线性倾向率为18.22×103hm2/a,通过α=0.05的显著性检验。20世纪60年代至21世纪初农业受旱面积增加趋势相当显著(P<0.001),平均每年增加51.98×103hm2/a,2002年后呈缓慢减少趋势(P<0.1)。成灾面积总体以10.56 ×103hm2/a的倾向率呈(P<0.05)显著增加趋势,1961—1995年成灾面积线性倾向率为18.83×103hm2/a,通过0.01的显著性检验,增加趋势较为明显。1996—2011年成灾面积呈减少趋势(P<0.01),平均每年减少64.32×103hm2/a。由图1可见,受旱及成灾面积20世纪70年代中后期和90年代出现两个高峰期,农业旱灾面积年代变化上以90年代变化最大,与全国农业旱灾面积变化趋势一致。

图1 陕西1961—2011年农业受旱及成灾面积年际变化

2.2 农业受旱百分率变化

为了更好地分析农业旱灾影响大小,选用实际农作物的受旱百分率 (重旱百分率)来衡量陕西农业旱灾程度。年受旱百分率是指某年的农作物受旱面积与该年农作物播种面积之比。年重旱百分率是指某年的重旱面积与该年农作物播种面积之比。

近51a来,陕西年平均受旱百分率为47.2%;最大值出现在2001年,为91.9%; 1964年最小,为6.8%;超过年平均受旱百分率的年份有27a,分别是1965年、1978—1982年、1986年、1988—2007年,占统计年份的52.94%,其中1988—2007年受旱百分率连续20a超过平均受旱百分率。年受旱百分率超过80%的有4a,分别是1995、1998、2001和2002年,表明20世纪80年代末至21世纪初是陕西干旱发生持续性较强、受旱范围较大、受旱程度较重的时段。由图2可知,年受旱百分率总体呈上升趋势(P<0.001),20世纪70年代后期至80年代初及整个90年代受旱百分率均超过50%,说明这两个时段干旱发生范围较广。

从图3可知,陕西近51a重旱百分率比平均为14.7%,其中最大值在1995年,为 49.0%。各年代重旱百分率相差较大,60年代初至80年代中期重旱百分率较低,年均重旱百分率9.7%,80年代末重旱百分率开始明显增加,整个90年达重旱发生率均较高,峰值出现在90年代中期,2000年以后有所回落。

图2 1961—2011年陕西受旱百分率年际变化

图3 1961—2011年陕西重旱百分率年际变化

2.3 农业干旱时空特征

根据历史资料统计分析(表1),近51a来陕西以夏季旱灾最多,占各类季节性干旱次数的31.25%;其次冬春连旱、秋旱和春旱,分别占各季干旱次数的14.84%,13.28%和12.5%。春夏连旱在陕北、关中、陕南均有发生,且频次较高,波及范围广、持续时间长,危害严重。夏秋连旱危害最为严重。

分地区来看,陕北共出现各季干旱87次,以春旱和夏旱居多,分别占总次数的18%和29%,主要时段集中在3—6月;关中104次,以夏旱和冬春旱连旱频率较高,近51a约有52%主要时段集中在6、7、8三个月,其次是前一年10月至次年3月;陕南73次,以夏伏旱居多,占干旱发生总次数的33%,主要时段在7到8月。冬春旱陕北最多,关中次之,陕南最少;夏旱关中最多,陕北次之,陕南最少。

表1 1961—2011年陕西全省及各地区各季干旱发生频次 次

总体来看,陕西旱灾发生的季节性强。近51a来陕西单季旱灾以夏季旱灾频次高,旱情重,危害最大;其次为春、秋旱灾;冬季旱灾最少。双季旱灾以冬春连旱最多;其次为春夏连旱;夏秋季与秋冬季连续旱灾较少。三季连续旱灾,以秋冬春连续旱灾较多,冬春夏连续旱灾较少。四季连续旱灾只发生过3次,分别是1977年、1995年和1997年。

2.4 农业干旱与降水和温度变化的关系

据干旱资料统计分析,20世纪60年代至70年代末,干旱年间隔性出现,频率较低,80年代开始逐渐增多,90年代发生干旱次数最多。近51a中大旱年有1961、1966、1972、1977、1978、1980、1986、1987、1991、1994、1995、1997、1999、2001、2002和2009年,共16a,连续发生干旱年有6次,分别是1965—1966年, 1971—1972年,1976—1977年,1979—1980年,1994—1995年,2001—2002年。

1961年以来,陕西年平均气温上升0.22℃/10a,1986年后增温趋势明显加快,增温幅度呈现 “北强南弱”的特征。降水平均减少6.2 mm/10a,西部地区年均减少量大于东部,南部减少量大于北部,其中陕南降雨量减少趋势最为明显。由图4见,20世纪60年代初至80年代末年气温负距平居多,年降水距平百分率以正值居多,90年代以后年气温正距平居多,降水距平百分率负值居多,气温总体呈上升趋势,降水呈减少趋势。

综合干旱、温度和降水资料分析,在16个大旱年份中,有12a属高温少雨年份,3a属少雨年份,1a属高温年份。60年代初至70年代末陕西大部属冷湿阶段,干旱发生较少;80年代属暖湿,干旱频次逐渐增多;进入90年代后,增温幅度明显增加,降雨偏少,干旱发生频次明显增多。干旱程度与降水呈明显的负相关,温度是影响干旱强度的第二大因子,温度偏高年份,蒸发量加大,将加快加重干旱发展程度,温度偏低年份,蒸发量小,会对干旱发展有一定抑制作用。

图4 1961—2011年陕西年气温距平(柱状图)、降水距平百分率 (折线图)年际变化

3 结论

3.1 近51a陕西农业受旱面积呈增加趋势,20世纪60年代至21世纪初农业受旱面积增加趋势显著,平均每年增加51.98×103hm2/a,2002年后呈缓慢减少趋势。1961—1995年成灾面积总体以18.83×103hm2/a的倾向率呈增加显著趋势,1996年以后成灾面积呈减少趋势。

3.2 陕西年平均受旱百分率为47.2%,20世纪70年代后期至80年代初以及整个90年代两个时段干旱发生范围较广,受旱百分率均超过50%。重旱百分率各年代相差较大,60年代初至80年代中期重旱百分率较低,在80年代开始明显增加,整个90年代重旱发生率均较高,峰值出现在90年代中期。

3.3 陕西农业旱灾发生的季节性和区域性特征明显,陕西以夏旱居多,占各类季节性干旱频次的31.25%。陕北以夏旱和春旱居多,主要干旱时段集中在3—6月;关中夏旱和冬春连旱居多,主要时段集中6、7、8三个月;陕南夏伏旱占多数。关中发生干旱频次最多,其次是陕北,陕南最少。

3.4 大旱年份中75%都属高温少雨年份,降水时空分布不均,而且呈偏少趋势成为陕西干旱发生的主导因素,随着暖干化趋势的加剧,陕西今后防旱减灾的任务将会更加艰巨。

[1] 刘引鸽,缪启龙.陕西干旱灾害特征分析[J].宝鸡文理学院学报:自然科学版,2002,22(4): 308-310.

[2] 石忆邵.陕西省干旱灾害的成因及空间分布特征[J].干旱区资源与环境,1994,8(3):51-52.

[3] 刘引鸽.西北干旱灾害影响因子分析[J].灾害学,2003,18(2):18-22.

[4] 王晓冬.陕甘宁地区气候变化及相关影响分析[J].干旱区地理,2004,27(1):24-28.

[5] 李新.中国华北和西北地区水量短缺对农业的压力及对策[J].干旱区地理,2002,25(4): 290-295.

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1006-4354(2013)06-0009-04

2013-08-08

李红梅(1984—),女,学士,工程师,主要从事遥感干旱监测与遥感环境监测应用研究。