2013年中国南方农业旱灾风险形成机理研究——以湖南省衡阳市为例

刘兰芳，陈 涛，肖志成，谭青山，金菊良，周松秀

（1.衡阳师范学院 资源环境与旅游管理系，湖南 衡阳 421002；2.湖南衡阳市气象局，湖南 衡阳 421001；3.合肥工业大学 水资源与环境工程研究所，安徽 合肥 230009）

干旱缺水制约农业可持续发展［1］，严重威胁中国粮食安全，旱灾风险也就成为中国农业生产面临的重大问题。据统计我国气象灾害损失约占各类自然灾害损失的70%，而旱灾损失占气象灾害损失的50%以上［2］。随着全球变暖，蒸发加强，干旱危险性加剧，旱灾风险性有增强趋势［3］。因此，全球变暖背景下，识别与诊断干旱致灾因子，探讨旱灾风险形成机制对中国农业防旱抗旱具有重要的理论意义。旱灾风险研究已成为灾害学界的热点问题［4］。近几十年来，我国旱灾研究侧重旱灾风险评价指标构建、干旱指标等级划分以及干旱时空分布规律等［5］。但综合考虑致灾因子、孕灾环境以及抗灾应急管理的研究不多，同时现有的区域旱灾研究主要集中在北方干旱区，而对于南方季节性旱灾风险的成因研究较少［6－9］。

2013年6月以来，中国南方出现了长时间高温少雨天气。依据灾害系统论，表明中国南方遭遇了高强度的干旱致灾因子。中国南方又是重要的水稻生产基地，高强度的干旱致灾因子，给水稻生产造成一定影响。从风险角度来看，也就是南方水稻生产出现了旱灾风险。在区域灾害研究中，一般可用农业旱情来描述旱灾风险，即可采用农业旱灾受灾率与成灾率进行量化评价。当旱灾受灾率大于50%时，或成灾率大于60%，可判定为特大干旱。2013年衡阳市一季中稻受灾率为58.7%，成灾率达79.1%。由此可见，2013年衡阳市遭遇了特大旱灾风险。如此巨大的旱灾灾情风险是多种因素共同作用的结果。根据区域自然灾害系统理论，灾害风险是致灾因子、孕灾环境以及抗灾应急管理系统共同作用的结果。为此，本文立足系统理念，从致灾因子、孕灾环境以及抗旱应急管理三个方面分析2013年衡阳市旱灾风险的形成机理。

1 干旱高危险性是旱灾风险形成的直接原因

灾害系统论认为，形成灾情风险的直接因素叫致灾因子，其程度用危险度确定。针对同样的承灾体而言，致灾因子危险度越高，造成的灾情越大，也就是旱灾风险性越大。2013年中国南方旱灾风险的形成与高危险性干旱致灾因子有着密切联系。本文用综合气象干旱指数CI来判定干旱致灾因子的危险度（Hd）。

1.1 2013年干旱危险度确定方法

干旱危险度确定方法众多，本文采取综合气象干旱指数法（CI）。因为综合干旱指数法（CI）考虑了降水和蒸发两个因子，季节性干旱区更适合采取此方法。其计算公式为：

公式（1）中Z30、Z90分别是近30d和近90d标准化降水指数；M30是近30d相对湿润指数；a表示近30d标准化降水系数，这里取平均值0.4；c是近30d相对湿润系数，平均取0.8。依据《气象干旱等级》国家标准，当连续10天CI≤－0.6时，就确定为发生一次干旱过程。干旱过程的开始日为第1天出现CI≤－0.6的日期，结束日期为最后1次CI＞－0.6的日期。干旱危险度（Hd）就是干旱过程中所有天的CI指数和，计算公式为：

公式（2）中Hd为干旱危险度，其值越小，危险性越高；CIni为干旱过程中第i天的综合干旱指数；n为干旱过程的总天数。

1.2 2013年衡阳市干旱危险度特征分析

依据衡阳市7个气象观测站2013年1月1—2013年10月逐日气温、降水数据，利用公式（1）计算出各站点每天的CI值，同时依据CI≤－0.6确定干旱过程，利用公式（2）计算干旱过程中的干旱危险度（Hd），结果见表1。

表1 衡阳市干旱过程诊断及干旱危险度（2013年1月—2013年10月）

续表

由表1看出，2013年衡阳市各个县域均出现了较长的干旱过程，干旱危险度较高，导致衡阳市自6月中旬以来，一直遭遇旱灾风险。最早一次干旱过程是3月9日～3月19日，发生在衡阳县；持续时间最长的一次干旱过程出现在衡南县，长达140d。将各个县域干旱持续日数累计统计，以衡阳县干旱日数最大，为150d，常宁市干旱日数最小，为98d。干旱危险度最高是衡南县，衡阳县次之。正是这种干旱危险性的区域差异，使得衡南县、衡阳县、祁东县成为了旱灾高风险区，而常宁市、耒阳市为旱灾低风险区。

2 敏感的孕灾环境诱发了旱灾风险

2.1 异常的环流导致持续高温少雨天气

从500hPa高度场图（图1a）可以看出：欧亚大陆范围内为强经向环流，西太平洋副热带高压发展强盛并向西伸，588位势米闭合高压单体控制东海，湖南及华南大部在586位势米控制范围之内，在中国大陆西北部为586位势米闭合高压单体控制，中心大约在35°N，90°E附近。由图1b看出，暖中心与高度中心相匹配。这种波长较长的高压中心位置分布及与温度场的配置，有利于天气系统的持续和稳定。致使衡阳市长时间受到586位势米闭合高压单体控制，从而导致该区域长时间的高温少雨的天气。从中层环流（图2）可以看见，在80～110°E，30～40°N有15℃和18℃的暖中心存在，衡阳市位于暖中心的东侧，而700hPa和850hPa环流以西风为主，故衡阳市中层大气出现暖平流，从而对衡阳市起着增温的作用。由图3可知，衡阳市垂直速度为正值，反映该处的下沉气流强，不具备降水形成条件。结合上述高层温度分布情况，由于大气高层温度比常年要低，高层空气下沉并增强，使中低层的温度维持在比较高的水平，而衡阳市正好处于这个区域，造成此地区长时间出现高温少雨天气。再者，2013年台风活动较常年偏少也是衡阳市长时间高温少雨形成的原因之一。台风是中国南方地区降水的重要天气系统之一，常年平均有3～4个台风登陆给我国内陆地区带来丰富的降水。但2013年6月以来，登陆台风只有2个，且台风势力弱小，根本没有进入到湖南省衡阳市。此外，2013年6月至7月，南海夏季风偏弱，不能与北方的冷空气在长江以南地区交汇也是造成衡阳市长时间高温少雨天气的原因之一。

图1 2013年7月500hPa高度场（a，10gpm）和温度场（b，℃）

图2 2013年7月700hPa温度场

图3 2013年7月700hPa垂直速度图

2.2 严重的水土流失强化了干旱危险性

衡阳市土壤以红壤为主，约占整个衡阳市土壤面积的57.9%。由于红壤保水能力差，一旦遇上干旱季节，土壤蓄水不足，容易形成季节性土壤缺水；在雨季，红壤区地表径流过大，又加速了水土流失。据湖南省土壤侵蚀遥感调查资料，衡阳市2012年土壤侵蚀总面积3 896km2，占全市土地总面积的25.5%，其中中度以上土壤侵蚀面积2 902km2，占总侵蚀面积的74.5%。其中以衡南县土壤侵蚀面积最大，全县土壤侵蚀面积915km2，占其总面积的34%，尤其是在紫色页岩和第四纪粘土大面积分布的丘岗荒地，在其特定的气候土壤条件下，植被破坏后很难恢复，许多地方长期以来植被稀少，生态环境继续恶化，造成土地退化严重，甚至土地荒芜，基岩裸露，呈现出以侵蚀劣地为标志的红色荒漠化景观。水土流失严重，导致阻塞河湖山塘，从而加剧了2013年干旱的危险性。

3 抗旱应急管理系统不完善强化了旱灾风险性

完善而有效的抗旱应急管理系统可以减轻旱情，也就是能降低灾害风险，反之则会强化灾害风险性。抗旱应急管理是一个动态管理，包括干旱发生前的预防灾害的各类措施以及干旱发生过程中的抗旱决策等。2013年衡阳市旱灾损失严重，致灾因子强度大是根本原因，但抗旱应急管理中存在的诸多问题起着强化作用。

3.1 水利工程防旱能力不足

衡阳市属于典型的亚热带季风性湿润气候，年降水量丰富，但季节分布不均匀，要保证农业用水安全，必须实施跨时间调水，也就是在雨季要依靠水利工程进行蓄水，因此水利设施的数量与质量是衡阳市农业有效防御干旱灾害的首要手段。衡阳市现有水利设施数量不能满足农业蓄水需要。目前全市拥有各类水利设施44.16万处，但大、中型水库严重不足，其设计灌溉面积1.867×105hm2，全市耕地面积达2.93×105hm2，尚有1.07×105hm2耕地缺乏良好的灌溉条件。全市拥有的小型水利设施数量较多但蓄水能力小，且其分布极不均匀并淤积严重，尤其是水田集中成片的区域，缺乏水利设施，导致水稻种植区需水量大，但蓄水量小的矛盾的产生。全市有效灌溉率为75%，尚有25%的水稻田没有水利灌溉设施，而这部分水田又是重要的水稻生产基地，致使其干旱灾害风险大。水利设施除了数量不足，还存在工程质量差，安全灌溉效率较低的问题。衡阳市水利设施绝大部分建于20世纪50—60年代，因当时资金少，设备材料紧缺，设计标准偏低，通过几十年的运行，工程老化，无资金维修与更新改造，工程安全问题日益严重。据调查统计，全市58%的中型水库为严重病险水库，71%的山坪塘属于漏塘，40%的小型水库不能正常蓄水。由于数量不足且安全蓄水能力差，导致全市尚有651 623人处于饮水十分困难，灌溉用水十分困难的耕地达3.9×104hm2（见表2）。由表2看出，以衡东县有效灌溉率最大，故2013年干旱期间，衡东县水稻受灾面积偏小；祁东县有效灌溉率最低，也致使该县水稻受灾面积最大，实地考察得知，祁东县风石堰镇小桥村水稻旱灾受灾率为90%以上，近50%的中稻颗粒无收。

表2 衡阳市主要水利设施与抗旱能力及缺水统计情况

3.2 抗旱应急处理措施不得力

如前所述，2013年自6月中旬以来，衡阳市就进入了高温干旱过程，但其间抗旱应急处理措施不得力，主要表现在：

一是机电灌溉设备维修管理不到位，导致实际灌溉效率不足。抗旱减灾最直接的方式就是及时引水灌溉，灌溉效率高低一方面决定于充足水源，对于衡阳市而言，如前所述，由于水利设施不足，2013年前期蓄水十分有限，这加大了干旱期间抗旱的艰巨性；另一方面，衡阳市2013年实际灌溉效率较低（见表3）。衡阳市实际灌溉效率偏低，其原因主要是80%左右的电灌站建于20世纪60—70年代，其运行时间达40多年，长时间运行，又没有专业人员进行及时维修与管理，大部分设备老化，难以进行高效灌溉，甚至有些电灌站无法正常运行。如衡山县不能正常运行的电灌站占27%，衡南县电灌站80%属于淘汰设备，祁东县能正常工作的电灌站只有10%［10］。本区稻田成片的区域其水源是从水库、山塘，通过沟渠引水灌溉，而所有的沟渠也始建于20世纪50—70年代，都是土质沟渠，以漫灌的方式进行灌溉，其水资源利用率为30%左右。由此可见，本就不足的水资源，由于设备老化，灌溉方式陈旧，造成实际灌溉能力显著下降，干旱风险性明显加强。

表3 2013年衡阳市灌溉效率统计

二是干旱监测与预警信息系统不健全，导致衡阳市抗旱应急处理不当。自然灾害一般具有突发性，尽早进行灾前预报，提醒人们做好各项应对灾害的准备以及如何在最短的时间提示处在危险中的承灾体及时进行抗灾减灾都十分重要。2013年干旱出现前，气象部门没有做到未雨绸缪，未能提示水利部门、农业部门做好抗旱的物质准备，尤其是在5月没有保证水利设施充分蓄水，导致6月以来抗旱缺少水源。再者，由于干旱监测结果不及时，直至7月上旬，政府部分还未意识到干旱的严重性，特别是基层领导没有引导农户做好抗旱的心理准备与物质储备，使得当地农户面对长时间的高温干旱天气时束手无策。

此外，抗旱应急管理处理不当行为还表现在引水灌溉缺乏全局考虑，农户之间、水稻种植农户与水库承包者之间难以相互协调，造成人为放大旱灾风险性。实地调查得知，祁东县风石堰镇唐福冲水库有一定数量的蓄水，可以保证其灌溉区水稻种植所需水量，但水库承包者因顾及自己的利益，不愿意放水给水稻种植户进行水利灌溉，致使其灌溉区干旱风险性扩大。

4 结 语

2013年衡阳市旱灾风险性的形成是天灾与人祸共同结果。一方面是环流异常导致高危险性的干旱过程，另一方是农田水利设施薄弱导致抗旱能力不足，同时还存在抗旱应急管理处理不当，使得抗旱减灾难以实现。因此衡阳市应加强水利设施建设，健全抗旱应急管理系统，提高区域抗旱减灾能力。

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