近54年柳州干旱的时空特征分析

张凌云，李宜爽，袁马强，张辛

（1．柳州市气象局，广西 柳州545001；2．鹿寨县气象局，广西 鹿寨545200）

引言

干旱是我国发生频率较高的一种气象灾害，对农林、水利、电力、旅游等行业以及人民群众的生产生活影响很大，研究干旱的发生规律、发生机理，为预测、防御干旱灾害提供技术基础，可有效降低干旱的危害。对于广西区域发生的干旱而言，前人已经开展了较多的研究工作，李耀先等［1］通过选取桂林等12个站为代表站，根据月降雨量距平，确定干旱等级指标，分析了广西干旱的时空分布特征。唐伍斌［2］分析了广西秋冬季旱涝的时空分布特征及同期环流背景，李宇中等［3］也对广西秋季异常干旱的气候背景作了分析。此外，其他气象工作者也对广西不同区域发生的干旱事件作了一些研究工作［4－13］，但专门针对柳州干旱系统性的研究仍属空白，仅有少量个例分析［14］。本文拟以降水量距平百分率作为干旱指标，对柳州近54年干旱的时空分布特征进行分析，以便更好地认识柳州干旱的发生规律，更好地为防灾减灾服务。

1 资料与方法

1．1 资料来源

本文所用雨量资料为柳州市及所辖6个县1961－2014年共54的的逐日降水资料。季节划分采用传统的四季划分方法，即：3－5月为春季，6－8月为夏季，9－11月为秋季，12月－翌年2月为冬季。

1．2 降水量距平百分率（pa）的计算方法

根据国家气象干旱等级标准GB／T20481－2006［15］，降水量距平百分率是表征某时段降水量较常年值偏多或偏少的指标之一，能直观反映降水异常引起的干旱，降水量距平百分率等级适合于半湿润、半干旱地区平均气温高于10℃的时段，较适合柳州使用。根据下式计算：

2 近54年柳州各季节干旱的空间分布特征

国家气象干旱等级标准 GB／T20481－2006［15］规定，季节尺度降水量距平百分率划分干旱的标准为：－50%﹤pa≤－25%确定为轻旱，－70%﹤pa≤－50%确定为中旱，－80%﹤pa≤－70%确定为重旱，pa≤－80%确定为特旱，不分干旱等级时，pa≤－25%确定为一个干旱年份。根据上述标准，对柳州各站的季节降水量运用（1）式进行计算，pa得出的值再进行干旱年份统计和干旱等级划分，表1给出的是近54年柳州各站的干旱频数及干旱等级统计结果，图1为干旱总频数的空间分布情况。

2．1 各季节干旱总频数的空间分布

从近54年干旱总频数的空间分布情况来看（图1，见彩图），春季三江发生干旱频数最多，共有14次，其次是鹿寨，共有11次，柳江最少，仅有7次，其余4个县区较接近，约为8－9次，因此，春季柳州干旱频数的空间分布特征是北部和东部多、其他地区少。夏季干旱频数最多的是柳城县，共有18次，最少的是鹿寨县，共有11次，其余5个县区较接近，在13－16次之间，因此，夏季柳州干旱频数的空间分布特征是西多东少。秋季发生干旱频数最多的是融安县，共有22次，其余6个县区较接近，总频数在16－18次左右，总体空间分布特征是东北部最多、其他地区接近。冬季干旱频数最多的是柳城县，共有17次，最少的是融安县，共有12次，其余5个县区较接近，约14－15次，总体分布特征是西南部多、东北部少、其他地区居中。

2．2 各季节不同等级干旱事件的空间分布

从干旱等级划分结果来看（表1），近54年柳州各地春季的干旱事件以轻旱为主，占春旱总频数的89%，其余11%为中旱，春季未发生过重旱、特旱事件。夏季的干旱事件也是以轻旱为主，占夏旱总频数的87%，但中旱频数较春季增多了5次，并发生了1次重旱，夏季亦未发生过特旱事件。秋季，中旱以上等级的干旱事件明显增多，占秋旱总频数的45%，其中重旱发生了4次，特旱发生了3次，重旱、特旱事件占6%。冬季，重旱、特旱事件进一步增多，共发生了23次，占冬旱总频数的23%，可以说明，柳州各季节的干旱严重程度呈现出从春、夏、秋、冬依次递增的趋势。从各等级干旱事件的空间分布来看，春季、夏季、秋季三江、融安未发生过重旱、特旱事件，夏季、秋季的重旱、特旱事件主要发生在柳州中部和南部地区，冬季三江也未发生过重旱、特旱事件，总体而言，近54a柳州各季节的重旱、特旱事件，主要发生在中部和南部地区，即中部和南部地区发生的干旱较北部地区要严重。

3 近54年柳州各季节干旱的时间变化特征

表1 1961－2014年柳州7站各季节干旱频数统计结果

表2 1961－2014年柳州各站春季降水量的两两相关系数

3．1 柳州各站季节降水量的相关性分析

柳州地处桂北，其地形为狭长形，南北纬度相差2．1°，东西经度相差 1．2°，市境内各地区同属亚热带季风气候区，雨热气候特征基本一致［16］。为了进一步证实各地区之间降水变化的一致性，以便计算全市的面雨量值，有必要对各地区降水量作详细的相关分析，表2给出的是1961－2014年柳州7站春季降水量的两两相关系数［17］计算结果，其他三个季节各站两两相关系数（图略）分别为：夏季在 0．460－0．934之间，秋季在 0．486－0．939 之间，冬季在 0．632－0．962之间。查相关系数检验表得知，当样本长度为54，即自由度 n＝54－2＝52 时，显著水平 α＝0．05 的 t检验相关系数临界值为0．268。可以看出，在四个季节里面，除了春季三江和柳州、融安和柳州的相关系数未通过α＝0．05显著水平检验外，其他所有季节各站之间的两两相关系数都通过了检验，且有五分之四的站点之间相关度都在50%以上，有四分之一的站点之间相关度达到80%以上，说明柳州各地降水的气候变化特征较一致，用7个站各季节的雨量平均值作为柳州的面雨量，来分析柳州全市性干旱的时间变化特征，具有科学性和合理性。

3．2 柳州各季节干旱总频数及干旱等级分析

采用7个站降水量的a平均值作为柳州的面雨量，用降水量距平百分率划分出近54a柳州各季节的干旱频数及干旱等级，结果如表3所示。可以看出，近54a柳州夏季发生干旱的频数最多，共有14a，其次是秋季和冬季，分别有13a和12a，春季发生干旱的频数最少，仅有6a。从不同等级干旱事件的发生频数来看，春季和夏季发生的干旱事件全部为轻旱，秋季的干旱事件也主要是轻旱，但增加了2次中旱和1次重旱，冬季的中旱以上干旱事件明显增加，并出现了3次特旱，说明由春季到夏季，柳州的干旱程度有加重趋势，与空间分布统计结果一致。

表3 1961－2014年柳州各季节干旱频数及干旱等级的统计结果

3．3 柳州各季节干旱的年代际变化特征

为了研究干旱的年代际变化特征，根据降水量距平百分率划分出各季节干旱年份，再统计出各个年代发生干旱的总频数，结果如图2所示。由图可见，柳州春季干旱频数的年代际变化特征是：1960－1980年代较少，共 2次，1990－2010年代较多，共4次。夏季干旱频数的年代际变化特征是：1960－1980年代较多，共9次，1990－2010年代较少，共5次。秋季干旱频数的年代际变化特征是：1960－1980年代较少，共4次，1990－2010年代较多，共9次。冬季干旱频数的年代际变化特征是：1960－1980年代较多，共8次，1990－2010年代较少，共4次。上述结果表明，春季和秋季柳州1980年代以前干旱发生较多，1990年代以后干旱发生较少，夏季和冬季的特征相反，即1980年代以前干旱发生较少，1990年代以后干旱发生较多。各季节干旱发生的总频数则呈现出一个单峰型变化特征，1980年代为波锋，干旱总发生频数为11a，时间往前和往后推，干旱发生频数都逐渐减少，其中1960年代和2010年代最少，分别有4次和3次。

图2 1960－2010年代柳州各季节干旱频数分布情况

4 结论与讨论

（1）从各地干旱总频数和不同等级干旱事件的空间分布统计结果来看，春季柳州干旱频数的空间分布特征是北部和东部多、其他地区少，夏季西多东少，秋季东北部最多、其他地区接近，冬季西南部多，东北部少，其他地区居中。干旱等级分布特征是北部以轻旱、中旱为主，重旱、特旱事件主要发生在中部和南部地区。

（2）区域气候特征的一致性和相关性分析表明，柳州各地区季节降水量相互之间具有较好的相关性，气候变化趋势基本一致，用7个站降雨量的平均值作为面降雨量来划分柳州的全市性干旱具有科学性和合理性。

（3）不同干旱等级事件的季节发生情况分析表明，从春季到冬季，柳州的干旱发生严重程度有随时间递增的趋势，全市性的中旱、重旱、特旱事件主要发生在秋季和冬季，春季、夏季干旱事件全部为轻旱。

（4）从干旱总频数的年代分布来看，近54a柳州全市性干旱总频数的年代际变化呈单峰型，1980年代为波峰，1960年代和2010年代为波谷。各季节干旱频数的年代际变化趋势是：春季和秋季1980年代以前干旱发生较多，1990年代以后干旱发生较少，夏季和冬季1980年代以前干旱发生较少，1990年代以后干旱发生较多。

（5）本文对干旱的分析统计方法较单一，没有涉及干旱的发生机理，相关工作有待今后进一步开展。

［1］李耀先，李秀存，张永强，等．广西干旱分析与防御对策 ［J］ ．广西农业科学， 2001， （3）： 113－117．

［2］唐伍斌．广西秋冬季旱涝的时空分布特征及同期环流分析 ［J］ ．气象， 2009， 35 （1）： 108－113．

［3］李宇中，黎伟标．广西秋季异常干旱的气候背景及其成因 （J） ．自然灾害学报， 2008， 17 （5）： 101－107．

［4］吴林，沈晗，王刚，等．广西贺州地区气温和干旱的气候变化特征 ［J］ ．热带地理，2009，29（3）：224－235．

［5］钟利华，周绍毅，邓英姿，等．广西近年高温干旱气象灾害及对电力供求的影响 ［J］．广西气象，2007，22（3）： 82－84．

［6］彭本贤．1991年广西干旱的天气气候特色及成因分析［J］ ．广西气象， 1992， 13 （2）： 34－35．

［7］王艳兰，周文志，纪英，等．1998年秋至1999年春桂林干旱的特征及成因分析 ［J］．广西气象，1999，20（4）： 32－34．

［8］陈国保，陈利东，陆小林．玉林市近50年来的干旱规律及防御对策 ［J］．广西气象，2006，27（3）：41－43．

［9］黄雪松，赵江洁，李艳兰，等．20世纪90年代以来广西重大水旱灾害回顾 ［J］．气象研究与应用，2007， 28 （4）： 17－19．

［10］李秀存，张永强，李耀先．厄尔尼诺 （El－Nino）与广西异常气候关系研究 ［J］．广西气象，2000，21（3）：29－32．

［11］钟利华，周玲萍，况雪源，等．广西1998／1999年秋冬春异常干旱诊断分析 ［J］．广西气象，1999，20（4）： 24－28．

［12］官满员．2004年特大干旱成因分析 ［J］．广西气象，2007， 28 （1）： 60－63．

［13］王位德，梁毅进，彭武坚，等．桂东南2000年夏秋严重干旱及成因分析 ［J］ ．广西气象， 2001， 22 （2）： 40－43．

［14］张凌云，李家文，朱斌，等．柳州2010年早春干旱及其对农业的影响 ［J］．气象研究与应用，2011，32（1）： 52－57．

［15］中国国家标准化管理委员会．中华人民共和国国家标准 ［M］： 气象干旱等级 GB／T 20481－2006．北京：中国标准出版社，2006（11）：1－3

［16］刘蕾，张凌云，李家文．近52年柳州地区降水时空分布变化 ［J］ ．气象研究与应用， 2013， 34 （2）： 22－25．

［17］黄嘉佑．气象统计分析与预报方法 ［M］，北京：气象出版社， 2004： 5－32．