1961—2010年朝阳地区春播期干旱指数变化特征分析

王晓霞　冯淑霞

摘要 利用朝阳地区1961—2010年50年4—5月降水、气温资料，计算春播期干旱指数，划分干旱标准，并分析了干旱指数时空分布特征和变化规律。结果表明：“十年九旱”是朝阳地区显著气候特征，叶柏寿、凌源和建平发生干旱的概率为100%，喀左为98%，朝阳、北票为96%，羊山为93.5%；重旱空间分布特点为自北部地区向南部、东部递减，特旱自西南部向东部、北部递减；建平重旱概率最大，羊山无旱象概率最大；20世纪60—70年代朝阳、叶柏寿、凌源、喀左干旱程度呈加剧趋势，凌源站表现最明显，北票和建平呈略减小趋势；90年代干旱程度相对减弱。加强干旱灾害监测、人工增雨对防御干旱灾害是一项有力措施，大力开发利用空中云水资源具有重要现实意义。

关键词 春播期；干旱指数；变化特征；辽宁朝阳；1961—2010年

中图分类号 P429 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）01-0257-02

气候是发展农业最重要的环境条件之一。干旱是一种气候现象，指某地某段时间内降水量与平均状况相比显著偏少；如果这种偏少使按常规年景安排的活动受到缺水影响，则称发生干旱。对于农业来说，农业干旱是指农作物在长期少雨或无雨情况下，蒸发强烈，土壤水分亏缺，致使植物体内水分平衡受到破坏，影响正常生理活动的灾害[1]。农业面临着全球变暖和极端天气气候频繁出现的现实，如何适应气候环境变化是农业可持续发展的重要课题。

朝阳市处于半湿润向半干旱过渡的辽西易旱地区，素有“十年九旱”之称。整体地貌以丘陵山地为主，地形复杂多样，形成了极为丰富的局地气候。朝阳地区为雨养农业区，春季正值冬小麦返青、起身、拔节、抽穗和玉米等大秋作物播种、出苗的关键时期，一旦出现干旱，将严重影响农业生产，造成减产。春旱是影响粮食产量丰歉的重要因素之一，因此分析朝阳地区春播期干旱变化规律和特征，为干旱分析研究及其治理提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

选取朝阳日常业务中应用的7个站点作为代表站，分别为朝阳、叶柏寿、凌源、喀左、北票、建平、羊山。这些站点分布比较均匀，具有一定的代表性。应用这7个站1961—2010年50年4—5月的降水、气温资料（羊山站1965—2010年共46年）分析春播期干旱变化的气候特征，对应春播时段为4月1日至5月31日，4—5月的总降水量为春播期雨量，4—5月的平均气温为春播期气温。气候均值时段选取1971—2000年30年。上述资料由朝阳市气象局资料室提供。

1.2 研究方法

在近50年中出现过2次连续性严重的旱灾（1980—1983年，2001—2004年），致使作物减产，甚至绝收。朝阳地区各个季节干旱均有发生，而春季干旱最为严重，占年景干旱的60%以上[2]。朝阳地区春播期（4月1日至5月31日）的干旱不仅与降水量有关，而且与气温、风速、蒸发、土壤湿度等有密切关系，但为了便于计算和应用，首先利用该时段的总降水量、平均气温计算干旱指数：

Di，j=（Ti，j / Tj）/（Ri，j / Rj）（1）

式（1）中，Ti，j为第j站第i年春播期平均气温，Ri，j为第j站第i年的春播期总降水量，Tj、Rj分别为该站相同时段气温和降水量的多年平均值，i=1，2，…，n为样本个数，j=1，2，…，m为站点数[3]。

干旱等级划分为4级，即轻度干旱（轻旱）、中度干旱（中旱）、严重干旱（重旱）、特大干旱（特旱）。当Di，j<0.5时无旱象；当0.5≤Di，j<1.0时有轻旱；1.0≤Di，j<1.5时有中旱；1.5≤Di，j<2.0时有重旱；Di，j≥2.0时有特旱。这里的干旱指数考虑了降水和气温的影响，比仅用降水量考虑干旱有所改进。降水、气温资料容易获得，此方法有较好的实用价值。

2 结果与分析

2.1 春播期干旱指数的空间分布特征

由表1可知，当D<0.5无旱象时，朝阳地区7个站中，朝阳地区东南部羊山站概率最大，为6.5%；其次是朝阳和北票站，为4.0%，喀左为2.0%；西北部的叶柏寿和建平为0。当0.5≤D<1.0有轻旱时，西南部的凌源站概率最大，为44%，叶柏寿、北票和喀左为40%～42%，朝阳和羊山为34.0%～34.8%，建平最小，为30%；当1.0≤D<1.5有中旱时，羊山站概率最大，为39.1%，其次是朝阳和建平站，为34.0%，其余4个站为26%～28%；当1.5≤D<2.0有重旱时，北部地区的建平概率最大，为28%，其次是叶柏寿，为14%，再次是北票和喀左，为12%，朝阳、凌源为10%，羊山站最小，为6.5%。说明发生重旱的空间分布特点是自北部地区向南部、东部递减。当D≥2.0有特旱时，朝阳地区西南部的凌源站概率最大，为20%，其次是朝阳、叶柏寿、喀左和北票，概率为18%，羊山为13%，最小是北部地区建平，为8%。空间分布特点是自西南向东、向北递减。

7个站干旱等级分布特点：朝阳、叶柏寿、凌源、喀左和北票轻旱、中旱概率最大，其次是特旱，再次为重旱，最小为无旱象；西北部建平从大到小依次为中旱、轻旱、重旱、特旱，无旱象概率为0，重旱概率全地区最大，为28%；东南部羊山从大到小依次为中旱、轻旱、特旱、重旱，无旱象概率全地区最大，为6.5%。叶柏寿、凌源和建平发生干旱概率为100%，喀左为98%，朝阳、北票为96%，羊山为93.5%。

2.2 春播期干旱指数的时间变化规律

朝阳地区春播期干旱指数自1961—2010年50年中发生了较大变化。由表2可知，1961—1970年10年间，朝阳地区6个站（羊山站除外）春播期干旱指数平均值为1.27～1.55，1971—1980年10年间，朝阳地区6个站春播期干旱指数平均值为1.32～1.65；1981—1990年10年间，朝阳地区6个站春播期干旱指数平均值为1.13～1.64，1991—2000年10年间，朝阳地区6个站春播期干旱指数平均值为1.07～1.27，2001—2010年10年间，朝阳地区6个站春播期干旱指数平均值在1.17～1.58，变化特征表现为自1961—1980年20年春播期干旱指数平均值北票、建平呈略减小趋势，朝阳、叶柏寿、凌源、喀左均为增大趋势。凌源站表现最明显，增大幅度为21.3%。说明20世纪60—70年代干旱程度呈加剧趋势，而北票和建平呈略减小趋势。

1981—1990年10年春播期干旱指数平均值除喀左为增大趋势外其余均为减小趋势，喀左增大幅度为21.5%。朝阳、叶柏寿和凌源春播期干旱指数在20世纪70年代末至80年代初发生突变；而喀左站是在80年代末至90年代初发生突变；除凌源外，其余各站均在2000年前后发生突变，由减小趋势转为增大趋势，增大幅度最大的是北票站，为39%。说明除凌源站外，其余各站自2000年之后干旱程度呈加剧趋势。凌源站1971—1980年10年平均值为1.65，为全地区最大值，说明凌源70—80年代干旱最严重；其次是喀左站，1981—1990年10年平均值为1.64，再次是北票，2001—2010年10年平均值为1.58，建平1961—1970年10年平均值为1.55，朝阳1971—1980年10年平均值为1.48，最小为叶柏寿，1971—1980年10年平均值为1.43。

图1、图2为朝阳地区春播期干旱指数历史变化曲线（1961—2010年），分析可知：凌源1972年干旱指数为4.8，为全地区最大值；羊山1981年、北票2003年干旱指数为4.4；喀左1981年、凌源1996年干旱指数为4.1；朝阳1961年干旱指数为3.7；建平1965年干旱指数为3.7；叶柏寿1972年干旱指数为3.1。

凌源20世纪70年代初和90年代中期干旱严重；喀左60年代初、80年代初、80年代末及2000年中期干旱严重；朝阳60年代初、70年代中期、80年代初和2000年初干旱严重；叶柏寿20世纪70年代、80年代初、90年代中期，21世纪00年代初和00年代中期干旱严重；北票20世纪60年代初、70年代中期、80年代初，21世纪00年代前期干旱严重；建平20世纪60年代中期、70年代初和80年代中期干旱严重；羊山20世纪70年代中期、80年代初和80年代末干旱严重。从全区7个站综合分析，20世纪90年代干旱程度相对减弱。

2.3 春播期干旱环流背景及影响系统

影响大气降水的因素主要有大气环流、地理位置和下垫面性质等，但主要影响因素是大气环流。春播期大气环流特点：高空以纬向环流为主，东亚大槽逐渐宽平，高空短波槽脊活动逐渐频繁，冷空气势力有明显减弱，中纬度地区的西风风速加强，系统活动周期缩短，移速加快。朝阳地区春播期活动频繁的主导天气系统有东北低压、华北低压和冷锋3种天气类型。东北低压和华北低压天气系统适合飞机增雨作业，而冷锋天气系统和小尺度系统适合高炮、火箭、焰弹增雨作业[2]。充分利用数值预报产品、卫星云图、天气雷达等技术，有力提高人工增雨效果，对抗旱防灾具有实际意义。

3 结论与讨论

朝阳地区位于辽宁省西部，北接内蒙古自治区，东南与阜新和锦州为邻，西与河北省的平泉、清龙两县交界，属丘陵山区。地理坐标为东经118°55′～121°16′，北纬40°23′～42°28′。地形复杂，干旱少雨，属温带亚干旱气候区。干旱是制约朝阳地区经济发展的主要自然因素。据史料记载[4]，1980—1981年朝阳地区发生了特大干旱。1980年3—8月朝阳地区逾320 d未下透雨，少数山坡地野草不长，部分幼数落叶，果树落果。全区大河断流，小河干涸，大部分水库、机电井干枯，人畜饮水困难。通过计算干旱指数，1980—1981年除建平重旱外，其他地区均发生特旱。与发生干旱实况进行对比，此方法有较好的实用价值。

针对朝阳地区“十年九旱”的气候特点，解决干旱缺水的基本方针应当是“全面节流、适当开源、加强保护、强化管理”。大力推广节水灌溉技术、实施集水节灌农业、大力加强干旱灾害的监测。人工增雨作业对防御干旱灾害是一项有力措施，辽宁中西部“十年九旱”[5]对农业经济发展影响十分严重。研究结果表明：人工增雨的最佳作业时机和区域应选在处于发展阶段的降水回波，回波区中间没有空隙和条纹结构，强度≥20 dBZ，高度≤5 km，移速缓慢或稳定的降水回波区域，增雨效果比较明显[6]；在强度超过35 dBZ的回波部位不宜使用飞机进行作业，中气旋、辐和线及逆风区基本上对应的是不稳定的对流性强降水，应使用火箭和高炮催化。合理利用水资源，大力开发利用空中云水资源具有重要现实意义。

4 参考文献

[1] 王馥棠，赵宗慈，王石立，等.气候变化对农业生态的影响[M].北京：气象出版社，2003：62-63.

[2] 张国林，邓卓，梁群.辽西北地区春播期干旱及增雨天气特征分析[J].安徽农业科学，2009，37（10）：4548-4549.

[3] 郭江勇，叶燕华.甘肃东部春播期干旱指数的变化特征及预测[J].中国农业气象，2004，25（1）：35-37.

[4] 李波，孟庆楠.中国气象灾害大典（辽宁卷）[M].北京：气象出版社，2005.

[5] 宗英飞，张国林.辽宁朝阳县降水量盈亏与干旱分析[J].安徽农业科学，2008，36（27）：11954-11955.

[6] 王吉宏，张维全，班显秀，等.积层混合云人工增雨作业条件分析[J].安徽农业科学，2009，37（10）：4560-4562.