基于降水距平百分率的重庆市干旱特征分析

吴建峰 谭燕 安佑志 罗绪强 张凤太

摘 要：该文利用重庆市34个气象站点2003—2013年的逐月降水资料，采用降水距平百分率（Pa）从年、季度尺度分析重庆市的干旱时空特征。主要结论如下：（1）重庆全年降水丰富，夏秋降水最多，冬季降水最少；整体上降水由北、东、南三个方向向中部和西部逐渐减少；（2）重庆全年均有可能发生干旱，夏季干旱强度最大，干旱呈现上升趋势。（3）整个研究区都有干旱发生，其中西部地区干旱最严重，东南部部分区域受干旱影响相对较小。

关键词：降水距平百分率；干旱特征；重庆市

中图分类号 P426.616 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）18-0127-04

1 引言

干旱是一种水量相对亏缺的自然现象，通常指淡水总量少，或长期少雨而空气干燥、土壤缺水，不足以满足人类的生存和经济发展的气候现象[1]。干旱是全球的主要自然灾害之一，中国受旱灾危害非常严重，其中干旱也是重庆最主要的自然灾害之一，据资料统计，重庆在过去几十年，旱灾出现频率约80%[2-3]，例如，2006年，重庆发生了百年一遇的特大旱灾，全市有2 100万人受灾，直接经济损失达91亿元[4]。重庆市干旱分布范围极广，几乎所有地方都受到干旱的威胁。干旱的发生因素复杂、时空分布多样，人类必须掌握干旱发生的特点和规律，使防治干旱有理论支撑，研究干旱特征在认知气象灾害问题上也有重要的意义。

国内外对干旱已有大量研究，如20世纪60年代，Wayne.C.Palmer分析了美国东北的干旱特征并建立了帕尔默干旱指数（PDSI），之后帕尔默干旱指数在国际上得到广泛认可和运用[5]。Santos J F等人用标准化降水指数（SPI）分析了葡萄牙的干旱特征并对其进行分区[6]。李柏贞、周广胜[7]等对干旱指标进行了研究，评述了各类干旱指标的优缺点以及在农业上的适用性；王富强、王雷用降水距平百分率划分干旱等级，研究了河南省的干旱特征[8]。刘冰基于降水距平百分率和降水Z指数研究了山东省的干旱特征[9]。吴建峰、陈阿林等人基于TRMM降水卫星数据和Z指数分析了重庆市旱涝变化特征[10]。

干旱严重危害着重庆市的自然环境，制约了重庆市的社会经济发展，因此，本文利用重庆市34个气象站点2003—2013年的逐月降水资料，采用降水距平百分率（Pa），分析其干旱时空特征，以期为重庆干旱监测和防灾减灾提供一定的基础信息。

2 研究区概况

重庆市位于我国西南部，四川盆地的东部边缘，属于长江流域上游，嘉陵江与长江交汇于此，地跨105°17′～110°11′E、28°10′～32°13′N，是青藏高原与长江中下游平原的过渡地带，幅员面积约8.2万km2。研究区地貌形态复杂多样，以山地丘陵为主；中山、低山占全市面积约76%，丘陵占17%。重庆市属于亚热带湿润季风气候，年平均温度在18℃左右，降水充沛但季节分配不均，常年降雨量1 000～1 450mm。各种气象要素日际、月际、年际变化大，灾害性天气频繁，影响地域较广，是气候脆弱带区，主要灾害性天气有干旱、暴雨洪涝、低温阴雨等。

3 数据来源与研究方法

3.1 数据来源 本文数据来源于中国气象科学数据共享服务网[11]，主要是重庆市城口、垫江、云阳等34个气象站点2003—2013年的逐月降水资料。分别计算降水年际、季节（3—5月为春季、6—8月为夏季、9—11月为秋季、12—次年2月为冬季），采用降水距平百分率干旱等级评价指标，分析了不同等级干旱的分布特征。

3.2 研究方法

3.2.1 降水量距平百分率（Pa）降水距平百分率反映的是某时段内的降水量相较常年偏多或偏少的程度，即某时段内的降水同平均状态的偏离程度。它可以反映降水少引起的干旱。《气象干旱等级》[12]中规定降水量距平百分率Pa的计算公式为：

[Pa（%）=P-PP×100]

[P=1ni=1nPi]

式中，[P]为某时段降水量，[P]为计算某时段同期气候平均降水量，[n]为研究的年数，i=1，2，3，…n。

3.2.2 干旱等级标准 根据《气象干旱等级》和重庆市的实际情况划分干旱等级，如表1。

4 重庆市降水特征分析

4.1 年降水变化特征 根据重庆市34个气象站2003—2013年的月降水数据统计得出2003—2013年重庆市年降水量情况，如图1。

图1 重庆市2003—2013年年降水量统计情况

由图1可以看出，2003—2013年重庆市年降水量总体呈下降的趋势，其中2004—2009年降水波动较大，2009—2013年降水相对平衡。重庆年均降水量约为1 086mm，2007年降水量最多，达到1 257.9mm左右；2006年降水量最少，只有约869.1mm。

4.2 季节降水变化特征 根据月降水据数据分别算出春、夏、秋、冬四季的降水量（图略）。整体上，春季降水总体呈不显著下降趋势，2004年春季降水最多，达到359mm；2011年最少，只有240mm左右；夏季呈现很大的不稳定性，但具有一定的下降趋势，2006年夏季降水是近十几年的最低值，只有约241mm；秋季表现出一定幅度的上升趋势，但不明显，秋季平均降水量为270mm左右；冬季降水波动较大，但整体上呈先出一定下降趋势，冬季平均降水只有60mm左右。

5 重庆市干旱特征分析

降水量的多少直接影响着一个地区的旱湿状况，降水量年内变化和年际变化大是发生干旱的主要因素。干旱直接影响人们生活生产，导致自然环境生态和社会经济的各种问题。本文分析重庆市的干旱特征，为重庆市防治旱灾提供一定的理论依据。

5.1 干旱时间特征分析

5.1.1 年尺度干旱特征分析 利用降水量距平百分率公式计算研究区2003—2013年降水距平百分率，如图2。

图2 年尺度干旱特征统计

由图2可以看出，2006年及2009—2013年降水距平指数为负值，根据本文中降水距平百分率的定义，这几年的年降水量比平均降水量偏少，且根据干旱等级划分标准（表1），2006年、2009年、2010年和2011年出现干旱（见表2），其中2006年达到特旱等级，这与重庆市实际干旱情况吻合。

5.1.2 季节尺度干旱特征分析 根据降水量距平百分率公式，计算2003—2013年重庆市各季节的降水距平百分率。利用表1干旱等级划分标准得到表2。由表2可以看出，发生轻旱的主要有2009年和2010年，2011年发生中旱，而2006年发生特大旱。各季节干旱类型都存在，春旱发生的几率最小，干旱季节性比较明显。

5.2 空间分布特征 2006年，重庆发生了百年一遇的特大旱灾，全市有2 100万人受灾，直接经济损失达91亿元[4]，因此本文以2006年为例，分别从年和季节尺度对干旱空间分布特征进行分析，根据降水量距平百分率公式计算出重庆市2006年34个气象站点年和季节降水距平百分率（见表3）。

5.2.1 年尺度干旱空间分布特征 利用34个站点降水距平指数采用克里金插值方法得到2006年空间分布情况如图2。由表3可得到，研究区2006年全年平均降水距平百分率-19.91%，根据干旱划分标准可知全年平均达到重旱等级；其中，降水距平百分率最小的是铜梁，数值为-36.12%，这是研究去发生干旱最严重的地方，达到特旱等级；最大值在石柱，为5.44%，几乎未遭受干旱。从空间分布来看（图3），遭受特旱的地区几乎覆盖整个研究区，分布铜梁、大足、垫江、永川等22个地区；重旱地区主要为中部的武隆、涪陵、长寿、渝北等7个地区；中旱主要发生在江津、丰都、南川3个地区；轻旱主要发生在东南部的酉阳地区；未受到干旱影响的地区在石柱，这是2006年唯一没有遭受干旱的地区。

5.2.2 季尺度干旱空间分布特征 重庆地区干旱以夏季最为严重，因此本文以2006年夏季为例，对研究区夏季干旱特征进行分析。从表3可以看出，2006年夏季平均降水百分率为-46.20%，整个研究区整体达到重旱程度；其中监测的34个地区，有20个达到特旱等级，3个达到重旱，整个研究区只有3个地区未遭受干旱。分析空间分布（如图4），干旱发生最为严重的地区主要集中在研究区西部的铜梁、潼南、荣昌等区域，中部的涪陵区域，东北部的城口、万州、开县等区域以及南部的武隆、彭水等区域，都达到特旱程度；中旱、轻旱发生在东北部云阳、巫溪部分区域，东北部酉阳以及南部的万盛、綦江等区域；很少受到干旱影响的区域集中在东北部的石柱、酉阳区域。

综上所述，在季节尺度上，重庆夏季最易干旱且干旱空间分布最大，涉及全市范围，干旱程度也最大。

6 结论与讨论

本文通过利用重庆市34个气象站点2003—2013年的逐月降水数据，分析重庆市降水特征；然后分别计算出其年和季尺度的降水距平百分率，选取2006年典型的干旱年从年和季节尺度分析干旱时空特征，主要结论如下：

（1）重庆市降水特征：2003—2013年研究区年平均降水量存在一定波动，整体上呈略微的下降趋势；季节尺度上，春季降水变化较小，夏季和冬季的降水总体呈比较明显的下降趋势，秋季降水总体呈较小的上升趋势；

（2）重庆市干旱特征：在2003—2013年期间，2006年、2011年发生了严重的干旱现象，整体上干旱呈现上升趋势。在季节尺度上，重庆市干旱强度以夏季最为严重，其他季节也存在不同程度的干旱。空间分布上，整个研究区都存在干旱现象，其中研究区西部的干旱强度最大，东北部部分区域干旱程度较小。

本文虽然在重庆市干旱时间和空间特征分析方面获得了一定的研究成果，但是本文的研究还存在许多问题与不足，主要方面如下：

（1）干旱因素单一。（2）数据的时间尺度较短，不能较准确地表明本文研究的精确性。（3）干旱等级划分存在一定的主观性。

参考文献

[1]赵捷，朱丽.灾害地理学[M].郑州：黄河水利出版社，2013.

[2]李坤.基于RS和GIS的重庆伏旱研究[D].重庆：重庆师范大学，2010.

[3]张祎茗.重庆旱灾与洪涝灾害研究[J].科技信息，2010，（21）：672-673.

[4]张娟娟.2006年重庆市特大干旱及其对农业的影响研究[D].重庆：西南大学，2008.

[5]Palmer W C The abnormally dry weather of 1961—1966 in the northeastern United States[A].Proc.Conf.Drought in the Northeastern United Statest Jerome Spar，Ed.New York University Geophys.Res.Lab.Rep.TR-68-3，1987，32-56.

[6]Santos J F，Pulido-Calvo I，Portela M M.Spatial and temporal variability of droughts in Portugal[J].Water Resources Research，2010，46（3）：1-13.

[7]李柏贞，周广胜.干旱指标研究进展[J].生态学报，2014，34（5）：1044-1045.

[8]王富强，王雷.基于降水距平百分率的河南省干旱特征分析[J].中国农村水利水电，2014，（12）：84-88.

[9]刘冰.山东省气象干旱特征研究[D].郑州：华北水利水电大学，2014.

[10]吴建峰，陈阿林，嵇涛，等. 基于卫星降水的重庆市旱涝监测及其可靠性分析[J].中国农学通报，2014，30（23）：296-302.

[11]中国气象局国家气象信息中心.中国气象科学数据共享服务网[EB/OL].http：//cdc.cma.gov.cn/home.do.

[12]2006 GBT.气象干旱等级[S].2006.