内蒙古近30 a气象灾害时空变化特征

李　丹，李云鹏，刘朋涛

(内蒙古自治区生态与农业气象中心，内蒙古　呼和浩特　010051)



内蒙古近30 a气象灾害时空变化特征

李丹，李云鹏，刘朋涛

(内蒙古自治区生态与农业气象中心，内蒙古呼和浩特010051)

利用内蒙古1983—2013年气象灾害资料，采用Mann-Kendall检验、线性倾向估计等统计方法对内蒙古气象灾害造成的损失及7种主要气象灾害发生频次的时空分布特征进行分析。结果表明：(1)灾害发生频次变化趋势具有上升性；(2)时间分布上具有重叠交错性；(3)突变特征具有不同步性；(4)空间分布上具有地域差异性。其中内蒙古东部的偏东地区是气象灾害发生频次最高也是直接经济损失最大的地区。

气象灾害；时空变化；内蒙古

引　言

近年来，在全球气候变化背景下，各类极端天气事件逐渐增多，气象灾害的多样性、突发性、极端性日显突出，且多变性、关联性和难以预见性更加明显。据统计，我国每年因各种气象灾害造成的经济损失约占国民生产总值(GDP)的3%～6%[1]，占全部自然灾害损失的70%以上[2]。内蒙古自治区地处东亚季风气候和中亚大陆性气候边缘地带，经常同时受到多种天气系统的影响，天气多变[3]。干旱、雪灾、森林和草原火灾、沙尘暴、洪涝、低温冷害、病虫害、风雹等气象灾害频繁发生。分析内蒙古气象灾害时空分布特征是认识灾情，进行灾害区划，开展灾害预测，制定防治对策的基础，这对于防御农牧业气象灾害、提高防灾减灾能力，保障农牧业生产具有重要意义。

1　资料与方法

所用资料为内蒙古1983—2013年历史灾害灾情普查数据和《内蒙古统计年鉴》，灾情数据以旗(县)为统计单元，主要来源于民政局、畜牧局、气象局、旗(县)志、史志及《中国气象灾害大典：内蒙古卷》。

气象灾害发生的频率和损失程度是表征其影响的2个关键维度。其中损失程度的大小采用直接经济损失和死亡人口的绝对值和相对值来表征。本文基于发生频次和损失程度2个指标，采用Mann-Kendall(M-K)检验、线性倾向估计等方法，统计分析了近31 a内蒙古气象灾害变化趋势、年内分布及突变特征，并在ArcGIS环境下，实现灾害发生频次的空间化特征。

2　内蒙古气象灾害概况

气象灾害普查涉及的有内蒙古自治区境内的洪涝、干旱、雪灾、沙尘暴、冰雹、高温热浪、低温冷害、森林草原火灾、大风、病虫害、雷电、凌汛、大雾等14大类。经统计，1983—2013年发生了5 811次气象灾害事件，共造成1 175人死亡(包括失踪人口)和1 652.42亿元(2013年的人民币价格)的直接经济损失。

2.1气象灾害损失程度和发生频次的年代际变化

表1是1983—2013年内蒙古气象灾害灾情统计。可看出，内蒙古气象灾害造成的死亡人口逐年代下降，年平均值从1980年代的56人下降至1990年代的32人，2000—2013年再次下降到27人；百万人口死亡率也呈下降趋势，从1980年代的3人持续下降到2000—2013年的1人。气象灾害直接经济损失绝对值从1980年代的年平均35.13亿元持续上升至2000—2013年的71.14亿元，增长了2.03倍，但直接经济损失占GDP的比率却呈下降趋势，年平均值从1980年代的16.8%持续下降至2000年以来的1.1%。气象灾害发生频次呈逐年代上升，年均值从1980年代的157次持续上升至1990年代的182次、2000年以来的230次，比1980年代增长了近1.5倍。可见，随着社会经济的快速发展，极端天气事件逐渐增多，但灾害造成的死亡人口数和直接经济损失占GDP的比率却持续减少，从侧面也反映出内蒙古人民和政府防灾、抗灾、减灾能力的增强。

表1　1983—2013年内蒙古气象灾害灾情统计

注：直接经济损失折算为2013年价格

2.2气象灾害损失程度和发生频次的空间分布

从气象灾害造成的直接经济损失空间分布来看(图1a)，内蒙古气象灾害经济损失存在很强的地域性，呼伦贝尔市东部、兴安盟南部、通辽、赤峰大部、巴彦淖尔市南部、鄂尔多斯市东北部最严重，累计经济损失达16～55亿元。上述区域大部分是内蒙古地区的主要农业种植区，而牧业区经济损失相对较小。从灾害发生频次看(图1b)，呼伦贝尔市境内大兴安岭东麓的农业种植区和西麓的2个牧业旗、兴安盟南部的农牧交错带、赤峰北部的农牧交错带及南部的农业区是灾害的高发区，其中牧业区以干旱、雪灾为主，农业区以干旱、洪涝、低温冷害为主。结合图1a和图1b发现，灾害频发造成的直接经济损失严重的区域主要分布在内蒙古东部偏东地区，包括鄂伦春自治旗、莫力达瓦旗、科尔沁右翼中旗、阿鲁科尔沁旗、巴林左旗、巴林右旗、翁牛特旗、赤峰市、喀喇沁旗、敖汉旗等。

图1　1983—2013年内蒙古气象灾害直接经济损失(a)和发生频次(b)的空间分布

3　主要气象灾害的时空变化

经统计，1983—2013年内蒙古自治区气象灾害发生频次前三位的是洪涝、冰雹和干旱，发生频率分别为24.8%、23.3%和16.5%。干旱虽发生频次少于洪涝和冰雹，但造成的直接经济损失最重(431万元)，其比重是其他类农业气象灾害总和的近2.5倍，且仍有加重趋势[4]；洪涝和冰雹灾害造成的直接经济损失分别为342万元和172万元。造成死亡人口前三位的是洪涝、雷电和冰雹，31 a来累计死亡人口分别为796人、112人和101人。可见，内蒙古地区不同灾种的发生频率及造成的经济损失和死亡人口差异较大，故而统计分析7种主要的气象灾害1983—2013年发生频次的时空分布及突变特征。

3.1年内变化特征

对内蒙古自治区近31 a主要的气象灾害发生时段统计发现(图2)，各灾害发生频次年内各月分布特征差异明显。干旱作为内蒙古最常见的气象灾害全年各月都有发生，主要集中在3—9月，占全年发生总次数的81.2%(图2a)。此时正值农作物及牧草的生长季[5]，干旱使植株发育期推迟、发育不良甚至出现退化现象，造成粮食减产、牧草生物量降低，进而使生物多样性减少，草场载畜能力降低。持续干旱会使地下水位下降，湖泊、河流出现断流的现象。10月—翌年2月的干旱易造成牲畜饮水困难，形成黑灾。

图2　1983—2013年内蒙古主要气象灾害发生频次的月分布特征

雪灾频发时段为当年11月—翌年3月(图2b)，占全年的83.3%，是内蒙古牧区冬春季节最严重的气象灾害之一，主要表现在雪灾发生时，积雪掩埋草场，牲畜得不到草料补充，仔畜死亡率增高。农作物也因环境温度过低而受损以致减产。此外，雪灾还妨碍交通、压损棚舍等[6]。

洪涝和冰雹作为内蒙古发生频次最高的2种气象灾害的年内变化特征相近(图2c、图2d)，多发生在夏季6—8月主汛期，占全年的90%以上。其中以7月发生频次最高，对农区作物正常生长、牧区的接羔保育、家畜的膘情、饲养管理造成不利影响，暴雨、洪涝还会引起交通阻塞。

沙尘暴主要发生在春季的3—5月(图2e)，占全年的86.3%。沙尘暴发生时，大量沙尘覆盖在植株叶片上，影响植物光合作用，造成植物生物量降低。沙尘暴还会使土壤风蚀和荒漠化现象加剧，甚至威胁牲畜和人类自身的健康和安全。

风灾年内主要发生在春季和夏季(图2f)，春季大风相伴寒潮降温和暴雪，对农作物及农业设施造成损害。大风会折断作物出苗期的幼苗，影响花期授粉，成熟前造成植株倒伏，吹落果实，造成粮食减产及利于病虫害的传播。

低温冷害以春末和初秋季节为主(图2g)，春季低温冷害主要发生在5月，对农牧业的影响相对较轻，此时农作物正处于出苗期，尚有再恢复的可能性，以及可采取补种等一些补救措施；秋季低温冷害集中发生在9月，此时农作物尚未成熟，遭遇霜冻将直接影响粮食产量，灾害较重。

3.2突变特征

用Mann-Kendall方法对内蒙古7种主要气象灾害1983—2013年发生频次的突变特征进行检验(图3)，给定显著水平U0.05=±1.96，U0.01=±2.56。可以看出，干旱发生频次在1983—1993年间变化不明显(图3a)，1994年后有非常明显的增长趋势，并在2006年通过了α=0.05的显著性检验；雪灾发生频次在1998年以前波动变化，之后呈明显上升趋势(图3b)，并超过了1.96的信度线，UF和UB曲线在1998年前后相交于2条信度线内，说明这个时期发生突变；洪涝灾害前期变化不明显，2000年以后呈明显上升趋势，并在2011年发生突变(图3c)；冰雹灾害发生频次前期变化不明显，2008年以后有极显著增加趋势，并在2009年发生突变(图3d)；沙尘暴发生频次总体呈上升趋势，并达到极显著水平，1995年是突变点(图3e)；风灾突变检验中(图略)，UF和UB曲线有交点，但交点之后的UF曲线未通过信度线，说明风灾发生次数变化趋势不明显；低温冷害发生次数除了在1980年代前期和1990年代表现明显上升，其余时段是下降趋势，无突变点(图3f)。

图3　1983—2013年内蒙古主要气象灾害发生频次的M-K检验

3.3空间分布特征

内蒙古自治区7种主要的气象灾害发生频次呈现明显的地域性差异(图4)。干旱是内蒙古持续时间最长、发生较频繁、危害最重、影响范围最广的气象灾害[7-8]，在所有气象灾害造成的经济损失中位居第一[9]。由图4a可知，近31 a来内蒙古的91个旗(县)中有83个发生过干旱，发生范围超过91%，其中农区旱情发生概率为94%，牧区旱情发生概率为98%。其中干旱频发区(15次以上)主要集中在呼伦贝尔市的莫力达瓦旗、兴安盟的突泉县和科尔沁右翼中旗、通辽市开鲁县、赤峰市大部、乌兰察布市的四子王旗和察哈尔右翼后旗、包头市的固阳县、呼和浩特市的武川和托克托县、鄂尔多斯市大部、阿拉善盟中西部。那音太[10]基于SPI指数对近50 a来内蒙古干旱特征分析发现，内蒙古东部和中部总体干旱强度增加，西部减少但不明显。干旱使内蒙古中东部农牧交错带植被退化明显，西部则属于永久性的干旱区，阿拉善盟全年平均降水量仅113 mm，整个生长季都处于重旱以上[11]。

雪灾发生范围相对干旱小的多(图4b)，频发区主要集中在内蒙古东部区，包括呼伦贝尔市的陈巴尔虎旗、新巴尔虎左旗、新巴尔虎右旗、莫力达瓦达斡尔族自治旗，锡林郭勒盟的阿巴嘎旗和赤峰市的阿鲁科尔沁旗、巴林右旗、克什克腾旗等。其中，仅莫力达瓦达斡尔族自治旗以农为主，其他旗(县)均属于牧业旗(县)，可见，雪灾对牧区的危害和影响更大。内蒙古牧区雪灾具有分布集中、发生频率高、季节性强、影响范围广等特点[12-13]，牧区雪灾影响冬季放牧，成为制约内蒙古牧区畜牧业持续发展的重要致灾因子[14]。

洪涝是内蒙古地区夏季发生频次最高的气象灾害(图4c)，呼伦贝尔市东部、赤峰大部等农业区是洪涝灾害的频发区。夏季农、林区强对流天气过程频繁，部分地区雨量大而集中，造成农田积水、山洪爆发、河水泛滥、淹没农田、毁坏农舍和农业设施。农作物遭受涝灾主要表现为植株被淹、倒伏或被冲走，进而使其产量受损[15]。

冰雹天气的出现受地形地貌影响很大，局地性很强(图4d)。内蒙古雹灾空间分布规律比较明显，基本上都分布在内蒙古的东南部。落区主要在赤峰市中南部的冀北山地和巴彦淖尔市南部，即阴山山脉以南的河套平原，且“雹源地带”主要集中在赤峰市中南部的农区和巴彦淖尔市临河农区。雹灾具有突发性强、破坏性大的特点，对农牧业尤其农业生产危害很大，主要表现在植株叶片受损、折枝断穗、颗粒无收甚至打伤人畜。目前采取的人工防雹措施对承灾体免受、少受灾害威胁起到了积极作用[16]。

沙尘暴的发生区域相对较小(图4e)。沙尘暴的频发区主要集中在内蒙古中西部，其中阿拉善盟是沙尘暴的高发区，且发生频次由东向西逐渐递增。由于内蒙古中西部地区特殊的下垫面条件，加之太阳辐射大，气温上升快，植被覆盖少且疏松的地表在遇到强冷空气引发的大风时就会产生沙尘暴。有学者研究表明沙尘暴的频发除了与风场、流场有关[17]，还与高空锋区的强度变化有关[18]。

风灾和低温冷害相对前几种气象灾害发生频次较少(图4f、图4g)，风灾主要发生在内蒙古东部的东南地区和西部地区，尤以鄂伦春自治旗、开鲁县、赤峰市部分地区和杭锦旗居多。低温冷害主要发生在鄂伦春自治旗、巴林右旗、林西县、翁牛特旗、喀喇沁旗、以及固阳县这6个以农为主的旗(县)。在农牧交错地带，低温冷害对东部地区的农牧业生产影响明显高于西部地区[19]。

4　结　论

(1)变化趋势具有上升性。近31 a年内蒙古气象灾害造成的死亡人口绝对值和相对值均呈下降趋势；直接经济损失绝对值(相对值下降趋势)和灾害发生频次呈明显上升趋势。在单个灾种变化趋势研究中发现，干旱、雪灾、暴雨洪涝、冰雹、沙尘暴均有明显上升趋势。

(2)时间分布上具有重叠交错性。对主要气象灾害年内发生时段进行统计，发现内蒙古地区各月均有气象灾害发生，各种灾害的发生时段存在重叠交错性。气象灾害发生频次，洪涝>冰雹>干旱；灾害造成的直接经济损失，干旱>洪涝>冰雹；造成死亡人口，洪涝>雷电>冰雹。

(3)突变特征具有不同步性。干旱发生频次在1994年后有明显增长趋势，并在2006年通过了α=0.05的显著性检验，突变年份为1994年；雪灾发生频次呈现明显上升趋势，在1998年前后发生突变；洪涝2000年以后呈明显上升趋势，并在2011年发生突变；冰雹2008年以后有极显著的增加趋势，并在2009年发生突变；沙尘暴发生频次总体呈上升趋势，并在1995年发生突变；风灾和低温冻害发生频次变化趋势不明显，无突变点。

(4)空间分布上具有地域差异性。从气象灾害造成的直接经济损失空间分布来看，呼伦贝尔市东部、通辽、赤峰大部、鄂尔多斯市北部等农业区经济损失最严重。从灾害发生频次看，呼伦贝尔市境内大兴安岭东麓的农业区和西麓的牧业四旗、兴安盟的农牧交错带、赤峰北部的农牧交错带及南部的农业区是灾害的高发区。其中内蒙古东部的偏东地区是气象灾害发生频次最高也是直接经济损失最大的地区。主要气象灾害中，干旱频发区主要集中在呼伦贝尔市局部、兴安盟南部、通辽市局部、赤峰市大部、乌兰察布市北部、包头市中部、呼和浩特市局部、鄂尔多斯市大部、阿拉善盟中西部；雪灾频发区主要集中在内蒙古东部区，包括呼伦贝尔市西部、锡林郭勒盟中部和赤峰市北部；呼伦贝尔市东部、赤峰大部等农业区是洪涝灾害的频发区；雹灾落区主要在赤峰市中南部的冀北山地和巴彦淖尔市南部；沙尘暴的频发区主要集中在内蒙古中西部，且发生频次由东向西逐渐递增；风灾主要发生在内蒙古东部的东南地区和西部地区；低温冷害主要发生在呼伦贝尔市东部、赤峰市大部和包头市西南部。

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Temporal and Spatial Variation Characteristics of Meteorological Disasters in Inner Mongolia from 1983 to 2013

LI Dan, LI Yunpeng, LIU Pengtao

(InnerMongoliaEcologicalandAgriculturalMeteorologicalCenter,Hohhot010051,China)

Based on the meteorological disasters data in Inner Mongolia from 1983 to 2013, the spatial and temporal distribution characteristics of the losses caused by meteorological disasters and the main seven disasters occurrence frequency were analyzed by using Mann-Kendall test and linear tendency estimation method. The results are as follows: (1) The change trend of occurrence frequency of all meteorological disasters was rising in Inner Mongolia during 1983-2013. (2) The temporal distributions of main meteorological disasters were overlapping. (3) The mutations of main meteorological disasters were asynchrony. (4) The spatial distribution of main meteorological disasters in Inner Mongolia had obvious regional difference. The frequency of meteorological disasters in the east regions in eastern Inner Mongolia was the highest and the direct economic loss was the largest, which was closely related to the agricultural planting structure, sensitive crop development stage, complicate landform and terrain, changeable landuse type and unique atmospheric circulation.

meteorological disaster; temporal and spatial variation; Inner Mongolia

10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-04-0663

2016-01-25；改回日期：2016-05-05

内蒙古气象局青年科技项目“雪灾对内蒙古牧区草地畜牧业的影响”(nmqnqx201513)、社会公益性行业(气象)科研专项“气候变化背景下北方主要旱地作物脆弱性及其评价技术”(GYHY201506016)和内蒙古科技厅计划项目“基于多源卫星遥感的内蒙古干旱监测预警研究”共同资助

李丹(1982-)，女，工程师，双硕士，主要从事生态学和公共气象服务等方面研究. E-mail:40342051@qq.com

1006-7639(2016)-04-0663-07DOI:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-04-0663

P429

A

李丹，李云鹏，刘朋涛.内蒙古近30 a气象灾害时空变化特征[J].干旱气象，2016，34(4)：663-669, [LI Dan, LI Yunpeng, LIU Pengtao. Temporal and Spatial Variation Characteristics of Meteorological Disasters in Inner Mongolia from 1983 to 2013[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(4):663-669],