基于黔南州区域自动气象站资料的干旱分析

黄桂东 ,陈 波 ,罗林勇，赖小红

(1.贵州省黔南自治州气象局，贵州 都匀 558000；2.贵州省榕江县气象局，贵州 榕江 557200 )

1 引言

干旱是一种对农业、经济危害最严重的自然灾害，对干旱的研究、监测及服务，是气象等部门重要任务，对干旱的分布、强度、影响等的研究在不断深入[1]。干旱的监测与评估，主要是利用县市级以上气象观测站的降水、气温、蒸发、土壤含水量、辐射等观测资料，统计、计算不同的指标，得到干旱的发生发展及危害状况[2-3]。随着大量的两要素、多要素自动气象观测站在乡镇、村屯等地方的安装建设，利用这些自动观测站的观测数据，可以更加准确的监测到干旱发生的区域，使干旱危害评估更加接近事实[4]。黔南州从2010—2016年这7 a中出现了2011年和2013年2次大范围的夏季干旱，两次干旱都造成了当年的粮食减产[5]，同时造成饮水困难、河流、水塘干枯等灾害，利用区域自动气象站观测的降水量数据分析这2次干旱的发生发展及程度，对干旱的实际情况有更准确的了解，更好做好服务。

本文是区域自动气象观测资料分析的一次尝试。

2 资料来源及处理

2.1 资料的来源

黔南州的区域自动站的大量建设基本开始于2009年，但2010年以后才有了比较稳定的观测资料序列，因此，可以利用2010—2016年9月的资料进行分析。在这7 a之中，实际发生的大面积干旱有2010年的秋冬春连旱，时间是2009年8月—2010年3月；2011年夏秋干旱；2013年夏旱。由于2010年秋冬春连旱时期，区域自动气象站的资料数据缺失较多，数据不连贯，因此依据掌握的资料本文主要分析2011年和2013年的干旱。

根据贵州省干旱标准[6]，结合观测资料，选择干旱指标。具有较长序列的区域站资料，主要来源于降水量和气温两要素区域自动观测站，其资料序列也只有7 a时间，且只有气温和降水量两要素，其中气温值又因为仪器、安装等等原因，准确性有待提高，而降水量资料较能反应当地的实际降水情况，因此选择干旱时段持续日数(Dc)指标来分析2011年和2013年的干旱情况。

2.2 资料的处理

先读取区域站的A文件数据到TXT文本文件中，再将文本文件中数据导入Excel电子表格中，再提取出降水数据，将各站小时降水量按24 h合计为日降水量。对各站降水量数据进行初步孤立异常值判断，即对比县市区域内各站之间雨量的差异，发现某个站雨量较周边站的差异较大的降水量大值，且呈现孤立状态时，查找当时的实况服务材料，如气象信息快报等。如果服务材料的数据与所查值基本相同，就认为此值正确可用，如两者相差较大或服务材料上没有这样的记录，认为此值有误，不可用。而较小的降水量值或无降水，作为可用资料保留。针对2011年、2013年夏旱，参考之前对这两次干旱的分析文章[7-8]，使用2011年6月1日—10月30日和2013年6月1日—9月30日区域自动站的逐日降水量序列进行干旱分析。将资料数据缺失较多的观测站去除后，2011年使用219个乡镇村区域站和12个县级国家站共231个观测站的资料。2013年进一步精简，只用89个新的行政乡镇的区域站加上12个县级国家站共101个站的资料。

3 干旱特征分析

3.1 2011年干旱Dc指标的统计分析

根据贵州省干旱标准，先确定入旱日，再由5日滑动降水量确定解除日，得到入旱日到解除日之间的干旱持续日数，由持续日数长短确定干旱的程度。经统计计算得到，2011年的夏季干旱，最早在6月中旬就有个别站入旱，6月下旬，有部分站点入旱，在6月入旱的站点主要分布在北部的瓮安县，有少量的在西部的惠水、长顺。而大部分站点的入旱开始于6月下旬后期到7月初的强降水过程之后，特别是7月8—11日入旱的站就有157站，占231站的68%，最晚入旱日出现在7月下旬末期，南北站点都有。入旱以后，干旱总体趋势是持续发展，但各地情况又各不相同，在整个干旱期间，有的站持续少雨，干旱也就持续的发展；有的出现过较大降雨，使干旱得到解除，但一次降雨过后又是少雨，干旱再次出现，到最后的干旱解除，干旱分段最多的达到5段，出现在罗甸的班仁，231站中分段的站有143站占了61.9%，其中县站中分段的有5站；有的站在干旱期间出现的降水，缓解了干旱，但雨量又不足以解除干旱，雨停后干旱持续发展。干旱的持续由7—8月，在8月和9月上旬有少部分站由于出现较大降水，且后期也多降水而解除了干旱，最早解除的是荔波的翁昂、捞村于8月6日就完全解除干旱，进入9月后又有少量站解除干旱，到9月20日解除干旱的站有29站，主要出现在州东南部的荔波和西部的长顺、惠水、罗甸，而有87%的站干旱持续到9月底，其中188站是在9月30日—10月4日的一次台风登陆造成的大范围连续暴雨过程才完全解除干旱(表1)，最晚解除干旱的站是福泉市的黎山，于10月4日解除，还有14站由于这次降雨的5 d雨量合计达不到解除干旱的标准，而干旱持续得不到解除。

表1 干旱的入旱、解除统计Tab.1 Drought start and ending statistics

入旱日到解除日持续的日数就是干旱持续日数(Dc)，统计结果，231个观测站均出现了干旱，除了少量的6个站点在夏季的8月结束干旱外，其余的都跨季出现夏秋连旱。按照贵州干旱标准中Dc指标的分级标准，干旱的强度，用干旱持续日最长的旱段来确定，在231站中，轻旱27站，占11.7%；中旱42站，占18.2%；重旱24站，占10.4%；达到特旱的站最多，有138站，占59.7%。按区域性年度夏旱强度分级标准，2011年为特重夏旱年。

最长干旱持续日数在区域分布上是有所区别的，用克里金空间插值算法，将231个区域站和12个县站的最长干旱持续日数在黔南地图上作出分布图(图1)。从图中得到干旱强度的分布特征。轻旱、中旱主要分布在州的西部、东南部荔波的南部、独山南部、平塘南部，长顺、惠水大部分地区及荔波南部是这次干旱影响最轻的地区；特旱分布在州北部经贵定到州中部偏东的都匀再到东南部的独山、三都及荔波北部整个黔南近2/3的地区。在东南部偏东区域、都匀与独山中北部区域、福泉和瓮安局部干旱日数超过了80 d，是干旱最严重的地区。分县来看，瓮安、福泉、都匀、独山、三都是干旱最严重的县份，而龙里、平塘、荔波中、重、特旱都有。长顺、惠水中、轻旱占的区域较大。

图1 2011年最长干旱持续日数分布(a、区域自动气象站，b、县级气象站)Fig.1 Distribution of the longest drought duration in 2011 (a, regional automatic meteorological station, b, county level meteorological station)

3.2 2013年干旱Dc指标的统计分析

2013年干旱的入旱日最早出现在6月4日，瓮安的建中和木引槽在这天入旱，在6月份入旱的站数有61站，占101站的60.4%，其中又有43站是在6月17日这天入旱的。最晚的是荔波的翁昂、茂兰于8月7日入旱。有6个站没有出现干旱。最后的干旱解除日最早的是6月25日和26日，这两天有11个乡镇站解除干旱，出现在独山、平塘、罗甸、都匀、惠水，从8月初到8月底都有站点解除干旱，8月解除干旱的站数为62站，占61.4%，进入9月才最后解除干旱和9月也没有解除干旱的站只有17站，所占比例是16.8%，其中，有2站是9月2日、1站是3日、1站是8日解除的，又有都匀的2站是9月再次入旱的秋旱，最晚解除日是9月26日，有9站由于5 d累计降水量达不到解除标准，没有解除日。在干旱入旱到解除间，干旱持续，其中，有的站只是一次入旱，一次解除，在这次干旱过程中，只出现一段旱段，有的站是解除后，再次出现少雨天气，又再次入旱，出现2段以上干旱时段，分段数最多的是长顺县站，分了4段。从干旱的入旱、解除可看出，2013年的这次较大范围的干旱主要属于夏季干旱，只有少数站是夏秋连旱。

用各站干旱持续时段最长的日数来确定干旱的强度，101站中有6站无旱，占比是5.9%，轻旱有46站，占45.5%，中旱12站，占11.9%，重旱8站，占7.9%，特旱29站，占28.7%。轻旱的站数最多，按区域性年度夏旱强度分级标准，2013年为重夏旱年。

2013年干旱的最长持续日数的分布具有较明显的地域差异，在整个黔南州内，基本上是北部重，南部轻，其中，连片的特旱在瓮安、福泉到龙里、贵定2县的北部，60 d以上的特旱分布在惠水中北部、龙里北部和瓮安大部分地区。在州中部自西向东的长顺西北部、惠水中北部、贵定南部到都匀西部、三都东部间隔分布小范围的特旱区域。州内其余地区以中、轻旱为主，在西部、南部少数地区无旱(图2)。

图2 2013年最长干旱持续日数分布(a、区域自动气象站，b、县级气象站)Fig.2 Distribution of the longest drought duration in 2013 (a, regional automatic meteorological station, b, county level meteorological station)

3.3 区域自动站与县级国家站的干旱分析对比

2011年，229个区域自动站与12个县站比较，最早入旱的乡镇测站是长顺的小庆脚于6月10日入旱，而县站最早的是贵定站7月5日入旱，两者相差25 d。最晚入旱的是荔波县的洞塘，于7月29日入旱，县站最晚的是荔波站，7月15日入旱。入旱日最早最晚，对所有站点来说，相差1个多月，而对于12个县站来看，只相差10 d(表2)。2013年，若不论干旱程度的轻重，所有乡镇中最早入旱的是瓮安的2个乡镇，于6月4日入旱，但就县站来看，最早的是6月17日有7个站入旱，最晚入旱是荔波的翁昂、茂兰于8月7日入旱，县站是荔波于8月1日入旱。干旱的解除方面，2011年，所有站点中干旱最终解除最早的是荔波的翁昂、捞村于8月6日解除，县站最早的是长顺9月19日；最晚解除日所有站中是福泉黎山的10月4日，县站有5个站在10月2日解除。2013年干旱最终解除最早的乡镇是都匀大坪、惠水王佑等6个站于6月25日结束干旱，县站最早解除的是贵定8月1日解除；最晚解除的乡镇是9月26日瓮安的天文，县站是9月25日的瓮安。就入旱来看，由于区域站点多，干旱的开始是早于县站的记录的，县站干旱的开始代表干旱进入了较大范围的区域，干旱解除上，由于局地降雨或降雨量大小不同，乡镇区域站点与县站的解除日也有差别，但县站最晚的干旱解除日与乡镇站点上的相差不大，最晚县站的干旱解除也代表了所有区域干旱的结束。

2011年，所有站点中，特旱占的比例是59.7%，12个县站特旱的比例是75%，这两个比例都确定了2011年为特重夏旱年。2013年，乡镇站中特旱比例是28.7%，重旱7.9%，相加为36.6%，12个县站特旱占33.3%，中旱16.7%，无重旱，中旱以上占50%，这样，都可以确定2013年为重夏旱年。用县站监测，基本上可以反应干旱的程度，当然，用具有更多站点的区域站监测到的干旱程度，其干旱等级划分更精细，确定的强度比12个县的要更符合实际(表2)。

表2 不同干旱分级的站数比例(%)Tab.2 Percentage of stations with different drought grades (%)

注：所有站包括区域自动站和县观测站

干旱程度的分布，2011年，所有站点和12个县站的分布是相近的，都是州的北部、中部、东部严重，西部较轻(图1)，但用所有站做的分布图等级层次更清晰、更精细：县站的分布图，除西北部少量地区是中旱外，其余的均为特旱覆盖，而所有站做的分布图，州的西部及南部地区为中等干旱，在北部、中东部的特旱区中，也分出了更细的层次。同样，2013年的干旱分布，包括各个乡镇站点做的分布图(图2)较县站12个站做的图，干旱程度的层次更分明清晰。

4 结论与讨论

利用区域自动气象站的降水观测资料对2011年、2013年的干旱分析，黔南在这两年出现的夏季干旱有如下特征：

①2011年干旱是从6月下旬开始一直持续到9月的夏秋特重干旱，干旱时间长，影响范围大。2013年干旱以夏季为主，是重夏旱年。

②用干旱持续日数指标来表征干旱的程度，2011年有59.7%的观测站出现45 d以上的特旱，2013年是有28.7%的站达到特旱。

③2011年的夏秋连旱强度的分布总体上是北部、中部、东南部较严重，基本上是特重干旱，州的西部相对较轻，为中等到严重干旱。2013年的干旱强度分布等级区域较明显，特旱主要连片分布在州北部，州的中部自西向东也有分散的分布，州的中部、南部以中、轻旱为主。

④用区域自动气象站的资料与用县级国家气象站的资料分析干旱比较，干旱的开始会较早，最终干旱的结束相差不大。在干旱的强度分布上等级层次更明显清晰，分布区域也更精细明了。

由于区域自动气象站的观测要素成序列的主要是气温和降水两要素，并且年代较短，在干旱监测、分析中，指标的选用受到限制，只能从气象干旱的角度，分析发生发展。在目前，区域自动站DC指标的分析，能够补充县级观测站对干旱的监测、分析的不足，特别在区域分布中起到明显的作用。

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