盘锦市旱涝变化特征分析

何 巍

(盘山县农业水利事务服务中心，辽宁 盘锦 124000)

0 引 言

局部地区的干旱、洪涝灾害严重威胁着农业经济的健康发展和生态环境保护，已成为当前亟需解决的重要问题之一。盘锦市位于辽宁省西南部，下辖大洼县、盘山县、兴隆台区、上台子区等，占地面积4071km2。该区域为大陆性季风气候，降水量时空分布极不均衡，气候特征为冬长夏暖、寒冷期长、春秋季短、平原风大、雨量集中、光照丰富。境内有大小河流21条，其中大型河流有大凌河、大辽河、辽河、饶阳河，中小河流有小柳河、沙子河、大洋河、鸭子河、外辽河等17条，大多数河流存在比降陡、流程短、面积小等山区型河流特征[1-6]。

近年来，气候变化对盘锦地区的洪涝灾害影响日趋突出，为反映区域气候变化特征气温和降水要素越来越引起研究者的关注[7]。例如，赵路伟等[8]对河南省年、季变化特征依据气温、降水资料分析，发现该地区降水呈略微下降、气温呈显著上升的变化特征；史佳良[9]、王丽[10]等从时空变化的角度探讨了极端气温、降水的变化特征。另外，有学者研究了干旱变化规律，取得一些成果和有意义的结论，如王富强等[11]对不同等级的干旱时空分布利用18个站点的降水距百分率分析；李新周等[12]深入分析了全球变暖与7大干旱区干旱频率的关系；石崇等对东半球近60a的干旱化变率和趋势利用SPEI法进行了分析，并认为当前大部分地区正在趋于干旱化；陈少丹等对干旱时空变化特征利用温度植被干旱指数和标准化降水蒸散指数分析；李谢辉等对研究区各个季节的干旱发生情况选用综合气象干旱指数进行统计分析，揭示了各地区的干旱变化规律；史本林等为定量分析干旱发生强度、频率，从不同时间尺度上选用标准化降水蒸散指数进行了分析。根据现有文献资料和研究成果，涉及区域洪涝特征分布的研究还鲜有报道，对于旱涝灾害、特征的客观认识无法提供科学的指导。鉴于此，文章以1986-2018年盘锦市气象站逐年温度和降水资料依据，从旱涝站、洪涝站、旱站空间分布及变化趋势的角度，揭示了盘锦地区的旱涝变化规律和时空分布特征，以期为有效防御、准确评估和监测区域旱涝灾害提供科学的指导。

1 数据与方法

1.1 数据来源

盘锦地区1986-2018年的月平均气温、降水量等数据资料来源于境内的4个具有代表性的气象站点，以中国气象数据共享网、气象自动观测站等作为气温、降水量数据来源，考虑到数据资料的完整性和各气象站点的地理位置，设定1986年1月—2018年12月作为研究时域。

1.2 研究方法

自然界水系统循环过程中最直接、最敏感的反映气候变化的水文气象要素为降水量，评价分析区域旱涝变化特征的重要参数依据是科学、准确的确定降水时空分布规律。目前，Z指数、降水温度均一化指标、标准化降水指数SPI和降水距百分率Pa为常用的气象干旱指标。王英等运用降水温度均一化指标和Z指数研究了阜新地区的干旱特征，并结合区域实际情况和研究成果提出了新的降水温度均一化指标。文章依据现有研究方法和盘锦地区各气象站点，对研究区旱涝程度进行了科学评价。为了更加客观、准确的反映盘锦地区的旱涝分布状况，结合区域实际情况重新将评价标准划分为洪涝、正常、干旱3个等级，所对应的降水温度均一化指标Is取值区间为≥0.85、-0.85-0.85、≤-0.85。指标值Is的计算公式为：

(1)

式中：Z为指标值；σT、△T为气温的均方差和某一年气温的距平；αi为反映气温与降水相关性的系数。盘锦地区各气象站点的气温与降水系数值，见表2。

对盘锦地区1986-2018年各气象站点的Is值利用公式(1)求解，采用算术平均法求解盘锦地区的平均序列，然后对区域旱涝变化特征利用克里金插值法和线性倾向估计法分析。

2 结果分析

2.1 相关性分析

将盘锦地区各站点的指标值及Is值利用统计分析软件SPSS进行相关性分析，各站点指标与Is指标之间的相关系数，见表2。其中，“*”为通过显著性水平α的检验。根据表2可知，除盘山县外其它各站点与Is指标之间存在较强的相关性，显著性水平通过α检验，因此能够整体分析盘锦市旱涝特征。

表2 各站点指标与Is指标之间的相关系数

2.2 降水温度均一化指标年代际变化

随着社会的发展和科技的进步，盘锦地区工农业发展、城市化建设对水资源的需求量急剧增大，区域水资源供需矛盾突出、局部地区洪涝与干旱灾害严重、暴雨强降雨对城市防洪排涝压力增大。为更好的反映气候年际变化趋势，利用线性回归法对1986-2018年盘锦地区的降水温度进行统计分析。依据求解的盘锦市各气象站1986-2018年的Is值，为更好的反映年代年际变化特征将其绘制成变化趋势图。盘锦市1986-2018年均一化指标变化趋势，见图1。从图1可以看出，研究期间盘锦地区的Is值下降速率为-0.012/10a，由此表明该区域为干旱事件增多、洪涝事件减少的变化特征。依据洪涝、正常、干旱等级划分标准，1986-2018年期间出现洪涝灾害的1988、2007两个年份，而发生干旱事件的有1990、1997、2001、2014四个年份。根据盘锦地区4个监测站1986-2018年的监测数据，Is值呈上升趋势的站点均有1个，其变化速率为0.018/10a，而其它站点均呈不显著的下降趋势，由此表明研究区呈干旱化变化趋势。

图1 盘锦市1986-2018年均一化指标变化趋势

同时，年代际变化上盘锦地区的Is指标呈显著的阶段性变化特征，1987-1996年为正值，1997-2006年、2007-2018年为负值，可见在1996年以前为发生洪涝事件的集中期，而在1997年后主要以发生干旱事件为主。

2.3 旱涝时间特征分析

2.3.1 干旱变化特征

为了反映区域干旱的严重程度引入干旱测站比例，盘锦市1986-2018年干旱测站比例，见图2。从图2可知，1995年以前除少数年份外，干旱测站比例整体处于较低水平；而在1995年代以后则干旱测站大部分年份均处于较高水平，且干旱测站比例存在连续多年较高的现象，如1996-2002年、2009-2011年、2014-2016年；总体而言，1986-2018年期间盘锦地区的干旱测站比例的变化幅度为0.022/10a，呈波动上升变化特征，F检验的显著水平为α=0.1，可见盘锦市存在干旱面积扩大的变化趋势。

图2 盘锦市1986-2018年干旱测站比例

2.3.2 洪涝变化特征

根据以上思路，对盘锦市1986-2018年的洪涝站比例进行统计分析，盘锦市1986-2018年洪涝测站比例，见图3。从图3可知，洪涝灾害较为严重的时期为1986-1990年、1999-2003年，洪涝站比例在此时段处于较高水平，特别是1988、0993、1999年的洪涝站比例均超过50%。总体而言，1986-2018年期间盘锦市洪涝站比例表现出增加-减少-增加-减少的规律，多年平均下降速率为-0.025/10a，F检验的显著水平为α=0.1，可见盘锦市洪涝灾害发生区域呈逐年下降的变化特征。

图3 盘锦市1986-2018年洪涝测站比例

综上分析，通过对盘锦市1986-2018年的洪涝站和干旱站比例变化分析，洪涝灾害主要发生于1995年之前，1995-2000年洪涝与干旱灾害呈明显的交替现象，二者基本相当；2000年以后以干旱灾害为主。

2.3.3 旱涝变化特征

对盘锦地区旱涝站比例进行统计分析，盘锦市1986-2018年旱涝测站比例，见图4。根据图4可知，1986-2018年盘锦地区的旱涝站比例处于0.16-0.95，其中旱涝站比例处于0.4-0.6、0.6-0.8、0.8-0.95之间的年份为11、4、2年。根据图4可知，研究期间盘锦地区的旱涝站比例呈上升-下降-上升的变化特征，其中1998年之前个别年份的旱涝站比例较低；从变化特征可知，1986-2018年的旱涝站比例下降速率为-0.0007/10a，变化不明显，但反映了盘锦地区的旱涝灾害表现出不断减少的趋势。

图4 盘锦市1986-2018年旱涝测站比例

2.4 旱涝的空间分布特征

对盘锦市4个气象站的旱涝频率、Is值利用Arc GIS系统的插值法进行求解，在空间分布上揭示各地区旱涝特征差异性和变异性。研究表明，盘锦市1986-2018年的Is值介于-0.025-0.002，除盘山县气象站点表现出上升趋势外，其它地区均呈现出小幅度的下降趋势，可见研究区总体表现出干旱化变化特征；在空间分布上各测站的Is指标线性趋势值存在一定的规律性，自东南向西北方向盘锦市干旱化趋势逐渐增强。总体而言，旱涝频率较高的区域位于辽河流域以南，并以主城区洪涝灾害最为显著。

3 结 论

文章依据1986-2018年盘锦市气象站逐年温度和降水资料，从旱涝站、洪涝站、旱站空间分布及变化趋势的角度，揭示了盘锦地区的旱涝变化规律和时空分布特征，得出的结论如下：

1)盘锦地区的Is值下降速率为-0.012/10a，由此表明该区域为干旱事件增多、洪涝事件减少的变化特征；研究区的干旱测站比例的变化幅度为0.022/10a，呈波动上升变化特征，而洪涝站比例表现出增加-减少-增加-减少的规律，多年平均下降速率为-0.025/10a，可见该地区存在干旱面积扩大的变化趋势。

2)在空间分布上盘锦地区4个测站的Is指标线性趋势值存在一定的规律性，自东南向西北方向干旱化趋势逐渐增强；旱涝频率较高的区域位于辽河流域以南，并以主城区洪涝灾害最为显著。

3)综合考虑了旱涝灾害受温度变化的影响，洪涝、干旱年份分析结果与区域实际状况基本一致，可为有效防御、准确评估和监测区域旱涝灾害提供一定的指导。然而，研究时未考虑南支槽、大气环流和湿度等因素的影响，为保证旱涝分析的准确性还需要考虑多因素的综合影响进行系统性研究。