1981～2017年贵州省盛夏旱涝急转时空演变特征

李忠燕，张娇艳，王玥彤，王 烁，陈早阳，曹 蔚

(1.贵州省气候中心，贵阳 550002；2贵州省山地气候与资源重点实验室，贵阳 550002)

引言

干旱和洪涝是我国汛期两种常见的气象灾害，并且二者具有持续时间长、发生频率高、影响范围广，因此旱涝异常将会给经济和生产造成严重的损失。我国是受季风气候影响显著的国家[1]，旱涝异常往往与东亚季风的活动、西太平洋副热带高压进程有关[2-5]，造成降水的时空分布不均，季节内降水异常事件时有发生。近年来，旱涝急转作为季节内降水异常的典型代表，在夏季我国江南、华南以及西南地区常常发生，其研究也备受关注[6]。旱涝急转通常指某一地区或某一流域在较长时间干旱后又出现洪涝，干旱和洪涝交替出现的情况[7]。为定量地表征旱涝急转特征，学者们对旱涝急转指数进行了不同的定义，其中张屏等[8]从降水异常的特征对旱涝急转进行定义，吴志伟等[9]对长江中下游地区的旱涝时间尺度在2个月左右的长周期旱涝急转指数进行了定义，王胜等[10]从淮河流域旱涝规律和降水特征出发提出一种旱涝急转标准，孙鹏等[11]为探讨东江流域盛汛期旱涝急转事件的时空演变特征，定义了旱涝时间尺度在1个月左右的短周期旱涝急转指数。在旱涝急转指数的基础上，学者们从环流异常、对流活动、水汽输送、海温等方面对其演变特征和内在影响机制做了进一步的研究[6,11,12-18]。

贵州地处云贵高原东侧(103°36′～109°35′E，24°37′～29°13′N)，境内地势西高东低，地貌以山地和丘陵为主，属亚热带湿润季风气候，年降水量在1181.3mm，其中盛夏(7～8月)降水量为343mm，占全年降水量的29%，且多以暴雨形式出现。每年7～8月，西太平洋副热带高压脊线位置将会明显北跳，当副高异常偏北和偏西时，贵州在其西南侧偏东南气流的控制下，易出现连晴少雨的干旱天气，反之当副高偏南和偏弱时，易出现洪涝灾害，因此贵州夏季旱涝急转事件多集中在盛夏[19]。以往关于贵州旱涝研究多以夏季典型旱年和典型涝年为主[20-22]，而关于旱涝转换的研究较少。另一方面，由于贵州省秋粮作物的生育期多集中在盛夏，若该时段出现旱涝急转事件必将会对区域农业粮食作物生产带来较大的影响，因此，利用1981～2017年7～8月贵州省78站逐月降水资料探讨贵州省盛夏旱涝急转事件的时空演变特征，为省内旱涝急转事件的预测提供科学依据，为省内农业粮食作物生产气象服务和防汛抗旱指挥工作奠定基础。

1 资料与方法

1.1 资料

本文所采用的资料为1981～2017年7～8月贵州省78站逐月降水资料。

1.2 方法

孙鹏等[11]定义的旱涝急转指数(drought-flood abrupt alternation index,)为旱涝时间尺度均在1个月左右的短周期旱涝急转指数，因此为客观判定贵州省盛夏(7～8月)的旱涝急转事件，利用孙鹏等[11]定义的旱涝急转指数来定义贵州省盛夏旱涝急转指数。

IDFA=(P8-P7)·(|P7|+|P8|)·1.8-|P7+P8|

(1)

式中(P8-P7)为旱涝急转强度，(|P7|+|P8|)为旱涝强度。为增加旱涝急转的权重，降低全旱或全涝的权重，将1.8-|P7+P8|指定为权重系数。当IDFA值>1为旱转涝事件，当IDFA值<1为涝转旱事件。IDFA值的绝对值越大，表明旱涝急转的强度越强，旱涝急转事件越严重。

2 结果与分析

2.1 贵州省盛夏IDFA与各站点IDFA的相关性分析

为判定贵州省盛夏IDFA作为全省旱涝急转分析标准是否合理，计算贵州省盛夏IDFA与各站点IDFA的相关系数(图1)。由图1可知，除威宁、赤水、习水外，均通过了α=0.01的显著性水平检验，表明贵州省盛夏IDFA与大部地区站点的IDFA的相关性较好，因此可将贵州省盛夏IDFA作为全省旱涝急转分析标准。

2.2 贵州省盛夏IDFA年代际变化及判定指标的确定

1981～2017年贵州省盛夏IDFA变化趋势并不明显(图2)，但在一定程度上反映了盛夏IDFA的年代际变化特征，在上世纪80年代，IDFA以正值为主，表明该时段以旱转涝事件为主，90年代至21世纪10年代初，IDFA以负值为主，表明该时段内以涝转旱事件为主，之后又以旱转涝事件为主。

为验证IDFA是否能表征贵州省旱涝急转事件，利用7、8月降水距平百分率之差进行验证。表1给出了由IDFA判定的旱涝急转事件年份对应7、8月降水距平百分率，根据7、8月降水距平百分率实况结果来看，其中1991、1992、2013年判定不正确。其中1991年7、8月降水距平百分率均为正值，表明1991年7、8月均偏涝，而1992、2013年7、8月降水距平百分率均为负值，表明这两年7、8月均偏旱，并且1986、1996、2003、2007年其旱涝转变并不显著。由此来看单独用IDFA来判定旱涝急转典型年并不完全准确，考虑到这是月时间尺度，应结合7、8月降水距平百分率综合来评定。借鉴何慧等[7]对华南地区典型旱涝年的定义方法，再结合贵州省盛夏旱涝急转指数的情况，把盛夏IDFA绝对值大于1，其7、8月降水距平百分率绝对值在15%以上，且7、8月降水距平百分率之差的绝对值在50%以上的年份定义为典型旱涝急转年。把7、8月降水距平百分率绝对值在15%以上，且7、8月百分率之和的绝对值在50%以上的年份定义为典型偏旱或偏涝年。按照这一标准，选出贵州省盛夏期间降水典型年(表2)。

表1 IDFA由判定的旱涝急转事件年份对应的降水距平百分率值

从表2可知，1981～2017年盛夏期间典型干旱年5年，典型涝年3年，典型旱转涝年6年，典型涝转旱年3年，这些典型年的降水距平百分率和旱涝急转指数有如下特征：①典型旱年和典型涝年7～8月降水距平百分率的绝对值在30%以上，而旱涝急转指数较小。其中干旱最重为2011年，其7月和8月降水分别偏少69.8%和57.85%。洪涝最重为1999年，其7月和8月降水分别偏多61.06%和35.75%。②典型旱转涝和典型涝转旱的旱涝急转指数的绝对值1.1以上，而7～8月降水距平百分率的绝对值较小。其中旱转涝最明显为1988年，其旱涝急转指数为最大正值，为3.1，7月降水偏少41.39%，8月降水偏多72.45%。涝转旱最明显为1997年，其旱涝急转指数为最大负值，为-2.23，7月降水偏多37.2%，8月降水偏少47.82%。

表2 贵州省盛夏降水典型年统计表

2.3 贵州省盛夏旱涝急转频次

当某站IDFA>1(IDFA<-1)，且7月降水距平百分率<-15%(>15%)，8月降水距平百分率>15%(<-15%)，7月降水距平百分率与8月降水距平百分率之差的绝对值>50%，判定该站出现旱转涝事件(涝转旱)。按照这一标准首次统计了贵州省1981～2017年盛夏期间78站发生旱涝急转的频次及平均旱涝急转强度指数的空间分布(图3)，由图可知，涝转旱频次的大值区位于遵义市南部、黔东南州北部(图3a)，表明该区域易发生涝转旱事件；涝转旱强度指数的大值区位于毕节市中西部、六盘水市北部(图3b)，可能是由于对应区域的频次较少造成，表明该地区虽然不易发生涝转旱事件，但其涝转旱强度指数却最强；涝转旱强度指数次大值中心位于遵义市北部，而对应区域的频次较大(图3a)，表明该地区易发生涝转旱事件，且涝转旱强度指数也强。

旱转涝频次的大值区位于遵义市北部、黔东南州北部、铜仁市东部、安顺市东部、黔南州北部(图3c)，表明该区域易发生旱转涝事件；旱转涝强度指数的大值区位于六盘水市南部、黔西南州北部(图3d)，同样可能是由于对应区域的频次较少造成，表明该地区虽然不易发生旱转涝事件，但其旱转涝强度指数却最强；涝转旱强度指数次大值中心位于铜仁市东部、黔东南州北部，而对应区域的频次较大(图3c)，表明该地区易发生旱转涝事件，且旱转涝强度指数也强。

3 结论

为客观判定贵州省盛夏的旱涝急转事件，本文利用1981～2017年7～8月贵州省78站逐月降水资料，计算并分析了贵州省盛夏旱涝急转指数(IDFA)的时空演变特征，得到以下结论。

(1)贵州省盛夏IDFA与大部地区站点的IDFA的相关性较好，表明可将贵州省盛夏IDFA作为全省旱涝急转分析标准。1981～2017年贵州省盛夏旱涝急转指数的变化趋势并不明显，但年代际变化特征明显。在上世纪80年代，IDFA以正值为主，表明该时段以旱转涝事件为主，90年代至21世纪10年代初，IDFA以负值为主，表明该时段内以涝转旱事件为主，之后又以旱转涝事件为主。

(2)根据7、8月降水距平百分率实况结果来看，单独用IDFA来判定旱涝急转典型年并不完全准确，典型旱涝急转年的定义标准为：IDFA绝对值大于1，其7、8月降水距平百分率绝对值在15%以上，且7、8月百分率之差的绝对值在50%以上。

(3)利用订正后典型旱涝急转年的定义标准，对1981～2017年78站发生旱涝急转的频次及平均旱涝急转强度指数的空间分布进行分析，结果表明：贵州省涝转旱频次的大值区位于遵义市南部、黔东南州北部，表明该区域易发生涝转旱事件；旱转涝频次的大值区位于遵义市北部、安顺市东部至黔东南州北部一带，表明该区域易发生旱转涝事件。涝转旱强度指数的大值区位于毕节市中西部、六盘水市北部；旱转涝强度指数的大值区位于六盘水市南部、黔西南州北部。