1960～2019年盘锦地区春季干旱气候特征分析

杨文艳,迟春艳,陈红磊,裴心媛

(盘锦市气象局,辽宁 盘锦 124010)

盘锦地处辽河下游,全市耕地面积13.18万hm2,其中水田10.96万hm2,占耕地面积的85%,是辽宁省水稻主产区。春季(3～5月)是盘锦水稻的育苗、播种、泡插的重要时期,也是旱地播种及其它农事活动的关键时期,春季干旱对农业生产影响大,是政府和农业相关部门密切关注的问题。干旱是世界上普遍发生的一种气象灾害,是指由水分的收与支或供与求不平衡形成的水分短缺现象。由干旱造成的对水资源、土地资源以及各种环境的恶化现象, 都会威胁着人类的生存环境, 严重阻碍社会的发展[1]。21 世纪以来,各类干旱灾害频发,中国干旱灾害发生频率、严重程度、持续时间及受灾范围都在显著地增加,各类区域性、局部性的干旱灾害更是频繁发生[2],根据国家气候中心的数据统计,每年因干旱造成的农作物减产占各气象灾害造成的粮食总损失的50% 左右[3]。

近年来,一些学者对辽宁地区干旱进行了研究[4～7],分别从不同角度反映了辽宁不同区域干旱的气候特征差异。文中应用近60年气象记录资料,分析了盘锦地区春季降水变化和分布特点,对盘锦地区干旱气候特征进行了初步分析, 对于政府及相关部门预防和减轻春旱的危害以及合理安排春耕生产有重要意义。

1 资料来源与方法

1.1 资料

本文应用1960～2019年盘锦地区盘山、大洼国家气象站的春季3～5月逐日降雨量数据,资料来源于盘锦市气象局,计算两站平均降雨量建立盘锦春季平均降雨量数据序列。

1.2 研究方法

气候变化趋势分析采用线性趋势法[8～9],并对趋势系数进行显著性检验,显著性水平取0.05。气候突变分析使用累积距平曲线法,突变结果使用信噪比进行检验。

1.2.1 累积距平

累积距平是一种常用的由曲线直观判断变化趋势的方法[10]。对于序列x,其某一时刻t的累积距平表示为:

当指标绝对值达到最大时,所对应的时间为突变年份。为检验转折是否达到气候突变标准,可计算其信噪比[11～13]。

1.2.2 干旱指数

计算各站春季降水的距平百分率(Pa):

式中,R为站点春季降水量,R—为1960～2019 年平均春季降水量。根据《气象干旱等级》国家标准(表1),将盘锦春季的降水距平百分率按照干旱划分等级建立盘锦干旱分级指数序列[14～15]。

表1 干旱分级指数划分

2 结果分析

2.1 春季降水量特征分析

1960～2019年盘锦地区春季3～5月60年平均降雨量为94.8 mm,线性变化趋势总体呈略有增加,趋势不明显,气候倾向率为 0.3 mm/10年,其中3月、5月降水量呈线性增加趋势,4月份降水量呈线性减少趋势,存在明显降雨时段分布不均,60年中有22年出现4月降雨量大于5月份降雨量的情况。从空间分布看,呈现南多北少特点。

从5年移动平均曲线和累计距平变化曲线,春季降水量增加趋势明显,气候倾向率为12 mm/10年[9～10],1957～1967年降水量波动性偏少趋势,1968～1976年降水量缓慢增加,1977～2004年降水量波动变化,2005～2012年降水量呈明显增加趋势,2010年大洼国家气象站出现春季总降水量最大值,为201.9 mm ,2013～2019年,再次进入波动减少期,2017年盘山国家气象站观测记录出现春季总降水量最少值,27.9 mm。春季降水量累积距平在2004年达到最大,为-150.2 mm,其对应信噪比小于1,未达到气候突变标准,2004年为春季降水量由偏少期转为偏多期的转折年,但未发生气候突变。

图1 1960～2019年盘锦春季(3～5月)降水量(a)及累计距平(b)变化曲线

2.2 降水距平百分率年际变化

1960～2019 年春季盘锦降水年际变化较大,降水距平百分率为-70.1%～109.2%,降水偏少的有32年,占总年份的53%,降水偏多的年份有28年,占总年份的 46%。近60年降水最小的5年分别为 2017(-70.1%)、2004(-65.3%)、1960(-61.8%)、2001(-53.6%)、1965(-52.6%)年,降水最大的 5年分别为 2010(109.2%)、2005(103.2%)、2012(96.8%)、1983(85.7%)、1998(64.5%)年。降水偏多偏少极值均发生在近10年,60%发生在2000年以后,发生降水量显著偏少的异常年份明显增多,易发生严重干旱极端事件。

2.3 干旱特征分析

2.3.1 干旱指数年代际变化

根据干旱等级划分建立盘山、大洼站干旱分级指数序列。近60年盘锦地区无特大干旱等级事件发生,2004年,2017年盘山单站出现2次重旱,无区域性重旱发生,表2为各等级干旱出现站次的年代际分布,多数干旱年份为轻旱到中旱,总体频次特征表现为轻旱＞中旱＞重旱。1970～1979 年各等级干旱发生站次最少,1990～1999年轻度、中度干旱发生站次相对较多。2000年以来,出现局部重旱,干旱强度有增大趋势。

表2 1960～2019年盘锦春季各等级干旱出现站次的年代际统计

2.3.2 干旱指数空间分布

空间分布上,盘山站位于盘锦北部,大洼站位于盘锦南部,大部分时段盘锦区域干旱等级一致,但干旱等级分布南北存在一定差异,2次重旱均发生在盘锦北部,极端性较强,南部中旱和轻旱的频次高于北部。

表3 1960～2019年盘锦春季各等级干旱站点分布

3 结论与讨论

盘锦地区春季平均降水量整体呈略有增加趋势,未发生气候突变,空间分布呈现南多北少特点。盘锦春季降水极大值和极少值均发生在近10年,60%发生在2000年以后,发生降水量显著偏少的异常年份明显增多,易发生严重干旱极端事件。多数干旱年份为轻旱到中旱,总体特征表现为轻旱＞中旱＞重旱,从空间分布来看,盘锦春季干旱等级空间分布存在南北差异,重旱均发生在北部,极端性较强,南部中旱和轻旱的频次高于北部。

在全球气候暖干化的背景下,盘锦地区春季降水量虽然略有增加,但空间和时间分布不均,可能受到个别年份降水异常偏多的影响。2000年以后,出现局部重旱,干旱强度有增大趋势,干旱极端事件呈现频发态势,尤其是盘锦北部旱田地区干旱呈现增多增强趋势,建议适当加大北部农业基础设施建设力度,适当调整产业结构,培育抗旱节水高产优质作物品种,多措并举,将春旱对农业生产的不利影响降到最低,积极应对和适应气候变化。