基于SPI 指数的漳州市季节性旱涝特征分析

张建华 曹冬华 陈蔚琪 蔡艺友

（1.福建省东山县气象局,福建 漳州 363400；2.福建省漳州市气象局,福建 漳州 363000；3.福建省华安县气象局,福建 漳州 363800；4.福建省平和县气象局,福建 漳州 363700）

漳州地处福建南部，属亚热带季风性湿润气候，总体来看降水量充沛，但降水量的年际与季节变化大，季节性旱涝灾害时有发生，为了提高旱涝风险管理能力，采用科学的评价指数对漳州地区的季节性旱涝情况进行全面分析，并探索其预报指标具有十分重要的意义。近年来，不少专家学者利用帕尔默干旱指数（PDSI）、标准化降水蒸发指数（SPEI）、气象干旱综合指数（MCI）、综合气象干旱指数（CI）等[1-5]对部分地区的旱涝特征进行了分析，本文拟选用SPI指数[6-7]分析漳州市季节性旱涝的时空分布特征。

1 数据与方法

1.1 数据来源

本文研究数据采用了漳州10个国家级气象观测站1991—2022年的逐月降水资料，采用10个台站的平均值代表漳州市。

1.2 研究方法

1.2.1 标准化降水指数SPI

标准化降水指数SPI能够较好地反映干旱强度和持续时间，适用于月以上尺度相对于当地气候状况的旱涝监测和评估，是目前应用较为广泛的气象旱涝指标之一。采用SPI-3分析漳州市每个季度的旱涝变化特征，定义春季为3—5月，夏季为6—8月，秋季为9—11月，冬季为12月—次年2月。表1为SPI值与旱涝等级关系。

表1 标准化降水指数（SPI）与旱涝等级关系

1.2.2 干旱/洪涝站次比

干旱/洪涝站次比（R）为区域内发生干旱/洪涝发生站数占全部站数的比例，用来评价干旱影响范围的大小。本研究中结合漳州市县区站点个数，规定R≥50%时，表示有一半以上的站发生干旱，为全域性干旱。当20%≤R＜50%时为区域性干旱，当R＜20%为无明显干旱。

2 漳州市季节性旱涝时空分布特征

2.1 春季旱涝特征

从图1可以看出，近30年漳州市春季SPI指数在-2.12～2.42之间，线性倾向率为-0.06/10a，极端旱涝事件均有发生，其中特旱年出现在2002年，特涝年出现在2006年。干旱频率为31%（共有10年偏旱），其中轻旱16%，中旱6%、重旱6%、特旱3%，洪涝频率为31%（共有10年偏涝）、轻涝19%，中涝6%、重涝3%，特涝3%。

图1 漳州市春季SPI指数年际变化趋势

从年代际变化上看，1990sSPI平均值0.19，有2年偏旱（1年重旱，1年轻旱）、4年偏涝（1年中涝，3年轻涝）；2000sSPI平均值-0.11，有4年偏旱（1年特旱，3轻旱）、2年偏涝（1年特涝，1年轻涝）；2010sSPI平均值0.08，有2年偏旱（1年重旱，1年中旱）、4年偏涝（1年重涝，1年中涝，2年轻涝）；2020s前期,有2年偏旱（1年轻旱，1年中旱）。总体上看，1990s和2010s春季偏涝，2000s和2020s前期偏旱。

根据漳州市各地春季各等级旱涝频率分布（见表2）可知，漳州各县区春季的干旱频率为24%～35%，平均为31%，其中云霄、龙海最高，南靖最低；轻旱频率为9%～19%，平均为16%，南靖最低；中旱频率为3%～19%，平均为8%，龙海最高，云霄次之；重旱频率为0%～6%，龙海、平和、东山未出现过重旱；特旱频率为3%～6%，西北部南靖、华安相对较高，其余各地相差不大。

表2 春季漳州各地各等级旱涝频率分布表

表3 漳州各季节旱涝站次比分布表

各地春季的洪涝频率22%～35%，平均为29%，云霄最高，南靖较高，漳浦最低；轻涝频率6%～22%，平均13%，南靖最高；中涝频率0%～16%，平均为8%，最高龙海，漳浦未发生过春中涝；重涝频率0%～13%，最低云霄，最高长泰，总体上呈北高南低；特涝频率0%～3%，北部县区长泰、华安、南靖未发生过特涝，其余各县特涝均为3%，呈现北低南高的形势。

从干旱站次比来看，平均春季干旱站次比30.9%，多为全域性干旱，共发生8次，占干旱年份的25%，有4年干旱站次比达到100%，2008年以后全域性干旱次数明显增多，共发生6次；区域性干旱发生年份6年，占分析年份的20%；在2002年干旱强度最强，7个站出现特旱。从洪涝站次比来看，平均春季洪涝站次比29%，春季多发生全域性洪涝，共出现9次，占分析年份的28.1%，有4年洪涝站次比达到100%；区域性洪涝出现5年，占分析年份的15.6%；在2006年洪涝强度最强，有7站出现特涝。

2.2 夏季旱涝特征

从图2可以看出，近30年漳州市夏季SPI指数在-2.21～1.82之间，以0.43/10a的速度降低，说明夏季干旱强度呈增强趋势。其中特旱年出现在2010年，干旱频率为34%（共有11年偏旱），其中轻旱22%，中旱6%、重旱3%、特旱3%，洪涝频率为31%（共有10年偏涝）、轻涝13%，中涝9%、重涝9%。

图2 漳州市夏季SPI指数年际变化趋势

从年代际变化上看，1990sSPI平均值0.36，有1年偏旱（轻旱）、3年偏涝（1年重涝，1年中涝，1年轻涝）；2000sSPI平均值0.41，有3年偏旱（1年中旱，2年轻旱）、6年偏涝（2年重涝，1年中涝，3年轻涝）；2010sSPI平均值-0.48，有5年偏旱（1年特旱，1年中旱，3年轻旱）、1年偏涝（中涝）；2020s前期，有2年偏旱（1年轻旱，1年中旱）。总体上看，2010s和2020s前期夏季偏旱，1990s和2000s偏涝。

漳州各县区夏季的干旱频率为24%～38%，平均为31%，其中东山、云霄最低，平和最高；轻旱频率为6%～22%，平均为14%，长泰、诏安最高，东山、芗城最低；中旱频率为3%～19%，平均为11%，南部和东部县区较低；重旱频率为0%～13%，平均为5%，龙海最高，云霄次之，漳浦、芗城未出现过重旱；特旱频率为0%～3%，各地相差不大，华安、南靖、平和、长泰等中北部县区未出现过特旱年。

各地夏季的洪涝频率为24%～40%，平均为31%，总体呈北高南低形势，华安最高，诏安最低；轻涝频率9%～25%，平均13%，呈北往南减少的趋势；中涝频率3%～19%，平均为11%，漳浦最高，长泰最低；重涝频率0%～9%，平均4%，龙海、云霄最高，东山未出现重涝年；特涝0%～6%，平均2%，长泰最高，南靖、云霄、漳浦、龙海未出现特涝年，其余各地相差不大。

从干旱站次比来看，平均夏季干旱站次比31.6%，多为全域性干旱，共发生10次，占干旱年份的31.3%，2020年干旱站次比达到100%；2009—2022年共发生全域性干旱7次，区域性干旱4次，表明2009年以后夏季干旱呈增加趋势；区域性干旱发生年份6年，占干旱年份的20%，在2010年干旱强度最强，5个站出现特旱。从洪涝站次比来看，平均夏季洪涝站次比30.9%，夏季主要为全域性洪涝和区域性洪涝，都出现8次，占分析年份的25%，有2年洪涝站次比达到100%，与夏季干旱相反，2009年之前，频发洪涝，18年间出现14次洪涝现象。

2.3 秋季旱涝特征

由图3可知，近30年漳州市秋季SPI指数-2.12～2.31之间，以0.057/10a的速度增加。极端旱涝事件均有发生，其中特旱年发生在1995年，特涝年发生在2010年和2016年，干旱频率为31%（共有10年偏旱）、轻旱16%，中旱9%，重旱3%，特旱3%，洪涝频率为24%（共有8年偏涝），轻涝9%，中涝9%，特涝6%。

图3 漳州市秋季SPI指数年际变化趋势

从年代际变化上看，1990sSPI平均值-0.27，有4年偏旱（1年特旱，2年中旱，1年轻旱）、3年偏涝（3年中涝）；2000sSPI平均值0.09，有2年偏旱（2年轻旱）、2年偏涝（2年轻涝）；2010sSPI平均值0.32，有2年偏旱（1年重旱，1年轻旱）、3年偏涝（2年特涝，1年轻涝）；2020s前期，有2年偏旱（1年轻旱，1年中旱）。总体上看，1990s秋季和2020s前期偏旱，2010s偏涝。

漳州各县区秋季的干旱频率为24%～34%，平均为29%，其中云霄最低，龙海最高，其余各地相差不大；轻旱频率为9%～19%，平均为13%，龙海最高，芗城较高；中旱频率为3%～13%，平均为8%，华安最高，芗城最低；重旱频率为3%～9%，平均为6%；特旱频率为0%～6%，芗城最高，南靖、平和、漳浦、龙海未出现特旱年。

各地秋季的洪涝频率为18%～31%，平均28%，云霄频率最低，华安、诏安较低，呈现中部县区较高，南北部县区较低趋势；轻涝频率9%～19%，平均14%，南靖最高；中涝频率3%～16%，平均为7%，龙海最高，华安、云霄较低，南北部县区较低，中部县区较高；重涝频率0%～9%，平均4%，漳浦、东山最高，龙海、诏安、云霄未出现重涝年；特涝0%～6%，平均3%，平和、东山、漳浦未出现特涝年。

表5 秋季漳州各地各等级旱涝频率分布表

从干旱站次比来看，平均秋季干旱站次比29.1%，全域性和区域性干旱均发生8次，占研究年份的25%，1995年干旱站次比达到100%。从洪涝站次比来看，平均秋季洪涝站次比28.1%，秋季全域性及区域性洪涝均发生7次，占研究年份的21.9%，有4年洪涝站次比达到100%，2016年秋季洪涝强度最强，出现6个特涝站，4个重涝站。

2.4 冬季旱涝特征

由图4可知，近30年漳州市冬季SPI指数-1.72～2.44之间，以0.087/10a的速率增加。极端旱涝事件均有发生，其中特旱年出现在2008年，特涝年出现在1997年和2015年，干旱频率为34%（共有11年偏旱）、轻旱22%，中旱6%，重旱3%，特旱3%，洪涝频率为28%（共有9年偏涝），轻涝16%，中涝6%，特涝6%。

图4 漳州市冬季SPI指数年际变化趋势

从年代际变化上看，1990sSPI平均值0.33，有3年偏旱（轻旱），5年偏涝（1年特涝，1年中涝，3年轻涝）；2000sSPI平均值-0.34，有3年偏旱（1年轻旱，1年中旱，1年特旱）、1年偏涝（轻涝）；2010sSPI平均值0.09，有3年偏旱（1年中旱，2年轻旱）、2年偏涝（1年特涝，1年轻涝）；2020s前期，有2年偏旱（1年轻旱，1年重旱）、1年偏涝（中涝）。总体上看，2000s和2020s前期冬季偏旱，1990s冬季偏涝。

各地冬季干旱频率相差不多，在28%～37%之间，平均33%，南靖最高，东山、漳浦、龙海较高，芗城最低；轻旱频率16%～28%，平均20%，华安最高；中旱频率3%～16%，平均10%，漳浦、东山最高，华安最低，总体上呈西北部县区低东南部高的趋势；冬季重旱频率0%～3%，特旱频率0%～3%，东山、诏安未发生特旱，其他地区均为3%。

漳州各县区冬季的洪涝频率为21%～31%，平均27%，总体呈北高南低形势；轻涝频率9%～19%，平均14%，漳浦最高；中涝频率3%～9%，平均6%，呈北高南低形势；重涝频率0%～6%，平和、漳浦最高，华安未出现重涝年；特涝频率3%～6%，南部和北部县区较高，中部县区较低。

从干旱站次比来看，平均冬季干旱站次比33.1%，多频发全域性干旱，出现10次，占研究年份的31.2%，有5年干旱站次比达到100%，2008年干旱强度最强，出现8个站次特旱。从洪涝站次比来看，平均冬季洪涝站次比27.8%，冬季多发全域性洪涝，出现9次，占研究年份的28.1%，有4年洪涝站次比达到100%，2015年冬季洪涝强度最强，10个县区均出现特涝。

3 结论

（1）近30年漳州市春季整体有偏旱趋势，其中1990s和2010s偏涝，2000s和2020s前期偏旱；夏季整体往偏旱发展，其中1990s和2000s偏涝，2010s和2020s前期夏季偏旱；秋季往偏涝趋势发展，1990s秋季和2020s前期偏旱，2010s偏涝；冬季整体有偏旱的趋势，其中1990s冬季偏涝，2000s和2020s前期冬季偏旱。

表6 冬季漳州各地各等级旱涝频率分布表

（2）西北部是春旱低频区，南部为夏旱低频区，中东部和南部东山秋旱频率较高，冬旱西北部和东南部是冬旱高发区；南部为春涝高发区，南部是夏涝和冬涝的低频区，中部是秋涝的低频区。