吳建峰 譚燕 安佑志 羅緒強(qiáng) 張鳳太

摘 要：該文利用重慶市34個(gè)氣象站點(diǎn)2003—2013年的逐月降水資料，采用降水距平百分率（Pa）從年、季度尺度分析重慶市的干旱時(shí)空特征。主要結(jié)論如下：（1）重慶全年降水豐富，夏秋降水最多，冬季降水最少；整體上降水由北、東、南三個(gè)方向向中部和西部逐漸減少；（2）重慶全年均有可能發(fā)生干旱，夏季干旱強(qiáng)度最大，干旱呈現(xiàn)上升趨勢。（3）整個(gè)研究區(qū)都有干旱發(fā)生，其中西部地區(qū)干旱最嚴(yán)重，東南部部分區(qū)域受干旱影響相對(duì)較小。

關(guān)鍵詞：降水距平百分率；干旱特征；重慶市

中圖分類號(hào) P426.616 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）18-0127-04

1 引言

干旱是一種水量相對(duì)虧缺的自然現(xiàn)象，通常指淡水總量少，或長期少雨而空氣干燥、土壤缺水，不足以滿足人類的生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的氣候現(xiàn)象[1]。干旱是全球的主要自然災(zāi)害之一，中國受旱災(zāi)危害非常嚴(yán)重，其中干旱也是重慶最主要的自然災(zāi)害之一，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，重慶在過去幾十年，旱災(zāi)出現(xiàn)頻率約80%[2-3]，例如，2006年，重慶發(fā)生了百年一遇的特大旱災(zāi)，全市有2 100萬人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)91億元[4]。重慶市干旱分布范圍極廣，幾乎所有地方都受到干旱的威脅。干旱的發(fā)生因素復(fù)雜、時(shí)空分布多樣，人類必須掌握干旱發(fā)生的特點(diǎn)和規(guī)律，使防治干旱有理論支撐，研究干旱特征在認(rèn)知?dú)庀鬄?zāi)害問題上也有重要的意義。

國內(nèi)外對(duì)干旱已有大量研究，如20世紀(jì)60年代，Wayne.C.Palmer分析了美國東北的干旱特征并建立了帕爾默干旱指數(shù)（PDSI），之后帕爾默干旱指數(shù)在國際上得到廣泛認(rèn)可和運(yùn)用[5]。Santos J F等人用標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）分析了葡萄牙的干旱特征并對(duì)其進(jìn)行分區(qū)[6]。李柏貞、周廣勝[7]等對(duì)干旱指標(biāo)進(jìn)行了研究，評(píng)述了各類干旱指標(biāo)的優(yōu)缺點(diǎn)以及在農(nóng)業(yè)上的適用性；王富強(qiáng)、王雷用降水距平百分率劃分干旱等級(jí)，研究了河南省的干旱特征[8]。劉冰基于降水距平百分率和降水Z指數(shù)研究了山東省的干旱特征[9]。吳建峰、陳阿林等人基于TRMM降水衛(wèi)星數(shù)據(jù)和Z指數(shù)分析了重慶市旱澇變化特征[10]。

干旱嚴(yán)重危害著重慶市的自然環(huán)境，制約了重慶市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此，本文利用重慶市34個(gè)氣象站點(diǎn)2003—2013年的逐月降水資料，采用降水距平百分率（Pa），分析其干旱時(shí)空特征，以期為重慶干旱監(jiān)測和防災(zāi)減災(zāi)提供一定的基礎(chǔ)信息。

2 研究區(qū)概況

重慶市位于我國西南部，四川盆地的東部邊緣，屬于長江流域上游，嘉陵江與長江交匯于此，地跨105°17′～110°11′E、28°10′～32°13′N，是青藏高原與長江中下游平原的過渡地帶，幅員面積約8.2萬km2。研究區(qū)地貌形態(tài)復(fù)雜多樣，以山地丘陵為主；中山、低山占全市面積約76%，丘陵占17%。重慶市屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均溫度在18℃左右，降水充沛但季節(jié)分配不均，常年降雨量1 000～1 450mm。各種氣象要素日際、月際、年際變化大，災(zāi)害性天氣頻繁，影響地域較廣，是氣候脆弱帶區(qū)，主要災(zāi)害性天氣有干旱、暴雨洪澇、低溫陰雨等。

3 數(shù)據(jù)來源與研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來源 本文數(shù)據(jù)來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)[11]，主要是重慶市城口、墊江、云陽等34個(gè)氣象站點(diǎn)2003—2013年的逐月降水資料。分別計(jì)算降水年際、季節(jié)（3—5月為春季、6—8月為夏季、9—11月為秋季、12—次年2月為冬季），采用降水距平百分率干旱等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析了不同等級(jí)干旱的分布特征。

3.2 研究方法

3.2.1 降水量距平百分率（Pa）降水距平百分率反映的是某時(shí)段內(nèi)的降水量相較常年偏多或偏少的程度，即某時(shí)段內(nèi)的降水同平均狀態(tài)的偏離程度。它可以反映降水少引起的干旱?！稓庀蟾珊档燃?jí)》[12]中規(guī)定降水量距平百分率Pa的計(jì)算公式為：

[Pa（%）=P-PP×100]

[P=1ni=1nPi]

式中，[P]為某時(shí)段降水量，[P]為計(jì)算某時(shí)段同期氣候平均降水量，[n]為研究的年數(shù)，i=1，2，3，…n。

3.2.2 干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)《氣象干旱等級(jí)》和重慶市的實(shí)際情況劃分干旱等級(jí)，如表1。

4 重慶市降水特征分析

4.1 年降水變化特征 根據(jù)重慶市34個(gè)氣象站2003—2013年的月降水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出2003—2013年重慶市年降水量情況，如圖1。

圖1 重慶市2003—2013年年降水量統(tǒng)計(jì)情況

由圖1可以看出，2003—2013年重慶市年降水量總體呈下降的趨勢，其中2004—2009年降水波動(dòng)較大，2009—2013年降水相對(duì)平衡。重慶年均降水量約為1 086mm，2007年降水量最多，達(dá)到1 257.9mm左右；2006年降水量最少，只有約869.1mm。

4.2 季節(jié)降水變化特征 根據(jù)月降水據(jù)數(shù)據(jù)分別算出春、夏、秋、冬四季的降水量（圖略）。整體上，春季降水總體呈不顯著下降趨勢，2004年春季降水最多，達(dá)到359mm；2011年最少，只有240mm左右；夏季呈現(xiàn)很大的不穩(wěn)定性，但具有一定的下降趨勢，2006年夏季降水是近十幾年的最低值，只有約241mm；秋季表現(xiàn)出一定幅度的上升趨勢，但不明顯，秋季平均降水量為270mm左右；冬季降水波動(dòng)較大，但整體上呈先出一定下降趨勢，冬季平均降水只有60mm左右。

5 重慶市干旱特征分析

降水量的多少直接影響著一個(gè)地區(qū)的旱濕狀況，降水量年內(nèi)變化和年際變化大是發(fā)生干旱的主要因素。干旱直接影響人們生活生產(chǎn)，導(dǎo)致自然環(huán)境生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的各種問題。本文分析重慶市的干旱特征，為重慶市防治旱災(zāi)提供一定的理論依據(jù)。

5.1 干旱時(shí)間特征分析

5.1.1 年尺度干旱特征分析 利用降水量距平百分率公式計(jì)算研究區(qū)2003—2013年降水距平百分率，如圖2。

圖2 年尺度干旱特征統(tǒng)計(jì)

由圖2可以看出，2006年及2009—2013年降水距平指數(shù)為負(fù)值，根據(jù)本文中降水距平百分率的定義，這幾年的年降水量比平均降水量偏少，且根據(jù)干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)（表1），2006年、2009年、2010年和2011年出現(xiàn)干旱（見表2），其中2006年達(dá)到特旱等級(jí)，這與重慶市實(shí)際干旱情況吻合。

5.1.2 季節(jié)尺度干旱特征分析 根據(jù)降水量距平百分率公式，計(jì)算2003—2013年重慶市各季節(jié)的降水距平百分率。利用表1干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)得到表2。由表2可以看出，發(fā)生輕旱的主要有2009年和2010年，2011年發(fā)生中旱，而2006年發(fā)生特大旱。各季節(jié)干旱類型都存在，春旱發(fā)生的幾率最小，干旱季節(jié)性比較明顯。

5.2 空間分布特征 2006年，重慶發(fā)生了百年一遇的特大旱災(zāi)，全市有2 100萬人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)91億元[4]，因此本文以2006年為例，分別從年和季節(jié)尺度對(duì)干旱空間分布特征進(jìn)行分析，根據(jù)降水量距平百分率公式計(jì)算出重慶市2006年34個(gè)氣象站點(diǎn)年和季節(jié)降水距平百分率（見表3）。

5.2.1 年尺度干旱空間分布特征 利用34個(gè)站點(diǎn)降水距平指數(shù)采用克里金插值方法得到2006年空間分布情況如圖2。由表3可得到，研究區(qū)2006年全年平均降水距平百分率-19.91%，根據(jù)干旱劃分標(biāo)準(zhǔn)可知全年平均達(dá)到重旱等級(jí)；其中，降水距平百分率最小的是銅梁，數(shù)值為-36.12%，這是研究去發(fā)生干旱最嚴(yán)重的地方，達(dá)到特旱等級(jí)；最大值在石柱，為5.44%，幾乎未遭受干旱。從空間分布來看（圖3），遭受特旱的地區(qū)幾乎覆蓋整個(gè)研究區(qū)，分布銅梁、大足、墊江、永川等22個(gè)地區(qū)；重旱地區(qū)主要為中部的武隆、涪陵、長壽、渝北等7個(gè)地區(qū)；中旱主要發(fā)生在江津、豐都、南川3個(gè)地區(qū)；輕旱主要發(fā)生在東南部的酉陽地區(qū)；未受到干旱影響的地區(qū)在石柱，這是2006年唯一沒有遭受干旱的地區(qū)。

5.2.2 季尺度干旱空間分布特征 重慶地區(qū)干旱以夏季最為嚴(yán)重，因此本文以2006年夏季為例，對(duì)研究區(qū)夏季干旱特征進(jìn)行分析。從表3可以看出，2006年夏季平均降水百分率為-46.20%，整個(gè)研究區(qū)整體達(dá)到重旱程度；其中監(jiān)測的34個(gè)地區(qū)，有20個(gè)達(dá)到特旱等級(jí)，3個(gè)達(dá)到重旱，整個(gè)研究區(qū)只有3個(gè)地區(qū)未遭受干旱。分析空間分布（如圖4），干旱發(fā)生最為嚴(yán)重的地區(qū)主要集中在研究區(qū)西部的銅梁、潼南、榮昌等區(qū)域，中部的涪陵區(qū)域，東北部的城口、萬州、開縣等區(qū)域以及南部的武隆、彭水等區(qū)域，都達(dá)到特旱程度；中旱、輕旱發(fā)生在東北部云陽、巫溪部分區(qū)域，東北部酉陽以及南部的萬盛、綦江等區(qū)域；很少受到干旱影響的區(qū)域集中在東北部的石柱、酉陽區(qū)域。

綜上所述，在季節(jié)尺度上，重慶夏季最易干旱且干旱空間分布最大，涉及全市范圍，干旱程度也最大。

6 結(jié)論與討論

本文通過利用重慶市34個(gè)氣象站點(diǎn)2003—2013年的逐月降水?dāng)?shù)據(jù)，分析重慶市降水特征；然后分別計(jì)算出其年和季尺度的降水距平百分率，選取2006年典型的干旱年從年和季節(jié)尺度分析干旱時(shí)空特征，主要結(jié)論如下：

（1）重慶市降水特征：2003—2013年研究區(qū)年平均降水量存在一定波動(dòng)，整體上呈略微的下降趨勢；季節(jié)尺度上，春季降水變化較小，夏季和冬季的降水總體呈比較明顯的下降趨勢，秋季降水總體呈較小的上升趨勢；

（2）重慶市干旱特征：在2003—2013年期間，2006年、2011年發(fā)生了嚴(yán)重的干旱現(xiàn)象，整體上干旱呈現(xiàn)上升趨勢。在季節(jié)尺度上，重慶市干旱強(qiáng)度以夏季最為嚴(yán)重，其他季節(jié)也存在不同程度的干旱?？臻g分布上，整個(gè)研究區(qū)都存在干旱現(xiàn)象，其中研究區(qū)西部的干旱強(qiáng)度最大，東北部部分區(qū)域干旱程度較小。

本文雖然在重慶市干旱時(shí)間和空間特征分析方面獲得了一定的研究成果，但是本文的研究還存在許多問題與不足，主要方面如下：

（1）干旱因素單一。（2）數(shù)據(jù)的時(shí)間尺度較短，不能較準(zhǔn)確地表明本文研究的精確性。（3）干旱等級(jí)劃分存在一定的主觀性。

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