李 哲，呂 娟，屈艷萍，張偉兵，蘇志誠(chéng)，馬苗苗

（1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038；2.水利部防洪抗旱減災(zāi)工程技術(shù)研究中心，北京 100038）

1 研究背景

極端干旱是指發(fā)生范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、受災(zāi)特別嚴(yán)重的干旱災(zāi)害事件。極端干旱事件在中國(guó)歷史上多次發(fā)生，例如明末崇禎大旱和清光緒初年大旱，不僅造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重、人口銳減，甚至引發(fā)社會(huì)動(dòng)蕩、朝代更迭［1］。近年來(lái)，全球氣候變化異常，局地性或區(qū)域性干旱災(zāi)害事件頻繁發(fā)生并不斷加劇，未來(lái)連季性、連年性的大范圍極端干旱事件發(fā)生幾率增大［2-3］。當(dāng)前，我國(guó)已有的抗旱相關(guān)法規(guī)、規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)以及政策還未考慮到大范圍、長(zhǎng)歷時(shí)極端干旱事件的發(fā)生［1，4］。在現(xiàn)有的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r下，一旦發(fā)生類似歷史時(shí)期的極端干旱事件，將對(duì)我國(guó)糧食安全、飲水安全和生態(tài)安全造成嚴(yán)重威脅，后果不堪設(shè)想。因而，開(kāi)展歷史典型極端干旱的重建研究，對(duì)于應(yīng)對(duì)現(xiàn)在或未來(lái)可能出現(xiàn)的干旱巨災(zāi)，提前制定防災(zāi)備災(zāi)戰(zhàn)略及政策具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者基于自然證據(jù)和歷史文獻(xiàn)資料開(kāi)展了一系列的歷史旱澇序列重建研究。田沁花等［5］利用圓柏木年輪資料重建了祁連山中部地區(qū)公元1480年以來(lái)8月至次年7月份的年降水序列。姚檀棟等［6］利用古里雅冰芯分析了過(guò)去400年的降水變化規(guī)律。姜修洋等［7］基于福建省將樂(lè)的洞穴石筍資料，研究了該地區(qū)近500 年的降水變化?；谧匀蛔C據(jù)的重建方法延長(zhǎng)了歷史旱澇災(zāi)害序列長(zhǎng)度，能反映大范圍、長(zhǎng)時(shí)間尺度的氣候及干濕變化情況，但往往存在時(shí)空分辨率低、空間代表性不足、與旱澇事件年內(nèi)變化大不相符等問(wèn)題。我國(guó)歷史文化悠久，豐富的歷史文獻(xiàn)記載為研究歷史時(shí)期的降水變化提供了大量的代用資料。湯仲鑫［8］基于歷史資料記載的災(zāi)情嚴(yán)重程度，提出旱澇等級(jí)重建旱澇序列的方法，重建了河北保定地區(qū)近500年的旱澇序列。鄭斯中等［9］基于歷史旱澇災(zāi)情記錄及概率統(tǒng)計(jì)方法原理，提出了濕潤(rùn)指數(shù)法，重建了中國(guó)東南地區(qū)近2000年來(lái)的濕潤(rùn)狀況。張家誠(chéng)等［10］基于歷史旱澇災(zāi)害記錄，將受洪澇災(zāi)害的縣次數(shù)和遭受旱災(zāi)的縣次數(shù)的差值為指標(biāo)，構(gòu)建了旱澇縣次法，重建了1401—1900年中國(guó)東部地區(qū)的旱澇狀況?；跉v史文獻(xiàn)資料的旱澇重建方法為研究歷史長(zhǎng)時(shí)期的旱澇變化狀況提供了事實(shí)依據(jù)，極大地推進(jìn)了歷史旱澇災(zāi)害事件研究的發(fā)展，但歷史文獻(xiàn)中的旱澇災(zāi)害記載多為定性描述，往往不能定量的反映典型旱澇事件的災(zāi)情狀況。一些學(xué)者基于《晴雨錄》《雨雪分寸》等記載詳細(xì)、覆蓋范圍廣、量化程度高的雨雪檔案利用定量反演法進(jìn)行降水重建并取得了明顯進(jìn)展。中國(guó)氣象局［11］基于《晴雨錄》重建了北京地區(qū)的1724—1904年降水量。張德二等［12］利用南京等地的《晴雨錄》資料，采用多因子逐步回歸的方法，重建了18世紀(jì)南京、蘇州等地的降水序列。葛全勝等［13］、鄭景云等［14-15］、郝志新等［16-17］在自然降水入滲實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用清代《雨雪分寸》等高分辨率資料，基于土壤物理入滲模型和水量平衡原理，提出了將降水入滲深度轉(zhuǎn)換為直接降水量的方法，重建了黃河中下游地區(qū)、長(zhǎng)江中下游以及江淮流域近300年的降水序列。在此基礎(chǔ)上，有專家學(xué)者針對(duì)清光緒初年的歷史典型極端干旱事件開(kāi)展了一些研究，張德二等［18］基于歷史資料復(fù)原了1876—1878年干旱發(fā)生、發(fā)展的動(dòng)態(tài)過(guò)程。滿志敏［19］利用歷史賑災(zāi)記錄，復(fù)原了1877年北方大旱的空間分布，探討了此次極端事件的氣候背景。張偉兵等［20］基于《雨雪分寸》記錄，利用與現(xiàn)代實(shí)測(cè)降水資料比較換算的方法（即按雨雪分寸值的1/3 來(lái)計(jì)算），重建了山西省1875—1878 年降水量，分析了干旱的時(shí)空演變規(guī)律。對(duì)于歷史典型干旱事件的研究，比較換算的方法是由定性描述向定量分析典型干旱的一次嘗試，對(duì)于歷史資料的定量重建工作具有參考意義。郝志新等［16-17］基于水量平衡原理和土壤物理入滲模型的降水重建方法為進(jìn)一步探索歷史典型干旱事件的定量分析提供了更為科學(xué)、合理的方法。

我國(guó)學(xué)者在歷史旱澇重建方面的研究成果顯著，針對(duì)歷史典型極端干旱的研究也取得創(chuàng)新性進(jìn)展，為科學(xué)、定量地重建歷史典型干旱事件提供了較好地借鑒。本文在已有降水重建方法基礎(chǔ)上，考慮極端干旱背景下的降水特點(diǎn)及研究區(qū)不同區(qū)域的土壤特性做一些改進(jìn)，定量重建光緒初年（1875—1878年）山西省95個(gè)縣區(qū)的季、年降水量，研究極端干旱事件的時(shí)空演變過(guò)程，以期為當(dāng)?shù)貞?yīng)對(duì)現(xiàn)在或未來(lái)可能出現(xiàn)的極端干旱事件提供事實(shí)依據(jù)。

2 研究區(qū)域與資料收集概況

山西省位于華北平原西側(cè)的黃土高原，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均降水量介于400～600 mm之間。受季風(fēng)和地理因素影響，降水時(shí)空分布不均，雨熱同期，加之土地貧瘠，溝壑縱橫，水土流失嚴(yán)重，干旱災(zāi)害發(fā)生頻繁，據(jù)山西省氣象民政部門統(tǒng)計(jì)，旱災(zāi)在受災(zāi)程度和成災(zāi)程度上均居各種災(zāi)害之首［21］。歷史上，山西曾發(fā)生多次典型極端干旱事件，例如明崇禎年間和清光緒初年的特大旱災(zāi)，給當(dāng)?shù)匕傩諑?lái)了深重的災(zāi)難［22］。近年來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市化進(jìn)程加快，人口增加，使得當(dāng)?shù)厮Y源更為緊缺，所面臨的旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)更為嚴(yán)峻。

研究資料包括清光緒初年（1875—1878年）逐月的雨雪分寸記錄、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象站測(cè)得的氣象記錄和土壤含水量觀測(cè)記錄三部分。其中雨雪分寸記錄來(lái)源于中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水利史研究所珍藏的清宮檔案副本，包含了光緒年間山西省各州府101個(gè)縣1875—1878年每次降水的雨雪分寸記錄?，F(xiàn)代氣象數(shù)據(jù)包括山西省各縣1956—2000年的多年平均降水?dāng)?shù)據(jù)。土壤含水量觀測(cè)數(shù)據(jù)為山西省運(yùn)城、臨汾、介休、隰縣、河曲、晉城、安澤、萬(wàn)榮、靈丘、太谷、長(zhǎng)治、汾陽(yáng)12個(gè)農(nóng)業(yè)氣象站1998—2008年0～50 cm土層的土壤含水量觀測(cè)值。參照2000年山西省縣級(jí)行政區(qū)劃，對(duì)比古今縣治名稱，整理出95個(gè)縣區(qū)的數(shù)據(jù)，繪制降水重建站點(diǎn)分布圖（圖1）。

3 基于歷史文獻(xiàn)資料的干旱事件定量重建方法

3.1 雨雪檔案記載的量化處理本文搜集整理的雨雪分寸記錄為光緒元年至四年（1875—1878年）山西省總督、巡撫、布政使等高級(jí)官員按月整理匯總的各州縣逐次降水記錄清單（表1），其記載形式以定量記錄為多，記載各府所屬縣逐次降水的時(shí)間、降雪的厚度或降雨在農(nóng)田的入滲深度。整理發(fā)現(xiàn)，收集的山西省雨雪分寸檔案定量化程度高（定量記錄約占全部記錄的98%以上），覆蓋范圍廣（涵蓋山西省各府所屬101縣），數(shù)據(jù)連續(xù)性完整，可信度較高，為降水的定量重建工作提供了便利。為方便整理，將每次降水過(guò)程的日期轉(zhuǎn)換為公歷年日期，對(duì)定量記錄的降水過(guò)程，直接統(tǒng)計(jì)該次降水的雨、雪分寸數(shù)。對(duì)少量定性描述的降水過(guò)程，據(jù)雨量狀況折算成雨雪分寸數(shù)，如降水“深透”“透足”，則折算為7寸［16］。按月份將每次降水記錄的雨雪分寸累加，得到各縣逐月的總雨雪分寸數(shù)。

圖1 降水重建站點(diǎn)分布

表1 山西省雨雪檔案記載示例

3.2 重建方法及過(guò)程

3.2.1 降雨量重建 水量平衡是水循環(huán)的內(nèi)在規(guī)律，水量平衡方程則是水循環(huán)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，依據(jù)不同水循環(huán)類型可建立不同的水量平衡方程［23］。降雨過(guò)程是水循環(huán)重要環(huán)節(jié)，依據(jù)水量平衡原理及每次降雨過(guò)程可構(gòu)建基于降雨、徑流、蒸發(fā)和入滲的地表水量平衡數(shù)學(xué)方程式：

式中：Pr、F、E、R分別為降雨量、入滲量、蒸發(fā)量和徑流量。

水量平衡的基本原理和降雨過(guò)程的地表水量平衡方程是降水量重建的理論基礎(chǔ)，依據(jù)研究目的，考慮研究時(shí)段背景及區(qū)域特性，使得重建方法更具科學(xué)性與合理性。

（1）入滲量的計(jì)算?！坝暄┓执纭笔悄炒谓邓霛B后，土壤干濕交界處與地面之間的距離［16］，與基于毛管理論的Green-Ampt入滲模型中的濕潤(rùn)鋒（即土壤干濕交界層的位置）基本一致［24］。因而，借助Green-Ampt土壤入滲物理模型可重建降雨入滲量，即：

式中：θs為土壤飽和含水量；θi為前期土壤含水量；ρ為土壤容重；Zf為入滲深度（即為雨雪分寸）。

（2）前期土壤含水量的確定。由Green-Ampt 土壤入滲模型表達(dá)式可知，前期土壤含水量、飽和含水量和土壤容重是影響降雨入滲量的主要參數(shù)。為便于研究，假定研究區(qū)內(nèi)近150 年（1870年至今）的土壤特性基本不變，研究時(shí)段內(nèi)的土壤物理特性參數(shù)可用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象站觀測(cè)值來(lái)代替（表2），其中，飽和含水量是由田間持水量推算而來(lái)，一般情況下，田間持水量約占飽和含水量的70%［14］。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象站點(diǎn)布置具有較好的代表性，但站點(diǎn)數(shù)目有限，部分縣區(qū)的土壤參數(shù)可用相鄰站點(diǎn)代替。前期土壤含水量的取值參考文獻(xiàn)［14，16］的方法對(duì)土壤含水量進(jìn)行分層、分級(jí)處理，將0～50 cm 的土層分為0～20 cm 和20～50 cm 兩層，以15%、20%、30%、20%、15%的分布頻率將各站點(diǎn)1998—2008 年各月土壤含水量的實(shí)測(cè)值分為5 個(gè)等級(jí)（圖2），其中：1 級(jí)表示該月土壤濕潤(rùn)，即土壤含水量多；5 級(jí)表示該月土壤干燥，即土壤含水量少；3 級(jí)表示該月土壤含水量與多年平均值相當(dāng)；2 級(jí)和4 級(jí)分別表示偏濕和偏干。計(jì)算出0～20 cm 和20～50 cm 土層各月不同級(jí)別土壤含水量的平均值，將其作為研究站點(diǎn)該月降雨入滲過(guò)程的前期土壤含水量。據(jù)清宮檔案、《山西水旱災(zāi)害》等資料記載［21，25］，清光緒初年山西省極端干旱事件“實(shí)為歷史上罕見(jiàn)的嚴(yán)重災(zāi)害”，全省多地出現(xiàn)“大旱，民饑”“寸草不生”“赤地千里”等情形，隨著旱情的加劇，已達(dá)到“餓死盈途”“人相食”的地步。據(jù)此，認(rèn)為1875—1878 年由于降水短缺，土壤含水量明顯低于多年平均值，同時(shí)考慮旱情的演變過(guò)程，將1875—1878 年土壤含水量分成偏干年和干燥年兩級(jí)，其中1875 年為4 級(jí)（偏干年）、1876 年為4 級(jí)（偏干年）、1877 年為5 級(jí)（干燥年）、1878 年為4 級(jí)（偏干年）。與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象站分頻率得到的各月對(duì)應(yīng)級(jí)別的土壤含水量平均值對(duì)照，作為1875—1878 年不同等級(jí)年下各月份降雨入滲過(guò)程的前期土壤含水量。需要說(shuō)明的是由于山西大部分地區(qū)的耕作層土壤在冬季（12 月—次年2 月）存在明顯的封凍期，期間大多數(shù)站點(diǎn)在冬季不進(jìn)行土壤含水量觀測(cè)。同時(shí)，山西冬季降水主要以降雪為主，降雨出現(xiàn)的幾率較少，且降水占全年總降水量的2%～3%［21］，入滲深度一般不超過(guò)20 cm，故其深層土壤冬季含水量不予計(jì)算。

將整理好的月雨分寸總數(shù)，即月累積入滲深度代入式（2）即可求出逐月的降雨入滲量。

（3）降雨量的計(jì)算。在降雨過(guò)程中，空氣濕度大，蒸發(fā)量相對(duì)較小，可忽略不計(jì)。因而對(duì)于每次降雨過(guò)程，由公式（1）可知降雨量近似等于徑流量與入滲量之和。研究表明［26］，降雨量與入滲量之間存在一定的數(shù)量關(guān)系，即降雨量近似等于入滲量與徑流系數(shù)之比，降雨量的計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為：

式中：Pr為月降雨量；F為月入滲量；β為入滲系數(shù)，入滲系數(shù)大小與降雨強(qiáng)度、土壤質(zhì)地等有關(guān)，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得。

山西省土壤質(zhì)地多為砂土和壤土［27］，相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明［28］，在砂壤地區(qū)的雨季，降雨強(qiáng)度p與入滲系數(shù)β存在以下關(guān)系：p≤0.5，β=0.84；1.0≥p＞0.5，β=0.72；p＞1.0，β=0.46。其中降雨強(qiáng)度p分別與區(qū)域自然降雨的中小雨、大雨和暴雨相對(duì)應(yīng)。郝志新［16］以山西省太原、臨汾、長(zhǎng)治等地為代表站點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)分析了1981—2000年6—9月的降雨類型，結(jié)果顯示，6月和9月，降雨以小、中雨為主，7月和8月，降雨以小、中、大雨為主?？紤]到研究時(shí)段內(nèi)的降水短缺，

地表和土壤水不足，為便于研究認(rèn)為每次降雨全部入滲，即β=1.0。至此，即可得到逐月的降雨量，近似等于月入滲量。

表2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象站各站點(diǎn)土壤物理參數(shù)

圖2 山西省代表站點(diǎn)分層各級(jí)土壤含水量的年變化

3.2.2 降雪量的計(jì)算 清代雨雪檔案中的雪分寸與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象站的觀測(cè)記錄方法一致，可直接利用降雪量和積雪深度之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系重建歷史時(shí)期的降雪量［14，16］，其關(guān)系式為：

式中，PS為降雪量；HS為月降雪累積深度，即雪分寸；ρS為雪密度。

參照我國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2012）》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）中對(duì)不同地區(qū)平均積雪密度的劃分，華北及西北地區(qū)平均積雪密度可取0.13 g/cm3［13］。莫華美［29］在基于雪壓的統(tǒng)計(jì)建模和取值研究中計(jì)算出的山西地區(qū)平均降雪密度為0.12 g/cm3，稍低于《規(guī)范》中建議值0.13 g/cm3，進(jìn)一步驗(yàn)證了《規(guī)范》中地區(qū)平均積雪密度的合理性和代表性。戴禮云等［29］利用氣象測(cè)站的地面雪深和雪壓數(shù)據(jù)分析得出的山西地區(qū)降雪密度與《規(guī)范》中建議的雪密度數(shù)值基本一致。因而，取山西省的平均降雪密度為0.13 g/cm3，利用式（4）即可求出月降雪量。

將1875—1878 年逐月的降雨和降雪量相加，便可重建出各站點(diǎn)1875—1878 年逐季、年的降水量。對(duì)研究時(shí)段內(nèi)各月份按季節(jié)進(jìn)行劃分，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。

4 重建結(jié)果與分析

4.1 降水重建結(jié)果對(duì)比分析圖3為1875—1878年95個(gè)站點(diǎn)的降水重建結(jié)果，各站點(diǎn)之間降水量差異較大，且平均降水量呈逐年減少趨勢(shì)，1877年降水量最為短缺，全省平均降水量不足200 mm，至1878年，降水量明顯增多，全省平均降水量大于300 mm。張偉兵等［20］基于清宮檔案雨雪分寸資料，利用與現(xiàn)代實(shí)測(cè)降水資料比較換算的方法（即按雨雪分寸的1/3來(lái)計(jì)算），重建了山西省1875—1878年各縣區(qū)逐季、年降水量。逐年對(duì)比95個(gè)對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的年降水量，重建值與比對(duì)值的變化趨勢(shì)基本一致（圖4），總體差值比小于20%，其中1876—1877年差值相對(duì)較小，差值比為15%；1875和1878年較大，差值比小于25%，原因在于降水重建過(guò)程考慮到前期降水量對(duì)降水入滲量的影響，而比較換算法只是將數(shù)值進(jìn)行直接地?fù)Q算。結(jié)果表明，基于水量平衡原理和土壤物理入滲模型的降水重建方法更具科學(xué)性、合理性，且具有一定的物理意義。山西省水文總站［21］利用清宮檔案分析整理出光緒初年（1876—1877年）9個(gè)地市的年降水量（表3），為便于驗(yàn)證分析，基于降水重建結(jié)果，利用泰森多邊形及面積加權(quán)法計(jì)算出山西省11個(gè)地市1875—1878年的逐年降水量。對(duì)比表明，重建結(jié)果與山西水文總站整理的降水量基本一致，1876年各站點(diǎn)平均差值比為13%，1877年為10%，其中降水量最大差值為52.1 mm，最小為0.3 mm。

表3 1876～1877年山西省9地市降水重建結(jié)果與山西水文總站整理的降水量對(duì)比［21］ （單位：mm）

4.2 歷史極端干旱事件時(shí)空演變規(guī)律分析

（1）降水距平百分率（PA）。降水距平百分率是用于表征某時(shí)段降水量較常年偏多或偏少的指標(biāo)之一，能直觀地反應(yīng)降水短缺引起的干旱，計(jì)算公式為：

圖3 1875～1878年95個(gè)站點(diǎn)降水重建結(jié)果

圖4 降水重建結(jié)果與基于比較換算方法重建結(jié)果對(duì)比（1877年為例）

式中：PA為降水距平百分率，%；P為某時(shí)段的降水量，mm；Pˉ為同期降水量的多年平均值，mm。

以季節(jié)為尺度計(jì)算各縣降水距平百分率，并繪制了干旱程度分布圖（圖5）。其中，干旱指標(biāo)閾值和等級(jí)的設(shè)定參考國(guó)家氣象干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［32］，見(jiàn)表4。

（2）干旱時(shí)空演變規(guī)律。由圖5可知：1875年春季開(kāi)始，干旱程度由中部向四周加重，除中部地區(qū)無(wú)旱外，其他地方為輕旱和中旱；進(jìn)入夏季，降水量大幅減少，全省范圍內(nèi)干旱加劇，南部地區(qū)較北部地區(qū)干旱嚴(yán)重，為重旱等級(jí)，西部和中東部地區(qū)出現(xiàn)大范圍特旱；秋季，干旱中心向北部地區(qū)轉(zhuǎn)移，西北部地區(qū)干旱嚴(yán)重，南方大部分區(qū)域?yàn)橹泻档燃?jí)；冬季，西北和西南地區(qū)降水增多，干旱中心轉(zhuǎn)移至中東部地區(qū)，出現(xiàn)大面積特旱。1875 年全省性中旱和重旱，部分區(qū)域出現(xiàn)特旱，夏秋持續(xù)性嚴(yán)重干旱，中東部長(zhǎng)治、晉中等地區(qū)干旱尤為嚴(yán)重。

1876 年春季，降水量增多，旱情得到緩解，全省范圍干旱等級(jí)為中旱和輕旱，干旱中心范圍縮小至中部地區(qū)；夏季，降水大幅減少，全省性重旱，西北部和中南部分地區(qū)出現(xiàn)特旱，部分縣單元降水異常，出現(xiàn)局部特旱現(xiàn)象；秋季，中部和南部地區(qū)旱情緩解，為中旱，干旱中心轉(zhuǎn)移至北部，其中，忻州和大同東部旱情尤為嚴(yán)重，大部分區(qū)域?yàn)樘睾?。進(jìn)入冬季，降水量較多年平均明顯增多，全省范圍內(nèi)干旱等級(jí)為無(wú)旱，僅西南運(yùn)城部分區(qū)域?yàn)檩p旱和中旱。

表4 季尺度降水距平百分率干旱等級(jí)劃分

圖5 1875—1878年季尺度降水距平百分率干旱程度空間分布

1877年春季，降水接近多年平均值，大部分地區(qū)干旱等級(jí)為輕旱和無(wú)旱，干旱中心位于長(zhǎng)治地區(qū)；夏季來(lái)臨，降水量驟減，嚴(yán)重偏離多年平均值，全省性重旱和特旱，南方干旱較北方嚴(yán)重，大部分地區(qū)特旱；降水持續(xù)短缺，至秋季，全省范圍內(nèi)特旱，旱情最為嚴(yán)重；冬季，降水增多，全省大范圍旱情得到緩解，運(yùn)城地區(qū)降水低于多年平均，部分區(qū)域?yàn)檩p旱和中旱。

1878 年全省范圍內(nèi)，降水明顯增多，接近于多年平均值。春季，大同部分地區(qū)為特旱和重旱，其他區(qū)域?yàn)闊o(wú)旱和輕旱，局部特旱現(xiàn)象明顯；夏秋季，北部地區(qū)降水較少，出現(xiàn)大范圍中旱，至秋季，中東部地區(qū)出現(xiàn)小范圍的特旱和重旱，進(jìn)入冬季干旱中心由中東部轉(zhuǎn)移至大同東部地區(qū)，全省范圍內(nèi)干旱等級(jí)為輕旱和無(wú)旱，局部地區(qū)特旱和重旱。

整體來(lái)看，1875—1877 年為連續(xù)三年大旱，且呈逐年加重趨勢(shì)，1877 年最為嚴(yán)重，為極端干旱年，與張德二［18］、張偉兵［20，33］、陳泓［31］等研究結(jié)論基本一致。季節(jié)性連旱明顯，1875年夏秋冬連旱，1876—1877 年夏秋連旱，其中1877 年最為嚴(yán)重，出現(xiàn)全省性重旱、特旱。干旱分布大致經(jīng)歷了由中東部地區(qū)和西部地區(qū)演變至北部，再到南部和中東部地區(qū)的過(guò)程，其中中東部和南部地區(qū)干旱最為嚴(yán)重，與《山西水旱災(zāi)害》［21］中光緒初年特大旱災(zāi)事件的描述基本吻合。

5 結(jié)論

本文在降水入滲土壤物理模型和水量平衡原理的基礎(chǔ)上，針對(duì)極端干旱事件背景下的降水特點(diǎn)及研究區(qū)不同地區(qū)的土壤特性，考慮土壤前期含水量對(duì)入滲量的顯著影響，定量地重建了山西省光緒初年典型極端干旱事件的降水量，對(duì)比分析表明，重建值與已有結(jié)果基本一致，且具有較高的可信度。

基于重建結(jié)果，分析了干旱的時(shí)空演變規(guī)律。結(jié)果表明：時(shí)間上，1875—1877 年為連續(xù)三年大旱，且呈逐年加重趨勢(shì)，1877 年最為嚴(yán)重，為極端干旱年；季節(jié)性連旱明顯，1875 年夏秋冬連旱，1876 年和1877 年夏秋連旱嚴(yán)重，其中1877 年尤為嚴(yán)重，出現(xiàn)全省性特旱、重旱；1876和1878 年冬季降水量增多，接近或高于多年平均值，大部分區(qū)域?yàn)闊o(wú)旱；1878 年降水明顯增多，干旱程度降低，全年大部分地區(qū)為無(wú)旱和輕旱等級(jí)?？臻g上，干旱分布經(jīng)歷了由中東部和西部逐漸演變至北部，再到中東部和南部的過(guò)程，1875 年干旱中心位于中東部地區(qū)，1876 年演變至北部、南部地區(qū)，至1877 年干旱中心位于中東部和南部地區(qū)，中東部和南部地區(qū)干旱最為嚴(yán)重。

清代雨雪檔案資料十分珍貴，對(duì)于研究歷史時(shí)期的旱澇事件規(guī)律具有重要的實(shí)用價(jià)值。但由于歷史時(shí)期的氣候、下墊面條件及水利工程設(shè)施等與現(xiàn)在條件下的差異，仍需進(jìn)一步研究歷史時(shí)期降水與入滲深度之間的關(guān)系，不斷改善典型場(chǎng)次極端干旱事件降水重建的研究方法，為歷史數(shù)據(jù)定量化處理工作提供更為可行的方法。