干旱分析

2024-10-28

干旱分析(精选12篇)

干旱分析 篇1

通渭县地处甘肃省东南部, 即东经104°48′~105°39′、北纬35°55′~35°30′之间。东西长78公里, 南北宽64公里, 通渭县总流域面积2908.5公顷, 东南、南分别与秦安县、甘谷县接壤, 西南两部分与武山、陇西县相邻, 西北、北、东北分别与定西、会宁和静宁县毗连。

一、干旱指标

㈠农业干旱指标

农业干旱指标是表示特定地区特定对象的缺水程度的定量指标。指标方法以符合土壤水量平衡原理, 反映不同地区、不同季节主要作物水分供需关系, 不同时间不同地区具有可比性, 符合通渭县特点和基本资料条件为原则。笔者选用农业干旱指标的土壤相对湿度、作为受旱百分比、成灾面积百分比、水浇地失灌率为研究对象。

㈡饮水困难指标

原水电部《关于农村人畜饮水工作暂行规定》中规定, 取水单程距离超过1公里~2公里 (省规定2公里) 、高度超过100米, 省规定为150米为人畜饮水困难;用水量标准:人10千克/ (人·天) , 大牲畜20千克 (头·天) ~50千克/ (头·天) , 猪、羊5千克 (只·天) ~20千克/ (只·天) 。实际日用水量与标准日用水量比值0.71.1毫克/升为氟病水。根据通渭县人畜饮水现状, 笔者选用农村饮水困难为指标进行分析。

㈢城市干旱指标城

市用水包括工业用水、生活用水和环境用水, 各种行业用水指标差别很大, 情况十分复杂, 要制定一个统一的标准, 目前还比较困难。城市生活用水定额为150升/ (人·天) , 比1980提高了28%。通渭县主要工业用水重复利用率为65%。

二、干旱指标分析

㈠农业干旱指标分析

1. 西北高寒林草区。

针对该区的气象、水文等特点, 采用气象干旱指标的连续无雨日数、降水距平或距平百分率、干燥程度三个气象指标进行分析。

2. 连续无雨日数。

连续无雨日数指作物在正常生长期间, 连续无有效降雨的天数。本指标主要指作物在水分临界期 (关键生长期) 的连续无有效降雨日数。

计算得出多年连续无雨日数达28天, 属于中度干旱 (见表1) 。

3. 降水距平或距平百分率。

距平指计算期内降雨量与多年同期平均降雨量的差值, 距平百分率指距平值与多年平均值的百分比值。单站连续三个月以上降水量比多年平均值偏少25%~50%为一般干旱, 偏少50%~80%为重旱;连续两个月降水偏少50%~80%为一般干旱, 偏少80%以上为重旱 (见表2) 。

4. 干燥程度。

干燥程度是用大气单个要素或要素组合反映空气干燥程度和干旱状况。如温度与湿度的组合, 高温、低湿与强风的组合等, 可用湿润系数反映 (见表3) 。

根据湿润系数计算公式:

式中, ΣT为计算时段0℃以上活动积温 (℃·日) ;R为同期降水量 (毫米) 。

计算得湿润系数K1为0.72, 该区为中度干旱。

式中, E为小型蒸发皿的水面蒸发量 (毫米) ;R为同期降水量 (毫米) 。

计算得湿润K2为0.49, 该区为中度干旱。

㈡东北粮草水牧区

根据气象干旱指标的连续无雨日数、降水距平或距平百分率, 得出该区连续无雨日数为25天, 距平百分率-58%, 该区为中度干旱。

㈢东北农副业灌溉区

该区是通渭县主要灌溉区, 修建锦屏中型水库一座, 因此, 采用水文干旱指标来分析该区的干旱程度。笔者选取1999年为典型年, 锦屏水库实际需水20万立方米, 多年平均需水量58万立方米, 根据水库需水量距平百分率计算公式:

式中, S为当前水库蓄水量 (万立方米) ;S0为同期多年平均蓄水量 (万立方米) 。

计算得锦屏水库需水量距平百分率为-76%, 该区为严重干旱 (见表4) 。

水浇地失灌率:

式中, In为区域的不能正常灌溉的面积;Iα为区域正常有效灌溉面积。计算得水浇地失灌率为62%, 该区为严重干旱 (见表5) 。

㈣西南咸水水土保持区

1.作物受旱 (水田缺水) 面积百分比:

式中, S1为区域内作物受旱 (水田缺水) 面积 (公顷) ;A0为区域内作物种植 (水田) 总面积 (公顷) 。计算得作物受旱面积百分比为56%, 该区为严重干旱 (见表6) 。

2.成灾面积百分比:指成灾面积与受旱面积的比值。

式中, AC为因旱农作物产量减少3成以上面积 (公顷) ;A1为区域内作物受旱面积 (公顷) 。计算得作物成灾面积百分比为44%, 该区为严重干旱 (见表7) 。

三、干旱指标分析

㈠人畜饮水困难指标分析

农村人畜饮水困难标准:指居民点到取水点的水平距离大于1公里或垂直高差超过100米, 正常年份连续缺水70天~100天;人均日生活供水量正常年份为20升~35升, 干旱年份为12升~20升;水质达到国家规定的生活饮用水标准。

根据农村人畜饮水困难指标公式:

式中, RK为因旱造成农村临时饮水困难人 (畜) 数, (万人、万头) ;RZ为农村受旱地区人 (畜) 总数, (万人、万头) 。

计算得通渭县农村人畜饮水困难率为10.6%, 通渭县为轻度干旱 (见表8) 。

㈡城市干旱指标分析

根据通渭县实际情况选用城市可用缺水率分析, 根据可用缺水率:

式中, CX为城市正常日供水量 (万立方米) ;Cg为干旱时期城市实际日供水量 (万立方米) 。

计算得通渭县可用缺水率为8.2%, 通渭县城为轻度干旱 (见表9) 。

四、干旱等级划分

根据通渭县气象局1957年~2003年46年间实测降雨资料, 采用降雨距平百分率指标进行计算分析, 参照区域降水距平面分率 (%) 与相应的干旱等级, 对全县进行干旱等级划分。

㈠农业干旱等级划分

1. 轻度干旱。

涉及什川、李店、常河3个乡镇, 农田干旱面积为34666.67公顷, 成灾面积为4000公顷。

2. 中度干旱。

涉及什川、李店、常河、榜罗、义岗、寺子、陇川7个乡镇, 农田干旱面积为55333.33公顷, 成灾面积为12666.67公顷。

3. 严重干旱。

涉及什川、李店、常河、榜罗、义岗、寺子、陇川、北城、陇阳、第三铺、平襄、襄南、碧玉13个乡镇, 农田干旱面积90666.67公顷, 成灾面积45333.33公顷。

4. 特大干旱。

涉及什川等通渭县18个乡镇, 农田受干旱面积120000公顷, 成灾面积86000公顷。

㈡城市缺水等级

县城现状供水能力为4500立方米/天, 其中自来水公司供水能力3000立方米/天。根据城市干旱指标, 对县城供水能力进行计算分析, 按照城市干旱缺水程度进行缺水等级划分。

1.轻度缺水。

供水能力为4200立方米/天, 其中自来水公司供水能力3000立方米/天, 自备水井1200立方米/天。

2.中度缺水。

供水能力为3700立方米/天, 其中自来水公司供水能力2600立方米/天, 自备水井供水能力为1100立方米/天。

3.重度缺水。

供水能力为2800立方米/天, 其中自来水公司供水能力2500立方米/天, 自备水井供水能力为300立方米/天。

干旱分析 篇2

对浙江省气候业务中经常使用的距平百分率指标、Z指数指标、干燥度指标三种干旱指标进行比较分析,认为Z指数指标能较确切反映出干旱程度,距平百分率指标反映干旱程度较轻,干燥度指标反映干旱程度过于敏感.在此基础上,基于Z指数指标建立了浙江省干旱监测评价的`强度指数、面积指数,对浙江省自1952年以来的干旱进行了逐年分析,发现浙江省夏秋连旱几率较高,干旱具有阶段性特征,1990年以来发生干旱频率有增多趋势,且旱情也加重,其中秋旱更为明显.

作 者:樊高峰 苗长明 毛裕定 Fan Gaofeng Miao Changming Mao Yuding 作者单位:浙江省气候中心,杭州,310017刊 名:气象 ISTIC PKU英文刊名:METEOROLOGICAL年,卷(期):32(2)分类号:P4关键词:干旱指标 Z指数 干旱强度指数 干旱面积指数

干旱分析 篇3

关键词:农业自然灾害;干旱灾害:变化:吉林省

一、 研究区概况

吉林省位于中国东北地区中部,地理坐标为北纬40°52'-46°18',东经121°38'-131°19'。处于日本、俄罗斯、朝鲜、韩国、蒙古与中国东北部组成的东北亚的腹心地带。北接黑龙江省,南接辽宁省,西邻内蒙古自治区,东与俄罗斯接壤,东南部以图们江、鸭绿江为界,与朝鲜民主主义人民共和国隔江相望。东西长650公里,南北宽300公里。吉林省以中部大黑山西麓为界, 分为东部山地和中西部平原两大地貌单元。地处北温带,全省年平均气温为3-5℃, 年平均降水量550-910mm, 全年日照2200-3000h,年活动积温2700-3600℃, 无霜期120-160 a。

全省土地总面积19.11×104km2,管辖长春1个副省级城市、吉林、四平、通化、白山、辽源、白城、松原7个地级城市和延边朝鲜族自治州。全省人口27462297人(第六次人口普查)。主要土地利用类型为耕地,林地,草地,建设用地。

二、吉林省农业自然灾害变化分析

30年来,吉林省的农业灾害以旱灾为主,其变化趋势与灾害的总趋势相似,其次是水灾(旱涝灾害占历年成灾总面积近80%,),再次是风雹灾,低温冷害主要集中于东部山区,中西部玉米带易于遭受农业病虫灾害,但是冷害虫害仅在个别年份发生,且规律性不强。两种灾害占历年成灾面积比例不足8%,对吉林省整体粮食生产影响有限。因此本文对吉林省干旱灾害进行深入研究。

白城松原等吉林西部地区自80年代以来就为旱涝灾害的频发区域,而中部长春市、四平市以及东部的通化市等自90年代以来灾情逐渐加剧,从灾害影响区域来看,整个吉林省在进入二十一世纪后灾情日益加重。

三、吉林省干旱灾害时空格局变化

吉林省旱灾呈现波状浮动的变化态势,从总体看,吉林省的干旱灾害呈现逐渐加剧的趋势,在空间分布上,吉林省的旱灾由易遭受风灾及旱灾的西部平原地区逐渐向中东部扩展。吉林省农业生产遭遇严重考验。

从图1可以看出,1978-2009年,吉林省旱灾空间分布发生了较为明显的变化。80年代,吉林省境内旱灾较轻,主要集中在吉林省中西部地区,尤其是白城市的洮南市,大安市,松原市的乾安县,前郭县西部,长岭县西北部地区,此外,中部长春市榆树县,九台市,农安县,东南部通化市柳河县,延吉敦化市等也受到不同程度旱灾影响。

90年代,农业自然灾害灾情加重,成灾面积不断加大。旱灾发生在区域上有向东部扩展的趋势,除白城市松原市等易遭受干旱影响的地区外,中部吉林市,四平市,辽源市,以及东南部白山市也受到旱灾威胁。

2000年以来,吉林省旱情加剧。受旱面积大幅增加,受灾区域易遭受干旱影响的西部地区急剧向中部及东部延伸,2000年以来,吉林省各市县几乎都有遭受旱灾影响记录。

四、结论与讨论

吉林省的农业灾害以旱灾为主,其变化趋势与灾害的总趋势相似,其次是水灾。从旱灾近三十年时空格局变化来看,吉林省旱灾呈现逐年加剧趋势,且旱灾由易遭受风灾及旱灾的西部平原地区逐渐向中东部扩展。80年代,旱灾较轻,主要集中在吉林省中西部地区。90年代起,吉林省农业自然灾害灾情加重,成灾面积不断加大。旱灾发生在区域上有向东部扩展的趋势。2000年以来,吉林省旱情加剧。受旱面积大幅增加,受灾区域易遭受干旱影响的西部地区急剧向中部及东部延伸。

参考文献:

[1]王绍武,黄朝迎,等.长江黄河旱涝灾害发生规律及其环流影响的诊断研究[M].北京:气象出版社,1993.

[2]赵海卿.吉林省西部平原区地下水生态水位及水量调控研究[D].北京:中国地质大学水文学与水资源,2012.

[3]汪雪格.吉林西部生态景观格局变化与空间优化研究[D].长春:吉林大学环境科学,2008.

[4]岳德鹏.GIS与RS技术支持下的北京西北地区景观格局优化[J].地理学报,2007,62(11):1223-1231.

干旱分析 篇4

干旱,作为一种对人类社会具有极其严重威胁的自然灾害。目前全球范围认知,旱灾影响范围最广、影响时间较长、造成经济损失最大,已被认为是全世界范围内最为严重的自然灾害类型之一[1]。通过干旱分析,监测和预测干旱的形成、趋势和季节性等特点,对于合理布置抗旱规划,提高用水保证率,减少成灾年份粮食减产量有重要作用。根据干旱发生时间程度不同,合理分配年内灌溉用水,保证干旱年份农田需水量得到满足,对于提高水资源利用效率具有重要意义。开展干旱的评价、监测、预测分析研究,已成为社会领域和学术领域高度重视的热门问题,是一项具有重要现实意义的研究课题[2]。

干旱的起始和解除没有明显的时间界限和数量界限,不同的干旱评估标准和干旱指标对于干旱的起始和解除有着不同的认识和界定,这一特点,使得干旱的观测、评估和研究变得十分困难。选择适当的干旱指标,准确表征干旱特征,是干旱研究的核心。为此,本文选择月、季尺度的标准化降水指数(SPI)和月尺度的标准降水蒸散指数(SPEI),对漳河灌区进行干旱指数计算。使用三阈值法[3]对干旱场次进行识别,统计干旱历时、干旱烈度作为干旱特征值,以适线法计算二者的边缘分布,采用GH Copula函数[4]构建干旱特征值的联合分布,求取相应干旱场次的频率及重现期。通过与实际资料记载的干旱场次对比,分析选用的干旱指标对干旱场次的识别情况,筛选最优指标。选取合理的干旱指标,判断漳河灌区干旱形成趋势和季节性等特点。

1 干旱指标选取及干旱频率分析

1.1 干旱指标选取

干旱最直观的表现是降水量的减少,降水量是干旱变化的最主要因子,同时,蒸散量也与干旱的形成和旱灾的严重程度有着密不可分的关系。因此,本文选择月尺度和季尺度标准化降水指数(SPI)和月尺度标准降水蒸散指数(SPEI)进行适用性分析。

标准化降水指数(SPI)是一种可以反映不同时间尺度上的降水丰贫程度的指标值,它可以很好地反映研究区域的旱涝程度及其起始时间。通过选取特定时间尺度,配合长期降水记录数据,可对任何研究区域(或站点)进行SPI指标计算,从而评价该研究区域(或站点)的降水丰贫程度。SPEI计算与SPI有相似之处,采用降水量与蒸散发量的差值代替SPI计算中的降水量,计算其偏离平均状态的程度,从而反映研究区域的干旱情况[5]。这两种干旱指标因计算简单,资料易获取,具有稳定的计算特性[6],对干旱变化反应敏感等特点,被国内外学者广泛应用于干旱分析研究。

1.2 干旱频率分析

1.2.1 干旱过程识别方法

使用三阈值法,识别干旱事件,剔除假性干旱,合并子干旱。干旱识别过程中,分别选用阈值R0=0,R1=-0.5,R2=-1。①指标值小于阈值R1时初步判断形成干旱;②干旱历时仅一个月,但指标值小于R2的干旱,判定确实发生了干旱;如干旱历时仅一个月,且指标值在R1与R2之间,则判定为假性干旱;③干旱历时超过一个月,即使指标值在R1与R2之间,仍判定为干旱;④两场干旱之间,若出现超过连续两个月指标值大于R1,则认为两场干旱相互独立,反之二者是一场干旱的子干旱,此时指标值大于R1的时段为过渡时段;⑤一场干旱后相邻一个月的指标值大于R0,则干旱结束。

1.2.2 干旱过程的频率分析

干旱场次具有多项特征值,包括干旱历时D和干旱烈度S,定义干旱烈度S为干旱起始至终止时段内,干旱月份指标值与阈值R1之差的累积和。定义干旱历时D为干旱起始至终止时段的干旱月份数,因过渡时段对干旱事件的重现期影响较小,故不计入干旱历时。当计算干旱频率,求干旱重现期时,需要通过这两种特征值计算其联合概率分布FD,S(d,s)。选用GH Copula函数分析两种特征值的正相关性[7,8],其公式如下:

式中:u=FD(d),v=FS(s),θ通过Kendall相关系数τ计算:

τ的计算公式为:

式中:Di为第i场干旱的历时;Si为第i场干旱的烈度;sgn(·)为符号函数。

求取同时满足干旱历时D≥d,干旱烈度S≥s,干旱事件的联合重现期:

式中:E(L)为干旱间隔期望值,等于干旱与非干旱历时期望之和[9]。

2 漳河灌区干旱指标计算分析

漳河灌区[10]位于湖北省江汉平原西北丘陵地区,地跨荆州、荆门、宜昌三市,总面积5 543.93km2,设计灌溉面积17.4万hm2,灌区农业生产以水稻种植为主。灌区雨量充沛,多年平均降雨量984.6mm,多年平均蒸发量925.8mm[11]。干旱是漳河灌区最主要的气候灾害之一,严重影响农业生产。在年际分布上,漳河灌区小旱平均为一年一遇,中旱平均2a一遇,大旱约四年一遇。不同季节干旱的特征又表现为:春旱和初夏旱出现的频次较多,但成灾的年份较少。夏季干旱的主要特点是降雨少、气温高、蒸发量大、持续时间长。伏旱和伏秋旱则是旱区最广、旱期最长同时也是危害最大的干旱[10]。

2.1 干旱指标适用性比较

根据漳河工程管理局所提供的1973-2009年各月份降水,蒸发资料,分别计算逐年各月份月尺度SPI,季尺度SPI,月尺度SPEI指标值。根据干旱过程识别方法,识别干旱过程并提取各干旱事件的特征值,干旱历时D和干旱烈度S。采用P-Ⅲ型指数分布曲线对干旱特征值的适线结果见图1(此处仅列出基于月尺度SPI的频率适线图)。根据P?Ⅲ型曲线,计算得D、S的理论频率FD和FS。根据Kendall相关系数计算得τ=0.441,再据GH Copula的上尾相关系数为2-21/θ得θ=1.79,后经式(1)计算得干旱特征值的联合频率FD,S,据FD,S和干旱间隔期望值E(L),经式(4)计算得干旱事件重现期T。

根据漳河工程管理局所提供灌区实际旱情资料,比较基于干旱指标识别的干旱过程与实际干旱过程的一致性。根据比较一致性可评判干旱指标该灌区干旱分析中的适宜性。分别将3种指标所识别的漳河灌区几场严重干旱进行整理,基于3种干旱指标分别识别的几场严重干旱场次的特征值见表1。

通过与实际旱情资料,及灌区历史枯水期[10]进行比对,发现月尺度标准化降水蒸腾指数和月尺度标准降水蒸腾指数对于干旱的识别较为准确。由表1可见,基于月尺度标准化降水指数较准确地识别出了漳河灌区历史中出现严重旱情的1979、1981、1991、1998-1999、2000、2001年等干旱过程,但所识别的1988、2005及2009年的干旱过程在实际资料记载中并未形成严重干旱,同时,未能识别出1977-1978年出现的严重干旱过程。基于月尺度标准降水蒸腾指数比较精确地识别出了漳河灌区历史中旱情严重的1977-1978、1979、1981、1998-1999、2000、2001等干旱过程,但所识别的1987年的干旱过程在实际资料记载中并未形成严重干旱,同时,未能识别出1991年出现的严重干旱过程。而基于季尺度标准化降水指数所识别的过程结果较差,识别出的严重干旱过程缺失较明显,且所判定干旱过程历时偏长,重现期较短,与实际干旱情况不符合。故认为在漳河灌区干旱过程识别中,月尺度标准化降水指数与月尺度标准降水蒸腾指数效果较好。

基于月尺度标准化降水指数所识别的最为严重的干旱过程为2000-02至2000-07,其历时为5个月,烈度为5.50,对应重现期达45.6a一遇,这一结果与实际资料情况相一致,该年为1973年以来灌区实际受灾面积最大的一年;基于月尺度标准降水蒸腾指数识别出的最为严重的干旱过程为1981-05至1981-07,其历时为3个月,烈度为8.40,其对应的重现期最大,达397.4a一遇,与实际资料长度38a差距较大。故认为基于月尺度标准化降水指数识别干旱场次,计算对应干旱重现期较为合理,而基于月尺度标准降水蒸腾指数计算得出的干旱重现期在极值点处存在一定问题,需要进行修正。

故得出结论,在漳河灌区干旱评价中,月尺度标准化降水指数效果最好。该指标可以准确的识别干旱过程,各干旱场次特征值求取准确,对应重现期与实际资料较为吻合,在漳河灌区干旱分析中具有良好的适用性。

2.2 灌区干旱特征分析

对基于月尺度SPI识别的干旱事件进行分析,得出漳河灌区干旱特征。1973-2009年,漳河灌区总干旱场次为57场,其中严重干旱为9场,约为4a一遇,与相关文献研究结果较为吻合。基于指标所识别的干旱场次相比实际旱情过程,明显呈现干旱历时长,干旱出现时间提前的特点。分析漳河灌区干旱季节性特征(各月份出现干旱次数见表2),由表2可见,漳河灌区干旱河灌区干旱总体季节性特征不突出,各季节干旱分布较为均匀,夏季出现次数略多于其余3个季节。通过对严重干旱场次进行分析(见表1),可见漳河灌区严重干旱多发生在夏秋季,对应时间段水稻处于孕穗,抽穗,乳熟生育期,需水量大,一旦出现严重干旱,灌区灌溉用水保证率得不到满足,将直接威胁灌区农业经济收入。

3 结论

(1)在漳河灌区干旱分析中,月尺度SPI对实际旱情的识别情况最好,能够较为准确地识别干旱过程并表征其干旱历时、干旱烈度,所求取的各干旱场次联合重现期,与实际旱情资料符合程度高。认为月尺度SPI指标在漳河灌区干旱分析中具有最好的适用性。

(2)漳河灌区干旱总体季节性特征不突出,各季节干旱分布较为均匀,夏季出现次数略多于其余3个季节。灌区严重干旱4年一遇,且多发生在夏秋季,正是水稻需水季节,夏秋旱容易导致用水保证率降低,严重威胁粮食安全。

(3)通过月尺度SPI识别出的干旱过程较实际形成的干旱过程呈现历时长,干旱出现时间提前的特点,根据这一特点,可以在实际气候监测时提前预测可能出现的干旱,布置抗旱规划,合理分配灌溉用水,降低或消除干旱危害。

参考文献

[1]王静爱,孙恒,徐伟,等.近50年中国旱灾的时空变化[J].自然灾害学报,2002,11(2):1-6.

[2]张俊,陈桂亚,杨文发.国内外干旱研究进展综述[J].人民长江,2011,42(10):65-69.

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[10]陈祖梅,唐东明,陈崇德.漳河水库灌区干旱灾害成因与应对措施研究[J].广东水利电力职业技术学院学报,2010,8(2):13-16.

阜新地区干旱灾害分析及减灾对策 篇5

辛艳辉王宪彬

阜新市气象局 阜新 123000

摘 要:本文通过对阜新市 1951~2009年59 年间的降水资料分析,得出了阜新地区属于半干旱半湿润的过渡带,降水量和蒸发量的时空分布都不均匀,极易发生旱灾。根据干旱标准评定,得出了阜新市属重干旱区,干旱机率为54%~59%,并且近十几年旱灾更加严重的分析结论。最后,为本市旱情的评估,制定减灾对策和抗旱预案,以及指导抗旱工作提供理论依据。

关键词:降水资料;降水量;蒸发量;半干旱半湿润;旱灾特征

Analysis of drought rule and disaster relief measures in Fuxin City

Abstract: Based on the precipitation data of Fuxin City from 1951 to 2009,it concludes that Fuxin City is a drought—prone area,and the possibility of more serious drought is 54%~59% and in recent years, drought is becoming more serious.All the conclusions in the paper will be helpful for fighting drought works.

Key words:precipitation data;precipitation;evaporation;semi-arid and semi-humid region;drought law引言 1.1 阜新的区域概况分析

阜新市位于辽宁省西部,东经121°1'-122°56',北纬41°41'-42°56',北靠内蒙古自治区,东与沈阳市接壤,西部和南部,分别同朝阳市、锦州市毗邻,是一座新兴的工业城市,辽宁省的畜牧、油料基地和重点产粮地区,又是中国重要的能源基地之一,素有“煤电之城”之称。

按照全球气候类型的划分,阜新属于北温带大陆季风气候区,四季分明,雨热同季,光照充足。季风气候的高温与多雨时期基本一致的这一特点,对发展农业极为有利。因为在作物生长旺盛,最需要水分的时候能有充足的雨水供应;而且气温年较差大,冬季气温低,可对病虫害的减少起一定作用。但是如果天气异常,雨热不同步,又常常会使农业减产。近几年来,阜新地区干旱发生频率之高,降水之少,减产之重是近百年来少见的。

1.2 阜新市农业特点

阜新市主要的农作物有玉米、花生、谷子和杂粮,农作物播种的关键季节是4-5月,此期间降水量很少,30% ~40%的年份不能满足农作物出苗、育苗需要,春旱经常发生。进入夏、秋季,如果遇上雨量偏少或降雨时空分布不均,就会发生夏旱、秋吊。可见,阜新市农业干旱主要表现为春旱、夏旱和秋吊。

阜新是农业生产大市,粮食、畜牧、林业生产在省内具有重要位置,且耕作方式相对较落后,缺乏高效先进的灌溉设施,灌溉成本较高,农民靠天收思想严重,农业产量与天气状况密切相关。因而,科学、简便、准确地分析旱情,对指导该市的农业灌溉,分析全市的粮油产量有着重要的意义。2阜新市干旱发生的主要特点

2.1 阜新市降水量的时空分布 2.1.1 降水的空间分布

阜新市的降水量空间分布很不均匀。降水量分布情况,是从东南至西北逐渐减小。这主要是由于西北部比东南部更加靠近内陆。当夏季风开始登陆时,水汽最为丰富,当它向内陆深入的过程中,沿途降雨,水汽逐渐减少。距水汽来源越近的地区,降雨就越多,反之,降雨就少。阜新西北部,受到的夏季风影响很小,所以降水就少。这也与我国干湿区和气候带的划分想吻合。由此可知,整个阜新地区处于半干旱半湿润的过渡带。

阜新市多年平均降水量分布见图1,从图上可以看出,按降水量多少可分为三个区域,以彰武县、阜新县、阜新市为界,东南部地区降水量大于500mm,其中彰武县苇子沟降水量最多,为 547.4mm,高于全市多年平均降水量 14.0%;中部降水量为500—450mm;西北部降水最少,降水量低于450mm,其中彰武县四堡子站降水为全市最少,多年平均降水量为 4l5.5mm,低于全市多年平均降水量13.5%。

2.1.2 降水量的年际变化

降水量的年际变化大,是阜新降水的另一个主要特点。由于阜新地区的降水主要来源于夏季风,夏季风的早晚、强弱、进退等年际差异,都明显地影响降水的年际变化。此外,寒潮的强弱和次数、台风的多少和路径等都会影响降水的年际变化。阜新市降水量年际变化过程见图2。从图2中可以看出,在统计的59年资料中,有30年年平均降水量在500mm以上,根据世界气候类型划分标准,阜新地区有一半年份属于半干旱气候,一半年份属于半湿润气候,因此,进一步证明阜新地区属于半干旱和半湿润气候的过渡带。阜新市的降水量变化周期为5年左右,丰枯变化周期为 l0年左右。全市平均历年最大降水量为824.4mm,历年最小降水量为300.4mm,最大与最小的比值为2.7,丰水年与枯水年降水量之比介于1.5~2.7之间;从发展趋势线看,降水量呈逐年递减的趋势,尤其是1998年以后,降水量明显减少。

2.1.3 降水量的年内分布

阜新市的降水资源年内分配极不均匀(图3),降水主要集中在汛期,汛期降水量(6~8月)约占全年降水量的65.5%。7月份降水量最多,为142.9mm,占全年降水量的28.4%,8月份、6月份降水量分别为110.4mm和77.4mm,占全年的21.9%和15.3%;整个冬季(12、1、2月)降水最少,只有全年降水的1.7%;春季(3~5月)降水量为72.8mm,只占全年的14.4%,说明阜新地区春季的降水量不足,容易出现春旱。

2.2 阜新市蒸发量的分布特点

阜新地区气候干燥,年日照时数长,年蒸发量大多在1100-1600mm之间。蒸发量的年内分配也不均匀(见图4),全年最大月蒸发量出现在5月份,占年蒸发量的17.7%,6月次之,5,6两月蒸发量约占全年总量的33%。最小月蒸发量一般出现在 1月份,最大月蒸发量为最小月的5~18倍。整个春季(3—5月)的蒸发量为606.7mm,占全年蒸发总量的36.6%。由于蒸发的峰值正好出现在少雨的春季,因而加重阜新春季的干旱。

2.3 人类活动的影响

近几年来,阜新市在发展经济、提高生活质量的同时,也不断的向大自然索取,破坏了生态平衡,使干旱现象更加严重。例如:盲目开垦,乱砍、滥伐破坏森林植被,导致水土流失,降低了土壤涵水能力,为干旱埋下了隐患;工业生产发展,人口增加,造成需水量增多,加重了干旱;城市污水严重污染水源,使很多清洁的水遭受污染,相当于减少一部分水资源量,使干旱缺水的局面更为严重[1]。3 旱灾特征评定指标的确定

干旱的定义不同专业有不同的解释,世界气象组织1975年公布,共承认以下 6种形式的干旱:气象、气候、大气、农业、水文、用水管理。而以三种干旱定义最为通用:①气象干旱:“不正常的干燥天气时期,持续缺水足以在影响区域引起严重水文不平衡”(赫查克,1959年)。②农业干旱 :“涉及降水量不足的气候变化,对作物产量或牧场产量足以产生不利影响”(罗森堡,1979年)。③水文干旱 :“在河流、水库、地下水含水层、湖泊和土壤中低于平均含水量的时期”(耶弗杰维奇等,1979年)[2]。

随着经济社会的不断发展,人类科学防御自然灾害能力的不断提高,有旱无灾或有旱少灾的现象不断增加,本文采用干旱灾害程度[3]这一指标来综合评价某地的干旱程度,为政府部门防旱抗旱提供科学依据。考虑到阜新主要以农业为主,故采用因旱粮食损失率这一指标进行旱灾等级划分。因旱粮食损失率汁算公式如下:

因旱粮食损失率(L)=因旱粮食减产量

当年粮食正常产量100%

因旱粮食损失率指因旱粮食减产量与当年粮食正常产量的百分数。其中,因旱粮食减产量应根据实际调查统计,调查过程中注意区分了当年粮食减产量和因旱粮食减产量的关系,合理地剔除风、雨、雪、涝、病害等其它影响粮食减产的因素。当年粮食正常产量则按照前三年粮食实际亩均产量的平均值估算。若前三年旱情严重,不能很好的代表正常产量,则继续向上类推至合理年份。若当年粮食正常产量小于当年粮食实际产量,则可判定当年不旱。旱灾特征

(1)旱灾频率高

本次分析选取1951-2009年59年间的资料,根据表1中的划分标准,阜新县共发生轻度旱灾16年,中度旱灾9年,严重旱灾5年,特大旱灾2年,有27年未发生旱灾,发生旱灾的频率为54.2%;彰武县共发生轻度旱灾24年,中度旱灾6年,严重旱灾2年,特大旱灾3年,发生旱灾的频率为59.3%。阜新地区总体属于重干旱区。

(2)近年旱灾更加严重

自1998年以后,阜新地区干旱现象更加严重。根据1999-2009年11年间的统计资料看,阜新县共发生轻度旱灾3年,中度旱灾2年,严重旱灾3年,特大旱灾1年,发生旱灾的频率为81.8%。近年来,阜新地区不仅发生旱灾的频率明显增加,而且灾害程度更加严重。这与人类活动对环境的影响有着密切的关系。减灾对策

阜新市的抗旱工作要取得好的成效,必须根据阜新市属于半干旱半湿润过渡带的这个主要气候特征,采取综合措施,统筹兼顾,努力实现社会效益、经济效益、生态效益多赢。这是当前全市上下都要研究、解决的一个重要课题。要做好这项工作就要重点做到以下几个方面。

(1)调整农业种植结构。阜新地区是辽宁省主要粮食产区之一,过去主要种植玉米,农作物品种单一,且不太具备抗旱能力。要增加经济效益,必须在节水的前提下,优化作物品种,提高种植质量。因此要因地制宜,选准项目,把发展抗旱、高效、市场前景好的项目作为种植业调整的主项。在东南部相对湿润的地区种植玉米、花生等,在中部减少玉米种植面积,扩大抗旱、经济价值高的花生种植面积;在西北部大力发展花生、烤烟、杂粮、金盏花、菊芋等种植项目。同时,要强化政府服务职能,加大财政补贴等优惠政策,充分调动广大农民发展项目的积极性。在此基础上逐步建立适应阜新气候条件下的种植业产业结构。

(2)调整工业产业结构。为克服水资源紧缺的制约,应该加快以水为主导因素的产业结构调整,把节水指标纳入阜新经济发展的控制性指标体系之中,以用水结构的调整促进产业结构的升级,逐步培育起适应阜新缺水条件的生产生活方式。颁布产业用水定额,淘汰高耗水行业。要加强对小水泥、小造纸等污染水源工业的管理,关停焦化厂等高耗水、高污染企业。推进清洁生产,发展电子等低耗水、高附加值的现代产业以及旅游、餐饮等服务业。在量水而行、以水定结构的产业发展思路引导下,阜新市必将向高效用水领域流动,以有限的水资源保障经济又好又快发展。

(3)建立节水型社会。首先,政府要建立节水法规体系,并且强化特殊行业的用水管理。其次,要宣传教育,推动节水意识深入人心。通过加大宣传力度、将节水内容纳入中小学课本等方式,让节水成为全社会共同参与的公益行为,越来越多的市民参与到节水活动中来。再次,加大非常规水源的利用。

再生水、雨洪水的循环利用替代部分新水,做到优水优用、分质供水。

(4)植树造林,涵养水源。要建立生态立市的发展观念,以退耕还林、封山育林等项目为载体,全民动员,调动全市各界参与生态建设的积极性,精心打造“通道绿化、城区绿化、绿山富民”工程。

(5)大力开展人工增雨作业。增加降水量是缓解我市旱情的根本性措施,而人工增雨正是人类利用科技手段征服自然和改造自然的一种能力。人工增雨是一项效益好、见效快的技术措施,对于促进春耕生产、降低森林火险等级、净化空气都十分有利。结论

(1)阜新市的降水量空间分布很不均匀,从东南至西北逐渐减小。整个阜新地区属于半干旱半湿润的过渡带。

(2)阜新市降水量的年际变化很大。降水量变化周期为5年左右,丰枯变化周期为 l0年左右,丰水年与枯水年降水量之比介于1.5~2.7之间;从发展趋势看,降水量呈逐年递减的趋势,尤其是1998年以后,降水量明显减少。

(3)阜新市的降水资源年内分配极不均匀,降水主要集中在汛期。春季(3~5月)降水量只占全年的14.4%,说明阜新地区春季的降水量不足,容易出现春旱。

(4)阜新县和彰武县发生轻度旱灾分别为16年和24年,中度旱灾9年和6年,严重旱灾5年和2年,特大旱灾2年和3年,发生旱灾的频率分别为54.2%和59.3%。阜新地区总体属于重干旱区。

(5)为提高抗灾减灾能力,确保全市区域经济健康、稳步发展,主要要做到(a)调整农业种植结构;(b)调整工业产业结构;(c)建立节水型社会;(d)植树造林,涵养水源;(e)大力发展人工增雨作业。

参考文献

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干旱分析 篇6

关键词 木薯 ;种质 ;干旱胁迫 ;表型性状 ;聚类分析

分类号 S533

木薯(Manihot esculenta Crantz)是中国重要的热带亚热带作物,其产品(块根)主要用作饲料、粮食和工业原料[1-2]。干旱是影响作物产量的主要因素之一,其对农作物造成的损失在所有非生物胁迫中占首位[3-4]。在木薯生产中,干旱胁迫会显著降低木薯块根产量及品质[5-7]。中国热区木薯的苗期易受干旱胁迫,对木薯产业的发展极其不利[8]。在农业生产中,抗旱育种是解决干旱问题的经济有效途径[9],耐旱种质资源的筛选、鉴定及利用是其重要前提[10],而且干旱条件下的表型性状是直接、宏观分析评价种质耐旱性的重要依据[11-12],其中,株高、茎径、叶片数量、主根数量等表型性状与耐旱性关系尤为密切[13-14]。

目前,国内开展了少量的种质资源、栽培技术、基因学等方面的木薯耐旱性研究[8,15-17],而中国又有着丰富的木薯种质资源[18],加强木薯种质耐旱性研究将为解决木薯抗旱生产有着重要的现实意义。本研究在反复干旱-复水胁迫条件下,研究33份木薯种质的表型性状,并运用聚类分析对其进行分类,以期为耐旱种质的初步筛选提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

从海南省儋州市中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所(以下简称“品资所”)的国家木薯种质资源圃中随机选取33份种质,对其进行耐旱性的初步分类,具体种质见表1。

2011年2~7月,在品资所试验基地遮雨大棚内开展盆栽试验。试验土壤基本理化性质为pH 5.3,有机质12.8 g/kg、全氮1.5 g/kg、速效磷3.5 mg/kg、速效钾48.5 mg/kg。每盆装5 kg干土,并施用0.2 g尿素、0.2 g过磷酸钙和0.2 g氯化钾作为底肥。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验采用随机区组设计,设33个处理(种质),5次重复(每份种质种植5盆)。每个重复小区(每盆)直插1条种茎,种茎长度为(15.0±1.0)cm,芽眼朝上,露出土壤部分长(8.0±0.5)cm,统一管理。2011年5月8日齐苗后开始反复干旱-复水处理。试验过程中,用称重法控制土壤含水量[19],使试验条件尽可能一致。每次复水后的土壤含水量均控制在16%~18%。

干旱-复水过程:5月8日开始第1次干旱,50%以上植株萎蔫时(5月23日)进行第1次复水;5月23日开始第2次干旱,50%以上植株出现叶片脱落时(5月28日)进行第2次复水;5月28日开始第3次干旱,50%以上植株萎蔫时(6月14日)进行第3次复水。

1.2.2 调查指标及方法

6月14日进行第3次复水后,在每盆土壤中随机选择3~5点取土,用于测定土壤含水量,并调查植株高度、茎径、叶片数量、主根数量。

土壤含水量:烘干法测定土壤含水量[20];株高:用卷尺测量植株萌芽基部至顶部第1片未展开嫩叶顶端的高度;茎径:用游标卡尺测量植株距离萌芽基部2 cm高处的直径;叶片数量:计算单株完全展开叶的叶片总数;主根数量:计算单株的主根数量。

1.3 数据统计与分析

采用SPSS软件对数据进行方差分析、相关性分析及聚类分析[21]。

2 结果与分析

2.1 种质表型性状的分析

在本试验中,对各种质的土壤含水量控制较为合理,变幅为15.67%~18.28%,差异不显著。种质株高、茎径、叶片数量、主根数量变幅分别为19.5~52.3 cm、3.46~5.90 mm、10.0~17.7片/株、14.0~56.0条/株,差异均达极显著(表2)。

2.2 表型性状与土壤含水量的相关性分析

由表3可知,参试种质株高、茎径、叶片数量、主根数量与土壤含水量的相关系数为0.059~0.230,均差异不显著;4项表型性状间,除叶片数量与主根数量不显著相关外,其他两两性状间呈显著或极显著正相关。

2.3 聚类分析

对参试种质株高、茎径、叶片数量、主根数量4项指标进行聚类分析(图1)。结果表明,当欧式距离为5.5时,33份种质可归为4类。

由表4可知,株高和茎径均表现为Ⅳ类>Ⅲ类>Ⅱ类>Ⅰ类;Ⅳ类种质的株高、主根数量均显著高于其余3类,茎径、叶片数量也较高,但未达显著水平。对4类木薯种质进行初步评价,其耐旱性强弱可能为Ⅳ类>Ⅲ类>Ⅱ类>Ⅰ类。

3 讨论与结论

性状差异是基因型和环境共同作用的结果[22]。在本试验条件下,33份木薯种质的株高、茎径、叶片数量、主根数量变幅较宽,由此可知,其遗传背景丰富,代表性强[23]。通过聚类分析,将33份木薯种质划分为4类,初步评价其耐旱性强弱可能为Ⅳ类>Ⅲ类>Ⅱ类>Ⅰ类,其中,Ⅳ类仅ZM8316种质,各项表型性状均较优异;其次是Ⅲ类,包括CMR35-22-196、A234、SC5、D346、F709、C381、C322。本研究在反复干旱-复水条件下研究参试种质的表型性状,对于初步筛选和利用耐旱种质具有重要意义,但根据株高、茎径、叶片数量、主根数量4项表型性状,难以精确评价木薯种质的耐旱等级,需结合其他表型性状、生理生化及分子生物学指标[3,16,24]作进一步研究,从而更准确地评价划分木薯种质的不同耐旱等级。

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通辽地区气候干旱成因分析 篇7

1 地理位置

通辽地处纬度较高, 终年受西风带支配, 大陆气团控制时间长;另外, 其远离海洋, 处于季风气候区, 海洋气流很少影响该地区, 因此不能提供充分的水汽。这种特定的自然地理环境决定着通辽地区降水量不多, 由于冷空气活动偏北, 副热带高压 (以下简称副高) 进退位置不当, 冷暖空气在通辽地区交绥机会不多, 这是造成该地区处于干旱半干旱状态的基本因素[2]。

2 大气环流异常

大气环流异常造成有些年份干旱程度轻, 有些年份干旱程度非常严重, 这是因为通辽地区是夏季西风带、副高影响最敏感的地区, 冷暖空气交绥位置稍有偏离, 生长季降水差别就很大。从近10年的降水来看, 6年大旱, 2年小旱, 这样的干旱比例极大。从副高的影响可以看出, 有2种情况:一是副高位置偏东、偏南;二是副高位置偏西或无副高主体, 这2种情况抑制了偏南的暖湿气流北上, 没有充足的水汽, 因此造成了该地区的干旱。

3 人类活动影响

全球性变暖、人类活动影响也是造成干旱的重要因素[3,4]。随着工农业生产的快速发展, 城镇人口增加及人民生产质量的普遍提高, 需水量大增, 水资源的供需矛盾更加突出。另外, 我国水资源十分匮乏, 用水浪费现象十分严重。如占全国总用水量近80%的农业在灌溉时大多数仍延用传统的漫灌和粗放管理机制, 造成水资源浪费, 工业和日常生活用水浪费现象也非常严重, 加之近几年来由于工农业生产的发展和人口的不断增加, 蓄水量越来越多, 地下水的开采量逐年加大, 造成许多地区采补失调, 部分地区地下水位呈区域性下降, 科尔沁区已成为下降的漏斗区, 通辽漏斗区面积为178 km2, 平均埋深7.8 m, 中心最大埋深14.2 m, 2003年漏斗区地下水位平均埋深比2002年同期下降65 cm。随着人口的增加、社会经济的发展, 人类不合理的利用土地, 盲目开垦、超载放牧、乱砍滥伐, 造成土地风蚀、水土流失、草地沙化, 使自然植被受到破坏, 气候恶化, 生态系统向恶性循环的方向发展, 从而加速了土地干旱化的进程。从20世纪50年代和70年代2个时段对比分析来看, 沙漠化土地已从50年代末占总土地面积的20%增加至70年代末的55%, 其中土地沙化最为严重的是科左后旗和奈曼旗, 沙化土地已占全旗土地面积的70%, 使气候变得更加干燥, 沙尘暴天气明显增多, 草原严重超载, 超载率达50%左右。另外, 水土流失是土地不合理利用的结果, 而水土流失又可导致土地干燥, 旱灾频发。而土地过度开垦和放牧使地表植被稀疏, 土壤蓄水能力减弱, 水土流失加剧。

4 降水异常偏少和连续高温

2004年通辽地区春旱异常严重, 一是降水持续偏少。降水是水资源的根本来源, 从1999年到现在持续少雨, 通辽地区年降水量连年偏少, 近5年生长季降水量平均比常年偏少130 mm左右。造成江河来水量锐减, 水库蓄水严重不足, 水源减少使干旱日趋严重。二是气温持续偏高, 在全球气候变暖的大背景下, 通辽地区气温也呈持续偏高的态势, 大于30℃的高温日数连续5年超过40 d, 由于气温高, 农田水分蒸发快, 土壤墒情急剧下降, 旱情愈演愈烈。三是大风天气频繁, 由于多蒙古气旋的活动, 大风、沙尘天气明显增多, 也加速了土壤水分蒸发, 通辽地区春旱急剧发展。

5 结语

水资源严重短缺已成为经济发展的重要制约因素, 严重困扰着通辽地区经济可持续发展, 因此为了提高防旱抗旱能力, 对水资源特别是空中水资源应进行科学的开发利用, 应大力植树造林种草[5], 涵养水源, 改善生态环境, 调节气候, 动员全社会树立节水意识, 建立节水机制, 使有效的水源得到充分利用, 以实现国民经济的可持续发展。因此, 要重视对干旱的研究, 首先做好干旱预警, 准确预报出干旱发生的季节和干旱程度;其次做好人工增雨工作。目前通辽地区地下水严重匮乏, 如何开发利用空中水是当务之急, 也是通辽经济可持续发展的重要途径之一。

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永仁县干旱灾害调查分析 篇8

在全球气候变暖的大背景下, 2009~2012年冬春季节我国西南地区遭遇百年一遇的持续干旱, 因干旱缺水造成的经济损失呈连年增长趋势, 造成库塘干枯, 农田干裂, 人畜饮用水和灌溉用水极端困难的局面。自2009年以来云南省连续三年遭遇了几十年来最为严重的干旱天气, 给林业生产和人民生活带来了巨大损失。永仁县因干旱受灾严重, 造林地林木大面积受灾。针对此次旱灾, 永仁县林业局组织技术人员开展林木旱情调查工作, 调查小组深入全县7个乡镇、13个村, 对旱情进行了实地调查。

永仁县位于滇中北部, 地处金沙江河谷沿岸, 地势西北高, 东南低, 中部和南部地区是丘陵状高原面。年平均温度17.8℃, ≥10℃的活动积温5934℃, 属中亚热带山地季风气候类型。全县的气候特点是:冬无严寒、夏无酷暑, 干湿季节明显, 春暖干旱、秋凉湿润, 夏秋雨量集中, 冬春干旱少雨, 日照长、蒸发量大。全县均属金沙江水系, 森林植被类型及主要植物种类有:干热河谷稀树草坡、暖性针阔混交林、温凉性湿润常绿阔叶林。永仁县具有得天独厚的自然条件, 是云南松、核桃、板栗等的最适生区。

本研究在2012年永仁县森林资源旱灾害情调查结果的基础上, 根据树种、经营水平、自然条件等情况, 进行深入分析, 探讨了干旱的成因、旱灾影响、旱情特点, 为防灾减灾决策服务提供对策建议。

2 调查内容及方法

2.1 调查内容

为全面掌握全县森林资源受灾情况, 客观评估灾害损失和影响, 根据永仁县林业局《关于开展干旱灾害森林资源损失调查评估工作的通知》的要求, 调查组共成立了2个外业调查小组, 抽调林业技术人员和林业职工9人, 按照《云南省森林资源旱灾损失调查工作方法》要求, 结合受灾地实际情况, 利用现有二类调查、造林设计等资料, 调查类型均为近些年的造林地, 共调查了163个林业小班。在调查地块内, 典型选取有代表性区域设置标准地进行林 (苗) 木损失情况调查, 记录包括地理位置 (小班中心位置的GPS坐标) 、小班面积、经营面积、旱灾面积、林种、林木所有权、造林年度、造林树种及混交比、造林株数、死亡株数、造林单位投资、损失类型 (报废、成灾、受灾) 等。根据抽样调查数据, 推算出受灾面积、株数及直接经济损失, 并拍摄了大量的灾害现场照片。

2.2 调查范围的确定

在调查小班内, 事先经全面踏查, 掌握了解全县近些年造林地受旱灾的情况, 划定受灾范围, 区划调查小班内的受灾地块作为调查地块, 确定受灾的乡 (林场) 、村、林班。

2.3 调查方法

使用近些年造林地的作业设计资料, 受灾范围的地形图、林相图等图面资料, 按照损失类型划分要求勾绘区划小班。在小班内设置典型样方 (带) 调查 (林) 苗木死亡率, 每个样方的面积为200m2, 小班内的样方 (带) 总面积根据小班面积确定, 小班面积<150亩的样方 (带) 总面积不少于小班面积的3%;150~450亩的样方 (带) 总面积不少于小班面积的2%;﹥450亩的样方 (带) 总面积不少于小班面积的1%。

2.4 损失类型划分

本研究依据《云南省森林资源旱灾损失调查工作方法》将森林资源损失类型划为3个等级:报废:造林地内苗木因干旱死亡的株数比例 (死亡率) ≥60%;成灾:造林地内苗木因干旱死亡的株数比例≥20%且<60%;受灾:造林地内苗木因干旱死亡比例<20%。

3 调查结果

根据现地调查和内业统计计算, 造林地按照造林设计原先造林株数7086584株, 因此次旱灾死亡株数大约有6334837株, 直接经济损失达424.9万元。其他调查统计结果如下:林地调查面积为33585亩, 均为幼龄林。按损失程度等级划分:在调查面积中, 报废面积32048亩, 占调查面积的79.15%, 成灾面积0亩, 受灾面积790亩。林分报废面积按造林树种划分:云南松纯林报废5510亩;阔叶纯林 (含膏桐、核桃、密斯桉、赤桉) 报废7815亩;混交林报废18723亩。林分报废面积按林地所有权划分:国有林报废面积5900亩, 集体林报废面积26148亩。

4 分析与评估

4.1 旱灾成因分析

干旱灾害呈现加重的趋势是自然因素和人类活动共同影响的结果。

4.1.1 降水量偏少

根据气象资料, 永仁县降水主要集中在每年6~10月, 其他月份降水量均在35mm以下。2009年、2010年这两年年总降水量分别为635.4mm、654.2mm, 而2011年总降水量只有523.1mm。2012年1月、2月降水量为0, 3月降水量也只有1.6mm, 降水比历年同期严重减少。由于降水量显著偏少, 致使永仁县冬旱、春旱均很严重。

4.1.2 气温偏高, 蒸发量大

永仁境内热量充足, 城区年平均气温17.8℃, ≥10℃的多年平均气温为5934℃, 日照平均2836.4h, 居全省第一, 全国第二。春季以来, 连续出现高温和大风天气, 加之日照强大, 导致蒸发量大。

4.1.3 水资源短缺

由于日照强, 蒸发量大, 地表蓄水量迅速减少, 地下水位大幅下降。并且2012年冬季降水量偏少, 江河水位偏低, 春季以来水量明显减少, 水资源短缺, 使旱情进一步加重, 大部分地区土壤墒情较差, 土壤含水量少, 干旱面积不断增加。

4.1.4 其他人为因素

一是由于林地经营措施不当, 缺水地灌溉不及时, 造成幼苗死亡;二是水利设施不完善或年久失修, 降低了水利工程对森林资源的灌溉及蓄水能力。这些都在一定程度上加剧了永仁县干旱灾害的发生和危害;三是人们对水资源的刚性需求增加, 但水资源利用率较低, 浪费严重。

4.2 旱灾对森林资源的影响

永仁县此次受旱灾范围广, 各乡森林资源均受到严重影响。自2012年冬天起到2013年春天有持续降水偏少, 干旱时间长, 干旱程度严重的特点。永仁县旱灾调查林地总面积33585亩, 干旱共造成林地受灾面积33585亩, 其中报废面积达到32048亩, 受损面积790亩, 干旱森林资源主要以云南松、膏桐、核桃、史密斯桉、赤桉等树种为主, 共计造成直接经济损失424.9万元, 对森林资源造成的损失巨大。综合分析, 产生如下影响:新造林地受灾损失严重。新造林地主要是幼树幼苗, 需水量大, 但其生长脆弱, 抗灾能力差。所有小苗几乎在这场旱灾中全军覆没损失严重;调查林地生物多样性低, 多为纯林, 抗逆性差;山顶接受日光最为强烈, 无遮蔽, 地表蒸发量大, 土壤蓄水力差, 死亡率最高;森林次生灾害隐患增多。一是森林火灾隐患。干旱地带有大量枯草枯木, 森林防火面临严峻挑战。二是森林病虫害隐患。林木在大面积遭受干旱后, 容易诱发多种病虫害。

5 对策与建议

(1) 强化抗旱责任制的落实。加强领导, 实行分片负责制。按照领导分工, 部门协作, 全体联动的办法实行全方位的投入。

(2) 针对春季干旱、树木开始萌芽需水量大的实际简况, 推广抗旱造林技术, 在造林时积极推广使用保水剂、生态垫、生根粉、抗旱造林粉、径流积水技术、覆膜技术、储水滴灌造林、容器苗造林等抗旱造林技术, 根据不同地域的土壤水分等立地条件, 设计配套适宜的技术方案, 保持和增加造林地土壤有效水分, 保障幼苗生长需水, 提高造林成活保存率。

(3) 做好干旱灾害监测和预测。重视和加强干旱灾害的监测预测和研究工作, 建立干旱灾害监测预警基地, 研究防御对策。及时收集气象信息, 向上级汇报, 灾情发生后, 应立即利用电话、传真、电子邮件收集灾情信息, 及时上报和准备抗旱。并且旱情持续加重容易引起次生灾害, 火灾和各类病虫害容易陆续发生。要加强防火和病虫害的监测, 强化防治措施, 及时清理损毁林木, 争取做到早发现、早防治。

(4) 积极开展森林资源的保险工作。森林保险在国外已有70多年的历史, 我国于1982年由中国林科院林业经济研究所开始研究, 1984年与中国人民保险公司合作共同试点, 目前试点与推广范围已达十几个省 (区) , 促进了森林资源的保护与灾害补偿工作, 收到了良好的效果。

为了减轻干旱灾害影响, 通过采取以上应对措施, 做到强化抗旱责任制落实、部署得当, 资金到位, 行动得力, 加强抗旱基础设施建设, 推进节水型社会建设, 加强抗旱应急能力建设, 使干旱损失降到最低限度, 让广大林农和林区群众生命财产得到有效保护。

摘要:基于2012年永仁县森林资源干旱灾害调查结果, 对干旱灾害成因、特点以及对森林资源产生影响进行了分析总结, 结果表明:永仁县因干旱受灾情况严重, 调查地林木死亡株数大约有634万株, 直接经济损失达424.9万元, 调查林地全部受灾, 达到报废的占到79.15%, 对森林资源产生严重影响。指出了干旱灾害呈现加重的趋势是自然因素和人类活动共同影响的结果, 对此提出了相应的对策与建议。

关键词:旱灾调查,成因分析,影响评估,对策建议

参考文献

[1]南广顺, 绍香福.对山区抗旱减灾工作的几点思考[J].中国防汛抗旱, 2005 (2) :58~59.

[2]周秉根, 陈建业.2009-2010年冬春季节我国西南地区持续干旱的成因分析[J].安徽师范大学学报:自然科学版, 2012, 35 (1) :55~55.

[3]卢耀如.对西南旱灾的思考及建议[J].中国减灾, 2010 (6) :36~37.

[4]李淡清, 韩明跃.云南林木种苗基地旱灾后的恢复及非工程性抗旱技术[J].西部林业科学, 2010, 4 (39) :39~43.

半干旱地区大气水汽含量反演分析 篇9

关键词:半干旱地区,大气水汽含量,反演,降水转化率

水汽是大气中最活跃的成分, 不仅在全球变暖的过程中充当了温室气体的重要作用, 还是天气和气候变化的主要驱动力, 是预测全球气候变化及降雨、中小尺度灾害性天气的一个重要参量。

目前, 大气水汽监测的手段主要有无线电探空仪、微波辐射计、红外卫星遥感、GPS遥感等。除GPS遥感以外的探测手段虽然能获得较高的水汽精度, 但存在运行费用较高、设备原件对环境的要求严格、时空分辨率低等缺陷, GPS虽然弥补了这些观测手段的不足, 但其定位精度有待于进一步提高[1]。使用太阳光度计反演大气水汽含量是地基观测中一种新的方法, 其太阳跟踪精度和时间分辨率较高, 其936 nm通道测得的太阳辐射数据可以反演大气水汽含量。Thome等[2]总结了许多科学家利用水汽吸收率与水汽量的关系反演水汽量的工作。Reagan等[3]采用改进的兰勒法反演了大气水汽含量, 为利用太阳光度计936 nm通道的观测数据反演大气柱水汽总量提供了基本理论和方法。近年来, 国内利用太阳光度计反演大气柱水汽总量的研究有不少成果[4,5,6]。但这些研究主要集中在中东部地区, 而对半干旱地区的研究较少, 同时半干旱地区是气候变化的敏感区, 随着全球气候加剧变暖, 缺水日益严重, 合理开发空中水资源对半干旱地区缺水有一定缓解作用。大气水汽含量是产生大气降水的必要条件, 要合理开发空中水资源, 必须对大气水汽含量进行一定研究。

本文采用兰州大学半干旱气候与环境观测站太阳光度计晴空观测资料, 采用改进的兰勒法反演出大气水汽含量, 开展对半干旱地区大气水汽含量研究, 对于半干旱地区农业生产区及生态区人工增雨 (雪) 作业具有科学的指导作用。

1 资料来源与方法

1.1 资料来源

兰州大学半干旱气候与环境观测站 (SACOL站) 地理坐标为北纬35.946°, 东经104.137°, 属于典型的温带半干旱气候。因此, 利用该站点太阳光度计反演的大气水汽总量能代表方圆数百千米半干旱地区的大气水汽状况。资料为SACOL观测站2006年7—12月和2007年1—4月的CE-318型太阳光度计晴空日观测资料及同期降水资料。

1.2 改进的兰勒法

由于地面测得的太阳辐射信号在936 nm附近水汽吸收带不符合比尔定律, 依据Bruegge等和Halthore等的研究, 水汽透过率用2个参数表达式来模拟:

式 (1) 中, Tw是通道上的水汽平均透过率, w是大气路径水汽总量, a和b是常数, 分别为0.585和0.573。

在936 nm水汽吸收通道, 太阳光度计通过大气到达地面的太阳直射辐射度的响应可表示为:

式 (2) 中, V为太阳光度计的电压输出, V0为大气外界的电压输出, R为测量时刻的日地距离校正量, m为大气质量数, Tw为水汽平均透过率, τ是Rayleigh散射和气溶胶散射光学厚度之和。将 (1) 式代入 (2) 式同时两边取对数:

在稳定和无云的大气条件下, 以mb为X轴, 以ln V+mτ为Y轴画直线, Y截距为ln (V0R-2) , 斜率为-a Pwb, 从而求出大气水汽含量。

2 结果与分析

2.1 半干旱地区大气水汽总量月变化

图1为半干旱地区2006年7月至2007年4月大气水汽含量月变化情况。从图1中可以看出, 2006年7月至2007年4月半干旱地区大气水汽含量月均值分别为2.08、1.90、1.44、0.92、0.73、0.39、0.29、0.46、0.71、0.81 g/cm2, 呈现出季节变化特征, 夏季最为丰富, 秋春季次之, 冬季最少, 这是由于半干旱地区夏季受东亚季风环流和青藏高原的影响, 春季地面温度开始从0℃以下升高至0℃以上, 积雪开始融化, 土壤解冻[6,7]。

2.2 半干旱地区不同季节典型晴空日大气柱水汽总量的日变化

半干旱地区四季典型晴空日大气水汽含量日变化情况见图2。从图2中可以看出, 半干旱地区四季晴空日大气水汽总量的日变化总体为夏季最为剧烈, 秋季次之, 冬春季最小, 主要由于太阳辐射的季节变化造成[8];春季水汽含量的日变化范围为0.47~0.53 g/cm2;夏季水汽含量日变化范围为0.75~1.26 g/cm2, 呈现出中午前后低、早晚高的特征, 原因为中午前后的太阳照射较强;秋季水汽含量日变化范围为0.57~1.00 g/cm2, 呈现出早晨低、晚上高的缓慢渐变特征;冬季水汽总量日变化范围为0.11~0.17 g/cm2, 呈现出中午前后稳定, 早晨和晚上轻微变化的特征, 原因可能为半干旱地区冬季全天逆温层形成的变化和气溶胶的加热效应所引起[7,9]。

注:a为春季, b为夏季, c为秋季, d为冬季。

2.3 半干旱地区降水转化率月变化

大气可降水量是指单位面积内从地表到大气顶层气柱内水汽全部凝结所能形成的降水量, 是评价空中云水资源的一个重要物理量[10,11]。图3为半干旱地区2006年7—12月及2007年1—4月的大气水汽总量月均值、月降水量与月降水转化率, 从图3中可以看出半干旱地区月降水转化率秋季最高, 其中10月最高, 为14.4%;夏季7—8月大气水汽含量虽然较高, 但降水转化率较低, 其中7月最低, 为0.87%;冬季大气柱水汽含量和降水转化率最低;春季降水转化率相对夏、冬季较高, 相对秋季较低。同时, 可以看出半干旱地区大气水汽含量变化与降水量变化不成正比, 说明降水还与水汽、动力抬升和不稳定量有关[4]。以上讨论说明半干旱地区夏、冬季具有人工增雨 (雪) 的潜力, 7月、8月、12月、2月是人工增雨 (雪) 最佳月, 1月虽然降水转化率较低, 但人工增雪的水汽条件很差, 合理开发云水资源对后期及次年的农业生产和生活有很大的影响。

3 结论

(1) 半干旱地区大气水汽含量夏季最丰富, 秋季次之, 冬春季最小。半干旱地区四季典型晴空大气水汽含量日变化情况总体为:夏季最为剧烈, 秋季次之, 冬春季最小。春季、夏季、秋季和冬季水汽含量的日变化范围分别为0.47~0.53、0.75~1.26、0.57~1.00、0.11~0.17 g/cm2。

(2) 半干旱地区夏、冬季具有人工增雨 (雪) 的潜力, 7月、8月、12月、2月是人工增雨 (雪) 最佳时段, 1月虽然降水转化率较低, 但人工增雪的水汽条件差, 合理开发云水资源对后期及次年的农业生产和生活有很大的影响。

参考文献

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白城地区干旱空间分布特征分析 篇10

吉林省是我国重要的商品粮产粮大省,也是重要的商品粮生产基地,严重的旱灾致使受灾面积增加,粮食减产甚至绝收,严重威胁东北部粮食产量的稳定,位于西北部的白城地区是吉林省风沙、干旱等自然灾害频发地区,也是吉林省重要的畜牧业及粮食基地,故研究白城地区干旱时空特征对白城地区抗旱具有重要意义。

1 数据与方法

以白城地区为研究区域,以白城地区5个观测站点1961—2014年降水量作为基础数据,选择合适干旱指标(SPI)进行干旱空间特征分析。选取以12个月为时间尺度计算出的SPI12值来计算白城地区1961—2014年的干旱特征,选取以3个月为时间尺度的SPI3值来计算各季的干旱特征,为白城地区抗旱对策提供依据。

2 结果与分析

2.1 年干旱程度空间分布特征

图1为白城地区基于SPI得出的1961—2014年白城地区轻旱(图1a)、中旱(图1b)、重旱(图1c)和特旱(图1d)的空间分布概率。由图1a可知,白城地区年度轻旱出现的概率多在10%以上,最大值出现在镇赉县西北部,局地超过了20%,基于SPI的白城地区轻旱分布特征表现为较明显的北多南少且依纬度递减的特点,对比基于Pa的轻旱分布图可知:镇赉县在无论是基于SPI还是Pa的角度下都是白城地区轻旱高发地区,而通榆县的结论却相反。

由图1b可知,白城地区年中旱的分布特征基本为“北多南少”,与轻旱的分布特征类似,也与基于Pa情况下得到的中旱分布特征一致,说明镇赉县的轻旱和中旱发生概率都较其余白城地区更大,形势更为严峻。

由图1c可知,在基于SPI的角度下,白城地区出现重度干旱的概率更大,大安市东部地区最大可超过7%,洮南县在基于SPI的角度下,全县出现重度干旱的概率要大于基于Pa的概率,为相对大值区,通榆县大部在2种角度下都一致认为是重旱稀发地区。

注:a、b、c、d分别表示轻旱、中旱、重旱及特旱。下同。

由图1d可知,基于SPI的白城地区特旱的年分布特征为:由西向东概率递减,通榆县大部在2种判别方法下都是较其余白城地区特级旱灾高发区域,镇赉县与大安市的分布特征在2种判别方法下较一致。

综上可得,基于SPI的白城地区轻旱与特旱多发生在白城地区南部,中旱多发生于北部,重度旱灾多发生于东部,基于SPI和Pa的白城地区干旱分布特征大体上一致,但多在细节上有差异,综合对比两者可得出:白城地区年发生轻旱的概率最高,特旱的概率最低;通榆县东南部为发生轻旱概率最大地区,镇赉县西北部为发生中旱概率最大地区;最易发生重旱和特旱的地区虽在基于SPI和基于Pa上有不同表现,但基本表现为重旱多发生在白城地区东部,特旱多发生在北城地区南部。

2.2 季节干旱程度空间分布特征

2.2.1 春季干旱程度空间分布。

图2为白城地区基于SPI3得出的春季轻旱(图2a)、春季中旱(图2b)、春季重旱(图2c)和春季特旱(图2d)的空间分布概率图。

由图2a可知,春季白城地区发生轻度干旱的概率多在9%~19%之间,呈现出“北多南少”的分布特点,这一分布特点与基于Pa的春季轻旱相反,但如果将其与基于Pa的春季中旱分布特征对比,则两者较为一致,这反映出SPI与Pa这2种不同判别方法在定义干旱程度上的差异,需引起注意。

由图2b可知,春季白城地区发生中度干旱的特征与基于Pa情况下的较一致,都大致为“北多南少”的特点,只是在基于SPI的情况下,春季中旱多发区改为大安市东部。

由图2c可知,春季白城发生重度干旱的概率多在1.6%~5.6%之间,同样为”北多南少”的特征,与基于Pa情况下得到的分布特征相差不大,只是重旱多发区位置稍偏西,由镇赉县变为白城市区。

由图2d可知,特级干旱在白城地区春季发生率不足4%,其分布特征基本为“北少南多”,通榆县为春季最易发生特级干旱地区。

综合对比可知:基于SPI和基于Pa的白城地区重度和特级干旱分布特征上,一致性最强,而在轻旱上出现的差异较大;春季基于SPI的白城地区分布特征中,秋季和春季分布特征最相似;镇赉县春季和秋季需要重点防范轻度干旱和重度干旱,通榆县需要重点关注冬季发生的特旱情况。

2.2.2 夏季干旱程度空间分布。

图3为白城地区基于SPI3得出的夏季轻旱(图3a)、夏季中旱(图3b)、夏季重旱(图3c)和夏季特旱(图3d)的空间分布概率图。

由图3a可知,夏季白城地区的轻度干旱概率多在7%~19%之间,大安市东部局地超过20%,其分布特征大致为“西少东多”,镇赉县西部与洮南市大部夏季受轻旱影响最小。

由图3b可知,夏季白城地区的中度干旱多发生在镇赉县西北部等白城地区北部,最大值可超过9%。

由图3c可知,夏季发生重度干旱的概率大于发生中度干旱的概率,通榆县夏季为最易发生重度干旱的区域,这一特点与基于Pa的夏季重度干旱区域相反,再次说明两者判别之间的差异,在夏季多降水的情况下,基于Pa的干旱分类方法受降水影响较大。

由图3d可知,夏季发生特级干旱的概率多在5%以内,十分稀少,且多发生于大安市东部和白城城区西北部,这一特征未在Pa上显示出来,在一定程度上体现了SPI方法的优越性,夏季也是2种方法分析白城地区干旱特征差异最大的季节[4,5,6]。

2.2.3 秋季干旱程度空间分布。

图4为白城地区基于SPI3得出的秋季轻旱(图4a)、秋季中旱(图4b)、秋季重旱(图4c)和秋季特旱(图4d)的空间分布概率图。

由图4a可知,白城地区秋季轻旱的发生概率较大,多在10%以上,最大值出现在白城市区西北部,局地超过20%,最小值出现在洮南市中部,不足8%。

由图4b可知,白城地区秋季中度干旱分布特征基本为“西北多东南少”,通榆县东南部秋季中度干旱少发。

由图4c可知,秋季白城地区重旱形势与其中旱形势基本相反,呈现“西北少,东南多”的特点。

由图4d可知,秋季白城地区特旱形势整体较少,不足2%,但区域分布特征依旧明显,自西向东逐渐减少。

结合基于Pa的白城地区秋季干旱分布图分析可知:秋季是一年四季中2种方法分析出特征差异最小的季节;白城地区的西北部秋季需重点防范轻旱的发生;洮南市中部秋季较其余地区多发中度干旱;通榆县东南部秋季发生重度干旱的概率较其余地区最大;秋季特级干旱少发,但“自西向东概率递减”特征明显。

2.2.4 冬季干旱程度空间分布。

图5为白城地区基于SPI3得出的冬季轻旱(图5a)、冬季中旱(图5b)、冬季重旱(图5c)和冬季特旱(图5d)的空间分布概率。

由图5a可知,白城地区冬季轻旱发生的概率自北向南增加,冬季轻旱在镇赉县发生最少,在通榆县发生最多。

由图5b可知,冬季发生中度干旱的概率多在5%~10%之间,白城地区西部冬季需防范中度干旱的发生与发展。

由图5c可知,白城地区秋季发生重度干旱的位置主要集中在白城地区东北部,镇赉县大部冬季发生重度干旱的概率超过7%,其次的大值区出现在洮南市中部。

由图5d可知,冬季发生特级干旱的概率依旧较少,不足4%,但基本呈现“南北多,东西少”的分布特征。

综合所有基于SPI的四季分布图可知:一年中,除夏季外,特级干旱的分布特征基本一致,通榆县东南部较其余地区更易发生特级干旱;中度干旱的分布特征在除冬季外,基本一致,呈现白城地区北部都为中度干旱大值区;轻度干旱的分布特征在春季和夏季最为相似,呈现“西北多,东南少”的特点;秋季是一年四季中2种方法分析得到的特征差异最小的季节,而夏季则是差异最大的季节。

3 结论与讨论

分析结果表明,白城地区在空间上特征差别并不是很大,只不过是干旱发生的市县不同,干旱严重情况不同,干旱持续的时间不同而已。春季在白城地区发生的干旱多以轻度和中度干旱为主,且呈现“南北相反”的分布特征,重旱和特大干旱春季少发;夏季由于降水充沛,是白城地区一年旱情最缓和的季节,干旱多以轻度和中度干旱的形式发生,且概率均较小;秋季轻旱最多,重度和特级干旱秋季发生概率小于春季,但较夏季有增加趋势;冬季最容易发生特级干旱,冬季发生重度干旱概率仅次于秋季。

参考文献

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[5]胡伟,陈豫.黄土高原半干旱区旱作农田土壤干燥化研究[J].河南农业科学,2013(10):75-79.

干旱分析 篇11

摘 要: 利用NCEP再分析月平均资料、全省87站降水、气温、MCI监测资料、向外长波辐射OLR (Outgo inglongw ave rad iation)资料, 分析了2011年和2013年夏季7到8月间干旱实况和环流的异常特征。结果表明, 2011年和2013年降水偏少,降雨量排位为1981年以来同期第一和第二,气温偏高,2013年7到8月平均气温为1981年以来最高的1年达到25.4 ℃。2011年和2013年副高和南压高压偏强,贵州等地及其水汽来源区域的对流活动都受到抑制,由南向北的水汽输送较差,来自北方的冷空气偏弱,西北气流不明显,贵州、四川一带没有明显的冷暖空气交汇带,导致降水偏少、气温偏高,最终形成了2011年和2013的干旱。赤道中东太平洋海表面温度大范围持续变冷(暖)的现象可引起大气环流的异常相应,可将ENSO事件作为次年预测贵州夏季干旱与否的重要因子。建议在贵州夏季干旱易发区域建设农业生产对策研究试验基地,指导农民改进农业种植结构,加大人工增雨力度应对夏旱。

关键词: 西太平洋副高; 南亚高压; 水汽输送

中图分类号:P426.616 文献标识码:A DOI 编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2014.11.027

干旱是我国最常见的、影响最大的气候灾害,每年因干旱造成的粮食减产约占气象灾害粮食总损失的50%以上[1]。根据黄荣辉和周连童[2]的研究结果,全国各地均可能发生干旱,全国每年平均受旱面积达0.2×108 hm2,在全球气候变暖的趋势下,特别是进入21世纪以来,贵州省降水处于一个相对少雨期,干旱极端气候事件频繁发生,2001年至2013年13年中,贵州发生了2001年夏旱、2004年西部春旱、2005年夏旱、2006年西部春旱和黔北特大夏旱、2009年7月至2010年5月夏秋连旱叠加冬春连旱的罕见特大干旱、2011年的特大夏秋连旱和2013年的夏旱。已有的研究着重从干旱个例事实、影响干旱发生的大尺度天气系统配置及前期热带海洋表面温度异常方面入手。方之芳等[3]分析了青藏高原温度场与贵州干旱的联系。黄桂东等[4]分析了黔南2011年夏旱特征。白慧等[5]研究表明赤道太平洋海温异常导致的大气环流异常具有稳定性和持续性,对次年夏半年贵州降水产生明显滞后效应,尤其在LaNina事件的次年,其影响更为显著。基于已有研究成果,本研究选取贵州省2011年和2013年的7—8月两次夏旱实例,对干旱实况和环流系统配置情况进行综合对比分析,以期为贵州干旱诊断分析提供有价值的思路。

本研究利用NCEP再分析月平均资料、全省87站降水、气温、MCI监测资料、向外长波辐射OLR (Outgo inglongw ave rad iation)资料, 分析了2011年和2013年夏季7到8月夏季干旱实况和环流的异常特征。

1 干旱概况

1.1 降雨偏少

1.3 影响强度和范围对比分析

1.3.1 干旱发展 2011年7月底贵州旱象露头(图2a),从8月13日开始,贵州大部地区晴热少雨,贵州东北部及江南大部等地出现35 ~37 ℃的高温,截至8月29日,贵州省出现23个县市特旱、36个县市区重旱、17个县市中旱。2013年6月底旱象露头(图2b),但进入7月后,降水主要出现在西部和西南部地区,其余地区仍持续晴热少雨,旱情再次发展。8月12日干旱监测,全省82个县(市、区)出现不同程度气象干旱,特旱36个县(市、区)、重旱30个县(市、区)、中旱14个县(市、区)、轻旱2个县(市、区)。8月14日、23日先后受台风“尤特”及“潭美”影响,全省干旱范围大幅缩小,气象干旱得到解除或缓解。截止8月25日,特旱以上站数减少了43个,重旱以上站数减少63个;与19日相比,特旱站数减少了9个,重旱以上站数减少37个。

1.3.2 干旱发生区域 2011年7到8月早期干旱较重区域是西南部和中部地区,随后向东部地区蔓延。铜仁地区西部、黔东南州中西部、黔南州中东部及南部、六盘水市南部、黔西南州西南部、遵义市东部局地等地为特旱区域。2013年7到8月,重旱以上区域主要分布在毕节市东部、遵义南部、毕节东部、安顺市、贵阳中西部、黔西南东部和黔南部分地区。

1.3.3 经济损失 截至8月25日,除了贵阳市云岩区外,全省的87个县(市、区)出现了不同程度的旱灾,受灾人口达到2 000多万,其中550万人、280多万头大牲畜出现饮水困难。2013年7到8月,重旱以上区域主要分布在毕节东部、遵义南部、毕节东部、安顺市、贵阳中西部、黔西南东部以及黔南局地。截至8月9日,因旱造成直接经济损失约86亿元,264.48万人、119.97万头大牲畜出现饮水困难。

2 干旱背景分析

2.1 对流层中层环流系统

西太平洋副热带高压、中高纬度的槽脊波动是对流层中层大气环流的重要组成部分,对我国夏季大范围旱涝分布及亚洲的天气气候均有重要影响。

2011年(图3a)和2013(图3b)年7—8月500 hPa位势高度场显示, 中高纬气流平直,乌拉尔山附近的脊和欧洲浅槽偏弱。常年位于贝加尔湖的冷涡偏弱,尤其是2013年该地区为一个气流平直的浅槽,基本上没有低涡存在,我国北方地区环流也比较平直,常年位于新疆的冷涡中心也明显减弱,东亚大槽比较浅,西太副高较常年明显偏强, 面积偏大,脊线位于28bN 附近,明显偏北, 西伸明显, 整个亚洲地区基本处于正距平的控制之下,常年位于孟加拉湾的水汽输送槽变为中心强度5 850 gpdm的高压脊。

从2011年和2013年对比可以看出,2011年的正距平区出现在贵州南部,2013年的正距平区出现在贵州北部。2013年的中高纬地区比2011年更加平直,2013年整个中高纬度地区没有明显的槽,在中国范围内为一偏西气流,副高脊线更加偏北偏西,西伸脊点到达120°E左右,副高控制的区域比常年偏强20~35 gpdm。endprint

从2011年7—8月500 hPa上的温度距平场和风场图可以看出(图4a),从贝加尔湖到我国新疆、内蒙古一带的冷中心偏弱,处于正距平控制,常年来自于中高纬度地区的北风也偏弱,中高纬地区以偏西气流为主。常年位于四川、贵州一带的冷暖空气交汇带不明显。2013年7—8月(图4b),整个中高纬地区都处于正距平区,在我国的新疆、内蒙古一带出现了-1.5 ℃的正距平中心,整个中高纬地区也是以偏西气流为主,北风偏弱,常年位于孟加拉湾的水汽输送带盛行反气旋环流。水汽输送比2011年更差。

2011年和2013年7—8月来自北方的冷空气偏弱,西北气流不明显,贵州、四川一带没有明显的冷暖空气交汇带,使得这两年7—8月降水偏少、气温偏高,形成了干旱。

2.2 对流层高层环流系统

夏季南亚高压是对流层上部和平流层低层的一个强大而稳定的反气旋环流系统, 在100 hPa最强,它对北半球大气环流和我国天气气候, 特别是对我国夏季大范围旱涝分布及亚洲的天气气候均有重要影响[6]。

2011年100 hPa位势高度场显示在中低纬度地区呈带状分布(图5a),中心强度达到16 850 gpdm,较常年偏北,强度明显偏强,比常年偏强15~20 gpdm其主体控制了整个东亚地区。贵州整个夏季几乎都受南亚高压的持续控制,从2013年100 hPa位势高度场来看(图5b),南亚高压的范围和强度都比2011年要强,在整个亚欧中高纬度地区都为正距平,中心值16 850 gpdm控制的范围要比2011年大。南亚高压更偏北偏东,贵州北部也处于正距平区。

由于南亚高压与西太平洋副热带高压进退有一定制约关系,具有相向而行,相背而去的特点[9-10],当南亚高压向东伸展时,西太副高常西进。2011和2013年夏季南亚高压偏强且位置偏北偏东,有利于西太副高北抬西伸,从而持续控制贵州地区,使得该地降水明显减少。

2.3 对流层低层环流系统

向外长波辐射(OLR) 可以作为衡量对流活动物理参数,从2011年7—8月OLR实况和距平分布图可以看出(图6a),从青藏高原到湖南一带都受OLR正距平场控制,距平值在5~20 W· m-2之间,贵州处于正距平区的中心,尤其是贵州西部,出现了20 W· m-2的正值中心,贵州东北部出现了250 W· m-2大值中心,表明该区的对流活动不明显,为一致的下沉气流,降水较弱,印度洋海域对流活动较强。从2013年7—8月OLR实况和距平分布图可以看出(图6b),云贵高原到长江中下游一带也都受OLR正距平场控制,孟加拉湾一带也为正距平场控制,副高强盛,与500 hPa上副高控制区域相对应,90°~120°E出现了260 W· m-2的大值中心,贵州受15 W· m-2的正值中心控制,说明贵州常年的水汽输送带孟加拉湾等区域内对流不活跃,没有明显的水汽向北输送。综上,2011年和2013年7—8月青藏高原、贵州等地及其水汽来源区域的对流活动不明显,这成为贵州高温少雨的一个重要原因。

进一步从2011年7—8月850 hPa上的水汽通量散度图可以看出(图7a),除贵州西部边缘以外,孟加拉湾、贵州中东部地区都是正距平区,其中贵州东部地区出现了30×10-7 g·cm-2·hPa-1·s-1到60×10-7 g·cm-2·hPa-1·s-1的正距平区,以此对应在850 hPa,辐散区一直上升到700 hPa附近,孟加拉湾一带也以辐散为主,水汽输送较差。从2013年7—8月来看(图7b),在90°~120°E范围内800 hPa以上基本都处于正距平场,除了贵州西部边缘有弱的辐合区,其余地区都为辐散气流,贵州东部区域也出现了30×10-7 g·cm-2·hPa-1·s-1的辐散中心。综上,两次干旱过程中贵州基本上都为辐散场,没有明显的水汽辐合,是干旱发生的物质条件。

3 贵州夏旱预报预测

贵州属于喀斯特地貌特征,地形比较破碎,不利于蓄水,降水时空分布不均,可以利用的水资源很少,水资源和农业生产过分依赖气候变化,特殊的气候和地理环境使夏旱成为贵州最常见的自然灾害,使得农业生产深受影响[9-10],并造成严重的经济损失。降水、气温、蒸发是导致干旱灾害的主要气象因子,其中物质基础为降水。西太平洋副热带高压、印度西南季风、南亚高压、中高纬度对流层上层西风急流是影响贵州降水异常的主要环流系统。这些系统强度和位置异常将造成贵州降水异常[11-16]。主要表现为,每当贵州夏半年降水量降水偏少,东亚—太平洋(EAP)负—正—负遥相关型,高空西风急流的异常增强、贵州上空的异常反气旋形成都会导致贵州降水偏少。另外,在夏半年降水典型偏少的年份,赤道中东太平洋SST处于冷位相的次年,贵州夏半年降水偏少的概率达到80%;在LaNina事件的次年,贵州夏半年降水偏少的概率达到100%。说明赤道太平洋海温异常导致的大气环流异常具有稳定性和持续性,对次年夏半年贵州降水有明显滞后效应,在LaNina事件的次年,其影响更加明显。赤道中东太平洋海表面温度大范围持续变冷(暖)的现象可引起大气环流的异常相应,并常具有稳定性和持续性,尤其在ENSO年,因此可将ENSO事件作为次年贵州夏季干旱与否的重要因子。

4 农业生产建议

一是在贵州夏旱易发区域,建设农业生产对策研究试验基地用以应对夏旱,适应气候变化。充分利用气候资源,联合多部门进行应对夏季干旱的综合试验,寻找初步解决夏旱的技术方法,建立应对夏旱的高效农业生产模式[17]。

二是根据各种农作物生长的气候条件和气候区划,指导农民改进农业种植结构,适应气候,因地制宜,达到干旱年份也能获得丰产丰收[18]。

三是在相对干旱区域,在有降水过程的时候,积极进行人工增雨,扩大降雨区域和降水量,提高抗旱能力。

5 结论及建议endprint

(1)2011年和2013年降水偏少,降雨量排位为1981年以来同期第一和第二,气温偏高,2013年7到8月平均气温为1981年以来最高的1年达25.4 ℃,2011年干旱较重区域是贵州省的西南部和中部地区,2013年除六盘水以外,全省都发生了较重干旱。

(2)2011年和2013年7—8月来副高偏强,来自北方的冷空气偏弱,贵州、四川一带没有明显的冷暖空气交汇带,使得这两年7—8月降水偏少、气温偏高,形成了干旱。

(3)2011和2013年夏季南亚高压偏强,位置偏北偏东,有利于西太平洋副高西伸北抬,并持续控制贵州地区,导致该地区降水明显减少。

(4)2011年和2013年7—8月青藏高原、贵州以及水汽输送区孟加拉湾等地对流活动都不活跃。两次干旱过程中贵州基本上都为辐散场,没有明显的水汽辐合,是干旱发生的物质条件。这导致这两年的干旱。

(5)赤道中东太平洋海表面温度大范围持续变冷(暖)可引起大气环流的异常响应,并常具有稳定性和持续性,尤其在ENSO年,因此可将ENSO事件作为次年预测贵州夏季干旱与否的重要因子。

(6) 建议在贵州夏旱易发区域建设农业生产对策研究试验基地, 指导农民改进农业种植结构和加大人工增雨力度应对夏旱。

参考文献:

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[18] 张静,郭建,冯晶晶.2008—2009 年内乡县秋冬干旱对农业的影响及对策[J].现代农业科技,2010(13):325,329.endprint

(1)2011年和2013年降水偏少,降雨量排位为1981年以来同期第一和第二,气温偏高,2013年7到8月平均气温为1981年以来最高的1年达25.4 ℃,2011年干旱较重区域是贵州省的西南部和中部地区,2013年除六盘水以外,全省都发生了较重干旱。

(2)2011年和2013年7—8月来副高偏强,来自北方的冷空气偏弱,贵州、四川一带没有明显的冷暖空气交汇带,使得这两年7—8月降水偏少、气温偏高,形成了干旱。

(3)2011和2013年夏季南亚高压偏强,位置偏北偏东,有利于西太平洋副高西伸北抬,并持续控制贵州地区,导致该地区降水明显减少。

(4)2011年和2013年7—8月青藏高原、贵州以及水汽输送区孟加拉湾等地对流活动都不活跃。两次干旱过程中贵州基本上都为辐散场,没有明显的水汽辐合,是干旱发生的物质条件。这导致这两年的干旱。

(5)赤道中东太平洋海表面温度大范围持续变冷(暖)可引起大气环流的异常响应,并常具有稳定性和持续性,尤其在ENSO年,因此可将ENSO事件作为次年预测贵州夏季干旱与否的重要因子。

(6) 建议在贵州夏旱易发区域建设农业生产对策研究试验基地, 指导农民改进农业种植结构和加大人工增雨力度应对夏旱。

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[18] 张静,郭建,冯晶晶.2008—2009 年内乡县秋冬干旱对农业的影响及对策[J].现代农业科技,2010(13):325,329.endprint

(1)2011年和2013年降水偏少,降雨量排位为1981年以来同期第一和第二,气温偏高,2013年7到8月平均气温为1981年以来最高的1年达25.4 ℃,2011年干旱较重区域是贵州省的西南部和中部地区,2013年除六盘水以外,全省都发生了较重干旱。

(2)2011年和2013年7—8月来副高偏强,来自北方的冷空气偏弱,贵州、四川一带没有明显的冷暖空气交汇带,使得这两年7—8月降水偏少、气温偏高,形成了干旱。

(3)2011和2013年夏季南亚高压偏强,位置偏北偏东,有利于西太平洋副高西伸北抬,并持续控制贵州地区,导致该地区降水明显减少。

(4)2011年和2013年7—8月青藏高原、贵州以及水汽输送区孟加拉湾等地对流活动都不活跃。两次干旱过程中贵州基本上都为辐散场,没有明显的水汽辐合,是干旱发生的物质条件。这导致这两年的干旱。

(5)赤道中东太平洋海表面温度大范围持续变冷(暖)可引起大气环流的异常响应,并常具有稳定性和持续性,尤其在ENSO年,因此可将ENSO事件作为次年预测贵州夏季干旱与否的重要因子。

(6) 建议在贵州夏旱易发区域建设农业生产对策研究试验基地, 指导农民改进农业种植结构和加大人工增雨力度应对夏旱。

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[16] 吴战平,白慧,严小冬.贵州省夏旱的时空特点及成因分析[J].云南大学学报,2011,33(S2):383-391.

[17] 赵广忠.贵州省政协委员赵广忠大会发言:主动适应气候变化 积极应对夏旱影响[R]. 贵阳:贵州省气象局宣传科普中心,2014.

干旱对粮食作物生产的影响分析 篇12

1 干旱对小麦生产的影响

相对来说, 小麦对降水量的需求比较少, 在年降水量小于200 mm的地区, 小麦产量低;春小麦在年降水量大于750 mm的地区较为适宜。

1.1 小麦干旱的季节性和地域性

小麦生产中, 干旱发生具有一定的季节性, 干旱发生的频率和轻重程度全国各地各不相同。华北和东北地区, 春季以晴天为主, 气温回升快, 降水量少, 春旱较常发生, 春夏连旱也有发生;豫北、冀南、鲁西北三角地区最严重的是陕北榆林、延安地区、甘肃中部、宁夏的固原西部和同心、盐池一线带状地区。

1.2 夹秋旱

小麦播种期间, 适时降水有利于提高整地、播种质量, 保证苗齐苗壮和安全越冬。而夹秋旱年份, 空气干燥, 土壤含水量锐减, 适耕期短, 整地播种质量差, 大大降低了小麦出苗率和整齐度, 直接造成次年减产。小麦整地播种期和齐苗期干旱容易出现夹秋旱, 一般在9—11月, 气温持续偏高, 降水稀少, 空气干燥, 蒸发旺盛, 导致土壤迅速失水, 土壤湿度降至田间持水量的50%以下的一种大气、土壤干旱现象。据统计, 黄淮海地区轻夹秋旱2~3年一遇, 重则4~5年一遇, 严重的夹秋旱8~10年一遇。造成夹秋旱的原因主要有以下2个方面:一是锋面和雨带的位置受季风强度决定, 当蒙古高压占据华北和华中以后, 云雨带便随锋面移至长江以南, 黄淮海地区出现秋高气爽天气, 是造成夹秋旱的天气原因;二是该地区西部地势高, 北部多砂质土, 中部为黄泛区, 南部为砂礓黑土, 土壤蓄水能力差, 易涝易旱, 是形成夹秋旱的地理原因[1,2]。要预防夹秋旱, 首先要蓄墒防旱, 及时中耕, 防止跑墒, 随耕随耙, 耙细耙平, 以备足墒播种。其次, 扩大机耕面积, 提高土壤的蓄水保肥能力, 保墒防旱, 充分利用较好的表墒提高播种质量, 达到苗全、苗齐、苗匀的目的。再次借墒、抢墒和造墒播种。表土干旱下层墒好, 可开沟借墒播种, 使种子出苗;降雨后或墒情较好, 适时抓紧抢墒播种, 保证出苗;土壤干旱, 则采用湿粪或流水造墒引苗出土。

2 干旱对玉米生产的影响

玉米相对喜好高温高湿气候, 多种植于降水季节。玉米不仅需水较多, 而且对水分胁迫比较敏感, 世界上很多地方干旱是限制玉米产量最主要的因素。

2.1 玉米干旱的地域性

在我国, 旱灾也是影响玉米生产最大的自然灾害。平均3年发生1次比较严重的干旱灾害, 不同地区干旱多发时期不同[3]。黄淮海地区, 干旱频繁发生于6月, 经常影响夏玉米的播种和造成春玉米的“卡脖旱”;西南地区常发生伏旱影响玉米抽雄、吐丝, 导致玉米减产, 西北地区玉米易发生全生育期干旱。

2.2 干旱对玉米各生长阶段的影响

干旱胁迫使玉米根系和地上部的生物量降低, 叶片中的叶绿素含量显著降低, 叶片光合面积减小, 光合功能降低。玉米生殖生长阶段, 干旱影响雄穗、雌穗发育和授粉的进行。干旱导致穗分化不良, 花粉量减少且生活能力低, 散粉时父本花粉数量和质量的变化影响了母本的结实。干旱还引起生理代谢紊乱, 使可溶性糖和游离氨基酸含量增加, 淀粉和蛋白质含量下降阻碍雌穗发育, 雌穗短小, 碎粒数减少, 引起减产。在授粉过程中, 干旱抑制花粉管萌发, 花丝接受花粉能力减弱, 结实率降低。

3 干旱对水稻的影响

3.1 水稻干旱的地域性

我国各地水稻种植区域都有不同程度的干旱发生。在我国北方, 春季气温回升快, 降水相对不足, 往往形成比较严重的干旱。西南山区和高原以及两湖山区由于地形复杂, 灌溉条件差, 径流量又大, 连续无降雨就会形成春旱。长江中下游地区、两湖和江西等地, 夏季受太平洋副热带气团控制, 天气炎热, 蒸发大于降水, 易缺水形成严重伏旱, 若连续发生秋旱则损失更大。广大西北地区, 处在大陆腹地, 海洋上的水汽很难输送到那里, 伏旱和秋旱更为严重, 水稻生产主要依靠灌溉[4]。

3.2 干旱对水稻生理的影响

当土壤水分下降到田间持水量60%以下时, 水稻就会表现为生长发育受到影响, 随土壤含水量的继续下降, 水稻最后会干枯甚至死亡。水稻受到旱害后在生理上的表现形式有以下几点:一是水稻各部分器官水分分配的协调性遭到破坏。植株缺水会导致水分在各器官内及器官间重新分配, 水分从渗透压低的器官流向渗透压高的器官。二是新陈代谢的协调性遭到破坏。植株体内缺水时, 酶的活性降低, 蛋白质合成受阻, 分解加强, 糖分和半纤维素含量增加, 后随干旱的增强而分解, 使稻体内可溶性物质大量累积, 抑制光合作用, 促进呼吸作用, 影响谷粒的灌浆和贮藏物质的积累。三是原生质受到机械损伤。植株体内缺水, 细胞膨压下降, 原生质易受折皱细胞壁挤压而受伤害, 最终导致死亡, 另外在细胞未死亡之前突然供应充足的水分而使植株迅速吸水, 可能导致原生质被细胞壁的黏着拉力而被撕破。

4 结论

干旱由于其发生频率高、持续时间长、影响范围广、后续影响大, 成为影响我国农业生产最严重的气象灾害。作物发育的不同阶段需水量也不同, 一般前期小, 中期达到最高峰, 后期又逐渐减少[5]。生殖生长时期, 往往是需水临界期。缺水对作物生长发育和产量的影响, 一方面与作物的种类和品种有关, 另一方面与缺水的程度和缺水发生的时间有关。一般来说作物在出苗期, 开花期和产品形成初期比生长初期和生长末期对缺水更加敏感, 因此, 应注意出苗期、开花期、产品形成初期的水分管理。

参考文献

[1]王迎春, 郑大玮, 李青春.城市气象灾害[M].北京:气象出版社, 2009.

[2]雷双, 黄玮.不可不知道的200个气象的秘密[M].长沙:湖南科技出版社, 2010.

[3] (英) 迈克尔.阿拉贝著.危险的天气:干旱[M].上海:上海科学技术文献出版社, 2011.

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