利用青海省贵德县气象局观测的1961~2017年逐月降水量资料,应用标准化降水指数(SPI)评价贵德地区干旱情况。结果表明,在1961~2017年间,贵德地区发生干旱的次数较多,干旱频率为38.2%。春季、夏季和秋季干旱频率分别为26.3%、24.6%、31.6%。 Data at Guide county observatory station in Qinghai Province for 1961-2017 precipitation was utilized to obtain annual drought index and seasonal drought index in Yellow River Valley based on standardization precipitation index (SPI). The result showed that there were many droughts in the Guide area, 38.2% of which occurred from 1961 to 2017. The drought frequency in spring, summer and autumn was 26.3%, 24.6% and 31.6%, respectively.
张海春
青海省海南州气象局,青海 共和
收稿日期:2018年12月24日;录用日期:2019年1月7日;发布日期:2019年1月14日
利用青海省贵德县气象局观测的1961~2017年逐月降水量资料,应用标准化降水指数(SPI)评价贵德地区干旱情况。结果表明,在1961~2017年间,贵德地区发生干旱的次数较多,干旱频率为38.2%。春季、夏季和秋季干旱频率分别为26.3%、24.6%、31.6%。
关键词 :标准化降水指数(SPI),干旱指数,干旱频率,黄河谷地
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干旱指因久晴无雨或少雨,降水量较常年同期明显偏少而形成的一种灾害,分为气象干旱、农业干旱、水文干旱以及经济社会干旱 [
贵德县属于青海东部农业区,地处东经100˚58'8''~101˚47'50'',北纬35˚29'45''~36˚23'35''。总面积3504平方千米,总人口10.6万人,耕地面积19.22万亩。产业结构以农业为主,畜牧业占相当比重,并辅之轻工业。主要农产品有:小麦、油菜、蔬菜、果品等,是青海省粮食和蔬菜的重要生产基地。
贵德属高原大陆性气候,光照时间长,太阳辐射强。春季干旱多风,夏季短促凉爽,秋季阴湿多雨,冬季漫长干燥,气温日差较大。由于贵德地形地势和高原大陆性气候等因素,气象灾害种类多、强度大、频率高,是我省气象灾害影响最为严重的地区之一。
资料取自贵德县气象局1961~2017年观测的逐日降水资料,计算贵德地区年、季尺度的SPI指数值,建立年、季尺度的SPI指数序列。
由于降水分布是一种偏态分布,不是正态分布,所以在降水分析中,标准化降水指数(SPI)在计算出某时段内降水量的分布概率后,再进行正态标准化处理,最终用标准化降水量累积频率分布来划分干旱等级。SPI的计算式如下 [
SPI = S t − ( c 2 t + c 1 ) t + c 0 [ ( d 3 t + d 2 ) t + d 1 ] t + 1.0 (1)
式中: t = ln 1 F 2 , F 为概率。 (2)
因为SPI不仅考虑了降水服从偏态分布的实际,又进行了正态标准化处理,所以使SPI适合确定不同时间尺度的干旱监测、评估,具有相同的干旱等级划分标准,适合进行多时间尺度对比分析,而且SPI计算简单,资料容易获取,同时具有良好的计算稳定性,其不足是没有考虑影响干旱发生的其他因子。
标准化降水指数气象干旱等级划分见表1。
等级 | 类型 | 标准化降水指数SPI |
---|---|---|
1 | 无旱 | −0.5 < SPI |
2 | 轻旱 | −1.0 < SPI < −0.5 |
3 | 中旱 | −1.5 < SPI < −1.0 |
4 | 重旱 | −2.0 < SPI < −1.5 |
5 | 特旱 | SPI < −2.0 |
表1. 标准化降水指数气象干旱等级划分表
干旱频率为1961~2017年贵德地区达到某级别干旱(轻旱、中旱、重旱、特旱)的月数。利用贵德站在逐月降水资料计算贵德站春季、夏季、秋季和年的SPI值,然后再根据表1统计贵德地区春季、夏季、秋季和年干旱等级。
应用Excel2003软件对数据进行统计处理、分析。
基于贵德站的降水资料,计算了其年标准化干旱指数,并统计了贵德地区发生年干旱的频率。图1为贵德地区1961~2017年的12个月尺度的降水量分析结果,在1961~2017年近57年的SPI指数中,贵德地区共发生干旱15次,其中:特旱1次,重旱3次,中旱8次,轻旱3次。以12个月为尺度的干旱频率为26.3%,表明贵德地区是干旱较频发地区。贵德连续2年发生干旱的次数为2次,其中1965、1966年连续2年为重旱;1995、1996年分别为轻旱和中旱。贵德地区连续3年发生干旱的次数仅有1次,为2000~2002年,分别发生特旱、轻旱和重旱。从干旱强度来看,贵德地区1961~2017年近57年的干旱强度在0.02~2.57之间,平均干旱强度为0.79。
图2为1961~2017年近57年贵德地区春季干旱指数,由图2可见,1961~2017年近57年贵德地区共发生春季干旱15次,其中:特旱2次,重旱2次,中旱4次,轻旱7次。春季干旱频率为26.3%,与年干旱变化一致。春季轻旱频率为12.3%,中旱频率为7.0%,重量和特旱频率均为3.5%,春季特旱发生频率为4季最多。贵德连续2年发生春季干旱的次数为2次,分别为1975~1976年、1996~1997年,其中1975~1976年分别为轻旱和中旱,1996~1997年分别为特旱和轻旱。贵德地区连续3年发生春季干旱的次数仅有1次,为1999~200年,分别发生轻旱、特旱和轻旱。贵德地区1961~2017年近57年的春季干旱强度在0.0~3.1之间,平均干旱强度为0.80。干旱类型包括特旱、重旱、中旱、轻旱和无旱。其中2002~2017年16年中仅发生一次干旱(2015年,中旱),表明春旱发生次数随年际的延长减少。
图1. 贵德地区1961~2017年年干旱指数
图2. 贵德地区1961~2017年春季干旱指数
图3为1961~2017年近57年贵德地区夏季干旱指数,由图3可见,1961~2017年近57年贵德地区共发生夏季干旱14次,其中:特旱1次,重旱5次,中旱1次,轻旱7次。夏季干旱频率为24.6%,小于年和春季干旱变化。夏季轻旱频率为12.3%,中旱频率为1.8%,重量频率为8.8%,特旱频率均为1.8%。贵德连续2年发生夏季干旱的次数为2次,分别为1965~1966年、1968~1969年,其中1965~1966年分别为重旱和特旱,1968~1969年均为轻旱。贵德地区连续3年发生夏季干旱的次数为1次,为2000~2002年,分别发生重旱、轻旱和重旱。贵德地区1961~2017年近57年的夏季干旱强度在0.0~2.4之间,平均干旱强度为0.80,干旱类型包括特旱、重旱、中旱、轻旱和无旱。在1983~1997年15年中未发生干旱。1983年之前共发生干旱8次,1997年以后共发生干旱6次。
图3. 贵德地区1961~2017年夏季干旱指数
图4为1961~2017年近57年贵德地区秋季干旱指数,由图4可见,1961~2017年近57年贵德地区共发生秋季干旱18次,其中:特旱1次,重旱4次,中旱4次,轻旱9次。秋季干旱频率为31.6%,大于年、春季和夏季干旱频率。秋季轻旱频率为15.8%,中旱频率为7.0%,重旱频率为7.0%,特旱频率均为1.8%。贵德连续2年发生秋季干旱的次数为2次,分别为1979~1980年、1986~1987年,其中1979、1980年分别为轻旱和中旱,1986、1987年分别为重旱和轻旱。贵德地区连续3年发生秋季干旱的次数为2次,分别为1996~1998年和2002~2004年。贵德地区1961~2017年近57年的秋季干旱强度在0.0~2.3之间,平均干旱强度为0.80。在2005~2014年10年中未发生干旱。
图4. 贵德地区1961~2017年秋季干旱指数
1) 在1961~2017年间,贵德地区发生干旱的次数较多,干旱频率为38.2%。
2) 四季发生干旱的频率不同,这主要是受四个季节降雨分布的影响,春季干旱频率为26.3%,春季特旱发生频率为4季最多。夏季干旱频率为24.6%,秋季干旱频率为31.6%。
张海春. 基于SPI的黄河谷地气象干旱特征Analysis of Drought Characteristics in Yellow River Valley of Qinghai Province Based on SPI[J]. 农业科学, 2019, 09(01): 22-27. https://doi.org/10.12677/HJAS.2019.91004