刘姝妹 陈丽楠 任一铭
吉林省辽源市气象局 吉林辽源 136200
摘要：本文基于辽源市1960-2019年逐月降水量数据，选取标准化降水指数（SPI）作为干旱衡量指标，研究辽源市近60a来干旱时间序列分布特征和干旱等级情况，结果表明：以a为尺度分析，辽源市出现干旱的频率达到33.3%，与夏季干旱频率相近；近30a干旱发生频率有明显增加的趋势，干旱频率高达50%，对比前30a为16.7%；近20a夏季干旱出现频率同样显著增加，达到45%，对比此前40a频率只有25%；春季干旱频率为26.7%，其中春季严重干旱频率较低只有6.7%，但在所有春季干旱的年份中占比较高；春播关键期的5月干旱年份中严重干旱占比为33.3%，中旱以上占比66.7%。
关键字：辽源市；标准化降水指数；干旱等级
辽源市位于吉林省中南部，地处长白山余脉向松辽平原的过渡地带，地理概貌为五山一水四分田，属低山丘陵区。辽源市幅员面积5140平方公里，总人口130万，其中农业人口64.1万人。东丰、东辽两县均是国家商品粮基地县。全市耕地面积363万亩，其中坡地、平地、洼地各占三分之一，农民人均耕地5.5亩。辽源属半湿润温带大陆性季风气候，一年四季分明，降水主要集中在夏季，季节间和多年间分布很不均衡，容易出现干旱，甚至春夏连旱，对农业生产影响较大。
1 研究方法
1.1 标准化降水指数（SPI）
由于降水量不同时间和空间的变化幅度很大，一般不是正态分布，而是呈现一种偏态分布。因此在降水分析和干旱监测、评估中，通常采用Γ分布来描述降水量的变化。在此基础上，再经过正态标准化处理，可计算得到标准化降水指数（简称SPI），最终用标准化降水累积频率分布来划分干旱等级[7]。
1.2 干旱评价指标
本文利用标准化降水指数来划分干旱等级，并采用干旱频率指标评估辽源市干旱的时间序列分布特征，具体指标解释如下：
1）标准化降水指数（SPI）划分的干旱等级见下表[7]：
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2）干旱频率，用于评价某站点有资料年份内发生干旱的频率程度[8]。根据标准化降水指数干旱等级划分表（表1），计算某站点干旱出现的频率，即某站点指定时间段内发生干旱的月（a）数与该时段总月（a）数之比。
2 结果分析
2.1 年际SPI指数变化
辽源市SPI指数逐年变化情况，统计发现1960-2019年60a间，SPI达到轻旱以上标准的年份为20a，也就是以a为尺度分析，出现干旱的频率达到33.3%。其中出现轻旱11a，占比18.3%；出现中旱5a，占比8.3%；出现重旱及以上为4a，占比6.7%。
从变化趋势上来看，近些年来辽源市干旱的发生频率有明显增强的趋势。以1989年为界，前30a（1960-1989年）出现干旱的年份仅为5a，干旱发生频率为16.7%。而后30a（1990-2019年）出现干旱的年份达到15a，干旱发生频率高达50%，每两a就会发生干旱。其中1991-1993年连续3a出现干旱，1999-2002年更是连续4a干旱，并且特旱年、重旱年相连，旱情十分严重。
2.2 典型季节SPI指数变化
辽源属于温带大陆性季风气候，雨热集中十分明显，其中春季和夏季的降水条件对农业生产和城市供水有着重要影响，因此对这两个季节的干旱特征展开分析。
辽源市春季（3-5月）SPI指数逐a变化情况分析，出现干旱的年份为16a，占比26.7%。春季出现干旱概率比年干旱频率要低，而且春季干旱与年干旱出现年份并不重合，其中有11a春季出现干旱，但是整年SPI指数达不到干旱标准。这是因为SPI指数以降水量分析作为基础，春季降水量在全年总降水量中占比较小，常年占比仅为17%。但是春季的阶段性干旱对于农业生产，尤其是春耕春播影响较大。其中春季轻旱年份8a，中旱年份4a，重旱及特旱年份为4a。虽然出现春季严重干旱（重旱和特旱）的年份占比较低只有6.7%，但是在春季干旱的年份中占比达到25%。特别对春播关键期的5月SPI指数进行计算，发现5月干旱年份中严重干旱次数占比为33.3%，中旱以上更是占比66.7%。说明虽然辽源市春播关键期发生干旱的概率略低，但是一旦发生干旱有可能会相对严重，造成的影响不容忽视。从逐a趋势来看，上世纪90年代以来干旱频率也呈现增加的趋势，春季发生干旱概率达到33.3%。
夏季干旱特征与年干旱特征较为相似，因为常年来看，辽源市夏季集中了全年65%的降水，夏季降水多寡对于全年的降水收支来说至关重要。夏季出现干旱的年份为19a，占比31.7%。其中出现严重干旱的年份仅有3a，占比5%。说明近60a间，辽源市夏季的雨水比较充沛，发生严重干旱的风险较低，对农业生产和城市蓄水有着积极作用。但是从逐a趋势来看，本世纪以来20a间，夏季干旱出现频率同样显著增加，达到45%，对比此前40a只有25%，出现频率翻了近一倍。出现春夏连旱的年份为4a，其中3次都发生在近25a（分别是1997年、2001年和2011年）。
3 结论
本文利用辽源市1960-2019年的月平均降水量数据作为基础，利用SPI指数分析辽源市干旱时间序列分布特征和干旱等级情况，结论如下：
1）以a为尺度分析，1960-2019年辽源市出现干旱的频率达到33.3%。其中出现轻旱11a，占比18.3%；出现中旱5a，占比8.3%；出现重旱及以上为4a，占比6.7%。
2）从干旱时间序列分布来看，近30a来辽源市干旱的发生频率有明显增强的趋势。以1989年为界，前30a干旱发生频率为16.7%。而近30a高达50%，相当于每两a就会发生干旱。近20a夏季干旱出现频率同样显著增加，达到45%，对比此前40a频率只有25%。
3）辽源市春季干旱频率为26.7%，比年干旱频率低，而且春季干旱与年干旱出现年份并不重合。春季严重干旱（重旱和特旱）频率较低只有6.7%，但是在所有春季干旱的年份中占比达到25%。春播关键期的5月干旱年份中严重干旱占比为33.3%，中旱以上更是占比66.7%。说明虽然辽源市春播关键期发生干旱的概率略低，但是一旦发生干旱有可能会相对严重，造成的影响不容忽视。
参考文献
[1]翟禄新, 冯起. 基于SPI的西北地区气候干湿变化[J]. 自然资源学报, 2011(5):847-857.
[2]任余龙, 石彦军, 王劲松,等. 1961-2009年西北地区基于SPI指数的干旱时空变化特征[J]. 冰川冻土, 2013, 35(004):938-948.
[3]秦丽杰, 张辉, 李明,等. 基于SPI的1958-2009年吉林省旱涝时空特征分析[C]// "中国视角的风险分析和危机反应"——中国灾害防御协会风险分析专业委员会第四届年会论文集. 2010.
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作者简介：刘姝妹（1986.05）女，汉，吉林辽源人，本科，高级工程师，从事天气预报、灾害分析研究工作。