許昌市春季干旱發生頻率及人工增雨需求分析

李 芳，王衛民

(河南省許昌市氣象局，河南許昌 461000)

干旱常常給農業生產造成嚴重損失，因此各地對干旱特征的研究均極為重視［1－5］，如冉榮生等［1］對重慶市各區縣春旱發生頻率、分布情況以及開始期、結束期、持續時間等進行了系統研究，并利用區域干旱指數，系統分析了重慶市區域性春旱的時間變化特征;張金龍等［4］選取河北省有連續觀測資料的72個觀測站日降水量和日平均氣溫，應用干旱綜合指數(CI)對河北省干旱過程進行監測與診斷，分析了河北省氣候干旱的時空變化特征及其成因，結果表明河北省各地均有干旱發生，中南部為干旱多發區，各地區均是4月和5月干旱發生頻率最高，秋季干旱發生的頻率也很高;唐熠［5］等對1957～2008年桂林秋季干旱特征進行了分析，并針對人工增雨作業需要，分析了適合人工增雨作業的大氣環流背景和雷達回波，為人工增雨選擇適宜作業區域和作業時機提供依據。這些研究結果為各地指導農業生產抗旱減災起到重要作用。

許昌市處于南北氣候過渡帶，境內氣候復雜多變，是河南省氣象災害頻繁發生的地市之一，每年因氣象災害造成的經濟損失約占全市GDP的3%～5%。干旱是主要的氣象災害之一，一年四季都有可能發生，尤其是春旱發生頻率較高。如2001年春季許昌市遭遇了自1951年以來的特大旱情，給農業生產造成嚴重損失。近年來，許昌市針對不同時期出現的干旱，在加強農田水利基礎設施建設和提高灌溉技術節約用水的同時，積極開發利用空中云水資源，抓住有利的天氣條件，開展人工增雨作業。筆者在此主要對該地區近58年春季降水特征、變化規律和人工增雨需求進行了分析，以期為該地區防災減災應對氣候變化、合理開發利用空中云水資源提供科學依據。

1 資料和方法

選用許昌觀測站1953～2010年月、季等降水資料作為研究對象，采用平均值、距平分析等數理統計方法［6－7］對許昌市近58年春季降水量進行了分析，研究了該地區近58年春季降水變化規律，并對春季干旱發生頻率和人工增雨需求進行了分析。將春季降水距平百分率的干旱等級劃分為5個等級:季降水距平百分率Pa＞－25%的為無旱，－50% ＜Pa≤－25%的為輕旱，－70% ＜Pa≤ －50%為中旱，－80%＜Pa≤－70%為重旱，Pa≤－80%為特旱。

2 季降水量總體分布情況

1953～2010年許昌市春季平均降水量為142.6 mm，最多的是1964 年(383.0 mm)，最少的是2001 年(24.2 mm)，相差達358.8 mm。從1953～2010年許昌市春季降水量距平百分率變化(圖1)可看出，春季降水距平百分率變化范圍為－83.03% ～168.58%，表明春季降水量的年際變化較大;春季降水負距平年份為36年，正距平年份為22年，總體上春季降水偏少年份居多。經統計，1953～2010年許昌市58年中有21年春季發生干旱，發生頻率為36.2%，平均每2.8年出現一次。其中有輕旱年份11年，中旱年份9年，發生頻率分別為18.7%和15.5%;特旱年份1年，發生在2001年。季降水距平百分率Pa≤－50%的年份有10年，其中1953～1994年間的42年中出現5次，1995年后Pa≤－50%的年份明顯增加，1995～2010年間的16年中就出現5次，說明近年來出現較重干旱年的頻率在增加。

3 人工增雨需求分析

春季降水距平百分率Pa為正距平年份有22年，其中Pa在30%以上的有13年，平均4.5年出現一次，這些年份降水量較多，一般不需要實施人工增雨作業。春季降水量負距平年份，季降水量較常年偏少，一般都需要實施人工增雨作業，以緩解旱情。春季降水量距平百分率Pa≤－50%的年份有10年，干旱較為嚴重，這些年份出現的降水過程也較少，作業機會偏少。但仍會出現一些自然降水量超過5 mm以上的天氣過程，如1995年春季降水量距平百分率Pa為－60.5%，仍出現4次日雨量在5 mm以上的降水天氣，其中2次為日雨量在10 mm以上的降水天氣，因此有可能利用這些作業機會開展人工增雨作業，增加降水量以減輕旱情。

根據許昌市1953～2010年春季3～5月的日降水資料，統計分析了負距平年份春季雨日頻數和不同降水量級雨日概率分布。參考地面氣象觀測規范，日雨量(包括雨夾雪、雪)在1 mm以上確定為1個雨日，對降水量級的分檔間隔分別為1.0 ～ 2.9、3.0 ～ 4.9、5.0 ～ 9.9、10.0 ～ 24.9、25.0 ～49.9、50.0 ～99.9 mm。由1953 ～2010 年許昌市春季降水量負距平年份雨日頻數(圖2)可見，在36個負距平年份，春季雨日頻數最大為22次，最小為6次，平均值為13.1次，一般多為10次以上。從1953～2010年許昌市春季降水量負距平年份不同降水量級雨日概率分布(圖3)平均情況來看，在負距平年份出現1.0～2.9 mm降水量級雨日的概率最大，為36.4%，其次為 5.0 ～9.9 mm 降水 量級的雨 日 概 率(26.3%);降水量級為3.0 ～4.9 和10.0 ～24.9 mm 的雨日概率分別為15.4%和17.7%，出現25 mm以上降水量級的雨日概率較小，僅為0.04%，說明在負距平年份的雨日多為小到中雨降水量級。

許昌市是小麥主產區，3～5月是小麥生長關鍵期，在負距平年份，季降水量較常年偏小，造成的干旱對小麥生長極為不利。因此，應利用負距平年份出現的每一次降水過程實施人工增雨作業。負距平年份的不同降水量級雨日概率分布在一定程度上反映了人工增雨可作業幾率。如果把3 mm以上降水量級的雨日作為一次有可能實施人工增雨作業的降水天氣，在許昌春季降水的負距平年份，則每年春季平均有8次作業機會，最多18次，最少3次;5 mm以上和10 mm以上降水量級的作業機會最多分別為9和5次，其平均值分別為6和3次。

4 小結

(1)1953～2010年許昌市春季平均降水量為142.6 mm，最多的是1964 年(383.0 mm)，最少的是2001 年(24.2 mm)，相差達358.8 mm。春季降水距平百分率變化范圍為－83.03% ～168.58%，表明春季降水量的年際變化較大，在極端年份會出現春澇和嚴重春旱。

(2)許昌春季干旱發生頻率為36.2%，平均每2.8年出現一次。58年中有輕旱年份11年，中旱年份9年，發生頻率分別為18.7%和15.5%;特旱年份1年。春季降水距平百分率Pa≤－50%的年份有10年，近年來許昌市春季出現較重干旱年的頻率在增加。春季降水距平百分率Pa為正距平年份有22年，這些年份降水量較多，一般不需要實施人工增雨作業。

(3)年降水量負距平年份，年降水量較常年偏少，一般都需要實施人工增雨作業，以緩解旱情。對于降水量距平百分率在－50%以下的年份，干旱較為嚴重，這些年份出現的降水過程也較少，作業機會偏少。但仍會出現一些自然降水量超過10 mm以上的天氣過程，因此有可能利用這些作業機會實施人工增雨作業，增加降水量以緩解旱情。

(4)根據許昌市春季降水量負距平年份雨日頻數分析，在36個負距平年份，春季雨日頻數最大為22次，最小為6次，平均值13.1次，一般多為10次以上。從降水量負距平年份不同降水量級雨日概率分布平均情況來看，在負距平年份出現1.0～2.9 mm降水量級雨日的概率最大，為36.4%，其次為5.0～9.9 mm降水量級的雨日概率(26.3%)。降水量級為3.0 ～4.9 和10.0 ～24.9 mm 的雨日概率分別為15.4%和17.7%，出現25 mm以上降水量級的雨日概率較小，說明在負距平年份的雨日多為小到中雨降水量級。

(5)負距平年份不同降水量級雨日概率分布在一定程度上反映了人工增雨可作業幾率。如果把3 mm以上降水量級的雨日作為一次有可能實施人工增雨作業的降水天氣，在許昌每年春季平均有8次作業機會，最多18次，最少3次。5mm以上和10mm以上降水量級的作業機會最多分別為9和5次，其平均值分別為6和3次。

［1］冉榮生，唐云輝，高陽華.重慶市春季干旱時空分布特征研究［J］.貴州氣象，2002，26(2):8 －11.

［2］張霞，林麗，禹春桂.鄭州地區春季旱澇特征分析及趨勢預測［J］.河南氣象，2002(1):18－19.

［3］朱愛榮，梁生俊，黃祖英，等.陜西關中近40年春季旱澇分析［J］.災害學，1996，11(4):74 －78.

［4］張金龍，劉學鋒，于長文.河北省干旱分布特征和變化規律分析［J］.干旱區研究，2012，29(1):41 －46.

［5］唐熠，蔣運志，趙潔妮.桂林秋季干旱特征和人工增雨潛力分析［J］.安徽農業科學，2010，38(3):1317 －1319.

［6］施能.氣象統計預報［M］.北京:氣象出版社，2009:2 －35.

［7］黃嘉佑.氣象統計分析與預報方法［M］.北京:氣象出版社，2004:2－35.