荊州市夏季高溫干旱成因及防御對策

張倫瑾， 李忠賢， 付小平

(1.湖北省荊州市氣象局，湖北荊州 434020；2. 南京信息工程大學，江蘇南京 210000)

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荊州市夏季高溫干旱成因及防御對策

張倫瑾， 李忠賢， 付小平

(1.湖北省荊州市氣象局，湖北荊州 434020；2. 南京信息工程大學，江蘇南京 210000)

荊州市地處湖北省中南部，位于江漢平原腹地，地勢略呈西高東低，由低山丘陵向崗地、平原逐漸過渡。其地理位置為111°15′～114°05′E，29°26′～31°37′N，境區東西最大橫距為274.8 km，南北最大縱距為130.2 km，呈帶狀分布。荊州市轄荊州、沙市2個區，公安、監利、江陵3個縣，代管松滋、石首、洪湖3個縣級市，全市國土面積達14 067 km2，屬北亞熱帶季風濕潤氣候區[1]。

2013年夏季(6～8月)荊州市出現了一段持續高溫天氣，各縣市最高氣溫≥35 ℃的日數持續了31～45 d，比常年同期異常偏多，平均氣溫異常偏高1.6～3.0 ℃，排1961年以來同期第一高值；7～8月全市無降水日數為47～54 d，為1960年以來同期無降水日數最多的一年。再加上西太平洋副熱帶高壓長期的穩定控制，臺風影響偏南，配合異常的高溫天氣和持續偏多的日照，導致荊州市出現了罕見的高溫干旱現象，給荊州市社會經濟、人民生活、農業生產造成十分嚴重的危害。鑒于此，筆者對2013年荊州市的持續高溫干旱特征進行了分析，并對干旱發生程度及災害影響進行了評估，以期為當地政府和有關部門決策提供理論依據。

12013年荊州市氣候特點

2013年6月以來，荊州市以連晴少雨天氣為主，降水過程和降水量顯著偏少，分布極不均衡，氣溫顯著偏高，日照時數偏長，蒸發量增大，水分收支不平衡，干旱時間長。

1.1降水量偏少，雨日數異常偏少2013年6～8月荊州市6個縣市氣象站總降水量(316.2～503.1 mm)與歷史同期(468.4～547.6 mm)相比偏少10%～40%。特別是盛夏的7～8月降水過程明顯偏少，由圖1可知，7～8月各站降水量比歷年同期偏少，距平百分率為-53%～8%，空間分布也極度不均，特別是洪湖站較歷史同期偏少約50%。尤其在8月，僅在月底出現1次降水過程，且各站雨日數均為3～9 d，與歷史同期相比偏少1～6 d。據統計，2013年7～8月荊州市降水日數在47～54 d，為1960年以來同期無降水日數最多的一年。

圖1　2013年7～8月荊州市降水量與歷年對比以及距平值Fig.1　Comparison of rainfall and calendar year, anomaly in Jingzhou Region during June-August, 2013

1.2氣溫顯著偏高，高溫日數偏多2013年6～8月荊州市各地平均氣溫都在29 ℃以上，比歷史同期偏高1.6～3.0 ℃。全市各縣市日最高氣溫超過35 ℃的日數達31～45 d(表1)，比歷史同期偏多20～32 d。最高氣溫突破37 ℃的高溫天氣為7～19 d，比歷史同期偏多6～16 d。尤其在8月10日松滋和監利的最高氣溫超過39 ℃，以松滋39.3 ℃為荊州市2013年最高氣溫，公安極端高溫38.5 ℃破歷史極值，監利39.2 ℃平氣象記錄極值。

表1　2013年6～8月荊州市各縣市高溫日數統計

1.3日照時數顯著偏長6月份以來，荊州市出現了一段持續高溫少雨天氣，導致日照時數較常年顯著偏長，而蒸發量較常年明顯偏多。6～8月各站日照時數為748～835 h，與歷年同期的548～673 h相比偏多30%以上(圖2)。特別是在7月，荊州市各站日照時數為278～326 h，日照時數距平百分率為34.0%～45.4%，全市基本維持晴熱高溫天氣，日照時數旬旬偏多。日照時數長，雨日數偏少，蒸發量偏多，從而導致荊州市出現了嚴重干旱。

圖2　2013年6～8 月荊州市各縣市日照時數與歷年均值對比Fig.2　Comparison of sunshine hours and calendar year in Jingzhou Region during June-August, 2013

2干旱災情的影響

2.1農作物受災嚴重持續高溫導致早稻空殼率增加(圖3)，中稻無水灌溉或灌漿期縮短，部分甚至干枯死亡(圖4)；棉花蕾鈴脫落，伏桃數減少；夏玉米正常授粉受到影響。同時持續的高溫少雨天氣也導致棉鈴蟲、紅蜘蛛、三化螟等蟲害的發生發展。據8月31日農業部門調查，荊州市農作物受災面積達254 236.7 hm2，成災面積達138 139.7 hm2，絕收面積達13 820.3 hm2，直接經濟損失達13.39億元。

圖3　高溫導致水稻穎花退化、空粒增多Fig.3　High temperature resulted in rice floret degradation and empty grain increase

圖4　高溫導致松滋稻田出現干裂、植株干枯Fig.4　High temperature resulted in dry paddy fields and plants in Songzi

2.2電力負荷劇增大范圍連續高溫致使荊州電網負荷猛增，全市用電量屢創新高。據電力部門統計，荊州市電網日供電量達到創紀錄的6 236.0萬kW·h；8月14日最大負荷達到308.4萬kW·h，年內第6次刷新歷史最高紀錄，日電量達到6 372.0萬kW·h，年內第9次刷新歷史最高紀錄。

2.3人畜飲水困難由于持續高溫干旱，降水偏少，日照時間長，井泉干涸，截至8月31日，全市受災人口達193萬人，飲水困難人口達67 144人，飲水困難大牲畜達25 547頭。

2.4人體健康及生活受持續晴熱高溫天氣影響，高溫病發病率一直較高。據調查，7～8月荊州城區門診量已超過8 000次，主要是急性上呼吸道感染疾病、消化道疾病、高血壓、糖尿病和胃腸炎等。

3高溫成因初步分析

3.1高溫天氣出現的氣候背景和特點荊州市地處長江中游，地勢低凹，江河密布，歷來易澇不易旱，但氣候多變。在2013年荊州市自3月份以來氣溫月月偏高,各站月平均氣溫為13.3～14.1 ℃，與歷年同期相比偏高2.6～3.3 ℃；在6月中旬荊州市出現了一段歷史少見的晴熱高溫天氣，平均氣溫異常偏高，除洪湖站偏高2.0 ℃外，其余各站均偏高3.0 ℃以上；7月平均氣溫為30.9 ℃, 較常年同期偏高30%左右；8月亦是旬旬偏高，各站月平均氣溫超歷史，其中上旬荊州市各站平均氣溫與歷史同期相比，荊州站偏高2.0 ℃，松滋站、公安站、石首站和洪湖站偏高3.0 ℃，監利站偏高4.0 ℃。春季各站平均氣溫為17.8～18.6 ℃，比常年偏高1.1～1.8 ℃，夏季高溫強度大，持續時間長，氣溫異常偏高1.6～3.0 ℃，為1961年以來同期第一高值。

研究表明，在長江流域及以南地區夏季降水與溫度呈反相關關系, 氣溫越高, 降水越少, 即夏季高溫天氣加劇了干旱[2]。干旱是一種累積效應，2013年荊州市春季降水時空分布不均且旬間差異明顯，呈前少后多、西多東少分布，各縣市偏少10%～20%，夏季降水仍持續偏少，再加上春夏氣溫持續偏高，日照時數也異常偏多，7～8月又出現酷熱天氣，連晴無雨降水過程偏少，導致蒸發量加大，農田失墑快,致使旱情日趨嚴重。由湖北省8月20日統計的干旱監測指數可以看出，荊州市北部出現了特旱(圖5)。

圖5　2013年8月20日湖北省干旱監測Fig.5　Drought monitoring in Hubei Province on August 20th,2013

3.2西太平洋副熱帶高壓穩定控制西太平副熱帶高壓(以下簡稱為副高)是影響我國夏季天氣的一個重要系統[3-4]。副高環流型分布及位置和強度直接影響著湖北省干旱落區及強度的分布。

分析2013年6月500 hPa平均高度場可知，歐亞中高緯度表現為兩脊一槽型，我國中高緯地區位于兩脊之間的槽區。然而副高西段脊線位于21°～23°N附近，西脊點位于120°E以東的位置，且在月內有大幅度的西進，而584線位置偏西，不利于暖濕氣流向南方地區輸送。上述副高位置持續偏北控制長江中下游一帶，造成該地區遲遲不入梅，并出現了一段持續性高溫天氣。

7月副高持續穩定、階段性增強的特征顯著(圖6)。副高脊線位于28°N附近，位置比常年同期明顯偏北。副高西脊點位于110°E附近，588位勢米等位勢高度線繼續維持在江南東部一帶。除在7月底，西伯利亞阻高加強，并向東西方向擴展，我國中高緯為寬廣的低值系統控制，副高有所西伸南落，其他時間副高明顯偏西，其西側持續控制我國長江中下游大部地區，導致荊州市受下沉運動控制，對流活動偏弱，降水偏少，高溫持續發展，致使該市先后出現了持續性高溫干旱。

8月副高西段強度較常年同期偏強，冷空氣主體在50°N以北地區，其南側38°～50°N一帶為準東西向緯向強鋒區，該支強勁風帶阻止了高緯度地區冷空氣南下。在18°～36°N緯度帶中，東部的副熱帶高壓呈橢圓狀位于我國東南部地區，大陸高壓也強盛地占據在我國西北地區，并與副熱帶高壓相連，形成穩定強盛的高壓壩區。副高范圍大且強，西伸脊點到104°E，脊線位置也一直在30°N 左右，并且荊州市長期處在大于586位勢米的副高體控制下，盛行下沉氣流，風力微弱，天氣晴熱。在上述緯向環流形勢背景下，影響長江流域緯度帶的冷空氣勢力也非常弱，致使荊州市處于副高西北側的干暖西南氣流影響之下，大部地區出現了范圍廣、時間久的晴熱天氣，這也是造成該次持續性高溫干旱的最直接原因。

3.3臺風異常偏南一般來說，7～8月是臺風頻發的季節，臺風雖然給人民生命財產帶來威脅，但對于南方夏季在副熱帶高壓控制下久旱少雨的地區，往往一次臺風能帶來充沛的降水，更能使旱情得到緩解。2013年6～8月熱帶風暴或臺風出現了13個較常年同期(11.5個)偏多(圖6)，其中有7個登陸我國，較常年同期(4.5個)明顯偏多，但首次登陸我國的時間較常年明顯偏晚，且熱帶風暴或臺風大部在我國華南沿海、海南等地登陸，運動軌跡相對較短，發展加強時間較短，從而使強度偏強、位置異常偏西的副熱帶高壓更加穩定少動，成為荊州市持續高溫的原因之一，直至8月22日熱帶風暴“潭美”的登陸，荊州市才結束該段高溫干旱天氣。

注：a.7月；b.8月。圖6　2013年7月和8月的500 hPa平均高度場Fig.6 The average height field at 500 hPa in July and August, 2013

2013年6～8月有5個臺風登陸并影響內陸地區(圖7)。通過對該5個臺風路徑的分析可知，在22日02：40福建省福清市沿海登陸的12號臺風“潭美”倒槽影響和地面冷空氣的共同影響下，促使荊州市出現了一次連續性降水過程，其余4個臺風分別使華南沿海、湖南中南部及江西等地出現了強降水，但由于副熱帶高壓的強盛阻礙了水汽的輸送，導致荊州地區無明顯降水，亦使高溫干旱現象繼續發展。

圖7　2013年6～8月影響內陸的臺風Fig.7　Typhoon affecting inland during June-August in 2013

4持續高溫干旱災害性天氣的防御對策

4.1人工影響天氣目前，全國廣泛開展的人工增雨、人工防雹已成為緩解旱情、減輕災害的有效途徑之一。氣象部門需要取得當地政府和相關部門的支持與投入，加大人工影響天氣等非工程性抗旱基礎設施建設力度，努力開發和利用空中水資源。目前，荊州市的人工影響天氣建設規模相對較小，高炮、火箭的保護面積也很有限，所以必須加大投入，擴大規模，調整布局，通過科學、規范、規模的人工影響天氣作業實現空中水資源開發的最大化，降低干旱天氣給工農業生產帶來的損失，把干旱少雨造成的經濟損失降到最低。

4.2節約用水荊州市雖然地下水較豐富，但近年來受干旱少雨影響，地下水位有逐年下降趨勢，水庫容量也在減少，受環境污染，可食用水即將告急。因此，目前大力提倡節約用水十分必要。節水的另一條途徑是污水資源化。對污水(如工業廢水)加以處理，達到環境允許的排放標準或污水灌溉標準，使污水資源化。

4.3水資源監測加強水資源的監測、預報、調度等工作, 全面加強水資源供應, 用、耗、排等方面的監測工作, 水質污染和地下水的監測工作尤其需要加強, 并定時向社會公布, 接受新聞媒體與公眾的監督。

4.4治理流域水系加強對水資源的治理和流域工程性水利設施建設，保護好長江完整的水資源體系，堅決遏制生態環境的急劇惡化。加大對中小河流、湖泊、內湖等的資金投入，進行合理開發利用，運用多元化手段吸納各類社會資金，投入生態項目建設，促進水資源在水利灌溉方面發揮作用。

4.5調整農業結構布局加強特色農業氣候調查和區劃工作，因地制宜地調整農業產業結構和布局。荊州市是農業大市，大部分農民仍以傳統農業為主，例如夏季的主要作物水稻就需要實施大量的水利提灌。因此，應對區域的農業氣候條件調查研究，科學地做好區域特色農業種植區劃工作，依據特色農業種植區劃成果，立足資源優勢，實施農業結構調整，改變作物種植類型，最大限度地發揮土地的收益。

4.6政府決策在高溫期間，城市供水、供電緊張，影響到城市居民的日常生產、生活。政府應積極轉變職能，提高服務意識，積極對抗高溫。建立城市高溫預警和災害應急機制，氣象部門提高短期預測精度，可以拓展在媒體上高溫預報的形式和強度，用顯著的標志預告高溫災害，每天在媒體上滾動播送，并提高預報的精確性和時效性，使市民及時了解高溫天氣，提前做好防暑降溫工作。

參考文獻

[1] 李江漢等.荊州年鑒[M].荊州市史志辦公室,2010：13.

[2] 白虎志,董文杰,馬振鋒.青藏高原及鄰近地區的氣候特征[J].高原氣象, 2004,23(6):890-897.

[3] 朱乾根,林錦瑞，壽紹文.天氣學原理與方法[M].北京:氣象出版社,2000.

[4] 李永華,徐海明,劉德. 2006年夏季西南地區東部特大干旱及其大氣環流異常[J].氣象學報,2009,67(1)：122-132.

摘要分析了2013年夏季高溫干旱天氣特點和環流成因，評估了夏旱給荊州市相關行業造成的影響，并提出了應對干旱天氣的決策建議。結果表明: 2013年嚴重夏旱期間，荊州市晴熱高溫天氣(最高氣溫≥35 ℃)多達31～45 d，是1961年以來同期最高值，其中公安地區極端高溫突破歷史極值；同時夏旱期間日照時長顯著偏高，降水量明顯偏少。西太平洋副熱帶高壓較強和控制時間長，不利于南方水汽向北輸送，降水量持續偏少；冷空氣位置偏北，臺風活動偏南，多晴熱高溫天氣。荊州市夏季持續高溫干旱天氣對水利、畜牧水產、農業等各行業造成嚴重影響，直接經濟損失達13.39億元。持續高溫干旱災害性天氣防御對策包括人工影響天氣、節約用水、水資源監測、治理流域水系、調整農業結構布局等。

關鍵詞高溫；干旱；副熱帶高壓；防御措施

Cause and Prevention Countermeasures of High Temperature and Drought in Summer in Jingzhou

ZHANG Lun-jin, LI Zhong-xian, FU Xiao-ping (1. Jingzhou Meteorological Bureau, Jingzhou, Hubei 434020; 2. Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing, Jiangsu 210000)

AbstractThe characteristics of high temperature and drought in summer of 2013, and causes of circulation were analyzed. Influences of summer drought on relevant industries in Jingzhou Region were evaluated, corresponding policy suggestions were put forward. The results showed that hot weather(maximum temperature≥35 ℃) in Jingzhou Region was up to 31-45 d, the highest value in the same period since 1961, Gongan Region break through historical extreme value. During summer drought period, sunshine duration was significantly higher, and precipitation was obviously less. The stronger Western Pacific subtropical high pressure and long control time were not conductive to vapor transport from south to north, rainfall was less. Continuous high temperature and drought weather in summer in Jingzhou Region had serious impacts on water conservancy, animal husbandry and fishery, agriculture, direct economic loss was up to 1.339 billion yuan. Defense measures for high temperature and drought weather were put forward, including weather modification, water-saving, water resource monitoring, control of water system, adjustment of agriculture structure layout and so on.

Key wordsHigh temperature; Drought; Subtropical high pressure; Defense measures

收稿日期2015-12-14

作者簡介張倫瑾(1985- )，女，湖北荊州人，工程師，從事大氣氣候分析與預測研究。

中圖分類號S 423

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)01-196-04