貴州農(nóng)業(yè)干旱時(shí)空分布與氣候背景分析

羅陽(yáng)　田孟勤　吳昊若　王超　張杰

摘要：利用1981年- 2012年干旱資料，對(duì)貴州32年的干旱受災(zāi)面積、成災(zāi)面積和成災(zāi)率三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析了貴州的農(nóng)業(yè)干旱時(shí)空分布特征及氣候背景，結(jié)果表明：貴州省每年都受干旱影響，干旱形勢(shì)年際差異大，畢節(jié)受干旱影響最為嚴(yán)重，貴陽(yáng)最輕;貴州干旱空間格局主要為干旱少發(fā)區(qū)和干旱常發(fā)區(qū)，大方、金沙、和黔西組成貴州省農(nóng)業(yè)干旱最嚴(yán)重的三角地帶。貴州年均降水年際變化與干旱年際變化相吻合，而夏季降水對(duì)農(nóng)業(yè)干旱的影響最為關(guān)鍵、無(wú)雨日年際變化對(duì)干旱的指示作用上存在1-2年的滯后期。貴州在厄爾尼諾年均發(fā)生不同程度農(nóng)業(yè)干旱，而在厄爾尼諾次年若貴州發(fā)生農(nóng)業(yè)干旱，必將是嚴(yán)重干旱。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)干旱;貴州省;氣候背景;厄爾尼諾

干旱成因復(fù)雜，影響因素眾多，難以準(zhǔn)確的識(shí)別其開(kāi)始和結(jié)束，因而難以全面、明確的對(duì)干旱進(jìn)行界定【1】。根據(jù)干旱的影響因素和研究方向的差異，可將干旱分成四類：氣象干旱、水文干旱、農(nóng)業(yè)干旱和社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱【2】。我國(guó)是一個(gè)受干旱影響非常嚴(yán)重的國(guó)家，國(guó)內(nèi)學(xué)者利用灰色關(guān)聯(lián)分析方法，研究了干旱與總災(zāi)害的關(guān)聯(lián)程度，得出氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響權(quán)重為干旱>凍害>風(fēng)【3】。因此在研究各種氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)的影響時(shí)，要將干旱作為首要考慮的因素。

貴州省地處中國(guó)西南高原山區(qū)，西部地勢(shì)高，東部地勢(shì)低，是全國(guó)唯一沒(méi)有平原的省份，且長(zhǎng)期受到氣象災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害等自然災(zāi)害的影響，給貴州農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了較為嚴(yán)重的損失，其中氣象災(zāi)害所造成的損失占各種自然災(zāi)害的80%以上【4】，而干旱作為對(duì)農(nóng)業(yè)影響最大的氣象災(zāi)害，使得研究貴州農(nóng)業(yè)干旱的時(shí)空分布特征及與氣候致災(zāi)因子的關(guān)系就成了亟需要解決的重要課題。

1資料與方法

1.1資料來(lái)源

本研究采用了貴州省84個(gè)縣（市）1981年- 2010年逐日降水資料，資料來(lái)源于貴州省氣象局信息中心，對(duì)所缺年份的數(shù)據(jù)進(jìn)行了差值填補(bǔ)。農(nóng)業(yè)干旱資料來(lái)源于貴州省民政局統(tǒng)計(jì)的1981年-2012年貴州省農(nóng)業(yè)干旱受災(zāi)、成災(zāi)面積資料。

1.2方法

鑒于農(nóng)業(yè)干旱在研究時(shí)有很多方法或指標(biāo)【5】，為了客觀反應(yīng)干旱的“重程度”，本文主要選用了農(nóng)作物的干旱受災(zāi)面積、成災(zāi)面積與成災(zāi)率三個(gè)指標(biāo)【6】。

1.3干旱分區(qū)指標(biāo)

成災(zāi)率是指成災(zāi)面積占受災(zāi)面積的比例，可以避免在對(duì)不同地區(qū)做相互對(duì)比時(shí)，避免耕地面積不同對(duì)受災(zāi)面積的影

響。因此，本研究中以成災(zāi)率（f）作為分區(qū)指標(biāo)，對(duì)貴州省農(nóng)業(yè)干旱受災(zāi)情況進(jìn)行分區(qū)研究，具體如下： 偶發(fā)區(qū)：（f）<0 .5 少發(fā)區(qū)：0 .51（f）<0 .6 常發(fā)區(qū)：0 .61（f）<0 .7 高發(fā)區(qū)：（f）≥0 .7

1.4致災(zāi)因子的選取

造成貴州農(nóng)業(yè)干旱的因素有很多，但主要原因并不是年降水量的不足，而是降水量的季節(jié)分配比例失調(diào)或者時(shí)空分布不均，這也是導(dǎo)致西南地區(qū)干旱的發(fā)生的主要原因【7】。同時(shí)大氣環(huán)流的異常往往造成氣候的異常，導(dǎo)致輸送到貴州的水汽減少，這也是導(dǎo)致貴州干旱的原因之一。大尺度海氣相互耦合作用對(duì)氣候變化有非常重要的影響，貴州地處季風(fēng)區(qū)，海溫的異常往往對(duì)貴州氣候造成影響，導(dǎo)致干旱的發(fā)生，因此在研究貴州干旱成因時(shí)候，厄爾尼諾事件也是不可忽略的因素之一【8】。

為了全面研究貴州農(nóng)業(yè)干旱氣候背景，本文選取了年降水距平、四季降水、無(wú)雨日與厄爾尼諾事件作為致災(zāi)因子，對(duì)應(yīng)的氣候基準(zhǔn)期為1981年- 2010年。

2貴州農(nóng)業(yè)干旱時(shí)空分布特征

2.1農(nóng)業(yè)干旱的年際變化特征

圖1是1981-2012年貴州省歷年來(lái)因干旱受災(zāi)農(nóng)田面積變化圖。由圖1可知：貴州省干旱形勢(shì)逐年之間的變化較大，但每年都受干旱影響，其中，干旱最嚴(yán)重的為2011年，受災(zāi)面積達(dá)1700千公頃，干旱最輕的為1999年，受災(zāi)面積不足1千公頃，32a來(lái)平均每年受災(zāi)面積達(dá)635千公頃。受災(zāi)面積存在3個(gè)比較明顯的低值期，即1982年-1984年、1996年-2000年和2007年-2009年，這期間每年的受災(zāi)面積一般都在500千公頃以下;還有明顯2個(gè)高值期，1988年-1992年（1991年除外）和2010年-2011年，每一年的受災(zāi)面積都在1000千公頃以上。32年來(lái)的幾次嚴(yán)重干旱年都發(fā)生在這2個(gè)高值期內(nèi)，例如1992年、2010年和2012年，這3年的干旱的受災(zāi)面積均在1500千公頃以上。

圖2是1981 - 2012年貴州歷年成災(zāi)農(nóng)田面積的變化圖。從圖2可以看出，成災(zāi)面積與受災(zāi)面積之間存在較明顯的相關(guān)性，即受災(zāi)較嚴(yán)重的年份往往也是成災(zāi)嚴(yán)重年。與受災(zāi)面積的變化趨勢(shì)相似，成災(zāi)面積最大的為2011年，達(dá)1134千公頃，最輕的為1999年，不足1千公頃，在有數(shù)據(jù)的28年（ 2004-2007年數(shù)據(jù)缺失）里年均成災(zāi)面積為463千公頃。成災(zāi)面積也存在3個(gè)明顯的低值期，即1982年-1984年、1996年-2000年和2004年-2009年，每一年的成災(zāi)面積都在350千公頃以下;還有2個(gè)高值期，即1988年-1992年（1991年除外）和2010年-2011年，每年的成災(zāi)面積都在700千公頃以上，其中最為嚴(yán)重的為1992年和2011年，成災(zāi)面積達(dá)1100千公頃以上。

2.2農(nóng)業(yè)干旱的空間變化特征

由于省內(nèi)地形復(fù)雜，不同地區(qū)海拔差異較大，受氣候和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，省內(nèi)不同地區(qū)旱情分布差異較大。表1是1981年- 2012年貴州省的累加受災(zāi)面積、成災(zāi)面積、受災(zāi)面積傾向率和成災(zāi)面積傾向率的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

由表1可知，畢節(jié)和遵義是貴州省受干旱影響最為嚴(yán)重的兩個(gè)地區(qū)，其中畢節(jié)更加嚴(yán)重，不僅1981年- 2012年的累計(jì)受災(zāi)面積超過(guò)了4500千公頃，而且累計(jì)成災(zāi)面積都超過(guò)了3500千公頃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)排在第二位的遵義;銅仁地區(qū)和黔南州屬于受干旱影響較為嚴(yán)重的地區(qū)，累計(jì)受災(zāi)面積均超過(guò)了2000千公頃，累計(jì)成災(zāi)面積也在1200千公頃以上;黔西南州、黔東南州、六盤水和安順屬于受旱災(zāi)影響嚴(yán)重地區(qū)，累計(jì)受災(zāi)面積在1000 - 2000千公頃之間，成災(zāi)面積均超過(guò)700千公頃;貴陽(yáng)受干旱的影響最輕，累計(jì)受災(zāi)面積不足1000千公頃，累計(jì)成災(zāi)面積也未超過(guò)600千公頃。受災(zāi)面積和成災(zāi)面積的傾向率反映了32年來(lái)該地區(qū)的旱災(zāi)影響呈現(xiàn)加重還是減輕的趨勢(shì)，畢節(jié)、遵義、銅仁、黔南州和貴陽(yáng)受干旱的影響是呈現(xiàn)減輕的趨勢(shì)，而黔西南州、黔東南州、六盤水和安順受旱災(zāi)影響日益加劇。

表1 1981年-2012年貴州省累加受災(zāi)成災(zāi)情況（按成災(zāi)面積排名）

2.3農(nóng)業(yè)干旱分區(qū)

采用成災(zāi)率作為分區(qū)指標(biāo)，利用1981年- 2012年的累計(jì)受災(zāi)面積和成災(zāi)面積計(jì)算成災(zāi)率，并繪制成貴州省農(nóng)業(yè)干旱分區(qū)圖（見(jiàn)圖3）。由圖可知，貴州省旱災(zāi)分布的空間格局和規(guī)模之間存在差異，主要存在兩個(gè)分區(qū)，即干旱少發(fā)區(qū)和干旱常發(fā)區(qū)，其中干旱常發(fā)區(qū)包括銅仁、黔西南、畢節(jié)和貴陽(yáng)，而干旱少發(fā)區(qū)主要包括黔東南、黔南、遵義、六盤水和安順。全省共有4個(gè)縣（市）為農(nóng)業(yè)干旱高發(fā)區(qū)，分別為貴陽(yáng)清鎮(zhèn)，畢節(jié)的大方、黔西和金沙，這4個(gè)縣的成災(zāi)率均在0 7以上，農(nóng)業(yè)受干旱影響嚴(yán)重，同時(shí)，無(wú)論是受災(zāi)面積還是成災(zāi)面積，畢節(jié)的大方、黔西和金沙均位列全省前三位，可見(jiàn)大方、金沙和黔西組成的三角地帶是貴州省農(nóng)業(yè)干旱最嚴(yán)重的地區(qū)。

成災(zāi)率的空間格局和海拔之間存在較明顯的關(guān)聯(lián)，海拔較高地區(qū)的成災(zāi)率一般較高，例如畢節(jié)地區(qū)的旱災(zāi)成災(zāi)率基本在0 6以上，成災(zāi)率最高地區(qū)位于畢節(jié)地區(qū)的大方縣，成災(zāi)率為0 73，而海拔較低地區(qū)的旱災(zāi)成災(zāi)率也較低，如黔東南州和遵義，成災(zāi)率在0.5-0.6，成災(zāi)率最低地區(qū)位于黔東南州的三穗縣和黔南州的龍里縣，成災(zāi)率均為0 44。

3農(nóng)業(yè)干旱氣候背景分析

3.1農(nóng)業(yè)干旱與年降水距平

圖4 1981年- 2010年貴州省年均降水距平

圖4為1981年-2010年貴州降水距平的變化，結(jié)果表明：貴州年均降水呈現(xiàn)先偏少后增多再減少的年際變化。按照降水的年際變化可分為3個(gè)階段：第一階段為1981年-1990年，期間內(nèi)貴州降水較30年均值嚴(yán)重偏少，10年中有8年為負(fù)距平，其中1989年降水偏少最多，為-18%，這10年正好對(duì)應(yīng)貴州干旱最嚴(yán)重的時(shí)期，并且隨著降水的連續(xù)偏少，干旱的受災(zāi)面積和成災(zāi)面積也逐漸擴(kuò)大;第二階段為1991年-2002年，貴州降水明顯偏多，12年中有9年為正距平，而降水偏少年份的距平也不超過(guò)3%，說(shuō)明該階段為貴州豐水期，雨水充沛，同時(shí)貴州干旱也呈現(xiàn)緩解趨勢(shì)，除1992年和2002年發(fā)生較大干旱外，其他年份貴州農(nóng)業(yè)干旱成災(zāi)面積均不超過(guò)500千公頃;2003年-2010年為第三階段，降水再次偏少，其中，2003年、2005年、2006年和2009年降水距平均接近或超過(guò)10%，長(zhǎng)期的降水嚴(yán)重偏少，導(dǎo)致了貴州2009年-2011年的連續(xù)干旱。

3.2農(nóng)業(yè)干旱與降水的季節(jié)分配

圖5為1981年-2010年貴州省四季降水的空間分布，結(jié)果表明：貴州季節(jié)性降水在時(shí)間上分布不均，空間差異大，各市州間降水又差別明顯。貴州降水主要集中在夏季，春季降水略多于秋季，冬季降水最少。結(jié)合成災(zāi)率空間分布圖，發(fā)現(xiàn)夏季降水較好的匹配了貴州農(nóng)業(yè)干旱的空間分布，說(shuō)明夏季降水對(duì)農(nóng)業(yè)干旱的影響較為關(guān)鍵。貴州夏季降水呈現(xiàn)出東少西多的空間分布格局，銅仁、遵義、畢節(jié)的金沙、大方和黔西的年均夏季降水基本在600mm以下，屬于夏季降水稀少地區(qū)，正好對(duì)應(yīng)貴州農(nóng)業(yè)干旱的常發(fā)區(qū)和高發(fā)區(qū);貴州西南部的年均夏季降水普遍在700-800mm，有些縣甚至超過(guò)了800mm，其中年均夏季降水最多的為六盤水地區(qū)的六枝縣，年均夏季降水839mm，夏季降水較多的地區(qū)正好對(duì)應(yīng)貴州農(nóng)業(yè)干旱的少發(fā)區(qū)域;黔東南州夏季降水較少，而農(nóng)業(yè)干旱缺水不嚴(yán)重的原因可能是黔東南州森林覆蓋率比較高，農(nóng)業(yè)用地相對(duì)較少的原因。

3.3農(nóng)業(yè)干旱與無(wú)雨日

圖6為多年來(lái)無(wú)雨日的變化，趨勢(shì)分析的結(jié)果表明，近30年來(lái)貴州省年無(wú)雨日呈顯著增加趨勢(shì)，可信度超過(guò)90%。年均無(wú)雨日為187天，其中無(wú)雨日最多的為1987年，為206天，而無(wú)雨日最少的為2010年，年無(wú)雨日163天。按照年代際劃分，無(wú)雨日一直呈現(xiàn)先減少再增加的趨勢(shì)，其中1981年-1990年均無(wú)雨日為187天，年，1991年-2000年為184天/年，2001年-2010年為191天/年，可見(jiàn)進(jìn)入到21世紀(jì)后無(wú)雨日的增加比較明顯。

無(wú)雨日的年代際變化與貴州農(nóng)業(yè)干旱面積變化基本吻合，均為先增加后減少再增加，其中1982年-1988年貴州年均無(wú)雨日呈單調(diào)增加趨勢(shì)，同時(shí)期干旱面積也逐年增加，當(dāng)進(jìn)入90年代，迎來(lái)貴州豐水期的時(shí)候，年均無(wú)雨日也逐年減少，進(jìn)入到21世紀(jì)，無(wú)雨日開(kāi)始逐年增加，并在2007年和2008年又回到200天以上。結(jié)果表明：年均無(wú)雨日的年際變化基本與干旱面積變化一致，但在對(duì)干旱的指示作用上存在1-2年的滯后期。

圖7為1981年-2010年貴州省年均無(wú)雨日的空間分布，省年均無(wú)雨日大約為187天，說(shuō)明貴州降水在一年內(nèi)較為集中，六盤水和畢節(jié)地區(qū)的無(wú)雨曰較少，基本在180天以內(nèi)，其中最少的為大方，年均無(wú)雨日為143天，但此地區(qū)卻是貴州農(nóng)業(yè)干旱最嚴(yán)重的區(qū)域，說(shuō)明大氣環(huán)流異常造成的水汽輸送不均不是造成畢節(jié)地區(qū)農(nóng)業(yè)干旱的主因之一;遵義年均無(wú)雨日在160 - 200天，而銅仁地區(qū)的無(wú)雨日數(shù)較多，基本在180 - 220天，這與農(nóng)業(yè)干旱空間分布格局相吻合，說(shuō)明遵義和銅仁的農(nóng)業(yè)干旱在一定程度上受到了大氣環(huán)流異常的影響;而黔南，黔東南地區(qū)無(wú)雨日數(shù)多但農(nóng)業(yè)干旱不嚴(yán)重的原因應(yīng)該與森林覆蓋率有關(guān)。

3.4農(nóng)業(yè)干旱與厄爾尼諾

通過(guò)查閱文獻(xiàn)得知，1981年-2010年中厄爾尼諾年包括1982年、1983年、1987年、1991年、1992年、1997年、1998年、2002年、2006年和2009年，而厄爾尼諾次年則為1984年、1988年、1993年、1999年、2003年、2007年和2010年。利用厄爾尼諾年和厄爾尼諾次年的貴州省農(nóng)業(yè)干旱受災(zāi)面積數(shù)做成表2，用來(lái)研究貴州省農(nóng)業(yè)干旱與厄爾尼諾事件之間的關(guān)系。從表可知：厄爾尼諾年共有10年，其中80年代有3次，90年代有4次，21世紀(jì)有3次，期間貴州每年均發(fā)生農(nóng)業(yè)干旱，其中受災(zāi)面積超過(guò)500千公頃的共有5年，超過(guò)1000千公頃的1年，為1992年的1509千公頃，在30年中排歷史第二位，說(shuō)明厄爾尼事件的發(fā)生會(huì)影響貴州的農(nóng)業(yè)發(fā)展，造成不同程度的干旱;30年間，厄爾尼諾次年共有7年，其中受災(zāi)面積超過(guò)800千公頃的農(nóng)業(yè)干旱有3次，這3次干旱均排名30年歷史中前10位，其中，2010年干旱最為嚴(yán)重，而剩下的4次中農(nóng)業(yè)干旱的受災(zāi)面積均不超過(guò)400千公頃，說(shuō)明若厄爾尼諾次年貴州發(fā)生農(nóng)業(yè)干旱，那必然是嚴(yán)重干旱。

表2 1981年-2010年貴州省厄爾尼諾年和厄爾尼諾次年農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)情

為了進(jìn)一步了解厄爾尼諾事件對(duì)貴州省各市州農(nóng)業(yè)干旱發(fā)生情況的影響，將厄爾尼諾年和厄爾尼諾次年發(fā)生的農(nóng)業(yè)干旱的受災(zāi)面積求和，計(jì)算其所占總的農(nóng)業(yè)干旱受災(zāi)面積的百分比，得到結(jié)果為表3。從表中可以得知：受厄爾尼諾事件影響較為明顯的為畢節(jié)、黔西南、六盤水、黔南和安順，而銅仁、遵義、黔東南和貴陽(yáng)對(duì)厄爾尼諾事件的響應(yīng)較弱;以受災(zāi)面積所占比作為標(biāo)準(zhǔn)，將各市（州）農(nóng)業(yè)干旱對(duì)厄爾尼諾事件的響應(yīng)結(jié)果分為厄爾尼若年主導(dǎo)型和厄爾尼諾次年主導(dǎo)型，可發(fā)現(xiàn)畢節(jié)、黔西南、六盤水、黔南、銅仁、遵義為厄爾尼諾年主導(dǎo)型，而黔東南和貴陽(yáng)為厄爾尼諾次年主導(dǎo)型，安順則對(duì)兩者的響應(yīng)程度相同。

4結(jié)論

貴州省每年都受干旱影響，干旱形勢(shì)年際差異大，不論受災(zāi)面積還是成災(zāi)面積均在明顯高值期和低值期，其中干旱最嚴(yán)重的為2011年。畢節(jié)是貴州省受干旱影響最為嚴(yán)重的地區(qū)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)排在第二位的遵義，貴陽(yáng)受干旱的影響最輕。畢節(jié)、遵義、銅仁、黔南州和貴陽(yáng)受干旱的影響是呈現(xiàn)減輕趨勢(shì)，而黔西南州、黔東南州、六盤水和安順受旱災(zāi)影響日益加劇。

貴州干旱空間格局主要為干旱少發(fā)區(qū)和干旱常發(fā)區(qū)，大方、金沙、和黔西組成的三角地帶是貴州省農(nóng)業(yè)干旱最嚴(yán)重的地區(qū)。成災(zāi)率的空間格局和海拔之間存在較明顯的關(guān)聯(lián)，海拔較高地區(qū)的成災(zāi)率一般較高，而海拔較低地區(qū)的旱災(zāi)成災(zāi)率也較低。

貴州年均降水呈現(xiàn)先偏少后增多再減少的年際變化，其豐水期與枯水期恰好與干旱的年際變化相吻合。貴州季節(jié)性降水在時(shí)間上分布不均，空間差異大，各市州間降水又明顯差別，其中說(shuō)明夏季降水對(duì)農(nóng)業(yè)干旱的影響較為關(guān)鍵。

無(wú)雨日年際變化趨勢(shì)與干旱面積變化基本一致，但對(duì)干旱的指示作用上存在1-2年的滯后期。造成畢節(jié)地區(qū)農(nóng)業(yè)干旱的主因不是大氣環(huán)流異常造成的水汽輸送不均，而遵義和銅仁的農(nóng)業(yè)干旱在一定程度上受到了大氣環(huán)流異常的影響。

厄爾尼諾事件的發(fā)生會(huì)影響貴州的農(nóng)業(yè)發(fā)展，貴州在厄爾尼諾年均發(fā)生不同程度的農(nóng)業(yè)干旱，而在厄爾尼諾次年若貴州發(fā)生農(nóng)業(yè)干旱，那必嚴(yán)重干旱。貴州各州（市）中畢節(jié)、黔西南、六盤水、黔南、銅仁、遵義為厄爾尼諾年主導(dǎo)型，而黔東南和貴陽(yáng)為厄爾尼諾次年主導(dǎo)型，安順則對(duì)兩者的響應(yīng)程度相同。

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