干旱区资源与环境
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近30年廊坊市冬小麦干旱时空分布规律

农业是露天生产为主的高风险性产业,我国又是世界上易灾、多灾与灾情严重的国家。干旱是我国最常见的自然灾害之一,具有发生频率高、持续时间长和影响范围广的特点。在农业气象灾害中,旱灾是影响我国粮食生产最严重的自然灾害,频发率占53%[1]。冬小麦是廊坊重要的粮食作物,每年干旱灾害都会给冬小麦生长带来不同程度的影响。特别是21世纪以来,廊坊气候特点为气温升高、降水减少,70%以上的降水主要集中在7—9月份,冬小麦生育期内自然降水不能满足其生长需要,对冬小麦产量造成了明显影响,例如,2000、2001年冬小麦因旱减产10%~30%。

国内外在干旱的监测、指标、预测、影响和减轻防御等方面做了大量的研究[2-7]。20世纪90年代以来,我国开展了干旱短期气候预测预警,其中西北、华北地区的干旱预警预测取得了明显的进展与效果,但是主要针对气象干旱。21世纪以来,气象干旱指标在干旱监测预测方面的研究和应用都得到快速发展[8-11]。本研究依据20世纪90年代以来的农业气象观测资料,探讨廊坊市冬小麦干旱发生规律及其变化趋势,旨在为农业生产适应气候变化、确保小麦安全生产提供科学依据。研究结果对于现代农业生产防灾减灾、趋利避害具有现实意义。

1研究区概况

廊坊市位于河北省中部偏东部,地处中纬度地带,属暖温带大陆性季风气候,全市年平均日照时数在2 660 h左右,光热条件可满足冬小麦生长需求;年平均降水量为554.9 mm,降水季节分布不均,6—8月份降水量一般可达全年总降水量的70%~80%。冬小麦生育期在10月至翌年6月上旬,自然降水一般不能满足其生长需要。

2材料与方法

2.1 资料来源

研究所用资料来自于廊坊市气象局各地面气象观测站、《中国气象灾害大典(河北卷)》以及霸州市、三河市农业气象观测站资料。

2.2 研究方法

2.2.1 降水量距平(Pa) 反映的是某时段内的降水量相较常年偏多或偏少的程度,即某时段内的降水同平均状态的偏离程度。它可以反映降水少引起的干旱(表1)。

降水量距平指数的计算公式为:

式中:Pi为某时段降水量;为计算某时段同期气候平均降水量,n为研究的年数,i=1,2,3,…,n。

表1 降水距平指数干旱等级等级类型降水量距平0无旱-0.50

3结果与分析

3.1 干旱的空间分布特征

统计各站3月上旬至6月上旬各等级干旱发生次数,分析空间分布特征(图1)。

由图1-a可知,1990—2017年近30年冬小麦主要生长季中,固安县发生干旱次数最少,为69次;其次为三河市、香河县、廊坊市区、永清县、大厂回族自治县,发生次数为 108~110次;霸州市、大城县、文安县发生次数较多,为112~119次;总干旱发生次数整体呈现南部偏高、中北部偏低,西部低、东部高的空间分布特征。

由图1-b可以看出,轻旱、特重旱的空间分布特征基本一致,整体表现为南北两头偏高,中部偏低。其中固安县发生轻旱次数最少,为17次;文安县发生轻旱次数最多,为37次。香河县特重旱发生次数最少,为20次;大城县特重旱发生次数最多,为38次。

中旱的空间分布整体呈现西部低,南部高的特征。固安县发生中旱次数最少,为16次;大城县发生次数最多,为36次;其他地区发生次数为17~28次。

重旱空间分布呈现西部低、东部高,南北两头偏低、中部偏高的特征,与轻、特重旱分布规律大致相反。其中固安县发生重旱次数最少,为14次;大城、三河、文安、大厂、霸州发生次数较少,范围为17~29次;香河、永清、廊坊发生次数较多。

由图1-c可以看出,各等级干旱轻旱发生的次数最多,为278次,出现概率为29%;其次是特重旱为242次,出现概率为25%;中、重旱的发生的次数最少,为214~224次,出现概率为22%~23%。

3.2 干旱的旬变化特征

空间分布反映了30年间每年3月上旬至6月上旬10个旬出现干旱次数的特征,为了揭示各旬干旱变化特征,统计了1991—2017年各旬各等级干旱出现次数(图2)。

由图2-a可知,3月上旬至6月上旬,干旱总次数整体呈先升后降趋势,其中3月上旬至3月下旬干旱出现最多,范围为124~137次。4月上旬至4月下旬干旱出现次数较多,为94~102次;5旬上旬至6月上旬出现次数最少,为57~82次。

由图2-b可以看出,轻旱主要发生在4月份的各旬和5月下旬,出现概率均在11.5%以上,其他各旬出现概率较低,均在9.4%以下;中旱主要发生在3月中旬和4月上旬至5月上旬,出现概率均在10.7%以上,其他各旬出现概率较低,均在7.9%以下;重旱主要发生在3月份的各旬和5月上中旬,出现概率均在10.7%以上,其他各旬出现概率较低,均在9.4%以下;特重旱集中发生在3月份的各旬,出现概率占到74.8%;其次为4月上旬,出现概率占到10.3%;4月中旬至6月上旬发生次数较少,出现概率在0.4%~3.7%。