西南地區干旱變化特征及其

影響評估范廣洲，袁淑杰，賴欣李奇臨，羅玉，江益成都信息工程學院大氣科學學院高原大氣與環境四川省重點實驗室主要內容1、降水變化特征2、干旱變化特征3、干旱對四川水稻影響評估4、結論討論干旱是影響最大的氣象災害。長期以來受到氣象學界高度重視。西南地區同樣是干旱頻發地區，特別是隨著全球氣候變化的影響，西南地區氣象干旱有增強的趨勢，對生產生活產生了重要影響。

龐晶（2013）、王小蘭（2013）、吳文華（2014）、潘洪先（2013）、楊建波（2014）、尹晗（2013）、李奇臨（2012）、李江風(1990年)、黃世芹(2009)、楊群(2010)、段旭(2011)、黃建平（2013）、鄒旭愷（2010）、賀晉云（2011）、黃榮輝（2012）、姚玉壁（2014）、宋艷玲（2014）、楊月文（2013）、王素萍（2013）、白慧（2013）、沙天洋（2013）、據建華等研究了西南、全國干旱變化特征及其成因、影響。研究很多，不一一列舉1.降水變化特征1970~2010年西南地區總降水量氣候傾向率和區域平均除西部高原地區外，西南大部總降水量呈下降趨勢；90年代后下降顯著。1961-2011年不同地區降水日數

除川西高原外，四川盆地、川東地區、云南及貴州的年降水日數均呈減少的趨勢，特別小雨日數的減少最顯著。1961-2011年降水日數年際變化圖連續5日最大降水量冬季變化不顯著，春、秋季大部地區減少明顯，夏季云南、四川減少明顯。(c)CDD(d)CDD最長持續無降水日數總體呈上升趨勢，特別90年代以后上升較為顯著。從1961年到2007年，四川秋季連陰雨發生次數在逐漸減小。特別是川東、川南減少明顯。(a)(b)(a)(b)四川秋季連陰雨的降水量除甘孜州外，均呈減少趨勢。四川秋季連陰雨總發生天數、平均持續天數和最長持續天數均呈減少趨勢2.干旱變化特征SPI指數和CI指數2.1基于SPI的西南地區干旱氣候變化特征分區域計算標準化降水指數(SPI)A：云南B：貴州C：川西高原D：川渝東部1951年9月至2011年8月云南季節尺度（a）、半年尺度（b）及年尺度（c）的SPI干旱等級（橫坐標是年份，縱坐標是當年9月至次年8月）（色標：-0.5~-1輕旱，-1~-1.5中旱，-1.5~-2重旱，-2~特旱，下同）云南干旱發生的頻率很高，較其它三個區域更為頻繁。有較顯著的年代際特征。1951年9月至2011年8月貴州季節尺度（a）、半年尺度（b）及年尺度（c）的SPI干旱等級貴州的干旱出現的頻率較大，較云南低。年代際變化特征明顯。1951年9月至2011年8月川西高原季節尺度（a）、半年尺度（b）及年尺度（c）的SPI干旱等級川西高原的干旱化趨勢減緩。1951年9月至2011年8月川渝東部區季節尺度（a）、半年尺度（b）及年尺度（c）的SPI干旱等級川渝地區東部干旱趨勢加強明顯，特別是持續性干旱增加顯著。2.2綜合氣象干旱指數（CI）在西南地區的修正及應用2.2.1CI的修正CI=aSPI30+bSPI90+cM30a,b,c分別取：0.4、0.4、0.8相對濕潤度指數：M=(P-PE)/PEP：降水量PE:可能蒸散量(采用彭曼公式計算)近30天標準化降水指數近90天標準化降水指數近30天相對濕潤度指數

2009/2010期間西南地區旱情演變空間分布圖2009/2010期間西南地區干旱由南向北發展。與實際旱情相比，CI指數在空間分布和發展方面對旱情的反映較好，但對干旱級別的反映偏輕。綜合氣象干旱指數CI對旱情反映程度偏輕，需進行修正。無旱輕旱中旱重旱特旱CI指數37.7%46.4%15.9%00SPI3043.5%56.5%000SPI9042.1%57.9%000M3030.9%16.2%11.6%20.1%21.2%2009.9-2010.5期間CI指數在不同干旱等級所占比例近30天逐日降水和近30天SPI指數對比近90天逐日降水和近90天SPI指數對比當降水量大于1mm時，標準化降水指數對降水量的敏感度較好。但是當雨量較小時，SPI敏感度下降。特別是當降水在0—1mm區間內，敏感度很低，甚至出現反向關系。（0<X30<1）相關系數：-0.81（0<X90<1）相關系數：-0.88

逐日降水量和SPI指數的相關性分析1.降水量為0<x<1時，對概率分布密度f(x)積分，得概率F(x)積分2.正態標準化處理后表示為：正負取值與原SPI指數情況相同，即當F>0.5時，F=1.0-F，Z取正值；當F≤0.5時，Z取負值（F即求得的概率）。4-5式中Z即作為標準化降水指數的計算公式。修正公式的推導

近期逐日降水量的權重

相距日數權重00.110.0920.081140.023300.004430.001650.0001近期逐日降水對當日的旱澇影響呈指數遞減，當日的作用占１０％，第43天對當日旱澇的作用減小至１‰，第65天對當日旱澇的作用減小至0.1‰，再往后所起的作用微乎其微。取前65天的降水量進行試驗修正公式的推導與確定CI改=0.8M30+0.8SPI65近65天逐日降水量和近65天SPI指數對比近65天降水量與近65天標準化降水指數總的相關系數為0.89，通過了99%的信度檢驗，與理論分析一致，成正相關，解決了不合理旱情緩解問題，這與實際旱情更為符合。修正的CI指數在西南地區的適用性分析逐日降水量和SPI指數的相關性分析相關系數：0.89修正后的CI指數2009/2010期間西南地區旱情演變空間分布圖基于修正后CI指數的干旱空間分布演變特征及干旱等級與實際旱情比較一致。修正后CI指數在不同干旱等級所占比例無旱輕旱中旱重旱特旱CI改33.4%13.5%7.0%24.7%21.4%SPI6530.3%20.4%2.3%19.4%27.5%達到重旱級別及其以上級別的站點數有40個（具體列表略），其中達到特旱級別的站點有5個，更符合實際災情。1970-2011年西南地區發生干旱事件的統計（a.頻率b.站點數的變化）ab發生干旱事件頻率最大的中心位于滇北和川南的交界地區，貴州東部和重慶南部的發生頻率較小。整個地區頻率呈上升趨勢，特別是90年代后。2.2.2修改后CI指數反映的西南干旱氣候特征西南地區發生干旱事件時站點數變化曲線圖（a.輕旱b.中旱c.重旱d.特旱）1970—2011年西南區域各個干旱等級發生干旱站點數均呈上升趨勢，輕旱等級的上升趨勢最為明顯，其次是中旱、重旱。abcd3.干旱對四川水稻影響評估3.1評估模型的建立選取了四川省作為西南地區的重點研究區域，以當地主要農作物——水稻作為研究對象，建立作物干旱風險評估模型。氣象災害風險=致災因子危險性×承災體脆弱性×孕災環境穩定性技術路線圖水稻干旱風險評估并進行風險區劃采用層次分析法確定權重系數，求環境敏感度，并區劃采用層次分析法確定權重系數，得到承災體易損性，并區劃用正態分布、信息擴散求概率，計算風險指數并區劃降水距平百分率相對濕潤度相對土壤濕度應災能力指數水稻效率指數水稻暴露指數水稻干旱災害評估致災因子危險性承災體脆弱性孕災環境穩定性降水年均標準差高程標準差河網密度坡向3.2致災因子危險性3.2.1干旱災害危險性指數能夠綜合評定某一地區在一定時段內可能發生的不同強度的干旱災害對風險區可能造成的后果，即干旱災害危險性指數。生育期達川廣元德陽馬爾康康定雅安宜賓攀枝花分蘗期15.5714.1317.554.342.718.707.235.98拔節孕穗期29.9924.3224.3221.4522.7218.6121.9319.56抽穗揚花期23.5629.2323.1714.7717.8016.1621.4917.12生育期達川廣元德陽馬爾康康定雅安宜賓攀枝花分蘗期1.822.502.540.115.120.560.430.28拔節孕穗期25.5819.8018.0225.5028.826.5811.6613.00抽穗揚花期14.6721.2915.728.6210.892.0611.486.63水稻分蘗期、拔節孕穗期和抽穗揚花期的干旱危險性指數（降水距平）水稻分蘗期、拔節孕穗期和抽穗揚花期的干旱危險性指數（相對濕度）3.2.2水稻不同生育時期干旱災害危險性空間分布高危險性區域主要分布在四川中部平原地區，西部高原地帶發生干旱的危險性較小。基于降水距平百分率基于相對濕潤度指數分蘗期水稻分蘗期干旱災害危險性精細化空間分布（a為降水距平百分率得到的水稻干旱災害危險性區劃，b由相對濕潤度指數得出，下同）由降水距平百分率得到的干旱災害高危險性區域在東北部的巴中、達州地區四川省大部分區域處于危險性中值區基于降水距平百分率基于相對濕潤度指數拔節孕穗期水稻拔節孕穗期干旱災害危險性精細化空間分布干旱高危險性區域主要出現在東北部的廣元、南充、華鎣地區。基于降水距平百分率基于相對濕潤度指數抽穗揚花期水稻抽穗揚花期干旱災害危險性化空間分布3.2.3水稻干旱致災因子危險性空間分布四川省水稻干旱災害致災因子危險性空間分布綜合考慮三個主要生育期和降水距平百分率、相對濕潤度指數、土壤相對濕潤度三個干旱指標，使用層次分析方法、歸一法、自然斷點分類方法，得到四川省水稻干旱災害危險性空間分布。高風險區域主要分布在川西南地區的康定、攀枝花和西昌西南部；川中及川東地區水稻干旱災害致災因子危險性較低。3.3承災體脆弱性水稻干旱脆弱性分區層次分析模型1986-19902006-20102001-20051996-2000水稻干旱災害承災體脆弱性空間分布不同階段來看，隨著四川省水稻生產效率和應災能力的提高，四川省水稻干旱承災體脆弱性整體在降低，但川北地區在上升。1986-2010年總體來看，川西高原康定的東北部和馬爾康中部，應災能力很弱。四川西南抗旱能力較強。1986-2010年四川省水稻干旱災害承災體脆弱性空間分布3.4孕災環境穩定性四川年均降水標準差空間分布川西高原的康定和馬爾康地區孕災環境穩定性較弱。四川東部較強。孕災環境的穩定性主要取決于天氣因素和下墊面因素兩個方面。選取降水量標準差、地形特征和河網分布進行分析。地形特征對干旱災害孕災環境穩定性影響的分布四川盆地及盆緣地區地形對干旱災害孕災環境穩定性影響較小，西部川西高山高原及川西南山地孕災環境穩定性較弱。四川河網密度分布四川東部地區的河網密度分布相較于西部地區高，該區域孕災環境穩定性較強。川南地區河流的分布相對較少，川西高原河網分布較為不均勻，不利于人工灌溉作物。四川省干旱孕災環境穩定性空間分布綜合考慮降水、地形、河網對干旱孕災環境穩定性的影響。

高風險區集中在川西高原康定、馬爾康西北部。

川東平原地區孕災環境較為穩定。四川省干旱孕災環境穩定性3.5水稻干旱災害風險評估及區劃將致災因子危險性、承災體脆弱性和孕災環境穩定性三大因子綜合考慮，從而進行綜合風險評估，得到四川省水稻干旱災害風險區劃。利用四川省水稻減產率對得到的風險區劃結果進行驗證。3.5.1水稻干旱災害風險評估區劃風險由東向西逐漸增加。高風險區在川西高原康定、馬爾康西部。川東地區水稻干旱風險指數較低，發生干旱災害的可能性較小。四川省水稻干旱災