近60年来云南省干旱灾害变化特征

段琪彩，张雷，周彩霞

(云南省水利水电科学研究院，云南昆明650228)

干旱通常是指淡水总量少、不能满足人的生存和经济发展需求的气候现象;旱灾是指因干旱缺水而对居民生活和工农业生产造成影响的现象［1］。旱灾由致灾因子、孕灾环境和承灾体三方面组成，是“人—自然—社会”多种条件约束和众多因素相互作用、相互影响的复杂系统［1］。云南省是全国旱灾较为严重的地区，干旱缺水对社会、经济、环境造成巨大危害，研究干旱灾害的发展趋势对抗旱减灾具有重要的实践意义。

目前，许多学者对云南省干旱灾害进行了研究，并取得了不少成果［2－5］，如陶云等分析了云南与初夏干旱相关的4～5月降水总量及平均气温的时空变化特征及其变化周期［2］;程建刚等以云南香格里拉、西双版纳、昆明地区为代表，分析了云南省不同区域的气候变化和极端天气、高温干旱的变化趋势［4］;余航等应用旱灾综合指数分析了云南旱灾的变化趋势［5］。上述成果一般对干旱或旱灾分别进行研究，而唐一清等虽然对全省干旱和旱灾进行了较深入的研究［6］，但此成果完成的时间较早，随着资料积累和经济社会发展、下垫面条件变化，干旱与旱灾的变化趋势已发生较大改变［5］。基于此，笔者对云南省的干旱与旱灾进行同步分析，揭示两者之间发展趋势的异同，为抗旱减灾提供科学依据。

1 资料与方法

1．1 研究区概况 云南省简称滇，地处我国西南边陲，西部和西南部与缅甸接壤，南部与越南、老挝毗邻，东部与广西壮族自治区和贵州省相连，北部与四川省为邻，西北部紧倚西藏自治区，国土面积38．32 km2。2013年末全省总人口4 686．6万人，生产总值(GDP)11 720．91 亿元，人均 GDP 25 009元。云南省位于季风气候区，多年平均降水量1 278．8 mm，多年平均蒸发量1 057．0 mm，多年平均地表水资源量2 210×108m3，大部分地区5～10月降水量占全年的80%以上。云南省水资源总量较为丰富，但因时空分布不均匀，水资源与人口、耕地等资源的分布不协调，加之水利工程对水资源的调节能力有限，极易发生干旱灾害。

1．2 资料来源 截止2010年，云南省降水量连续观测年限60年及以上的气象台站共12个，分别位于昭通、曲靖、昆明、玉溪、红河、丽江、大理、保山8个州(市)，其中昭通位于滇东北部，曲靖(沾益站)位于滇东，昆明和玉溪位于滇中腹地，红河(蒙自站)位于滇中南部，丽江位于滇中西北部，大理位于滇中西部，保山位于滇西，这8个州(市)具有一定的区域代表性，基本反映了云南省不同气候特征。在此以这8个州(市)为研究区，通过实测降水量和农业受旱资料来分析最近60年来干旱与旱灾的发展趋势。

气象站月降水量资料来源于云南省气象局，资料序列为1951～2010年。各州(市)农作物播种面积、受旱面积、城镇人口、工业用水量、生活用水量资料来源于《云南水旱灾害》和《云南省水利统计年鉴》，资料系列分别为1951～1990和1991～2010年。四季划分为春季(3～5月)、夏季(6～8月)、秋季(9～11月)、冬季(12月～次年2月)。

1．3 方法

1．3．1 干旱趋势分析方法。干旱研究需借助相应的干旱评估指标。研究表明，采用不同指标对不同时空尺度和不同区域进行干旱评估，其结果存在较大差异，不同指标对干旱等级的识别能力亦不尽相同［7－10］。常用的干旱评估指标有降水量距平百分率(Pa)、Palmer指数(PDSI)、标准化降水指数(SPI)、Z指数、水分亏缺指数和干燥度指数等［11］，其中标准化降水指数(SPI)是表征某时段降水量出现概率的多少的指标之一。该指标因消除了时空差异，适合于月以上尺度相对当地气候状况的干旱监测与评估［11］，亦适用于不同站点长序列分析比较，在此以标准化降水指数(SPI)作为干旱趋势分析指标。

干旱序列的趋势性采用Mann-Kendall检验分析。Mann－Kendall检验最初由Mann和Kendall提出，计算简单，样本不需要服从某一特定分布，也不受少数异常值的干扰，是世界气象组织推荐的非参数检验方法，我国在降水、径流、气温和水质等要素时间序列的趋势性分析中应用也较为广泛［7］。SPI按文献［11］方法计算。统计量U(dk)按文献［5］方法计算，趋势的置信度取99%，若│U(dk)│＜2．33表示系列为独立随机变量，不存在显著的趋势性;否则系列存在显著的趋势性，且U(dk)＞0表示系列呈增大的趋势，U(dk)＜0表示系列呈减小的趋势。

1．3．2 旱灾趋势分析方法。目前，旱灾的研究主要侧重于农业和农村人畜饮水困难方面，常用的旱灾评估指标有农作物受旱率(I)、因旱粮食损失率(Li)、因旱临时饮水困难人口比率(Y)等，其中农作物受旱率(I)是表征某区域某时段农作物受旱面积占播种面积的百分率，受旱面积是指农作物产量因干旱而比正常年份减少10%以上的面积。受旱率(I)较直接地反映了农业旱灾损失实际，在此以该指标来分析旱灾的趋势。

农作物受旱率(I)按公式I=a/A×100%计算，式中，I为农作物受旱率(%);a为农作物受旱面积(hm2);A为农作物播种面积(hm2)。旱灾等级分为无旱、小旱、中旱、大旱4级［6］，划分标准如表1 所示。

表1 旱灾等级判别标准

2 结果与分析

2．1 干旱趋势分析 以季为时间尺度，计算60年系列SPI值的Mann-Kendall检验统计量U(dk)值。由表2可看出，SPI值的趋势冬季和春季均为7站上升1站下降、夏季2站上升6站下降、秋季3站上升5站下降，即冬春季节以上升为主，夏秋季节以下降为主，其中丽江、大理、保山春季和沾益冬季上升的趋势显著，昭通夏季下降的趋势显著。从气象干旱的角度来看，分析的8个站中除昭通夏季干旱呈加剧的发展趋势外，其余站各季节干旱的趋势不显著或呈减缓的趋势，与彭贵芬等的研究结果基本一致［3］。

表2 Mann-Kendall检验统计量U(dk)值

为了进一步分析干旱趋势的规律性，作上升或下降趋势显著的5站相应季节SPI值Mann－Kendall检验U(dk)值过程线。由图1可看出，昭通夏季1951～1968年U(dk)值呈上升－下降－上升的波动过程，1969～1986年U(dk)值呈水平趋势，即1986年之前干旱趋势不明显;1987年之后U(dk)值持续下降，干旱呈加剧的趋势，其中2006年之后U(dk)值突破－2．33，干旱加剧的趋势显著;沾益冬季1955～1970年U(dk)值呈下降－上升－下降的波动过程，1971～1989年U(dk)值呈水平趋势，与昭通站相似，前半段干旱趋势不明显;1990年之后U(dk)值持续上升，干旱呈缓解的趋势，其中2004年之后U(dk)值突破2．33，干旱缓解的趋势显著;丽江春季和大理春季整个序列总体呈上升的趋势，2004和2007年之后U(dk)值分别突破2．33，干旱缓解的趋势显著;保山春季1951～1958年U(dk)值短期曾出现较大波动，1959～1995年U(dk)值长期接近水平趋势，即1995年之前干旱趋势不明显，1995年之后U(dk)值呈上升的趋势，其中2006年之后突破2．33，干旱减缓的趋势显著。由图1还可看出，云南省干旱趋势各地存在差异，昭通夏季和沾益冬季20世纪90年代以前U(dk)值总体呈水平趋势，之后的20年则分别呈下降和上升的趋势，即前期干旱发展趋势不明显，后期才出现加剧和减缓的趋势;丽江和大理春季U(dk)值一直呈上升的趋势，即干旱呈逐渐缓解的趋势;保山春季U(dk)值变化幅度较小，干旱趋势总体呈减缓的规律。

2．2 旱灾趋势分析 旱灾序列的趋势性采用统计方法分析。以受旱率(I)为指标划分旱灾等级，并按10年尺度统计旱灾等级之和。从表3可看出，8个州(市)平均旱灾等级和呈增大的趋势，即旱灾总体呈加重的趋势，其中20世纪50～70年代旱灾相对最轻，80年代起明显加重，与余航等的研究结果一致［5］。各州(市)旱灾发展趋势略有差异，昭通相对平稳，旱灾等级和最大值与最小值相差3倍;昆明、玉溪、红河、丽江加重的趋势最为明显，旱灾等级和最大值与最小值相差10～20倍;曲靖、大理、保山加重的趋势一般，旱灾等级和最大值与最小值相差4～6倍。1951～2010年云南省旱灾总体呈加重的趋势，其中滇中地区加重的趋势最为显著。

表3 旱灾等级和统计

2．3 旱灾成因分析 近60年来云南省气象干旱仅东北部昭通夏季呈显著加剧的趋势，而旱灾损失各地均呈加重的发展趋势，特别是后30年加重的趋势更明显，且滇中经济发展迅速的地区加重的趋势更显著。夏季干旱呈显著加剧趋势的昭通并不是旱灾加重最明显的地区，反而是干旱呈减缓趋势的玉溪、红河、丽江等地区旱灾加重的趋势最明显，表明云南省的旱灾加重除自然原因降水偏少外，还存在其他影响因素。

从1951～2010年云南省各年代平均生活用水量、工业用水量、城镇人口与受旱率相关关系(图2)可看出，各年代平均受旱率均随工业用水量、生活用水量、城镇人口增加呈指数关系增大，决定系数在0．89以上，表明旱灾加重与人口增长、工业发展用水量增加和城镇化加快等经济社会发展关系密切。

3 结论与讨论

(1)1951～2010年云南省8站干旱趋势总体呈冬春季节减缓、夏秋季节加剧的规律，其中丽江、大理、保山春季和沾益冬季减缓的趋势显著，昭通夏季加剧的趋势显著。

(2)60年来云南省8个州(市)干旱与旱灾发展趋势并不完全一致，干旱仅滇东北的昭通夏季呈显著加剧的趋势，而旱灾各地均呈明显加重的趋势，特别是改革开放以来经济快速发展的后30年旱灾明显加重。

(3)旱灾加重与人口增长、工业发展用水量增加和城镇化发展关系密切，滇中主要经济区旱灾加重的趋势较滇东北、滇西经济发展相对缓慢地区明显，近年来生活、工业用水不断挤占农业、生态用水是造成农业旱灾损失加重的主要原因。

(4)农业是社会发展不可或缺的基础性产业，严重的农业旱灾应引起足够的重视，除加快水利基础设施建设、增加供水外，还应加强水资源的优化配置和管理、发展高效节水农业等，以减轻农业旱灾损失。

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