2021年宁夏夏季高温干旱特征及其影响_苏占胜.pdf

中国防汛抗旱CHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENTFeb.2023 NO.2 VOL.332023年2月 第2期 第33卷Feb.2023 NO.2 VOL.332023年2月 第2期 第33卷防旱抗旱DROUGHT PREVENTION AND RELIEF0 引言随着全球气候变化及人类活动强度的加剧，自然灾害对世界造成的潜在威胁越来越大，干旱灾害是最复杂、影响最大的自然灾害之一1-3。宁夏地处我国西北内陆腹地干旱半干旱区，干旱影响时间之长、范围之广、灾害损失之大位居其他气象灾害之首。近年来宁夏严重干旱事件频繁发生，给工农业生产、人民生活及生态造成严重影响4。2021年夏季（68月），宁夏气温持续偏高，大部地区平均气温和高温天气（最高气温35）日数创1961年以来同期新高；无降水日数多，降水量持续偏少，创1961年以来同期新低。高温少雨导致大部地区出现了严重干旱，造成夏秋粮减产，植被生长停滞，给人民生产生活和生态带来了较严重的影响。据统计，全区因干旱造成823 537人受灾，各类作物受灾面积297 961.6 hm2，成灾面积212 616.4 hm2，绝收面积111 244.3 hm2，直接经济损失96 201.2万元。1 资料及方法1.1 资料（1）宁夏24个国家级气象站19612021年的68月逐日平均气温、最高气温，逐日降水量，均来自宁夏气象局气象信息数据库。气象站点分布如图1所示。（2）气温、降水量的气候平均值按WMO（世界气象组织）规定，为19812010年平均值，来自宁夏气候中心。（3）干旱灾情资料来自中国气象局气象灾情直报系统数据库。1.2 方法气象干旱综合指数（MCI）按照 气象干旱等级（GB/T 204812017）相应计算方法计算5，公式为：MCI=Ka()aSPIW60+bMI30+cSPI90+dSPI150式中：MCI为气象干旱综合指数；MI30为近30 d相对湿润指数；SPI90为近90 d标准化降水指数；SPI150为近150 d标准2021年宁夏夏季高温干旱特征及其影响苏占胜1，2，3刘垚1，2，4严晓瑜1，2，4吴保国4（1.中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室，银川750002；2.宁夏气象灾害防御重点实验室，银川750002；3.宁夏气象台，银川750002；4.宁夏气象服务中心，银川750002）DOI:10.16867/j.issn.1673-9264.2022121摘要：为厘清2021年夏季宁夏持续高温干旱的特点和影响，利用2021年6月1日至8月31日宁夏24个气象站逐日气温和降水资料，对高温干旱的气候特征及其对农业、生态和城市用水用电等影响作了初步分析，结果表明：2021年夏季（68月），宁夏气温异常偏高，高温天气日数多、范围大；无降水日数异常偏多、降水量持续异常偏少；降水持续异常偏少加上气温持续偏高是造成2021年夏季宁夏遭受严重干旱危害的重要原因。6月中旬开始气象干旱逐步加重，至8月15日全区大部地区气象干旱达重度到特重度等级。针对高温干旱提出补短板、强基础、提升抗旱减灾综合能力建议，为开展干旱预测、监测、预警和防御提供参考。关键词：高温；干旱；影响；宁夏中图法分类号：S42文献标识码：A文章编号：1673-9264（2023）02-15-05收稿日期：2022-04-06第一作者信息：苏占胜，男，正高级工程师，E-mail：。基金项目：中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室项目（CAMP202004）；中国气象局山洪地质灾害防御气象保障工程项目（2021）。苏占胜，刘垚，严晓瑜，等.2021年宁夏夏季高温干旱特征及其影响J.中国防汛抗旱，2023，33（2）：15-19.SU Zhansheng，LIU Yao，YAN Xiaoyu，et al.Characteristics and impactsof high temperature and drought in summer in Ningxia in 2021J.China Flood&Drought Management，2023，33（2）：15-19.（in Chinese）15防旱抗旱DROUGHT PREVENTION AND RELIEFCHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENT中国防汛抗旱Feb.2023 NO.2 VOL.332023年2月 第2期 第33卷Feb.2023 NO.2 VOL.332023年2月 第2期 第33卷化降水指数；SPIW60为近60 d标准化权重降水指数；a为SPIW60项的权重系数（北方及西部地区取0.3，南方取0.5）；b为MI30项的权重系数（北方及西部地区取 0.5，南方取0.6）；c为SPI90项的权重系数（北方及西部地区取0.3，南方取0.2）；d为SPI150项的权重系数（北方及西部地区取0.2，南方取0.1）；Ka为季节调节系数，根据不同季节各地主要农作物生长发育阶段对水分的敏感程度确定。石炭井惠农石嘴山平罗陶乐贺兰银川永宁灵武青铜峡吴忠中宁中卫韦州同心兴仁海原盐池麻黄山固原西吉隆德泾源六盘山引黄灌区中部干旱带南部山区北图1 宁夏24个国家级气象站位置示意图2 分析及结果2.1 气候特征分析2.1.1 气温2021年夏季，宁夏气温异常偏高（图2），高温天气日数多、范围大。全区平均气温22.5，较常年同期平均值偏高1.6，创1961年以来新高。1961197119811991200120112021年份23.022.021.020.019.018.017.0气温/气温常年同期平均值图2 2021年68月宁夏平均气温历年变化图68月，宁夏中部干旱带和引黄灌区大部地区平均气温较常年同期偏高1.6以上，高温天气（最高气温35）日数219 d，其中惠农、平罗、银川、石嘴山、贺兰、灵武、吴忠、中宁、同心等气象站高温天气日数在10 d以上（图3）。石炭井惠农石嘴山平罗陶乐贺兰银川永宁灵武青铜峡吴忠中宁中卫韦州同心兴仁海原麻黄山固原西吉隆德泾源六盘山盐池高温天气日数/d15121591269363北（b）高温天气日数（a）平均气温距平石炭井惠农石嘴山平罗陶乐贺兰银川永宁灵武青铜峡吴忠中宁中卫韦州同心兴仁海原麻黄山固原西吉隆德泾源六盘山盐池平均气温距平/1.61.31.61.01.30.61.00.30.60.3北图3 2021年68月宁夏平均气温距平及高温天气日数分布图2.1.2 降水2021年夏季宁夏降水量异常偏少（图4），全区平均降水量68.4 mm，较常年同期平均值偏少55.8%，为1961年以来同期最少。引黄灌区和中部干旱带大部地区降水量较常年同期偏少50%以上，无降水日数（日降水量0.1 mm）超过60 d（图5）。1961197119811991200120112021年份300250200150100500降水量/mm降水量常年同期平均值图4 2021年68月宁夏平均降水量历年变化图石炭井惠农石嘴山平罗陶乐贺兰银川永宁灵武青铜峡吴忠中宁中卫韦州同心兴仁海原麻黄山固原西吉隆德泾源六盘山盐池石炭井惠农石嘴山平罗陶乐贺兰银川永宁灵武青铜峡吴忠中宁中卫韦州同心兴仁海原麻黄山固原西吉隆德泾源六盘山盐池（a）降水量距平百分率（b）无降水日数降水量距平百分率（%）-40-50-40-60-50-70-60-80-70-80无降水日数/d70607050603北北图5 2021年夏季宁夏降水量距平百分率及无降水日数分布图16中国防汛抗旱CHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENTFeb.2023 NO.2 VOL.332023年2月 第2期 第33卷Feb.2023 NO.2 VOL.332023年2月 第2期 第33卷防旱抗旱DROUGHT PREVENTION AND RELIEF2.2 气象干旱特征图6、图7分别为2021年夏季宁夏全区及引黄灌区、中部干旱带和南部山区MCI时间变化图和2021年8月15日气象干旱等级空间分布图，可以看出：随着持续高温少雨，宁夏各地气象干旱综合指数逐步降低，从6月15日开始下降，到8月15日降至最低，全区及引黄灌区、中部干旱带和南部山区气象干旱综合指数分别为-1.6、-1.2、-2.2、-1.8，中部干旱带和南部山区气象干旱等级达到重旱以上，特别是盐池、麻黄山、韦州、海原、兴仁等地达特旱。8月1619日全区出现大范围明显降水天气过程，气象干旱综合指数上升，旱情明显缓解。MCI06-1107-0808-041.00.50-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5全区引黄灌区中部干旱地带南部山区日期（月-日）08-31图6 2021年68月MCI变化图石炭井 惠农石嘴山平罗陶乐贺兰银川永宁灵武青铜峡吴忠中宁中卫韦州同心兴仁海原麻黄山固原西吉隆德泾源六盘山盐池无旱轻旱中旱重旱特旱北图例图7 2021年8月15日宁夏气象干旱等级分布示意图2.3 干旱影响分析2.3.1 对农业的影响图8为2021年7月9日、7月31日和8月10日宁夏土壤墒情空间分布图，可以看出：随着高温少雨天气持续，土壤含水量迅速下降，中南部各地墒情快速恶化，中度以上土壤干旱（050 cm相对湿度50%）的区域不断扩大，给农作物生长发育造成了严重影响。据调查，吴忠市利通区、盐池县、沙红寺堡区、同心县以及中卫市坡头区部分乡镇玉米、油葵、黄花菜、枸杞等作物受干旱影响，导致减产或北重旱（40%）中旱（40%50%）轻旱（50%60%）较适宜（60%70%）适宜（70%90%）过湿（90%）（a）7月9日北重旱（40%）中旱（40%50%）轻旱（50%60%）较适宜（60%70%）适宜（70%90%）过湿（90%）（b）7月31日重旱（40%）中旱（40%50%）轻旱（50%60%）较适宜（60%70%）适宜（70%90%）过湿（90%）北（c）8月10日图例图例图例图8 2021年7月9日、7月31日和8月10日宁夏土壤墒情变化图绝产。南部山区部分地区玉米植株生长缓慢、植株矮小，马铃薯长势较差、结薯数量少，部分受旱严重的薯块出现次生生长，形成串薯，产量受到影响。引黄灌区受高温干旱影响，作物需水量增大，部分地区因灌水不及时等因素出现不同程度旱情，玉米灌浆时间缩短。高温干旱造成喜温耐旱型虫害，玉米等作物遭受虫害。另外，高温还导致部分葡萄果实遭受“日灼”危害，枸杞出现不同程度落花落果。2.3.2 对生态的影响图9为宁夏2021年58月植被指数（NDVI）与2020年同期相比偏差百分比变化图，可以看出：持续高温干旱造成植被生长停滞，6月开始植被指数明显下降，全区植被指数与2020年同期相比偏差百分比（NDVI差值百分比0）逐步增大。图10为宁夏2021年8月植被指数（NDVI）及其与2020年8月植被指数差值空间分布图，可以看出：受持续高温干旱17防旱抗旱DROUGHT PREVENTION AND RELIEFCHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENT中国防汛抗旱Feb.2023 NO.2 VOL.332023年2月 第2期 第33卷Feb.2023 NO.2 VOL.332023年2月 第2期 第33卷影响，2021年8月宁夏全区大部地区植被指数明显偏低，中部干旱带大部地区植被指数低于0.3，特别是中部干旱带南部及南部山区北部地区植被指数比2020年同期低0.4。5678月份140120100806040比例（%）020略偏差明显偏差合计显著偏差明显偏差略偏差2.5800.072.5128.1216.075.536.5231.6519.405.656.6065.4747.888.848.75图9 58月植被指数（NDVI）与2020年同期相比偏差百分比变化图（a）8月植被指数（b）与2020年8月植被指数差值北植被指数差值-0.1-0.40-0.20 0 0.1 0.30 0.50 1.0北植被指数0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1图10 2021年8月植被指数及其与2020年8月差值图2.3.3 对城市用水用电的影响持续高温天气造成城市用水用电陡增。据调查，2021 年7月，银川市日用水量多突破80万m3，增幅明显。城市用电达到最大负荷，其中7月13日银川电网最大负荷达192.31万kW，比2020年同期增加17.0%，当日供电量超过4 000万kWh。3 结论与干旱防御建议3.1 结论（1）2021年夏季，宁夏气温异常偏高，高温天气日数多、范围大。全区平均气温较常年同期偏高 1.6，创1961 年以来新高，全区平均高温天气日数7 d，为1961年同期最多。（2）2021年夏季，宁夏降水量异常持续偏少，无降水日数异常偏多。全区平均降水量较常年同期偏少55.8%，为1961 年以来同期最少，全区平均无降水日数 71 d，为1961年以来同期最多。（3）降水持续异常偏少致使土壤含水量不能得到有效补充，加上气温持续偏高使农作物及植被生长需水量增加，由于高温导致的对水量的更大需求加剧了少雨造成的影响，从而使干旱的危害进一步加重，这是造成2021年夏季宁夏遭受严重干旱危害的重要原因。3.2 干旱防御建议干旱发生频率高、持续时间长，影响范围广、后延影响大，是影响农业生产、植被生态乃至生产生活等最严重的气象灾害之一，随着全球气候变暖气候变化导致的高温伴随持续少雨的“热干旱”事件增加，使干旱的危害进一步加重。建议采取更有力的措施，补短板，强基础，提升抗旱减灾综合能力。（1）严格资源管理，科学合理用水。宁夏降水稀少，水资源短缺，人均水资源占有量仅为黄河流域的1/3，全国的1/12，呈现资源型、工程型、水质型缺水并存的局面6。因此应尽快制定出完善的水资源管理制度，严格控制用水，避免水资源浪费，做好水资源配置工作，坚持以水定地，以水调结构，聚焦特色优势产业，调整优化农业种植结构，提升用水效率，推进节水型社会的发展。（2）加强抗旱基础设施建设。以骨干水源配置工程为中心，水源调蓄工程，实现水资源优化配置，全面提高水利工程抗御大旱、减轻灾害、抵御风险的能力。（3）建立多部门联合抗旱机制。抗旱减灾属于系统性工程，复杂性特点较为突出。在应对高温干旱天气的过程中，需加强对抗旱信息化系统的建设，使用科学有效的方法不断完善气象水文干旱预报预警机制和大范围高温干旱监测体系，并实现信息实时共享，为科学全面的抗旱决策提供信息参考；进一步强化抗旱指挥体系，不断完善应急预案，增强抗旱指挥调度的科学性。（4）加强开展人工影响天气技术和能力建设。人工增雨具有投资少、见效快、效益大等优势，在缓解干旱灾害中发挥着重要作用。应进一步提升人工影响天气装备和技术水平，提高增雨作业能力和效率，充分挖掘利用天上水资源潜力，最大程度减轻干旱影响。（5）构建干旱预测、监测、预警技术体系。干旱的产生及演进过程复杂，干旱预测、监测、预警对于减轻干旱危害18中国防汛抗旱CHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENTFeb.2023 NO.2 VOL.332023年2月 第2期 第33卷Feb.2023 NO.2 VOL.332023年2月 第2期 第33卷防旱抗旱DROUGHT PREVENTION AND RELIEF非常重要。从大尺度的水文循环过程来考虑干旱的形成与发展，利用遥感和地面监测等多源数据，充分考虑气象（气温和降水等）、水文、土壤植被等自然因素，以及作物种植结构特性、灌溉等抗旱措施等人为因素，建立干旱动态预测、监测与评估分析模型，构建干旱预测、监测、预警技术体系，合理利用有限水资源进行灌溉或指导干旱灾害防御，对于减灾增效具有现实意义7-9。志谢：本文在分析和撰写过程中，引用了宁夏气候中心和宁夏气象科研所的部分业务材料相关内容，在此表示诚挚感谢！参考文献1 HAGMAN G，BEER H，BENDZ M，et al.Prevention better thancure.Re-port on human and environmental disasters in the ThirdWorld R.Washington:Food And Agriculture Organization of The United Na-tions,1984.2 WILHITE D A.Drought and water crises:science，technology，andma-nagement issues M.London:CRC Press,2005.3 曹永强，路洁.国内外气象干旱研究现状与前沿分析J.中国防汛抗旱，2021，31（3）：1-7.4 苏占胜，王学霞，陆晓静，等.宁夏主要气象灾害及防御对策J.农业灾害研究，2012，2（3）：68-71，75.5 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.气象干旱等级：GB/T 204812017S.2017.6 于慧黎，李军建.宁夏水资源开发利用对策探析J.水利发展研究，2021，21（1）：50-53.7 汪洋，雷添杰，程慧，等.干旱类型转化机理及预警体系框架研究J.水利水电技术，2020，51（4）：38-46.8 屈艳萍,吕娟,苏志诚.抗旱减灾学科研究进展与展望J.中国防汛抗旱，2022，32（1）：16-23，62.9 赵福年，王润元，王莺，等.干旱过程、时空尺度及干旱指数构建机制的探讨J.灾害学，2018，33（4）：32-39.Characteristics and impacts of high temperature and droughtin summer in Ningxia in 2021SU Zhansheng1,2,3,LIU Yao1,2,4,YAN Xiaoyu1,2,4,WU Baoguo4(1.Key Laboratory for Meteorological Disaster Monitoring and Early Warning and Risk Management of Characteristic Agriculture in Arid Regions,CMA,Yinchuan 750002;2.Ningxia Key Laboratory of Meteorological Disaster Prevention and Reduction,Yinchuan 750002;3.Ningxia Meteorological Station，Yinchuan 750002;4.Ningxia Meteorological Service Center,Yinchuan 750002)Abstract:In order to clarify the characteristics and impacts of persistent high temperature and drought in Summer inNingxia in 2021,the climatic characteristics of high temperature and drought and its impacts on agriculture,ecology andurban water and electricity consumption were analyzed based on daily temperature and precipitation data of 24meteorological stations from June 1 to August 31,2021.The results showed that:In the summer of 2021(June to August),the temperature in Ningxia was abnormally high,with a large number of high temperature days and a wide range;Thenumber of days without precipitation is abnormally high,and the precipitation continues to be abnormally low;Thecontinuous abnormal low precipitation and high temperature are the important reasons for Ningxia to suffer from severedrought in the summer of 2021.The meteorological drought began to increase gradually in the middle of June,and byAugust 15,the meteorological drought in most areas of the region reached the severe to extremely severe level.In view ofthe high temperature and drought,the paper puts forward suggestions to make up for weaknesses,strengthen the foundationand improve the comprehensive ability of drought resistance and disaster reduction,providing reference for droughtprediction,monitoring,early warning and prevention.Keywords:high temperature;drought;influence;Ningxia责任编辑 田亚男19