1950―河南省干旱灾害特征及成因分析

摘要：利用河南省１９５０―２００９年的干旱灾情资料，分析了干旱灾害的变化特征及成因。结果表明，河南省农业干旱灾害呈现明显的周期性波动，干旱灾情轻重交替出现，受灾面积的波动周期为４～ｌ４年，成灾面积的波动周期为４～１７年；干旱受灾面积呈减小趋势但成灾面积呈增大趋势；河南省的资源环境、气候变化和社会经济条件均对干旱灾害的形成有一定的影响。

关键词：干旱灾害；特征；成因；河南省

中图分类号：Ｓ４２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）06－1107-05

Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｃａｕｓｅｓ ｏｆ Ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎ Ｈｅｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｄｕｒｉｎｇ １９５０ ― ２００９

ＬＩ Ｚｈｉ－ｇｕｏａ，ＺＨＵ Ｌｉｎｇ－ｌｉｎｇｂ，ＣＨＥＮＧ Ｋｕｎｂ，ＬＵ Ｊｉｅａ

（ａ． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｐｌａｎｎｉｎｇ； ｂ．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｈａｎｇｑｉｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，

Ｓｈａｎｇｑｉｕ ４７６０００， Ｈｅｎａｎ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｒｏｕｇｈｔ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｄａｔａ ｄｕｒｉｎｇ １９５０－２００９ ｉｎ Ｈｅｎａｎ pｒｏｖｉｎｃｅ， ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｄｒｏｕｇｈｔ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗed ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｔａｋｅd ｐｌａｃｅ ａｌｍｏｓｔ ｅｖｅｒｙ ｙｅａｒ ａｎｄ ｌｉｇｈｔ ａｎｄ ｈｅａｖｙ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｄｒｏｕｇｈｔｓ ａｐｐｅａｒed ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｌｙ ｉｎ ａ ｃｙｃｌｅ， ｔｈｅ ｃｙｃｌｅ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ａｆｆｅｃｔｅｄ ａｒｅａｓ waｓ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ４～ｌ４ ｙｅａｒｓ， ｔｈｅ ｃｙｃｌｅ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｓｕｆｆｅｒｉｎｇ ａｒｅａｓ waｓ ｒｏｕｇｈｌｙ ４～１７ ｙｅａｒｓ； Ｔｈｅ ｄｒｏｕｇｈｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ａｒｅａｓ ｅｘｈｉｂｉｔed ａ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｒｅｎｄ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｓｕｆｆｅｒｉｎｇ ａｒｅａｓ ｅｘｈｉｂｉｔed ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｒｅｎｄ； Ｔｈｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｓｏｃｉｏｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｈｅｎａｎ pｒｏｖｉｎｃｅ ｈａd ｓｏｍｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒｏｕｇｈｔ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｄｒｏｕｇｈｔ； ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ； ｃａｕｓｅｓ； Ｈｅｎａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅ

干旱作为世界范围内普遍存在的自然灾害之一，影响粮食产量，是影响世界粮食安全的决定性因素［１］。我国平均每年约有２.５×１０7～３.０×１０7 ｈｍ２的农田遭受不同程度的旱灾［２］，每年因旱灾平均损失粮食３００亿ｋｇ，约占各种自然灾害损失总量的６０％［３］。目前我国学者先后对甘肃省［４］、广东省［５］、安徽省［６］、内蒙古［７］和全国［８］的旱灾变化特征开展了研究。河南省是粮食生产大省，但近期缺乏该省的旱灾变化特征研究，人们尚不了解该省详细的旱灾变化特征。因此，研究气候变化背景下河南农业干旱灾害的变化特征有助于深刻认识该地区对全球气候变化的响应，同时也有利于提供旱灾变化信息，为防灾减灾政策的制定提供科学依据，对保证河南省粮食安全和国家粮食核心区建设进程具有重要的现实意义。

１ 研究区概况

河南省位于我国中部偏东、黄河中下游，处在东经１１０°２１′―１１６°３９′，北纬３１°２３′―３６°２２′［９］，东西长约５８０ ｋｍ，南北宽约５５０ ｋｍ，因大部分地区位于黄河以南，故称河南（图1）。

河南全省地势西高东低，土地面积１６．７万ｋｍ２，居全国第１７位，占全国国土总面积的１．７４％。截至２００９年底，总人口９ ９６７万人（居全国第一），其中农业人口６ ２０９万人，占总人口的６２．３％［９］。河南是传统的农业大省，自２０００年以来，河南粮食总产量已经连续９年位居全国第一［１０］，２００８年被列为国家粮食生产核心区。该省气候存在着自南向北由北亚热带向暖温带气候过渡、自东向西由半湿润地区向半湿润干旱地区过渡的两个过渡性特征，因而该省降水时空分布极其不均。干旱是河南省影响范围大、次数多和对农业生产损害严重的一种气象灾害［１１］，１９４９―２００９年旱灾的受灾面积和成灾面积分别占自然灾害受灾总面积和成灾总面积的５９．４％和５２．３％［１２］，进而对河南粮食产量有重要影响［１３］，甚至影响到国家粮食安全。

２ 数据来源与分析方法

河南省农业干旱受灾面积、成灾面积等基础数据主要来源于农业部种植业司“灾情数据库”和《河南统计年鉴》，其中1９６７―１９６９年相关数据缺失；气象资料来自国家气象信息中心，选取该省信阳、郑州、开封和新乡４个数据记录最完整、时间序列最长的站点１９５０―２００９的数据。主要研究方法为：①使用ＳＰＳＳ １９．０等软件对１９５０―２００９年的旱灾数据进行统计分析，阐述干旱灾害动态变化特征；②利用气象数据和《河南统计年鉴》数据探讨旱灾的成因。

３ 河南省旱灾变化分析

３．１ 受灾面积和成灾面积

图２为河南省干旱受灾面积和成灾面积年际变化情况，其中1９６７―1９６９年数据缺失。从图２可以看出，河南省每年都有不同程度的干旱发生，总体上受灾面积呈略微减少趋势，而成灾面积有明显的增加态势。除部分缺失数据的年份未统计外，河南省57年间受灾和成灾面积年际分布具有明显周期性波动特点，呈现灾情轻重相间分布格局，其中受灾面积的波动周期为４～1４年，成灾面积的波动周期为４～１７年，其中，１９５７―1９６２年、1９７２―1９７８年、1９８５―１９８９年及１９９９―２００１年为４个干旱灾害多发期和严重期。

将旱灾受灾面积和成灾面积按阶段进行统计和比较分析（表１），可以看出，二者的变化趋势大致相同，但稍有区别。前者从１９５０―１９59年到１９６０―1９69年为上升时期，在1９６０―1９69年达到高峰，之后的４个阶段为下降阶段；后者则有两个高峰，先从1９５０―1９59年到1９６０―1９69年为上升时期，在1９６０―1９69年达到第一个高峰，从1９６０―1９69年到1９７０―1９79年为下降阶段，在1９８０―1９89年达到第二个高峰，之后的两个阶段为下降阶段。

各年代受灾面积占自然灾害受灾总面积的比例为４０．８％～７９．７％，成灾面积占成灾总面积比例为ｌ７．６％～６７．０％（图３）。同时受灾面积和成灾面积的变化具有明显同步性，即受灾面积大的年份，成灾面积也大。对除1９６７―1９６９年数据缺失以外的５７年间干旱受灾面积和成灾面积进行统计分析，二者相关系数ｒ＝０．７２９（ｎ＝５７），相关显著。表明河南省农业生产受干旱威胁较大，若受灾则在很大程度上成灾，农业生产防范干旱灾害影响的压力大。

３．２ 受灾率和成灾率

受灾率和成灾率的统计分析表明，二者呈显著相关。因此二者随时间变化趋势基本一致，均具有明显的周期性波动特征，即变化的同步性（图４）。各年代受灾率和成灾率也呈显著相关，二者随时间变化趋势基本一致，均具有明显的周期性波动特征，即变化的同步性（图５）。据《农业旱情旱灾评估标准》，受灾率在２０％～３０％为中等干旱，受灾率＞３０％为严重干旱，受灾率＞４０％为特大干旱。５７年间，中等干旱年份１２年，占２1．０5％；严重干旱年份４年，占7．02％；特大干旱年份５年，占８．77％，三者共占３6．84％。因此，河南省干旱灾害受灾率较高，特别是危害较大的中等干旱、严重干旱和特大干旱所占比例大。从各年代干旱平均受灾率和成灾率变化看（图５），１９５０年代和２０００年代干旱平均受灾率和成灾率较小；干旱平均受灾率呈“低―高―低”而成灾率呈“低―高―低―高―低”的变化特征。

３．３ 受灾率异常指数

灾害异常指数是描述受灾率和成灾率偏离平均状态的参数，可以反映灾害的严重程度和等级［５］。受灾率和成灾率异常指数可表达为ξｉ＝（Ｍｉ－Ｍ）／δ，式中ξｉ为第ｉ年旱灾受灾率或成灾率异常指数，Ｍｉ为第ｉ年受灾率或成灾率，Ｍ为多年平均受灾率或成灾率，δ为受灾率或成灾率标准差。河南省干旱受灾率异常指数和成灾率异常指数基本呈“负―正”交替出现的周期性变化趋势，其变化周期为３～１０年（图６）。取受灾率异常指数ξ＜０时为轻度干旱，０≤ξ＜０．５时为中度干旱，０．５≤ξ＜１．５时为严重干旱，ξ＞１．５时为特大干旱。57年间轻度干旱３３年，中度干旱８年；严重干旱１０年，特大干旱６年，二者共计１６年。各干旱等级年份所占比例分别为轻度干旱５７．９％、中度干旱１４．０％、严重和特大干旱共计２８．１％。因此，河南省农业干旱具有重灾年份多、重灾发生几率大，干旱灾害危害严重的特点。

３．４ 干旱灾害强度指数

灾害强度指数是指某时段成灾面积占受灾面积的比例，表示气象灾害对粮食生产单位面积的致灾强度［６］。河南省干旱灾害强度指数具有随时间呈波动上升的趋势（图７），其波动周期为３～６年。从各年代变化状况（图８）看，19５０年代，干旱灾害强度指数仅为ｌ５．５％，至２０００年以后，干旱灾害强度指数已上升到４３．６％，增长率高达１８１．３％。

４ 河南省干旱灾害成因

河南省所处的两个过渡带特征所造成的降水时空分布不均是干旱灾害发生的主要原因，水土资源组合不平衡等也是导致干旱灾害频繁发生的自然因素，气候变化和人类对水资源的不合理开发利用等一些不适当的人类活动因素也加剧了干旱的危害。

４．１ 资源环境因素

河南省分属海河、黄河、淮河、长江四大流域，水资源具有空间分布不均和年际变化大的特点［１４］。水资源量总体呈纬向分布，南多北少，约有５０％的水资源量分布于信阳、驻马店等地区，而豫北、豫东、豫中平原工农业较发达地区水资源分布则较少。地表径流年际年内变化大，丰水年与干旱年降水量相差５～７倍，年内分配集中于汛期（占全年总降水量的６０％～７５％）。该资源分布导致了各地水资源供求不协调，容易发生旱灾。

４．２ 气候变化因素

４．２．１ 气温变化的影响 表２表明，河南省四站点１９５０―１９７９年的１０年平均气温有所波动，其中１９６０―１９６９年的高温时段与图２中１９６０年代旱灾受灾面积和成灾面积的峰值相对应；１９８０―２００９年四站点的１０年平均气温都有明显上升，与图８中旱灾强度指数的增加相对应。表明升温会加剧各地的蒸发，可能会加剧干旱灾害，未来若持续１９８０―２００９年的升温趋势，河南省的旱灾强度指数可能呈增加趋势。

４．２．２ 降水变化的影响 从表３可看出，河南省四站点降水研究期内有所波动，有时增加，有时减少。其中，开封和信阳波动较大，信阳的波动范围最大，１０年降水量变化为－１２１．３５~＋１３１．８５ ｍｍ。

常军等［１５］的研究结果发现河南省年降水量具有下降趋势，变化速率为－２．１４ ｍｍ／１０年，境内黄河、海河、长江流域大部分地区水资源量呈减少趋势，而淮河流域部分地区水资源量呈增加趋势；全省１７个地级市，有１３个地级市水资源量呈减小趋势，仅驻马店、周口、漯河、许昌４个市的水资源量呈增加趋势，这加大了旱灾发生的可能性和旱灾发生的严重程度。

４．３ 社会经济因素

４．３．１ 工农业发展和经济建设 河南省农作物播种面积从１９５０年的１ ２５９．０７万ｈｍ２增至２００９年的１ ４１８．１４万ｈｍ２，粮食作物、棉花和油料作物的播种面积分别由１９５０年的１８５．８４、５０．５７和４９．２７万ｈｍ２增至２００９年的９６８．３６、５３．７３和１５４．１２万ｈｍ２，粮食作物、棉花和油料作物的单产则分别由１９５０年的７４２．５０、１６０．２０和４２０．１５ ｋｇ／ｈｍ２增至2009年５ ５６５．００、９６３．００和３ ４５８．２５ ｋｇ／ｈｍ２［１２］。在一定气候条件下，随着单产大幅度提高和农田需水量的大量增加，相对于农业生产干旱趋于严重［８］。

此外，１９４９年来，河南省人口增长迅速，城市化建设和工业有了长足发展。１９４９年全省总人口为４ １７４万人，城镇化率为６．３％；２００９年全省总人口达９ ９６７万人，城镇化率为３７．７％；１９４９年工业总产值为１．５４亿元，２００９年达９ ９００．２７亿元［９］。随着人口的增加和生活水平的提高，工业总产值的增加，生活用水和工业用水会有相应增加。

４．３．２ 水利灌溉设施不足，难以发挥应有的抗旱作用 水利灌溉设施是农业生产的保障，及时灌溉是减轻干旱灾害的重要措施。１９４９―２００８年河南省耕地面积由７３４．４７万ｈｍ２减少到７２０．２０万ｈｍ２，农田有效灌溉面积由４３．１３万ｈｍ２增加到４９８．９２万ｈｍ２，有效灌溉面积占耕地总面积的比例由５．９％增至６９．３％［１６］。河南省还有约３０％的耕地抵御自然灾害的能力十分低下，遇有年内或年际连续干旱，很容易受灾和成灾。

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