基于农业旱涝指标的湖北省棉花生育期内旱涝急(3)

2.2SAPEI对典型旱涝急转事件的反映能力

2011年长江中下游平原出现了典型的旱转涝现象：当年1—5月降水持续偏少，遭遇近60年来最严重的干旱，然后6月突降较往年同期偏多62%的降水[3]。因此本文选取2011年武汉市的旱转涝进行实例分析。图2（a）展示了武汉市该事件过程中每日降水与SAPEI变化情况。由图2（a）可知，5月1日—6月9日，虽然出现多次降水过程，但是日降雨量偏少，仅1 d 超过20 mm，考虑春旱的影响，旱情一直持续，SAPEI的持续低值反映了旱情。6月10日降水近40 mm，缓解了旱情，同时SAPEI有所回升。6月14日又出现80 mm 降水，短时间内形成涝情，故6月14日为旱涝急转点。与之对应，SAPEI明显在6月14日快速上升并达到轻涝等级，有效地反映了该急转点。紧接着6月18日降水200 mm，涝情继续加重，SAPEI值的等级也相应提升。而后随着降雨逐渐减少，涝情也逐渐消散，本次旱涝急转事件结束。由此可知，SAPEI指标能够较好地反映旱涝过程，有效识别旱转涝的急转点。

1964年武汉市出现了典型的涝转旱现象。因此本文以此为基础进行了涝转旱事件的实例分析。降雨量和SAPEI值变化情况如图2（b）所示。当年6月24—29日，武汉市累计降水260 mm，形成涝情，SAPEI达到峰值。之后持续无有效降水且伴随高温天气，加之7月中下旬棉花进入生长旺盛期，需水量大，因此迅速形成旱情。在连续无雨日期间，SAPEI值持续下降，于7月10日解除涝情并于7月17日开始旱情，涝与旱间隔只有6d，反映了从涝到旱的急转。综上所述，不同于非日尺度的旱涝指标，SAPEI可逐日进行旱涝条件判断，因此可用于确定涝转旱事件中干旱的起始时间。因此，SAPEI作为旱涝急转事件的筛选指标具有一定的优越性。

图1 代表站APEI序列经验概率与log-Logistic 理论概率分布对比Fig.1 Comparison between the empirical probability distribution ofAPEIand the theoretical probability distribution of log-Logistic in representative stations

图2 武汉市典型旱涝急转事件过程Fig.2 Process of typical drought and flood abrupt alternation events

2.3 棉花旱涝急转在不同生育期的分布

1961—2019年湖北省棉花旱涝急转站次数和强度在不同生育期的分布特征如表2 所示。湖北省棉花在全生育期内共遭受旱涝急转事件317 次，其中旱转涝267 站次，涝转旱50 站次，旱转涝的累计旱涝急转强度指数约为涝转旱的5 倍，这表明在湖北省内，棉花旱涝急转灾害主要以旱转涝形式为主。对于棉花不同生育期的旱涝急转事件，花铃期内旱涝急转发生次数最多且累计强度最大，其次是吐絮期。苗期内不仅旱涝急转次数少而且平均强度最小，因此旱涝急转的风险最低。蕾期内旱涝急转事件具有次数较少但单次强度较高的特点。综合来看，棉花遭受旱涝急转风险最大的生育期是花铃期，其次是吐絮期和蕾期。对于棉花不同生育期内旱转涝事件，花铃期旱转涝次数及强度均明显高于其他生育期，而吐絮期次数仅次于花铃期。蕾期内虽然旱转涝次数最少但是单次平均强度较大。因此，旱转涝的生育期分布特征与旱涝急转总体特征相符。对于棉花不同生育期内的涝转旱事件，花铃期内涝转旱事件的累计强度和单次平均强度均最大，且发生次数仅次于吐絮期，因此涝转旱风险最高。苗期涝转旱站次数在10 次以内，平均强度接近全生育期均值，故涝转旱风险最低。吐絮期涝转旱虽然发生站次数最多，但平均强度值最低，这表明吐絮期内涝转旱具有频率较高但单次影响较小的特点。

表2 1961—2019年棉花不同生育期旱涝急转站次数与强度分布Table 2 Frequency and intensity distribution of the drought and flood abrupt alternation events (DFAA)at different cotton growth stages during 1961―2019注单次平均旱涝急转强度即为累计旱涝急转强度与站次数的比值。生育期旱涝急转 旱转涝 涝转旱站次数 累计强度 单次平均强度 站次数 累计强度 单次平均强度 站次数 累计强度 单次平均强度苗期 66 3315 50 61 3050 50 5 265 53蕾期 70 4326 62 58 3654 63 12 672 56花铃期 91 6377 70 77 5313 69 14 1064 76吐絮期 90 4485 50 71 3763 53 19 722 38全生育期 317 58 267 59 50 2700 54

2.4 棉花旱涝急转时空演变特征

1961—2019年湖北省棉花旱涝急转累计强度在不同年代的空间分布如图3 所示。由图3 可知，1961—1969年棉花旱涝急转累计强度的区间差异较大，高风险地区主要在鄂东南的洪湖地区和鄂西南的恩施市；1970—1979年，棉花旱涝急转的累计强度和分布范围都有所增加，高风险地区向北转移至鄂西北的十堰及江汉平原北部；1980—1989年棉花旱涝急转累计强度和分布范围有所减小，高风险区向东北转移至鄂西北的襄阳和鄂东北的黄冈地区；1990—1999年棉花旱涝急转的累计强度与1980—1989年持平，但分布范围继续减小，集中在湖北省西部；2000—2009年棉花旱涝急转累计强度和分布范围继续减小到最低水平，风险较高区域主要在中部和东部地区；但2010—2019年旱涝急转累计强度和发生范围显著增加，高风险地区集中在东部地区，主要位于鄂东的黄冈地区、武汉地区以及鄂西北的襄阳地区。整体来看，1970—1979年湖北省棉花旱涝急转的累计强度最大且范围最广，而从1990—1999年至今，湖北省棉花旱涝急转有总体风险增强、发生范围变广且自西部向东部转移的趋势。

文章来源：《灌溉排水学报》 网址: http://www.ggpsxbzz.cn/qikandaodu/2021/0709/872.html