许昌市春季干旱发生频率及人工增雨需求分析

李 芳，王卫民

(河南省许昌市气象局，河南许昌 461000)

干旱常常给农业生产造成严重损失，因此各地对干旱特征的研究均极为重视［1－5］，如冉荣生等［1］对重庆市各区县春旱发生频率、分布情况以及开始期、结束期、持续时间等进行了系统研究，并利用区域干旱指数，系统分析了重庆市区域性春旱的时间变化特征;张金龙等［4］选取河北省有连续观测资料的72个观测站日降水量和日平均气温，应用干旱综合指数(CI)对河北省干旱过程进行监测与诊断，分析了河北省气候干旱的时空变化特征及其成因，结果表明河北省各地均有干旱发生，中南部为干旱多发区，各地区均是4月和5月干旱发生频率最高，秋季干旱发生的频率也很高;唐熠［5］等对1957～2008年桂林秋季干旱特征进行了分析，并针对人工增雨作业需要，分析了适合人工增雨作业的大气环流背景和雷达回波，为人工增雨选择适宜作业区域和作业时机提供依据。这些研究结果为各地指导农业生产抗旱减灾起到重要作用。

许昌市处于南北气候过渡带，境内气候复杂多变，是河南省气象灾害频繁发生的地市之一，每年因气象灾害造成的经济损失约占全市GDP的3%～5%。干旱是主要的气象灾害之一，一年四季都有可能发生，尤其是春旱发生频率较高。如2001年春季许昌市遭遇了自1951年以来的特大旱情，给农业生产造成严重损失。近年来，许昌市针对不同时期出现的干旱，在加强农田水利基础设施建设和提高灌溉技术节约用水的同时，积极开发利用空中云水资源，抓住有利的天气条件，开展人工增雨作业。笔者在此主要对该地区近58年春季降水特征、变化规律和人工增雨需求进行了分析，以期为该地区防灾减灾应对气候变化、合理开发利用空中云水资源提供科学依据。

1 资料和方法

选用许昌观测站1953～2010年月、季等降水资料作为研究对象，采用平均值、距平分析等数理统计方法［6－7］对许昌市近58年春季降水量进行了分析，研究了该地区近58年春季降水变化规律，并对春季干旱发生频率和人工增雨需求进行了分析。将春季降水距平百分率的干旱等级划分为5个等级:季降水距平百分率Pa＞－25%的为无旱，－50% ＜Pa≤－25%的为轻旱，－70% ＜Pa≤ －50%为中旱，－80%＜Pa≤－70%为重旱，Pa≤－80%为特旱。

2 季降水量总体分布情况

1953～2010年许昌市春季平均降水量为142.6 mm，最多的是1964 年(383.0 mm)，最少的是2001 年(24.2 mm)，相差达358.8 mm。从1953～2010年许昌市春季降水量距平百分率变化(图1)可看出，春季降水距平百分率变化范围为－83.03% ～168.58%，表明春季降水量的年际变化较大;春季降水负距平年份为36年，正距平年份为22年，总体上春季降水偏少年份居多。经统计，1953～2010年许昌市58年中有21年春季发生干旱，发生频率为36.2%，平均每2.8年出现一次。其中有轻旱年份11年，中旱年份9年，发生频率分别为18.7%和15.5%;特旱年份1年，发生在2001年。季降水距平百分率Pa≤－50%的年份有10年，其中1953～1994年间的42年中出现5次，1995年后Pa≤－50%的年份明显增加，1995～2010年间的16年中就出现5次，说明近年来出现较重干旱年的频率在增加。

3 人工增雨需求分析

春季降水距平百分率Pa为正距平年份有22年，其中Pa在30%以上的有13年，平均4.5年出现一次，这些年份降水量较多，一般不需要实施人工增雨作业。春季降水量负距平年份，季降水量较常年偏少，一般都需要实施人工增雨作业，以缓解旱情。春季降水量距平百分率Pa≤－50%的年份有10年，干旱较为严重，这些年份出现的降水过程也较少，作业机会偏少。但仍会出现一些自然降水量超过5 mm以上的天气过程，如1995年春季降水量距平百分率Pa为－60.5%，仍出现4次日雨量在5 mm以上的降水天气，其中2次为日雨量在10 mm以上的降水天气，因此有可能利用这些作业机会开展人工增雨作业，增加降水量以减轻旱情。

根据许昌市1953～2010年春季3～5月的日降水资料，统计分析了负距平年份春季雨日频数和不同降水量级雨日概率分布。参考地面气象观测规范，日雨量(包括雨夹雪、雪)在1 mm以上确定为1个雨日，对降水量级的分档间隔分别为1.0 ～ 2.9、3.0 ～ 4.9、5.0 ～ 9.9、10.0 ～ 24.9、25.0 ～49.9、50.0 ～99.9 mm。由1953 ～2010 年许昌市春季降水量负距平年份雨日频数(图2)可见，在36个负距平年份，春季雨日频数最大为22次，最小为6次，平均值为13.1次，一般多为10次以上。从1953～2010年许昌市春季降水量负距平年份不同降水量级雨日概率分布(图3)平均情况来看，在负距平年份出现1.0～2.9 mm降水量级雨日的概率最大，为36.4%，其次为 5.0 ～9.9 mm 降水 量级的雨 日 概 率(26.3%);降水量级为3.0 ～4.9 和10.0 ～24.9 mm 的雨日概率分别为15.4%和17.7%，出现25 mm以上降水量级的雨日概率较小，仅为0.04%，说明在负距平年份的雨日多为小到中雨降水量级。

许昌市是小麦主产区，3～5月是小麦生长关键期，在负距平年份，季降水量较常年偏小，造成的干旱对小麦生长极为不利。因此，应利用负距平年份出现的每一次降水过程实施人工增雨作业。负距平年份的不同降水量级雨日概率分布在一定程度上反映了人工增雨可作业几率。如果把3 mm以上降水量级的雨日作为一次有可能实施人工增雨作业的降水天气，在许昌春季降水的负距平年份，则每年春季平均有8次作业机会，最多18次，最少3次;5 mm以上和10 mm以上降水量级的作业机会最多分别为9和5次，其平均值分别为6和3次。

4 小结

(1)1953～2010年许昌市春季平均降水量为142.6 mm，最多的是1964 年(383.0 mm)，最少的是2001 年(24.2 mm)，相差达358.8 mm。春季降水距平百分率变化范围为－83.03% ～168.58%，表明春季降水量的年际变化较大，在极端年份会出现春涝和严重春旱。

(2)许昌春季干旱发生频率为36.2%，平均每2.8年出现一次。58年中有轻旱年份11年，中旱年份9年，发生频率分别为18.7%和15.5%;特旱年份1年。春季降水距平百分率Pa≤－50%的年份有10年，近年来许昌市春季出现较重干旱年的频率在增加。春季降水距平百分率Pa为正距平年份有22年，这些年份降水量较多，一般不需要实施人工增雨作业。

(3)年降水量负距平年份，年降水量较常年偏少，一般都需要实施人工增雨作业，以缓解旱情。对于降水量距平百分率在－50%以下的年份，干旱较为严重，这些年份出现的降水过程也较少，作业机会偏少。但仍会出现一些自然降水量超过10 mm以上的天气过程，因此有可能利用这些作业机会实施人工增雨作业，增加降水量以缓解旱情。

(4)根据许昌市春季降水量负距平年份雨日频数分析，在36个负距平年份，春季雨日频数最大为22次，最小为6次，平均值13.1次，一般多为10次以上。从降水量负距平年份不同降水量级雨日概率分布平均情况来看，在负距平年份出现1.0～2.9 mm降水量级雨日的概率最大，为36.4%，其次为5.0～9.9 mm降水量级的雨日概率(26.3%)。降水量级为3.0 ～4.9 和10.0 ～24.9 mm 的雨日概率分别为15.4%和17.7%，出现25 mm以上降水量级的雨日概率较小，说明在负距平年份的雨日多为小到中雨降水量级。

(5)负距平年份不同降水量级雨日概率分布在一定程度上反映了人工增雨可作业几率。如果把3 mm以上降水量级的雨日作为一次有可能实施人工增雨作业的降水天气，在许昌每年春季平均有8次作业机会，最多18次，最少3次。5mm以上和10mm以上降水量级的作业机会最多分别为9和5次，其平均值分别为6和3次。

［1］冉荣生，唐云辉，高阳华.重庆市春季干旱时空分布特征研究［J］.贵州气象，2002，26(2):8 －11.

［2］张霞，林丽，禹春桂.郑州地区春季旱涝特征分析及趋势预测［J］.河南气象，2002(1):18－19.

［3］朱爱荣，梁生俊，黄祖英，等.陕西关中近40年春季旱涝分析［J］.灾害学，1996，11(4):74 －78.

［4］张金龙，刘学锋，于长文.河北省干旱分布特征和变化规律分析［J］.干旱区研究，2012，29(1):41 －46.

［5］唐熠，蒋运志，赵洁妮.桂林秋季干旱特征和人工增雨潜力分析［J］.安徽农业科学，2010，38(3):1317 －1319.

［6］施能.气象统计预报［M］.北京:气象出版社，2009:2 －35.

［7］黄嘉佑.气象统计分析与预报方法［M］.北京:气象出版社，2004:2－35.