基于SPI1960―2014郑州地区玉米生育期旱情变化.doc

基于SPI1960―2014郑州地区玉米生育期旱情变化 　　摘要：?州地区有一半的耕地无灌溉条件，同时土质多为砂壤土，蓄水保墒能力特别差。虽然年均降雨600 mm左右，但季节分布很不均匀同时降雨量呈逐年减少的趋势。该文以郑州地区1960到2014年逐月降雨量数据为基础计算标准化降雨指标，分析了不同时间尺度的spi值的特征。发现55年中郑州地区发生严重干旱6次，中旱5次，轻度干旱2次。在55年中，郑州地区有13年处于干旱的状况，发生干旱频率为，这表明郑州地区干旱频发。对郑州地区玉米的全生育期进行了调查。以一个月为尺度的spi值计算55年里玉米不同生育时期旱情发生的频率。发现在对产量有关键影响的7月份发生干旱的频率为31.5%，其中发生特旱和重旱频率为7.6%。重旱和特旱会造成玉米严重减产。 　　关键词：干旱；玉米；生育期；标准化降雨指标 　　在2007的IPCC上，指出从1900年到现在全球平均气温升高了0.74℃[1]。随着日益显著的全球变暖，全球性气候变暖这个环境问题也受到更多方面的关注[2]。由于全球温度的普遍升高，降水量的区域差异更加明显。近五十年来，根据资料中国总的年降水量呈减少趋势[3]；在北方各个流域中以黄河流域的年降水量减少17%的最为明显。进入新世纪以来，全国每年因灾导致的经济损失超过2000亿元，这其中干旱是自然灾害中，影响范围、波及人口、破坏能力最大的[4]。跟其他自然灾害比起来，干旱的特点是：出现次数多、时间持续长、造成破坏大，尤其会对农业生产造成不可挽回的损失[5]。1949年以后，全国修建了大量的农田水利工程，促进了农业科技的飞跃。前所未有的改善了全国的农业生产，对干旱有了一定的防御能力，保持了粮食产量的持续增长。虽然农业生产条件得到了很大的改善，但是由于底子太薄，据统计截至2009年全国有超过50%的农田缺少灌溉设施，生产力水平低下[6]。因此分析近几十年来干旱发生的频率、强度以及范围有很强的实际意义。 　　国内外很多学者对干旱指标做了大量的研究来分析干旱发生与发展的规律[7]。对于干旱来说，目前没有大家普遍接受的定义。一般来说大家将干旱分为四类气象干旱、农业干旱、水文干旱和社会经济干旱[8]。在这四种干旱中，造成其他三种干旱的基本原因是气象干旱。一般，气象干旱就能代表其他三种干旱[9]。研究气象干旱的指标有很多，其中比较有代表性的是：相对湿润指数、标准化降水指数（SPI）、Z指数[10]、帕默尔干旱指数[11]、综合气象干旱指数等。通常都利用以上指标来研究区域干旱的发生与发展规律。通过对不同干旱指标监测区域干旱的效果来讲，基于降水数据的标准化降雨指数SPI具有：计算简单、稳定性高、具有多时间尺度和时空可比性等优势，已经广泛应用于国内外的干旱监测中。 　　1 研究区 　　郑州地处河南省中部偏北，西南面地势山区、丘陵居多。同时降雨季节分布不均导致常有干旱发生，西部黄土岗地和低山丘陵的耕地无任何灌水条件，农业生产全靠天然降水[12]。这样无灌溉条件的雨养田占总灌溉面积的将近一半，同时郑州地区耕地的土质多为砂壤土蓄水保水能力差。综上所述，郑州地区农业比较容易受干旱灾害的影响。 　　2 资料与方法 　　2.1 数据来源 　　以来自于中国气象科学数据共享服务网的气象数据和河南省气象局提供的郑州市3个气象站以的逐月降水资料（mm）作为计算SPI指数的基础资料。该资料的时序为1960年到2014年55年的逐月降雨量。 　　2.2 研究方法 　　2.2.1 SPI（标准化降雨指标）的原理。SPI指标首先将降雨量进行正态化标准处理，把降雨量的变化用Γ函数来表达，将降雨累计频率标准化来计算出spi值，最终用spi值来划分干旱等级SPI。 　　根据计算原理，利用matlab程序编写公式，就可以计算出基于1、3、6、12不用时间尺度的SPI 标准值。根据GB/T20481-2006对SPI的干旱等级界定标准如下表1。 　　2.2.2 结果与分析。选择郑州57083基准站为代表站，选取1960-2014中55年的降水量为基本资料。计算发现1960年到2014年这55年间平均降水量为631.6 mm。通过降水量变化曲线进行初步分析，在1986-1997年12年间只有3年的降水量在平均值以上，其它9年都低于平均值。同时郑州地区年降水量逐年减少、干旱表现出逐年加重趋势。 　　本章首先以1年为时间尺度计算SPI指标，然后进行干旱等级划分，分析地区的旱情演变规律。根据SPI指标的计算方法，得出1960-2014年55年间SPI值化如图2所示，根据表1《气象干旱等级标准》表，得到这55年干旱等级如图3所示。 　　在1960-2014年的55年中，郑州地区发生严重干旱6次，中旱5次，轻度干旱2次。实际上，郑