氣候變化導致其他環境要素發生改變，進而影響人類的生產與生活。氣候變化已成為國內外廣泛關注的問題。眾多研究表明，全球變暖有增無減[1]。不同區域對全球變暖的響應存在明顯差異，故全球變暖所引起的區域氣候變化響應已經成為當前研究的熱點問題[2]。近年來，中國學者在區域氣候變化研究方面取得了大量研究成果[3–5]，蔡新玲等[6]利用陜北黃土高原 1961—2002 年的氣溫、降水量、相對濕度和風速等資料，全面分析了陜北黃土高原近 42 年的氣候變化特征；張麗花等[7]利用山西省1951—2010 年的氣溫和降水資料，運用趨勢分析法、Mann–Kendall 突變檢驗、馬爾可夫模型等分析了山西近 60 年來的氣候變化及旱澇趨勢。全球變暖背景下，關于區域氣候響應的研究雖然很多，但學者們傾向于研究干旱、半干旱區氣候變化對全球變暖的響應，關于濕潤地區氣候變化對全球變暖的響應研究較少[8]，將氣候變化與干旱趨勢相結合的研究更少。
衡陽盆地位于湘江中游，地處 26°07′～27°28′N，111°32′～113°17 E，總面積 15 310 km2，屬于大陸性中亞熱帶季風濕潤氣候區，其水熱資源可滿足農作物一年二熟或三熟的要求。該區主要的糧食作物是水稻。本區年降水量豐富，但降水年際變化與季節變化十分顯著，降水集中在 4—6 月，故早稻生長期一般不缺水。每年的 7—10 月降水較少，而這個時期正是晚稻生長需水量較大的時候，所以晚稻生產經常遭遇氣象干旱威脅。利用長時間序列的氣象數據研究衡陽盆地的氣候變化特征與氣象干旱趨勢，對本區晚稻的防旱抗旱和減輕旱災損失、保障水稻生產及糧食安全具有重要的參考價值，也可為區域制定中長期農業發展政策提供參考依據。
1 試驗數據與研究方法
1.1 氣象數據
基礎氣象數據為衡陽盆地行政轄區內祁東縣、衡東縣、衡南縣、衡山縣、衡陽縣、常寧市、耒陽市以及衡陽市城區等地的 8 個地面氣象觀測站1981—2013 年的日平均氣溫、年最高氣溫、年最低氣溫和日降水量。利用日平均氣溫，借助數據統計分析方法得出月平均氣溫、年平均氣溫；將日降水量進行累計求和，獲得各站點的月降水量、年降水量之后，再求出各站點的平均值，從而得出衡陽盆地月平均降水量、年平均降水量。利用公式\\(1\\)計算年平均氣溫距平；利用公式\\(2\\)計算年平均降水距平。利用計算得出的月平均氣溫、月平均降水量和年平均氣溫距平、年平均降水距平，采取回歸分析法等研究手段，對春季\\(3—5 月\\)、夏季\\(6—8 月\\)、秋季\\(9—11 月\\)、冬季\\(12 月、1—2 月\\)及年際的氣溫、降水量進行分析，揭示衡陽盆地的氣候變化特征。
公式\\(1\\)中TA表示某一年年平均氣溫距平；T 表示某一年年平均氣溫；T 代表氣候平均值。按照世界氣象組織的和中國的規定，氣候平均值取近 30年的平均值即可，本文中取 1981—2010 年的氣溫平均氣溫。
公式\\(2\\)中AP 為年平均降水量；P 為某一年的年降水量；P 為多年平均降水量。本文中取 1981—2010 年的平均降水量。
1.2 干旱趨勢分析方法
干旱是指某一時段內的缺水現象。干旱趨勢研究離不開干旱指數計算及干旱等級劃分?，F有的關于干旱指數研究的成果頗多，可分為氣象干旱指數、水文干旱指數、農業干旱指數以及社會經濟干旱指數等。氣象干旱常常誘發水文干旱、農業干旱以及社會經濟干旱事件，故氣象干旱指數研究更有意義。中國 2006 年頒布的《氣象干旱等級》國家標準\\(GB/T 20481—2006\\)[9]中提出了多種干旱等級劃分標準，其中，綜合氣象干旱指數\\(以下用 CDI表示\\)同時考慮了降水和蒸發能力因子，與單純利用降水量的干旱指數比較具有較大優越性[10]，成為目前國內干旱監測和評估業務工作中普遍使用的方法。本文中采用 CDI 指數法確定干旱等級，用干旱頻率表示干旱指數，故干旱趨勢分析由 2 步完成。
步驟 1：計算近 33 年的逐日 CDI。
CDI=aP30+bP90+cH30\\(3\\)式\\(3\\)中 P30、P90分別是近 30 d 和近 90 d 的標準化降水指數；H30為近 30 d 相對濕潤度指數；a為近 30 d 標準化降水系數，平均取 0.4；b 為近 90 d標準化降水系數，平均取 0.4；c 為近 30 d 相對濕潤系數，平均取 0.8。通過公式\\(3\\)，利用前期平均氣溫、降水量可以滾動計算出每天的 CDI。再根據 CDI 確定氣象干旱等級，見表 1。
步驟 2：計算近 33 年逐年干旱發生頻率。本文中的干旱發生頻率即為干旱指數。DI=n/N，式中，DI 為干旱指數；n 為近 33 年中每年干旱發生的時間\\(d\\)，即出現輕旱及其以上等級干旱的發生時間\\(d\\)；N 為資料樣本總數。
2 結果與分析
2.1 氣溫變化特征
2.1.1 年變化
利用衡陽盆地氣溫數據，統計得出近 33 年年平均氣溫為 18.1 ℃，年平均氣溫最高值為 19.2 ℃，出現在 2007 年，該年氣溫距平為 1.1 ℃；1984 年年平均氣溫最低，為 17.1 ℃，其氣溫距平為–1.1 ℃。
由圖 1 可見，近 33 年年平均氣溫呈上升趨勢，年上升 0.034 1 ℃，其變暖程度高于全國平均水平。
由圖 2 可見，1981—1997 年中只有 1983 年的氣溫距平為正數，其余年份氣溫距平均為負值，氣溫距平為負的年份所占比例為 94.1%，說明近 33 年前段時間是氣候偏冷期；1998—2013 年，氣溫距平為正的年份所占比例為 87.5%，由此可見，自 1998 年以來，衡陽盆地的氣候明顯變暖。
2.1.2 季節變化
從四季氣溫變化曲線\\(圖 3\\)可以看出，四季氣溫均呈緩慢上升，以春季氣溫上升最快，其氣溫年上升 0.054 4 ℃，春季最高氣溫為 19.5 ℃，出現在 2008年，最低氣溫出現在 1996 年，為 16.2 ℃，最高氣溫與最低氣溫的差為 3.3 ℃；冬季變暖的幅度僅次于春季，其氣溫年上升 0.040 7 ℃，冬季最高氣溫達 9.4 ℃，出現在 1999 年，最低氣溫出現在 1984年，為 4.3 ℃，冬季氣溫變化幅度達 5.1 ℃；秋季氣溫年上升 0.035 1℃，說明秋季增溫不顯著；夏季平均氣溫年上升 0.006 3 ℃，是四季增溫幅度最小的季節。由此可見，近 33 年衡陽盆地春季、冬季升溫對氣溫年平均升高起了主要作用，也體現了“暖冬”氣候的發展趨勢。
2.2 降水變化特征
2.2.1 年際變化
經統計分析后得出，衡陽盆地近 33 年的年降水量平均為 135 1.0 mm，年降水量最大值出現在1998 年，為 182 2.2 mm，年降水量最小值為 104 3.4mm，出現在 2003 年，最大值與最小值的差為 778.8mm。從年降水量變化曲線\\(圖 4\\)看，近 33 年降水量呈緩慢減少趨勢，年降水量減少 0.808 0 mm。20世紀 80 年代降水的年際變化較為平緩，90 年代變化較為劇烈。圖 5 顯示，1982—1989 年連續 7 年的降水距平為負數，反映出 20 世紀 80 年代是小雨期，而 90 年代有 7 年的降水距平為正數，表明 90 年代的降水較為豐富。21 世紀的 13 年中，有 8 年的降水距平為負數，說明降水又呈現減少趨勢。
2.2.2 季節變化
由四季降水趨勢\\(圖 6\\)可知，春、夏季降水量多，秋、冬季降水量偏少，而且近 33 年衡陽盆地降水季節變化差異明顯。春、夏季降水呈明顯增加趨勢，尤其是春季降水量增加幅度最大，年增幅為2.664 2 mm，2004 年春季降水量高達 695.8 mm，占當年總降水量的 49.6%；夏季降水年增幅為0.447 1 mm，其中 1994 年的夏季降水量最大，為745.4 mm，占當年總降水量的 41.9%。近 33 年冬季降水呈減少趨勢，年減幅為 0.584 2 mm；秋季降水量遞減趨勢最大，年減幅為 3.335 1 mm，1992年秋季的降水量極少，僅 63.6 mm，占當年總降水量的 4.6%。秋季降水量最大的是 1982 年，為 381.1mm，占當年總降水量的 23.9%?？梢?，衡陽盆地降水季節差異大，秋季降水嚴重不足。
2.3 干旱趨勢分析
2.3.1 年際變化
由圖 7 可見，近 33 年衡陽盆地的干旱頻率呈增加趨勢，年增幅為 0.379 9%。將 33 年劃分成 3個時段進行統計分析，得出 2001—2013 年平均干旱頻率最大，為 33.9%；1981—1990 年干旱頻率次之，為 28.2%；1991—2000 年平均干旱頻率最小，為 25.2% 。這一特征與近 33 年年降水量變化趨勢相對應，即降水量減少的時期正是干旱頻率增大的時期。由圖 8~10 可見，衡陽盆地的特旱頻率增加趨勢最明顯，其年增幅為 0.231 6%，表明近 33 年衡陽盆地特旱越來越嚴重；重旱頻率增加趨勢僅次于特旱頻率，年增幅為 0.096 4%。
2.3.2 季節變化
由圖 11 看出：衡陽盆地夏季、秋季干旱頻率較大，春季、冬季干旱頻率較小。33 年秋季平均干旱頻率為 42.5%，即秋旱為 2.5 年 1 遇；夏季平均干旱頻率為 36%；冬季平均干旱頻率為 12.1%；春季干旱頻率最小，為 9.66%，約 10 年 1 遇。秋季干旱頻率增加趨勢明顯，年增幅為 0.910 4%；春季干旱年增幅為 0.399 1%；夏季與冬季的干旱頻率呈減少趨勢。這說明隨著氣候變暖，秋季蒸發加強，降水量減少，干旱趨勢加重。
3 結論與討論
1\\) 衡陽盆地近 33 年年平均氣溫為 18.1 ℃，年均氣溫最高為 19.2 ℃，年均氣溫最低為 17.0 ℃。根據年平均氣溫距平值將氣溫變化大致劃分成 2 個時間段，即 1981—1997 年為氣候偏冷期，1998—2013年為氣候偏暖期。春、夏、秋、冬季氣溫均呈變暖趨勢，以春季升溫率最大，年增幅 0.054 4 ℃，冬季增溫趨勢也較明顯，年升溫 0.040 7 ℃，秋季年升溫0.035 1 ℃，夏季升溫最緩慢。
2\\) 衡陽盆地年平均降水量為 1 351.0 mm，年降水量最大值為 1 822.2 mm，出現在 1998 年；年降水量最小值為 1 043.4 mm，出現在 2003 年。由年降水量距平分析可知，20 世紀 80 年代是小雨期，90 年代是多雨期；21 世紀以來，降水又呈現減少趨勢。衡陽盆地降水季節差異明顯，春、夏季降水豐富，且呈增加趨勢；秋、冬季降水較少，并呈下降趨勢，其中秋季降水下降趨勢最顯著，降水量年均減少 3.335 1 mm。
3\\) 由逐日氣候干旱指數分析結果可知，衡陽盆地近 33 年干旱趨勢呈波動變化，即 2001—2013 年平均干旱頻率最大，為 33.89%；1981—1990 年平均干旱頻率次之，為 28.17%；1991—2000 年平均干旱頻率最小，為 25.16%。這一特征與近 33 年年降水量變化趨勢相對應，即降水量減少時期正是干旱頻率增大時期，說明影響干旱變化的主要因素是降水量。干旱季節變化特征是夏季、秋季干旱頻率較大，春季、冬季干旱頻率較小，夏季與冬季干旱呈減弱趨勢，秋季與春季干旱呈加強趨勢，尤其是秋季干旱頻率明顯增大。
4\\) 衡陽盆地近 33 年氣候向“暖干”趨勢發展。氣溫呈緩慢上升趨勢，年上升 0.034 1 ℃；年降水量呈緩慢減少趨勢，年降水量減幅為 0.808 0 mm；干旱頻率年增加 0.379 9%，不同等級干旱類別中，以特旱頻率增加率最大，年增加 0.231 6%。一旦出現特旱，農業受損嚴重。衡陽盆地干旱災情歷史數據顯示農業旱情呈加重變化趨勢[11]，可見，本文關于干旱趨勢的研究方法具有較高的可信度，但本研究中僅對衡陽盆地的氣候進行了時間變化分析，關于空間變化趨勢有待研究。
參考文獻：
[1] 王紹武，羅勇，趙宗慈，等．關于氣候變暖的爭議[J]．自然科學進展，2005，15\\(8\\)：917–922．
[2] 王海燕，殷淑燕，?？〗埽?50 年來晉西北地區氣候變化分析[J]．干旱區資源與環境，2009，23\\(12\\)：71–75．
[3] 竇睿音，延軍．1960—2010 年關中地區旱澇災害對氣候變化的響應[J]．湖南農業大學學報：自然科學版，2012，38\\(5\\)：542–547．
[4] 馬柱國，符淙斌．中國干旱和半干旱帶的 10 年際演變特征[J]．地球物理學報，2005，48\\(3\\)：519–525．
[5] 于淑秋，林學椿，徐祥德．中國西北地區近 50 年降水和溫度的變化[J]．氣候與環境研究，2003，8\\(1\\)：9–18．
[6] 蔡新玲，王繁強，吳素良．陜北黃土高原近 42 年氣候變化分析[J]．氣象科技，2007，35\\(1\\)：45–48．
[7] 張麗花，延軍平，劉櫟杉．山西氣候變化特征與旱澇災害趨勢判斷[J]．干旱區資源與環境，2013，27\\(5\\)：120–125．
[8] 黃建平，季明霞，劉玉芝，等．干旱半干旱區氣候變化研究綜述[J]．氣候變化研究進展，2013，9\\(1\\)：9–14．
[9] GB/T20481—2006，氣象干旱等級[S]．
[10] 鄒旭愷，任國玉，張強．基于綜合氣象干旱指數的中國干旱變化趨勢研究[J]．氣候與環境研究，2010，15\\(4\\)：371–378．
