材料与方法
1.1 研究区概况
大连市位于中国辽东半岛最南端，西北濒临渤海，东南面向黄海，地理位置为120°58′-123°31′E、38°43′-40°10′N。全市总面积12 574 km2，耕地面积占土地总面积的22.8%，林业用地面积占总面积的33.1%，滩涂面积占总面积的5.2%。大连市主要有黄海流域和渤海流域两大水系，境内最大的河流为碧流河。大连属暖温带亚湿润季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明。年平均气温10 ℃左右，无霜期180～200 d，年平均降水量在550～950 mm，年平均日照时间2 710 h左右；6级或6级以上大风时间，沿海每年90～140 d，内陆35～50 d，冬、春季较多，夏、秋季较少。
1.2 数据来源
采用1951-2013年大连市气象监测站日平均气温和日降水量资料，分别计算各月、春季（4-5月）、夏季（6-8月）、秋季（9-10月）和农作物生长季（4-10月）的平均气温以及>10 ℃积温、降水量等相关统计量。
1.3 研究方法
1.3.1 气候倾向率 用一元线性函数的一次项系数表征气象要素的趋势变化特征[18]。
y=ax+b （1）
式中，y为气象要素，x为时间序列号（x=1951，1952，1953，…，2013年），b为常数项，a为线性倾向值，也称气候倾向率，一般用每10年的气候倾向率来表示。a的大小反映了上升或下降的变化速率。a<0表示y随时间呈下降趋势；反之，表示上升趋势。
1.3.2 旱涝指数 旱涝指数是用同一时期的降水量与农业需水量之比来表示[19，20]。
K=R/Q （2）
Q=0.16∑ti （3）
式中，K为旱涝指数；R为降水量；∑ti为同期>10 ℃积温；Q为可能蒸发量，也称农业需水量。依据旱涝指数可将干湿程度分为7个等级，见表1。
1.3.3 标准偏差 用于衡量数据值偏离算术平均值的程度，数据分散程度的标准，可确定极端事件发生几率[21]。
式中，S为标准偏差，N为样本数，yi为第i年的值；y为总体平均值。
1.3.4 统计分析 在Excel程序支持下完成。
2 结果与分析
2.1 农业降水量变化
2.1.1 各季节降水量 春季降水量历年平均值为79.7 mm，占年降水量的12.7%，占农作物生长季的14.0%。最少降水量为19.7 mm（1981年），最多为231.7 mm（2009年），标准偏差为44.7 mm。降水正常值为35.0～124.4 mm，异常偏多（>124.4 mm）有9年，几率为14.3%；异常偏少（<35.0 mm）有10年，几率为15.9%。降水倾向率为3.29 mm/10年，呈增加趋势，即近63年春季降水量线性增加20.7 mm。各个年代平均降水量见表2，其中20世纪80年代降水量最少，21世纪前10年最多，相对增加46.4 mm。近13年（2001-2013年）比前50年（1951-2000年）平均降水量增加29.4 mm。
夏季降水量历年平均值为392.1 mm，占年降水量的62.4%，占农作物生长季的68.8%。降水量最少为132.1 mm（1999年），最多为676.8 mm（2011年），标准偏差为133.0 mm。降水正常值在259.1～525.1 mm，异常偏多（>525.1 mm）有12年，几率为19.0%；异常偏少（<259.1 mm）有13年，几率为20.6%。降水倾向率为-6.10 mm/10年，呈减少趋势，即近63年夏季降水量线性减少38.4 mm。其中21世纪前10年降水量最少，20世纪60年代最多，相对减少96.5 mm。由于近3年（2011、2012、2013年）夏季降水量剧增，使得近13年（2001-2013年）平均降水量上升，与前50年（1951-2000年）平均值相近，仅少1.2 mm。
秋季降水量历年平均值为97.9 mm，占年降水量的15.6%，占农作物生长季的17.2%。降水量最少为6.7 mm（1982年），最多为328.7 mm（1992年），标准偏差为59.4 mm。降水正常值为38.5～157.3 mm，异常偏多（>157.3 mm）有7年，几率为11.1%；异常偏少（<38.5 mm）有4年，几率为6.3%。降水倾向率为-3.47 mm/10年，呈减少趋势，秋季降水量线性减少21.9 mm。其中20世纪50年代降水量最多，20世纪80年代最少，相差40.6 mm。近13年（2001-2013年）比前50年（1951-2000年）平均降水量减少0.4 mm，说明近年来秋季降水量接近历史平均水平。
2.1.2 农作物生长季降水量 农作物生长季降水量历年平均值为569.7 mm，占年降水量的90.6%，降水量最少为213.2 mm（1999年），最多为888.0 mm（1951年），降水极差为674.8 mm，标准偏差为172.2 mm。农作物生长季降水正常值在397.5～741.9 mm，异常偏多（>741.9 mm）有11年，几率为17.5%；异常偏少（<397.5 mm）有13年，几率为20.6%。由图1可知，农作物生长季降水量略呈减少趋势，倾向率为-6.29 mm/10年，降水量线性减少39.6 mm。其中20世纪80年代降水量最少，20世纪70年代最多，相差102.3 mm。前30年（1951-1980年）降水较多，平均为597.7 mm，后30年（1981-2010年）降水相对较少，平均为525.1 mm，平均减少72.6 mm。而近13年（2001-2013年）与前50年（1951-2000年）相比，降水量平均增加27.8 mm。2005-2013年降水量明显增加，并接近前30年（1951-1980年）的平均水平。
2.2 农业需水量变化
2.2.1 各季节需水量 春季需水量历年平均值为101.9 mm，占农作物生长季需水量的17.2%，最大值为149.1 mm（1989年）。经线性趋势分析，需水倾向率为2.294 mm/10年，呈增加趋势，即近63年春季需水量线性增加14.5 mm。各个年代平均需水量见表2，其中20世纪50、60年代需水量最少，20世纪90年代最多，年代最大相差17.0 mm。近33年（1981-2013年）需水量比前30年（1951-1980年）平均增加9.3 mm。
夏季需水量历年平均值为331.5 mm，占农作物生长季需水量的56.0%，最多为364.8 mm（2000年），需水倾向率为3.017 mm/10年，呈增加趋势，夏季需水量线性增加19.0 mm。其中20世纪60年代需水量最少，20世纪90年代最多，年代最大相差18.9 mm。近33年（1981-2013年）需水量比前30年（1951-1980年）平均增加12.3 mm。
秋季需水量历年平均值为158.5 mm，占农作物生长季需水量的26.8%，最大值为188.4 mm（1998年），需水倾向率为3.290 mm/10年，呈增加趋势，秋季需水量线性增加20.7 mm。其中20世纪50年代需水量最少，21世纪90年代最多，年代最大相差16.4 mm。近33年（1981-2013年）需水量比前30年（1951-1980年）平均增加10.1 mm。
2.2.2 农作物生长季需水量 农作物生长季需水量历年平均值为591.9 mm，最大值为675.1 mm（2001年）。由图2可以看出，农作物生长季需水量呈增加趋势，序列相关系数为0.512 9（P<0.01），倾向率为8.601 mm/10 年，需水量线性增加54.2 mm。各个年代平均需水量见表2，其中20世纪50年代需水量最少，20世纪90年代最多，平均相差49.0 mm。前30年（1951-1980年）需水量较少，平均为575.2 mm，后33年（1980-2013年）需水量相对较多，平均为607.0 mm，相对增加31.8 mm。近13年（2001-2013年）与前50年（1951-2000年）相比，需水量平均增加20.8 mm，说明随着气候变暖农作物生长季需水量也在增加。
2.3 水平衡及旱涝分析
2.3.1 各季节水平衡及旱涝 同时期降水量与需水量之差称为水平衡。春季水平衡为-22.2 mm，降水不足，占春季需水量的21.8%。1951-2013年降水盈余的有17年，几率为27.0%；降水亏缺的有46年，几率为73.0%。分析各个年代平均水平衡得出，降水亏缺最多的是20世纪80、90年代，水平衡分别为-43.7、-43.6 mm；21世纪前10年降水盈余3.9 mm。由表2可知，春季总体表现为轻旱类型，其中20世纪80、90年代为中旱类型，2001-2013年表现为正常类型。K倾向率为0.022/10年，呈上升趋势，即春季湿润程度有所增加。由表3可知，近63年春季中旱出现概率为22.2%，轻旱、正常、湿润为34.9%，中涝、重涝出现频率为14.3%，重旱出现频率高达28.6%，约占样本数的1/3，约10年3遇。
夏季水平衡为60.6 mm，降水盈余，占夏季需水量的18.3%。1951-2013年降水盈余的有41年，几率为65.1%；降水亏缺的有22年，几率为34.9%。分析各个年代平均水平衡得出，降水盈余最多出现在20世纪50、60和70年代，1951-1980年平均盈余89.3 mm；1981-2010年平均盈余14.5 mm；由于近13年（2001-2013年）降水有所增加，水平衡为53.5 mm。由表2可知，夏季总体表现为为湿润类型，1951-1980年表现为湿润、中涝类型；1981-2013年表现为正常、湿润类型。由表3可知，夏季中旱、重旱出现概率为11.1%，约10年1遇；中涝、重涝出现频率为36.5%，重涝出现频率为23.8%，约10年4遇。K值气候倾向率为-0.029/10年，说明夏季气候向干燥方向发展。
秋季水平衡为-60.6 mm，降水不足，占秋季需水量的38.2%。1951-2013年中降水盈余的有11年，几率为17.5%；降水亏缺的有52年，几率为82.5%。分析各个年代平均水平衡得出，降水亏缺最多出现在20世纪80年代，平均为-76.8 mm；而50年代最少为-30.4 mm。由表2可知，秋季旱涝指数为中旱类型。从各个年代分析结果看，除20世纪50年代表现为轻旱类型，其他各年代均表现为中旱类型。由表3可知，秋季中旱、重旱出现概率为66.7%，其中重旱出现频率为42.9%，约4年1遇；中涝、重涝出现频率为6.4%。K值气候倾向率为-0.035/10年，说明秋季气候向干燥方向发展。
2.3.2 农作物生长季水平衡及旱涝 农作物生长季水平衡为-22.0 mm，降水略显不足，仅占需水量的3.8%。1951-2013年降水盈余的有33年，几率为52.4%；降水亏缺的有30年，几率为47.6%。在近63年里，降水异常盈余的有9年，几率为14.3%；降水异常亏缺的有14年，几率为22.2%。分析各个年代平均水平衡得出，20世纪50、60和70年代降水盈余，分别为9.4、31.7、26.5 mm，从20世纪80年代开始出现降水亏缺，亏缺最多的在80和90年代，分别为-88.8 mm和-98.9 mm。由此计算，前30年（1951-1980年）降水盈余22.5 mm，后30年（1981-2010年）降水亏缺82.0 mm。由图3可知，水平衡呈下降趋势，气候倾向率为-14.887 mm/10年。因近5年（2009-2013年）连续出现较大降水，水平衡平均值高达107.0 mm，使水平衡整体线性趋势上扬。
经K值分析，农作物生长季干湿程度总体表现为正常类型（K为0.97）。从各个年代分析结果看，20世纪80-90年代表现为轻旱类型，其他各年代均表现为正常类型。由表3可知，农作物生长季中旱、重旱出现概率为23.8%，其中重旱出现频率为4.8%，约20年1遇；中涝、重涝出现频率为14.3%。前30年（1951-1980年）K为1.04，表现为正常；后30年（1981-2010年）K下降至0.87，表现为轻旱类型。由图4可知，K值气候倾向率为-0.024/10年，说明农作物生长季气候在向干燥方向发展。而近5年（2009-2013年）由于降水较多干湿指数位于较高水平，平均值为1.18，成为湿润类型，减缓了气候继续朝着干燥方向发展的趋势。
3 结论
1）农作物生长季4-9月间各个时间段降水量历年变化趋势各不相同，春季（4-5月）降水量呈增加趋势，夏季（6-8月）和秋季（9-10月）降水量呈减少趋势。经线性趋势分析，春季降水量增加20.7 mm，夏季降水量减少38.4 mm，秋季减少21.9 mm。农作物生长季降水量总体表现出下降趋势，减少39.6 mm。
2）随着气候变暖，农作物生长季的各个时间段农业需水量均表现出增加趋势。经线性趋势分析，春季需水量增加14.5 mm，夏季增加19.0 mm，秋季增加20.7 mm，全生长期（4-10月）增加54.2 mm。
3）经水平衡分析可知，农作物生长季各月中除4、7、8月降水量盈余外，其他各月均表现不足。春季降水亏缺21.8%，夏季降水盈余18.3%，秋季亏缺38.2%，农作物全生长期降水亏缺3.8%。
4）因降水变化幅度较大，大连地区旱灾、涝灾同时存在，春季的4、5月，夏季的6月，秋季的9、10月均以旱灾为主，7、8月则以涝灾为主。春季中旱、重旱频率为50.8%，中涝、重涝频率为14.3%；夏季中旱、重旱频率为11.1%，中涝、重涝频率为36.5%；秋季中旱、重旱频率为66.7%，中涝、重涝频率为6.4%；全生长期中旱、重旱频率为23.8%，中涝、重涝频率为13.3%。
4 讨论
大连市降水年际、季节变化较大，旱、涝灾害同时存在。分析结果得出，大连地区春、秋两季以干旱灾害为主，夏季则以涝灾为主。随着气候变暖，降水量和需水量呈逆向变化过程，即降水量在减少，需水量在明显增加，暖干旱化日趋严重。从各年代来看，各个季节降水离散度较大，旱、涝成灾严重，例如：1995年4月降水量7.6 mm，2012年5月0.2 mm，发生了严重的春季干旱，2009年4-5月连续降水231.2 mm，发生了严重的春季涝灾，严重影响了春季播种和苗期生长；2013年7月降水517.1 mm，出现了夏季涝灾，而同年的8、9月连续两个月降水只有14.1 mm，又出现了秋季重旱灾害。因此，大连地区在防灾减灾体系建设中，旱灾、涝灾的防御工作应同时进行。
旱涝灾害防御应从以下4点抓起：①提高认识。切实掌握大连市降水分布特征和变化规律，提高职能部门及百姓对自然灾害的风险防控意识，要清楚认识到大连市旱涝灾害对农业生产影响的严重性，如2009年秋季干旱造成大面积秋季蔬菜绝收，菜价上涨等实际案例。②工程建设。农田基本建设是防灾减灾的基础工程。山地、河滩植树种草可减少径流和蒸发，对洪水和干旱具有长效抑制作用。因地制宜建设台田、平整土地，设计遇干旱能灌溉、遇多雨能排涝的多功能农田。③掌握信息和新技术。提高天气预报准确率，建立天气预测预报信息平台，通过通讯、电视、电台，农村大喇叭、电子屏幕等方式，扩大覆盖区域，让公众在第一时间掌握天气变化动向和未来趋势，做到提早预防。引进人工影响天气新技术，开发云水资源，人工增雨可提高有效降水缓解干旱程度，人工消雹消云可驱散积雨云减轻冰雹暴雨洪涝的危害程度。④协同联网资源共享。各个部门都有自己的防灾减灾服务平台，单一作战能量发挥有限，建立监测系统网络资源共享，防灾减灾能力和效果、效益倍增。自然灾害相互之间是有联系的，一个灾害的发生可引发次生灾害，如暴雨可引发山洪和泥石流。所以加强监测和信息传输工作显得尤为重要。
大连市旱涝灾害发生频率较高，对农业生产影响较大，建立灾害预警机制及信息共享平台，做到快速反应，联合作战，减少受灾损失则非常必要。本研究结果可为进一步研究旱涝发生规律和防灾减灾工作提供科学依据。
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