干旱是指在一定地区一段时间内因降水较少造成大气、土壤干燥的气候现象，工农业生产和人民生活因缺水无法满足其正常需要即形成旱灾。迄今为止，干旱是当今全球最严重的自然灾害，其影响范围最广、经济损失最大，全世界有将近50%的国家和地区遭受过严重干旱。中国旱灾频发，是给农业生产带来最严重的气象灾害，1950—1989年由于旱灾损失的粮食占所有灾害减产粮食一半以上。川渝地区自古以农而立，干旱频发，2006年和2011年干旱非常严重，其范围广、强度大、持续时间长，给当地的工农业生产、人民生活、城乡供水和生态环境均造成了严重影响。较多学者研究川渝地区有气象观测资料以来的干旱变化特征，取得了显著成果。由于影响干旱的各因素存在一定时间尺度和周期特征，研究更长时间尺度干旱变化对认识其规律和预测未来气候趋势更有意义。有学者分析云南省、河南省、长江流域等地区500a或更长时间的干旱特征，取得了重要成果。但川渝地区长序列的干旱研究还较少，本文分析1450—1949年川渝地区干旱时间和空间分布特征，以期为该区研究历史气候和预测环境变化提供理论依据和实践参考。

1 研究区与方法

1.1 研究区概况

川渝地区即四川省和重庆市范围，地理位置为97°21′~110°11′E、26°03′~34°19′N，高程77~6945m，位于中国第一级、第二级阶梯，处在青藏高原至长江中下游平原过渡地带，东部为盆地，西部包括川西高山高原和川西南山地（图1），气候区域差异显著，川西高山高原区呈现干冷的温带−亚寒带气候，年平均气温2~8℃，年降水量600~800mm，雨季5~10月；川西南山地具亚热带高原季风气候，1月平均气温大于10℃，年降水量1000mm，雨季5~10月；东部盆地系亚热带季风性湿润气候，年平均气温16~18℃，1月平均气温5~8℃，7月平均气温25~29℃，年降水量1000~1200mm；土壤类型复杂多样，主要为紫色土、红壤、黄壤、红棕壤、高山草甸土；植被分布有亚热带常绿阔叶林、亚热带针叶林、亚高山暗针叶林、山地硬叶常绿阔叶林、亚高山灌丛和亚高山和高山草甸等；2019年末约有人口1.16×108人。

1.2 数据来源与处理

1）数据来源。本文资料主要源于地方志、水利志、档案文件、干旱灾害调查、现今旱灾史料汇编、旱涝分布图集和当今灾害论著，主要有四川和重庆各县县志及四川省志、《四川省水利志》、《成都水旱灾害志》、《四川水旱灾害》、《四川省近五百年旱涝史料》、《中国近五百年旱涝分布图集》、《中国三千年气象记录总集》、《中国气象灾害大典·四川卷》和《中国气象灾害大典·重庆卷》等。在分析和整理旱灾资料时，尽可能地使用能相互印证的史料文献，务求数据来源可靠、准确和完整。

2）数据处理。由于朝代更迭，社会、政治、战争、行政区划变更等因素，部分区域史载粗略，受旱描述范围与现代地名可能存在偏差，对照文献记载地名和现有县级行政区划，对川渝地区县级行政区进行处理，共得212个县级单元（其中成都包含现金牛区、青羊区、武侯区、高新区、锦江区、成华区；巴州区包含现巴州区和恩阳区；广安区包含现广安区和前锋区；沿滩区包含现沿滩区和自流井区；攀枝花包含现东区、西区、仁和区）。文献对干旱记录以定性描述居多，依据史料对其发生时间、波及范围，对农业、人口、社会稳定、经济发展影响的描述，参照前人研究成果，将川渝地区1450—1949年干旱记录以100a时间段统计受干旱区县，并划分为3个干旱级别，即一般干旱（等级1）、大旱（等级2）和特大旱（等级3）（表1）。

第1级为一般干旱：资料记录中局部、单季，灾情较重或对灾情未阐释的旱。史料中见“旱，不雨、田禾焦枯、旱荒、灾荒、岁荒、半收、民饥、人食薇蕨、缓征”等记录。如：明代正统十一年重庆府夏秋旱，遣视重庆府旱灾，十一月庚辰，蠲泸、广安田租，免江安、合江灾租，清代咸丰三年(1853年)彭县大旱，自三月不雨至七月；綦江四月旱甚，栽秧太难；广汉夏大旱，四月不雨禾尽枯至六月十一日，山坡河坝无水灌者颗粒无收，近灌者水田收几成。

第2级为大旱：文献记载中大区域、单季或连季大旱以及连岁旱，或对灾情未描述的大旱，人民生命财产损失严重。档案记录中有“旱大荒、岁大歉、米价腾贵、野菜树皮具尽、道有饿殍、”等叙述。如：明代嘉靖二年(1523年)成都市四月赤地千里，殍殣载道；清代咸丰五年(1855年)合川五月不雨四十余日，禾苗尽枯，人有饥死者，蓬溪、遂宁、黔江夏旱，奉、大竹、大足、綦江大旱。

第3级为特大旱：历史文档中全区域的三季大旱、连岁大旱、3a连旱，人口大面积迁移，大量死亡，人民生命财产损失非常严重。文献记载中有“全蜀荒旱、全邑无收、赤地千里、米价高昂、掘食白泥、人相食、饿殍载途、民多离散、城野半空、赈之”等描述。如：明代嘉靖七年(1528年)夏秋全蜀大旱，内江、岳池、苍溪夏秋大旱、岁无粟、饥死者甚众；清代乾隆四十三年(1778年)蜀大旱大饥，此岁凶荒，遍郡立人市鬻子女，饥殍盈途，为百余年仅见之事。

1.3 研究方法

小波分析能清晰地揭示出隐藏在时间序列中的多种变化周期，充分反映系统在不同时间尺度中的变化趋势。将时间域上关于尺度的所有小波系数的平方进行积分，即小波方差，小波方差图能反映波动及其能量大小随尺度的变化特性，方便查找一个时间序列中起主要作用的时间尺度，即主周期，时频局部化能反映时间序列精细结构，广泛应用于水文、气象时间序列周期分析。文中利用212个区县干旱资料、以年为单位构成干旱时间序列，采用Matlab 8.3软件分析川渝地区1450—1949年干旱周期，用ArcGIS 10.2软件分析其空间分布。

2 结果与分析

2.1 干旱等级特征

川渝地区500a间共有干旱记录312次，平均每1.60a发生一次；以大旱为主、一般干旱次之、特大旱最少。共计4650县次受旱，其中大旱、一般干旱、特大干旱分别为2332、2054、264县次，分别占50.15%、44.17%、5.68%；以100a统计，1450—1949年干旱发生为49、49、46、75、93年次，每100a受旱县次占总受旱县次比例分别为16.06%、16.41%、3.94%、12.52%、51.08%（表2）。

1450—1749年每100a干旱记录年次总体相当，一般干旱、大旱县次总体减少，即受干旱影响范围总体减少，1650—1749年特大干旱仅1县有1次记录；1750年以后的2个100a中，受旱范围和程度均急剧增加。参考《干旱灾害等级（GB/T 34306-2017）》标准中作物受旱面积率等级划分方法，将川渝地区按受旱区县占总分析单元10%，30%，50%划分为未受影响或影响较小（等级0）、一般干旱、大旱、特大旱年份以评估川渝地区受旱影响程度，一般干旱年、大旱年、特大旱年各54、19、3次，占500a比例分别10.8%、3.8%、0.6%（表2、图2）。

2.2 干旱时间变化特征

采用Morlet小波分析川渝地区500a干旱序列，结果显示川渝地区干旱存在多个振荡周期，以150~250a低频振荡和20~40a高频振荡周期较为明显，其中150~250a低频振荡在1450—1875年较为明显，存在约4个周期变化，分别为1470—1550年、1625—1680年、1750—1810年、1880—1949年（图3）。1450—1680年约有13个20~40a周期干旱过程，在1680—1780年干旱发生频率较低，在1900年以后，约有3个周期。从小波方差图（图4）可见，存在6个明显的变化周期，对应的年份分别为约200a，100a，65a、30a、15a、10a，其中约200a周期方差最大，最为明显，即川渝地区500a干旱序列以200a周期为主且存在一定波动，其次为100a周期，10~65a振荡周期亦较明显。

2.3 干旱空间分布特征

1450—1949年川渝地区以局部干旱为主，受干旱1~5个县共166a、占干旱发生年份53.21%，6~10个县共44a、占比14.10%，10~20个县28a、占比8.97%；20~50个县共47a、占比15.06%；超过50个县受旱共27a且集中在1850—1949年、占比8.65%（表3）。干旱频率自西向东呈增加趋势，大致以龙门山、邛崃山、大凉山以西的青藏高原边缘地带干旱较少、甚至部分区县没有干旱记录，摩天岭以南，经成都平原至小凉山一带为过渡带；以重庆市境内长江沿岸、嘉陵江下游、涪江中下游，沱江中游地区最为严重；除此之外的四川盆地其他地区，干旱发生记录总体较高，但未有异常偏多的地区（图5）。

定义目标面要素只与共用边界或重叠的相邻面要素具有空间相关关系，并作行标准化处理，进行空间自相关分析（图6、表4），结果表明，川渝地区干旱分布具有空间自相关性，沱江中下游、嘉陵江中下游、长江重庆段两岸干旱频率具有高高相关性，川西高原及川西南山地则具有低低相关性，其余地区相关性不明显，即干旱频发地区和偶发区空间分布相对独立，盆地其余地区干旱具有一定随机性。川渝地区500a及各分段100a内，Moran’s I指数除1650—1749年为0.41、1750—1849年为0.645略低于0.7外，其余时间段均高于0.79，且Z值均远高于临界值1.65、P值均为0.000，亦说明研究区干旱空间分布聚集性明显。

2.4 干旱集中区分析

1450—1949年川渝地区受干旱影响较为严重区域（总干旱次数高于20次）大致位于秦岭大巴山以南即广元、巴中以南，绵阳、德阳、眉山、乐山、自贡、宜宾（东部）一线以东除黔江区、酉阳县、秀山县以外的区域，共111个统计单元；总体上与广元、雅安、叙永、奉节等地连接范围即四川盆地相一致，与研究区内长江、嘉陵江、岷江下游、沱江、乌江下游地区相重叠。数量上，除宣汉县干旱记录17次以外，其余各区县发生干旱均高于20次，重庆市境内长江沿岸区县、四川省境内嘉陵江下游、沱江中下游、岷江中下游地区次之，四川省境内长江以南、沱江上游、嘉陵江中上游、川东北地区相对较轻（图7a）。干旱程度分布，岷江（自贡、眉山仁寿县）以东、川东平行岭谷（涪陵）以西的丘陵山地以一般干旱为主（图7b），大旱以沱江中下游以东、嘉陵江中下游及长江沿线为最（图7c），

特大旱频发区包括内江、自贡、荣昌、彭水，长江沿线、沱江和嘉陵江下游交界区域（图7d）。该区域111个区县在1450—1949年发生干旱总数为4039次，占川渝地区干旱统计次数的86.9%，以大旱为主，发生2061次，占比川渝地区大旱比例88.8%，一般干旱1742次，占比84.8%，特大旱230次，占比87.1%，所有区县均发生过大旱和一般干旱。

3 讨论

3.1 干旱对气候变化的响应

1450—1949年，川渝地区干旱具有平均约20a、10a的振荡周期，与千年全球平均气温变化周期一致，这与太阳活动有关，为自然外强迫动力和气候系统内部变化的结果，属于自然规律；与夏季青藏高原东部大气热源存在10a左右的变化周期有一定对应关系。1450—1650年时间段干旱频发，可能与四川盆地在约1400—1650年季风降水频繁波动有关。1650—1870年共有干旱记录139次，多数为局部干旱，受干旱1~5个县共发生91a，与三峡库区1300年前后季风迅速减弱，库区进入小冰期、1600年前后进入小冰期盛期有很好的对应关系。1870—1949年小冰期趋于结束，四川盆地在20世纪30年代前为偏冷期，30~60年代初为偏暖期，气温回升，干旱频发、大旱以及特大旱明显增多，与石笋记录的重庆东南部1900—1920年、1930—1950年处于干旱发生时期相对应，可能与近代中国气候与全球气温呈现明显变暖相关。

3.2 自然条件和人类活动对旱灾的影响

1)川渝地区高原、丘陵、盆地等地貌明显，地势西高东低，由西北向东南倾斜。干旱较频繁区域与大致位于广元、奉节、雅安、叙永等地连接而成的四川盆地范围相当。四川盆地降水受副热带高压和地形控制，与青藏高原季风、大气热源等变化密切相关，盆地东部同时受东亚高纬度地区经向环流影响，气候呈东旱西涝的特点，500a干旱频率与此较为一致。盆地以紫色土、潮土性水稻土、黄壤、石灰土为主，土壤有机质受地形和土壤类型影响，空间分布差异明显，土壤吸湿水能力因成土母质不同而差异显著，土壤水分垂直变化明显；都可能引起盆地土壤水土保持能力区域差异，引发干旱。

2）研究期内处明、清、民国时期，气候波动剧烈，自然灾害频发，社会动乱，人口锐减、迁徙频繁，社会生产力严重受损。明初平川时(1374年)，四川人口约94万，明初移民迁川，主要聚集于沱江流域两翼的川中丘陵地带，或由湖北溯长江至重庆、后沿长江向泸州、宜宾等地迁移，形成沱江流域、宜宾、泸州、重庆等盆地东南部网状人口密集区。明末清初连年战乱，灾害瘟疫频发，清初四川人口由明万历六年（1578年）约310万锐减至50万，自顺治至雍正前后约六七十年移民运动，经历“康雍复垦”及其后“乾嘉拓殖”，将川渝地区熟田复垦完毕后向盆地间隙及丘陵进发。以上人口密集区土壤肥沃、农业经济发达、森林损耗过度，干旱易对农业造成重大损失，对人口稀疏区影响较低可能未被记录，可能是造成干旱相对集中的因素。干旱对农业生产影响程度，人口分布、人口数量变动等因素，对干旱记录详尽情况具有一定影响，使干旱量化过程及分析结果可能存在一定偏差。

4 结论

通过统计川渝地区1450—1949年干旱发生时间和范围，分析干旱时空变化特征，结论如下。

1）1450—1949年川渝地区共有干旱记录312次，平均1.6a发生1次，时间上分为1450—1650年干旱频发、1650—1870年干旱较少、1870—1949年频繁且强度较大3阶段，有约200a主振荡周期，同时存在约100a、60a、30a、10a周期。

2）干旱等级以大旱为主、一般干旱次之、特大旱最少；空间上以局部干旱为主，区县干旱累计数自西向东呈增加趋势，其中以沱江中游和重庆市境内长江沿岸区域最为严重，具有正相关和聚集效应；四川盆地为干旱高发区域，集中超过85%以上的干旱总数、一般干旱、大旱和特大旱统计次数，以大干旱为主，一般干旱次之，特大干旱较少。500a中有76a（15.2%）为干旱年，以一般干旱年为主、大旱年次之、特大旱年最少。

3）史料中记载干旱资料与重庆、四川及周边地区的石笋、树木年轮等自然气候记录有很好的对应关系，能较好反映川渝地区历史气候变化。

4）干旱周期振荡与太阳活动、亚洲季风影响，小冰期降水相关，同时存在波动现象。干旱空间分布受川渝地区地理位置、副热带高压带、青藏高原季风、东亚高纬度地区经向环流等控制；人口及农业经济集中于盆地地区，受干旱影响较大。

（本文原刊《地理科学》2022年第4期第720—729页，文中原有注释，引用请务必参考原刊。）