衢州春茶凍害的氣候特征及主要過程分析

陳江鋒，余麗萍，戴小燕

(1.衢州市氣象局，浙江衢州 3 24000;2.江山市天余小學(xué)，浙江江山 3 24100)

茶葉是衢州市特色農(nóng)業(yè)經(jīng)濟作物，衢州產(chǎn)茶歷史悠久，相傳有1 200多年，史有盛名。衢州多山，山地占土地總面積的49%。境內(nèi)有山脈四列，聳立于市域西北緣和東南緣，從北到南平行排列，依次為白際山脈、千里崗山脈、懷玉山脈、仙霞嶺山脈。西北山地有千米以上高峰160座，最高峰為開化的白石尖，海拔1 453.7 m;東南山地有千米以上高峰105座，最高峰為江山的大龍崗，海拔1 500.3 m。整個山地峰巒層疊，坡陡谷深，林木郁郁蔥蔥，終年云霧繚繞。農(nóng)諺:“平地有好花、高山有好茶”“高山云霧出好茶”。從1990年開始，衢州茶業(yè)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中率先從數(shù)量型擴張向質(zhì)量提升要效益轉(zhuǎn)變，銳意開發(fā)名優(yōu)茶，優(yōu)化改造茶葉產(chǎn)業(yè)。推廣無性系茶樹良種，主要品種有龍井43、福丁、翠峰、迎霜、烏牛早。茶葉是衢州市主要出口農(nóng)產(chǎn)品之一，自我國加入世貿(mào)組織以來，開化龍頂名茶批量進入歐盟市場，在德國開了15家連鎖店，每年出口茶葉額達(dá)近億元人民幣。特別是近10年氣候變暖，春茶開采期提前，茶農(nóng)把重點放在春茶生產(chǎn)上。然而，浙江省地處亞熱帶季風(fēng)線上，3月上中旬，氣溫變化幅度大，常受強冷空氣影響，春茶易遭受凍害［1］。2010年3月9-11日，衢州市茶園均遭受凍害，以早生的名優(yōu)茶受凍明顯，茶農(nóng)遭受巨大損失，直接經(jīng)濟損失近億元。因此，了解和掌握春茶生產(chǎn)期凍害發(fā)生的氣候特征，可為衢州市茶葉種植的優(yōu)化布局和良種結(jié)構(gòu)的調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)，還可為提高春茶凍害監(jiān)測預(yù)測預(yù)警水平提供重要的參考依據(jù)，這對茶農(nóng)提前做好防御措施，提高春茶生產(chǎn)效益，對茶農(nóng)增收、增效有著重要意義。

1 資料與方法

根據(jù)文獻(xiàn)［2］，春季茶葉凍害等級分為5級，其對應(yīng)的最低溫度分別為-1～0(1級)，-2～-1(2級)，-3～-2(3級)，-4～-3(4級)，≤-4(5級)。根據(jù)衢州市氣象部門資料，采用1970-2013年衢州5個縣市3-4月日最低氣溫氣象觀測資料和2003-2014年3-4月衢州轄區(qū)內(nèi)118個區(qū)域自動觀測站日最低氣溫觀測資料，對春季茶葉凍害進行氣候分析;針對歷史上較嚴(yán)重的春茶凍害從大氣環(huán)流背景和影響系統(tǒng)進行天氣分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 春茶凍害的氣候

2.1.1 春茶凍害年際分布

開化縣是茶葉主要產(chǎn)地，加之地處山區(qū)，垂直氣候明顯，春季凍害發(fā)生頻率相對較多。以開化縣氣象資料為例，從1970-2013年開化縣春茶凍害年際分布圖 (圖1)可以看出，20世紀(jì)70年代至20世紀(jì)90年代前期春茶凍害發(fā)生頻繁，90年代后期，基本沒有發(fā)生，到了2000年以后，雖然全球氣候變暖，但春茶凍害發(fā)生仍然頻繁，2011年以后，發(fā)生頻率相對較小。1986年春茶凍害發(fā)生次數(shù)最多高達(dá)7次，次之為2005年6次，基于衢州市統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，這2年春茶產(chǎn)量均比上年減產(chǎn)20%。

圖1 1970-2013年開化縣春茶凍害年際分布

2.1.2 春茶凍害發(fā)生頻率

在1970-2013年開化縣氣象資料中，共出現(xiàn)春茶凍害70次，4月僅出現(xiàn)過1次春茶凍害，春茶凍害多出現(xiàn)在3月上中旬。從1970-2013年3月1日至4月5日開化縣各侯春茶凍害發(fā)生頻率玫瑰圖 (圖2)來看，3月第1侯發(fā)生頻率最高達(dá)45%，2侯發(fā)生頻率達(dá)25%，3侯、4侯分別為11%，9%。

2.1.3 春茶凍害強度空間分布及發(fā)生概率

分析2003-2014年3-4月衢州轄區(qū)內(nèi)118個區(qū)域自動觀測站日最低氣溫觀測資料，春茶凍害空間分布見圖3。柯城區(qū)北部山區(qū)七里、灰坪等地發(fā)生凍害頻率最高，次之為開化西北山區(qū)、龍游東南地區(qū)及衢江區(qū)嶺洋、江山市雙溪口等地。龍游中北部、衢江中部、江山大部發(fā)生凍害頻率最低，適宜種植早生春茶。春茶凍害強度空間分布以柯城七里鄉(xiāng)一帶最重，開化西部山區(qū)次之。

圖2 1970-2013年3月1日至4月5日開化縣各侯春茶凍害發(fā)生頻率玫瑰圖

圖3 衢州春茶凍害空間分布

2.2 春茶凍害的天氣

2.2.1 大尺度環(huán)流背景及主要影響系統(tǒng)

分析2005年3月10-13日以及2010年3月8-11日2次天氣過程，2次過程在500 hpa亞歐大陸中高緯為兩槽一脊徑向環(huán)流，在貝加爾湖地區(qū)有強勁的大陸冷高壓，高壓脊前有很強的偏北-西北急流帶，2長波槽分別位于歐洲西部和貝加爾湖以東 (以下簡稱東亞槽)，東亞槽西南部的西北氣流形成一橫槽，使得東西伯利亞超極地冷空氣和西歐東移冷空氣在蒙古國聚積加強。東亞槽中心溫度達(dá)-40℃ (圖4中a，b)，在蒙古國西部700 hpa冷溫度中心已降至-28℃以下，在我國內(nèi)蒙古東部850 hpa冷中心降至-20℃以下 (圖4中c，d)，中東西伯利亞的地面冷高隨著東北氣流加強范圍不斷擴大，強度明顯增強。隨著阻高東北部脊區(qū)向東南方向移動，東亞槽橫槽轉(zhuǎn)豎槽，引導(dǎo)中、東西伯利亞強冷空氣向南迅猛暴發(fā)，造成長江中下游地區(qū)出現(xiàn)雨雪、大風(fēng)、強降溫天氣。

圖4 位勢高度、溫度、風(fēng)場、濕度場分布圖

2.2.2 強降溫形成原因

由熱力學(xué)能量方程可以得出，變壓和氣壓平流引起的溫度局地變化很小，某地溫度的變化主要決定于溫度平流和非絕熱因子的作用。溫度平流主要考慮平流冷暖性質(zhì)和強度，非絕熱因子考慮輻射、水汽凝結(jié)、蒸發(fā)和地面熱感對氣溫的影響。氣溫的非絕熱變化主要表現(xiàn)為氣溫的日變化和氣團變性。

2005年和2010年2次天氣過程，東北冷窩南壓朝鮮半島到渤海北部一帶，強度深厚，冷渦位置較常年偏南。東亞槽橫槽轉(zhuǎn)豎槽引導(dǎo)冷空氣向南暴發(fā)，各層均出現(xiàn)強盛冷平流 (圖4中c，d)。衢州地區(qū)850 hpa的溫度2005年72 h降溫18℃，最低降至-8℃，2010年12 h降溫9℃，最低降至-9℃。由于強冷空氣的入侵，2次過程均出現(xiàn)陰雨雪天氣，地面熱能相對減少。地面冷高控制后，降水天氣停止，天氣晴朗，夜間大氣長波輻射使近地面層空氣輻射冷卻，從而形成出現(xiàn)雨雪后連續(xù)2～3 d大面積霜凍天氣過程，大部分地區(qū)最低溫度在-6～-4℃ (圖4中b)。

從霜凍個例分析發(fā)現(xiàn)，高空冷平流引導(dǎo)地面冷空氣急劇南下入侵，形成強冷空氣控制下的夜間晴空強烈輻射冷卻，氣溫急降，冷空氣入侵與夜間晴空輻射冷卻雙重降溫是重霜凍的主要原因，是典型的平流輻射霜凍現(xiàn)象［3］。

3 小結(jié)與討論

以開化縣為例，70年代到90年代前期春茶凍害發(fā)生頻繁，2000年以后，雖然全球氣候變暖，但春茶凍害發(fā)生次數(shù)仍然頻繁。1986年春茶凍害發(fā)生次數(shù)最多高達(dá)7次，次之為2005年6次，基于衢州市統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，這2年春茶產(chǎn)量均比上年減產(chǎn)20%。開化縣各侯春茶凍害3月第1侯發(fā)生頻率最高達(dá)45%，次之2侯發(fā)生頻率達(dá)25%，3侯、4侯分別為11%和9%。柯城區(qū)北部山區(qū)七里、灰坪等地發(fā)生凍害頻率最高，次之為開化西北山區(qū)、龍游東南地區(qū)及衢江區(qū)嶺洋、江山市雙溪口等地。龍游中北部、衢江中部、江山大部發(fā)生凍害頻率最低，適宜種植早生春茶。

分析2005年3月10-13日及2010年3月8-11日2次天氣過程，500 hpa亞歐中高緯為兩槽一脊徑向環(huán)流，在貝加爾湖地區(qū)有強勁的大陸冷高壓，一槽位于歐洲西部，一槽在貝加爾湖以東(簡稱東亞槽)。出現(xiàn)強降溫的凍害主要是強冷空氣平流降溫和雨后天晴輻射降溫共同影響的結(jié)果。通過分析衢州春茶凍害的時間和空間分布，預(yù)報凍害時可在空間上更進一步精細(xì)化;在春茶凍害預(yù)報預(yù)警中，根據(jù)歷史發(fā)生個例，把先進的預(yù)報方法引進到農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)警中來，對農(nóng)民減災(zāi)增收具有十分重要的意義。

［1］ 李祥云.杭州市春茶凍害的調(diào)查分析和對策措施［J］.浙江氣象，2004，25(4):18-19.

［2］ 婁偉平，孫科.浙江茶葉氣象［M］.北京:氣象出版社，2013:66-81.

［3］ 許映蓮，張旭輝，李旭群.蘇南茶區(qū)晚霜凍與茶樹凍害的研究 ［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(8):236-238.