隨州地區(qū)不同類型高溫?zé)岷Ψ植继卣骱陀绊?/h1>

2019-03-18 13:12:20周澤民周芙如

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)訂閱 2019年5期 收藏

關(guān)鍵詞：隨州熱浪平均氣溫

周澤民，周芙如

(湖北省隨州市氣象局，湖北隨州 441300)

高溫?zé)岷κ侵赋掷m(xù)出現(xiàn)超過(guò)作物生長(zhǎng)發(fā)育適宜溫度上限的高溫，一般指連續(xù)3 d最高氣溫≥35 ℃[1]。中國(guó)氣象局規(guī)定，日最高氣溫≥35 ℃時(shí)稱為高溫日，連續(xù)3 d以上的高溫天氣過(guò)程稱之為高溫?zé)崂薣2]。有人把日最高氣溫≥37 ℃稱之為酷暑[3]。高溫出現(xiàn)時(shí)的過(guò)高氣溫和光照會(huì)造成作物的熱害[4]，易對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育以及產(chǎn)量形成造成損害[1]，加劇土壤水分蒸發(fā)和作物蒸騰，加重干旱的發(fā)展，導(dǎo)致人畜飲水困難，水質(zhì)惡化，農(nóng)作物嚴(yán)重減產(chǎn)；高溫?zé)崂耸谷梭w不能適應(yīng)環(huán)境，工作效率低下，從而導(dǎo)致疾病的發(fā)生或加重，甚至死亡；也會(huì)使人心情煩躁，甚至?xí)霈F(xiàn)神志錯(cuò)亂的現(xiàn)象；容易引發(fā)火災(zāi)，使用水量、用電量急劇上升，造成水電供應(yīng)緊張，從而給人們生活、生產(chǎn)帶來(lái)很大影響[5]。需要說(shuō)明的是，高溫并不完全是不利的。在灌溉條件較好、水資源有保障的情況下，或在高溫酷暑天氣出現(xiàn)的前期或后期有充沛降水發(fā)生，晴熱高溫天氣對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)相反是十分有利的。因?yàn)楦邷匕l(fā)生的時(shí)期，正是喜溫作物的旺盛生長(zhǎng)期。晴熱高溫強(qiáng)照是促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)、增加農(nóng)作物干物質(zhì)積累、形成農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)必不可少的重要環(huán)境條件。筆者結(jié)合隨州地區(qū)的氣候特征，對(duì)高溫?zé)岷Φ姆植继卣?、類型和危害進(jìn)行初步研究，以便掌握隨州地區(qū)高溫?zé)岷Τ霈F(xiàn)的規(guī)律，更好地服務(wù)指導(dǎo)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

1 資料與方法

為了了解和掌握隨州地區(qū)高溫的發(fā)生規(guī)律，有針對(duì)性地進(jìn)行防御和利用，統(tǒng)計(jì)整理了1957—2017年隨州、廣水兩地國(guó)家氣象站地面氣象觀測(cè)的5—9月的≥35 ℃、≥37 ℃、平均氣溫資料和相應(yīng)的空氣相對(duì)濕度，以及7—8月的降雨量和雨日等資料，并進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1高溫日的地域分布特征隨州地區(qū)高溫日具有明顯的地域性特點(diǎn)。從表1可看出，隨州高溫日歷年平均比廣水多1.3 d，時(shí)間分布也不盡同步。20世紀(jì)90年代以前，隨州各年代的平均高溫日都比廣水多，其中50年代兩地相差達(dá)6.1 d；90年代后，廣水高溫日比隨州偏多，其中2001—2010年偏多2.6 d。

表1 1957—2017年隨州地區(qū)各年代逐月平均高溫日的分布

隨州地區(qū)各月出現(xiàn)高溫日有一定的差異，雖然隨州7月、廣水8月分別是兩地出現(xiàn)高溫日最多的月份，隨州平均每年出現(xiàn)7.7 d，廣水為6.8 d，但廣水7、8月的歷年平均高溫日基本一致，而隨州7、8月的高溫日平均相差1.3 d。

各個(gè)年代高溫日時(shí)空分布也相差明顯。隨州月最多高溫日出現(xiàn)在1957—1960年的7月，平均每年11.8 d；廣水月最多高溫日出現(xiàn)在1957—1960年的8月，平均每年10.0 d。隨州5月份的高溫日以1981—1990年最多，廣水的5、6月份高溫日均在2001—2010年最多，廣水的7月以2011—2017年為最多。隨州、廣水兩地6月份均以2001—2010年最多，8月均以1957—1960年為最多，9月均以1991—2000年為最多。說(shuō)明影響廣水的高溫日主要以21世紀(jì)以來(lái)的貢獻(xiàn)為主，也相對(duì)集中。

進(jìn)入21世紀(jì)后，隨州地區(qū)高溫日出現(xiàn)時(shí)間有提前的趨勢(shì)，2001—2010年代6月份平均高溫日分別為3.0 d(隨州)和2.7 d(廣水)，2011—2017年平均每年分別2.9和1.7 d，都比大部分年代明顯偏多。隨州在2005、2006年6月都出現(xiàn)了7 d高溫日，其中，2005年6月上旬出現(xiàn)了3 d，這在此前是少見的；而9月份有減少的趨勢(shì)。

從圖1可以看出，隨州的年高溫日1957—1978年大部分時(shí)間維持正距平，其后，在20世紀(jì)80年代明顯減少，雖然在21世紀(jì)高溫日有所增加，但其總趨勢(shì)是減少的；而廣水高溫日從20世紀(jì)90年代以來(lái)為增加趨勢(shì)。

圖1 1957—2017年隨州(a)和廣水(b)年高溫日距平曲線及變化趨勢(shì)Fig.1 Anomaly curve and trend of high temperature days in Suizhou(a)and Guangshui(b)from 1957 to 2017

2.2隨州地區(qū)高溫日的時(shí)間分布特征經(jīng)統(tǒng)計(jì)，隨州4月及以前，10月及以后沒(méi)有出現(xiàn)高溫日。5—9月為高溫發(fā)生期，7—8月為高溫集中發(fā)生期。隨州高溫日主要集中在7—8月，高溫日占全年的83.0%，其中7月份占全年的45.6%；最少的月份出現(xiàn)在5月。廣水7—8月的高溫日占全年的85.5%，其中7、8月頻率分別為43.2%和42.3%(表2)。

表21957—2017年隨州地區(qū)各月高溫日出現(xiàn)頻率

Table2FrequencyofhightemperaturedayseverymonthintheSuizhouareafrom1957to2017

月份Month隨州Suizhou頻數(shù)Frequency number∥d頻率Frequency%廣水Guangshui頻數(shù)Frequency number∥d頻率Frequency%5161.7141.6610410.7748.0744345.639843.2836337.439042.39454.6454.9合計(jì)Total971100921100

從高溫日的各旬分布看(表3)，5月上旬日最高氣溫≥35 ℃的高溫日開始出現(xiàn)，最早為5月3日(1988年，36.0 ℃)，9月中旬是隨州高溫日最晚出現(xiàn)的時(shí)期，歷年最晚為9月20 日(2005年，35.6 ℃)。7月下旬出現(xiàn)最多，達(dá)22.1%，8月上旬次之，為18.6%。這與隨州歷年高溫出現(xiàn)的“七下八上”規(guī)律和人們的感覺(jué)相一致。

隨州高溫日出現(xiàn)最多的年份是1959年，全年達(dá)46 d，其中7—8月高溫日達(dá)45 d，8月高溫日更是達(dá)27 d，全月只有4 d不是高溫日。2013和2012年是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)出現(xiàn)的高溫日最多和次多年份，年高溫日分別為37和35 d，2013年7—8月高溫日達(dá)33 d，其中7月下旬—8月中旬高溫日達(dá)25 d，2012年7月下旬也連續(xù)出現(xiàn)了10 d高溫日。年高溫日最少出現(xiàn)在1987年，全年只有1 d，而且出現(xiàn)在5月。

表31957—2017年隨州地區(qū)高溫日各旬分布頻率

Table3Distributionfrequencyofhightemperaturedaysforeach10daysinSuizhouareafrom1957to2017

時(shí)間Time 頻數(shù)Frequency numberd頻率Frequency %5月May上旬30.3中旬30.3下旬101.06月June上旬262.7中旬424.3下旬363.77月July上旬929.5中旬13113.5下旬22022.78月August上旬18118.6中旬929.5下旬909.39月September上旬353.6中旬101.0

2.3不同類型高溫日的分布特征在出現(xiàn)日最高氣溫≥35 ℃的高溫時(shí)，空氣相對(duì)濕度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)對(duì)人體感官和農(nóng)作物帶來(lái)不同的影響。高溫天氣可分為干熱型高溫和悶熱型高溫，文獻(xiàn)指出，干熱型高溫一般出現(xiàn)在我國(guó)的華北、東北和西北地區(qū)的夏季[2]。事實(shí)上，獨(dú)特的地理位置，此種類型的高溫也會(huì)出現(xiàn)在隨州的夏季。

由于每天最高氣溫出現(xiàn)的時(shí)段基本上在14：00及以后，該研究將高溫日14：00的空氣相對(duì)濕度作為評(píng)價(jià)干熱型高溫和悶熱型高溫的指標(biāo)。由于2 d以內(nèi)的高溫日對(duì)農(nóng)作物和人們的身體影響較小，規(guī)定：當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)3 d及以上日最高氣溫≥35 ℃的高溫天氣過(guò)程，其中至少有一天14:00空氣相對(duì)濕度>60%時(shí)看作一次悶熱型高溫天氣；空氣相對(duì)濕度至少有一天≤40%視為干熱型高溫天氣。

2.3.1悶熱型高溫。悶熱型高溫由于氣溫高、空氣濕度大、蒸發(fā)小，人體的熱量和汗水不容易排放，且出現(xiàn)這種天氣時(shí)人感覺(jué)像在桑拿浴室里蒸桑拿一樣，所以又稱“桑拿天”，對(duì)人們的身體影響是明顯的，對(duì)農(nóng)作物影響不明顯，但會(huì)加劇干旱的發(fā)展。在隨州悶熱型高溫出現(xiàn)的頻率比干熱型高溫高(表4)。

2.3.2干熱型高溫。干熱型高溫由于氣溫高、空氣相對(duì)濕度小、蒸發(fā)強(qiáng)，對(duì)農(nóng)作物影響和危害明顯，而對(duì)人類的影響較弱。在隨州其出現(xiàn)頻率較小，只有13.8%(表4)。

表41957—2017年隨州地區(qū)高溫類型分布頻率

Table4DistributionfrequencyofhightemperaturetypesinSuizhouareafrom1957to2017

高溫類型High temperature type頻數(shù)Frequency numberd頻率Frequency%悶熱型Sultry type 3631.0干熱型Dry heat type1613.8其他Other6455.2

干熱風(fēng)是干熱型高溫的一種，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)影響很大。它加強(qiáng)了植物蒸騰，使葉片含水量減少，根系的吸水能力降低，破壞了葉片的光合作用[6]。周澤民[7]通過(guò)對(duì)1957—1994年隨州氣象資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)隨州市平均每年6—8月出現(xiàn)干熱風(fēng)天氣過(guò)程1.8次。

2.3.3酷暑?？崾钍侨兆罡邭鉁亍?7 ℃的高溫天氣。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，1957—2017年隨州共出現(xiàn)酷暑日210 d，占高溫日的21.6%。酷暑日絕大部分出現(xiàn)在7、8月，占91.9%(表5)。

表51957—2017年隨州地區(qū)酷暑日的月分布頻率

Table5MonthlydistributionfrequencyofhotsummerdaysinSuizhoufrom1957to2017

月份Month 頻數(shù)Frequency number∥d頻率Frequency∥%6104.879947.189444.8973.3

隨州歷年極端最高氣溫為41.1 ℃(1959年8月21日)，21世紀(jì)極端最高氣溫為40.3 ℃(2013年8月17日)。酷暑日最多的月份是1959年8月，共有13 d；酷暑持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的出現(xiàn)在2013年的8月7—18日，長(zhǎng)達(dá)12 d的日最高氣溫都在≥38 ℃以上?？崾钊兆钤绯霈F(xiàn)在1979年6月8日(37.0 ℃)，最晚出現(xiàn)在1999年9月9日(39.5 ℃)。

2.3.4高溫?zé)崂?。?1年中，隨州連續(xù)3 d日最高氣溫≥35 ℃的高溫?zé)崂颂鞖膺^(guò)程共出現(xiàn)了116次，平均每年1.9次，1961—1970年出現(xiàn)最多，平均每年2.5次。持續(xù)時(shí)間多在3～5 d，占71.6%；持續(xù)時(shí)間達(dá)9 d及以上的集中在20世紀(jì)70年代及以前和2011年以后(表6)。1959年7月17日—8月12日是持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的，共連續(xù)出現(xiàn)27 d；21世紀(jì)出現(xiàn)最長(zhǎng)的是2013年8月6—18日，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)13 d。高溫?zé)崂诉€有一個(gè)特點(diǎn)，就是在同一年中會(huì)先后多次發(fā)生。1961年全年共出現(xiàn)了7次；1959、2013年的7—8月先后出現(xiàn)2次連續(xù)≥12 d的高溫?zé)崂颂鞖猓?次之間只間隔了2～3 d，說(shuō)明當(dāng)年大氣環(huán)流異常是發(fā)生高溫?zé)崂说闹匾?。隨州、廣水兩地5月都沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)高溫?zé)崂诉^(guò)程，9和6月出現(xiàn)很少。

表61957—2017年隨州地區(qū)高溫?zé)崂顺掷m(xù)時(shí)間的年代分布

Table6DecadedistributionofhightemperatureheatwavedurationinSuizhoufrom1957to2017次

時(shí)段Period3～5 d6～8 d≥9 d1957—1960年 5131961—1970年18431971—1980年12411981—1990年10211991—2000年1442001—2010年14212011—2017年1043合計(jì)Total832112頻率Frequency∥%71.618.110.3

2.4高溫日與降水量、雨日的關(guān)系干旱少雨與高溫關(guān)系密切，相互影響，相互促進(jìn)，都是副熱帶高壓影響所致。干旱容易誘發(fā)高溫，高溫加大了蒸發(fā)量，加劇干旱影響的范圍、持續(xù)的時(shí)間，加重危害的程度[8-9]。而雨日和降雨量是反映干旱少雨的主要指標(biāo)[10]。1959年隨州7月—9月中旬總降雨量只有41.5 mm，80余天滴雨未下，是61年來(lái)未有的大旱年[11]。2013年7月下旬降雨量只有15.2 mm，雨日只有3 d，8月份降雨量只有83.2 mm，雨日僅9 d；2個(gè)月高溫日達(dá)34 d，其中，7月下旬—8月上旬高溫日達(dá)17 d，8月中旬≥37.0 ℃的酷暑天氣連續(xù)出現(xiàn)了12 d。高溫、少雨，使得干旱迅速發(fā)展，危害嚴(yán)重。據(jù)農(nóng)業(yè)、民政部門統(tǒng)計(jì)，截至8月31日，全市農(nóng)作物受旱面積3.113萬(wàn)hm2，占在田農(nóng)作物總面積的18.6%。其中，中稻受旱1.845萬(wàn)hm2，旱作物受旱1.268萬(wàn)hm2。干旱造成直接經(jīng)濟(jì)損失 57 020萬(wàn)元；6.24萬(wàn)人存在飲水困難，1.21萬(wàn)頭大牲畜存在飲水困難；河流斷流130條，占總數(shù)(466條)的28%；接近死水位以及死水位以下的水庫(kù)340座，占水庫(kù)總數(shù)(699座)的48.6%；堰塘干涸5萬(wàn)口，占總數(shù)(16.78萬(wàn)口)的30%。

為了了解高溫日與雨日之間的關(guān)系，選取高溫日集中發(fā)生期的7—8月的月降雨量和雨日資料，研究探討與月高溫日的關(guān)系。圖2是7—8月份隨州雨日與高溫日關(guān)系的點(diǎn)聚圖。7—8月隨州雨日歷年平均為23.1 d，高溫日歷年平均為13.3 d。用這2個(gè)平均值將點(diǎn)聚圖劃分為不同雨日與高溫日組合的4個(gè)區(qū)域。由圖2可見，雨日多于平均值時(shí)，高溫日相對(duì)少，雨日少，高溫日較多，這2種組合相對(duì)集中。

圖2 7—8月份隨州地區(qū)雨日與高溫日關(guān)系的點(diǎn)聚圖Fig.2 Scatter diagram of the relationship between rainy days and high temperature days in Suizhou area from July to August

降雨與高溫日也呈反相關(guān)關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，月降雨量少，高溫日數(shù)相對(duì)就多；月降雨量多，高溫日數(shù)相對(duì)就少。在7—8月份出現(xiàn)高溫日≥25 d的年份，同期月降雨量都不到100 mm，最少的只有1.2 mm(1959年)。

2.5高溫日對(duì)平均氣溫的貢獻(xiàn)由于時(shí)間跨度長(zhǎng)，影響條件多，受到限制大，年高溫日與年平均氣溫相關(guān)性不高。該研究利用歷年出現(xiàn)高溫日最多的7、8月的高溫日數(shù)與同期月平均氣溫進(jìn)行比較分析。由圖3可知，隨州7、8月的平均氣溫與同期高溫日數(shù)關(guān)系密切，其相關(guān)系數(shù)分別為0.805和0.795，說(shuō)明高溫日數(shù)對(duì)月平均氣溫影響明顯。方程式表明，平均每增加1 d高溫日數(shù)，7、8月平均氣溫分別可增加0.16和0.17 ℃。

圖3 7月(a)和8月(b)隨州地區(qū)高溫日與月平均氣溫的關(guān)系Fig.3 Relationship between high temperature days and monthly mean temperature in Suizhou area in July(a)and August(b)

3 結(jié)論

(1)隨州地區(qū)高溫日具有明顯的地域性特點(diǎn)，各地各月出現(xiàn)高溫日有明顯的差異；各個(gè)年代的高溫日相差明顯，廣水高溫日相對(duì)集中。隨州高溫日呈減少，廣水高溫日呈增加的趨勢(shì)。高溫日出現(xiàn)時(shí)間呈現(xiàn)“七下八上”的特征，5—9月為高溫發(fā)生期，7—8月為高溫集中發(fā)生期。

(2)干熱型和悶熱型高溫對(duì)農(nóng)業(yè)和人類的影響是不同的。悶熱型高溫呈現(xiàn)的頻率明顯高于干熱型。高溫?zé)崂藭?huì)在同一年中先后多次發(fā)生，大氣環(huán)流異常是發(fā)生高溫?zé)崂说闹匾颉?/p>

(3)隨州降雨量和雨日對(duì)高溫日有較大的影響，降雨量與高溫日呈反相關(guān)關(guān)系。7、8月的平均氣溫與同期高溫日數(shù)關(guān)系密切，說(shuō)明高溫日數(shù)對(duì)月平均氣溫影響明顯。

(4)高溫?zé)岷Φ奈：κ敲黠@的。高溫條件下的天氣炎熱、降水稀少對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們生活會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的影響，應(yīng)采取科學(xué)合理的措施，如通過(guò)農(nóng)業(yè)灌溉等手段，化害為利。

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