景德鎮(zhèn)茶葉春霜凍災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估及防御

雷玄肆，陳鮑發(fā)，蔡俊峰，黃龍飛，陳 昆

（景德鎮(zhèn)市氣象局，江西景德鎮(zhèn) 333000）

1 引言

景德鎮(zhèn)產(chǎn)茶歷史悠久，自公元863年前就被廣為稱謂，承傳千年，造就了“江西浮梁，千年茶都”之美譽(yù)。唐代出現(xiàn)了“浮梁歙州，萬國來求”的興盛局面。白居易的“商人重利輕別離，前月浮梁買茶去”更是說明景德鎮(zhèn)茶的聲名遠(yuǎn)播。民國四年（1915年），浮梁縣嚴(yán)臺村“天祥茶號”生產(chǎn)的工夫紅茶，獲得了“巴拿馬萬國博覽會”的金獎(jiǎng)。

景德鎮(zhèn)市海拔500米以上的山地面積較多，土壤多為紅壤和黃壤，水、熱、生物資源豐富，茶園遍布山坡、丘陵。茶葉面積達(dá)1333公頃，總產(chǎn)量達(dá)9200噸；茶樹種植品種以地方群體種為主，福鼎大白、浙農(nóng)117、迎霜、龍井43、烏牛早、平陽特早等品種也有種植〔1〕。

2 資料與方法

2.1 霜凍風(fēng)險(xiǎn)分析方法

自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指未來若干年內(nèi)可能達(dá)到的災(zāi)害程度及其發(fā)生的可能性。在區(qū)域自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成過程中，危險(xiǎn)性(H)、敏感性(E)、脆弱性(V)和防災(zāi)減災(zāi)能力(R)是缺一不可的，是四者綜合作用的結(jié)果。

用公式表示為：

自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)度=危險(xiǎn)性(H)×敏感性(E)×脆弱性(V)×防災(zāi)減災(zāi)能力(R)

加權(quán)綜合評價(jià)法(WCА)是假設(shè)由于指標(biāo)i量化值的不同，而使每個(gè)指標(biāo)i對于特定因子j的影響程度存在差別，用公式表達(dá)為：

其中CVj是評價(jià)因子的總值，QVij是對于因子j的指標(biāo)i(QVij≥0)，WCi是指標(biāo)i的權(quán)重值(0≤WCi≤1)，通過АHP方法計(jì)算得出，m是評價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

為了消除各指標(biāo)的量綱和數(shù)量級的差異，需對每一個(gè)指標(biāo)值進(jìn)行規(guī)范化處理，轉(zhuǎn)換為0-10內(nèi)的值。

規(guī)范化公式：

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)數(shù)學(xué)公式，利用加權(quán)綜合評價(jià)法(WCА)和層次分法(АHP)，建立如下災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型：

其中，DRI是災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，用于表示災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度，其值越大，則災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度越大；H，E，V，R的值分別表示致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、脆弱性和防災(zāi)減災(zāi)能力；WH，WE，WV，WR相應(yīng)地表示其權(quán)重；Xk是指標(biāo)k標(biāo)準(zhǔn)化后的值；變量a是常數(shù)(0≤a≤1)，用來描述防災(zāi)減災(zāi)能力對于減少總的DRI所起的作用。

2.2 霜凍風(fēng)險(xiǎn)分析資料

本文采用的資料為景德鎮(zhèn)國家基本氣象觀測站、區(qū)域自動氣象觀測站和氣象哨所觀測數(shù)據(jù)，歷史災(zāi)情資料，地理信息數(shù)據(jù)（高程、土地利用類型、行政邊界等數(shù)據(jù)）等。

2.3 霜凍風(fēng)險(xiǎn)評估

2.3.1 致災(zāi)因子危險(xiǎn)性評估

茶樹是一種喜溫的葉用植物，霜凍是茶葉生產(chǎn)中最常見的一種自然災(zāi)害。早春氣溫回暖，茶芽萌動后，茶樹抗寒能力減弱，如果氣溫突降至0℃或0℃以下，已萌動的茶芽會產(chǎn)生凍害〔2〕。

根據(jù)李柏楨、孔萍等〔3〕研究，結(jié)合景德鎮(zhèn)茶葉霜凍的調(diào)查情況，我們將景德鎮(zhèn)國家氣象觀測站的最低氣溫TD≤4℃作為景德鎮(zhèn)茶葉春霜凍的指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)1981-2020年3-5月景德鎮(zhèn)國家基本氣象觀測站出現(xiàn)的頻次，結(jié)果見表1。

表1 景德鎮(zhèn)國家氣象觀測站的最低氣溫TD≤4℃出現(xiàn)的頻次

根據(jù)景德鎮(zhèn)氣象哨所和區(qū)域自動氣象觀測站資料分析，海拔每升高100米，低溫日數(shù)平均增加2天左右，我們利用АRCGIS10.2軟件，對景德鎮(zhèn)的春霜凍進(jìn)行DEM高程數(shù)據(jù)分析計(jì)算，并進(jìn)行均一化處理，得到春霜凍頻次分布圖〔4-8〕。

2.3.2 孕災(zāi)環(huán)境敏感性評估

主要對高程進(jìn)行處理，利用АRCGIS10.2軟件對高程進(jìn)行均一化處理，并保存均一化后的高程圖，作為孕災(zāi)環(huán)境敏感性分布圖。

2.3.3 承災(zāi)體脆弱性評估

主要對土地利用類型處理，根據(jù)土地利用類型進(jìn)行重新賦值計(jì)算，得到賦值后的土地利用類型圖層，作為承災(zāi)體脆弱性分布圖。

表2 土地利用類型低溫影響賦值表

2.3.4 防災(zāi)減災(zāi)能力評估

主要對人口處理，利用АRCGIS10.2軟件對人口進(jìn)行均一化處理，并保存均一化后的人口圖，作為防災(zāi)減災(zāi)能力分布圖。

2.3.5 霜凍風(fēng)險(xiǎn)評估

我們假設(shè)霜凍頻次的權(quán)重為0.5、孕災(zāi)環(huán)境敏感性權(quán)重為0.2，承災(zāi)體脆弱性權(quán)重為0.2，防災(zāi)減災(zāi)能力權(quán)重為0.1，利用柵格計(jì)算器，計(jì)算得到霜凍風(fēng)險(xiǎn)分布圖〔9-10〕。

霜凍災(zāi)害=霜凍頻次×0.5+敏感性×0.2+脆弱性×0.2+能力×0.1

圖1 景德鎮(zhèn)茶葉春霜凍風(fēng)險(xiǎn)評估

2.3.6 霜凍風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)論

從景德鎮(zhèn)茶葉春霜凍風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果來看，景德鎮(zhèn)茶葉存在一定的春霜凍風(fēng)險(xiǎn)，霜凍風(fēng)險(xiǎn)南部丘陵地區(qū)低于北部山區(qū)，城區(qū)低于鄉(xiāng)村，低海拔地區(qū)小于高海拔地區(qū)。

茶葉春霜凍高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在高海拔的樂平市洪巖鎮(zhèn)、浮梁縣的瑤里、西湖、經(jīng)公橋、臧灣、黃壇、鵝湖和蛟潭等鄉(xiāng)鎮(zhèn)山區(qū)。

3 霜凍的預(yù)報(bào)服務(wù)及防御

3.1 霜凍的種類

霜凍按其形成的原因可分為三種：平流霜凍、輻射霜凍、平流輻射霜凍。平流霜凍是由北方強(qiáng)冷空氣南下直接引起的霜凍。這種霜凍常見于早春和晚秋，在一天的任何時(shí)間內(nèi)都可能出現(xiàn)，影響范圍很廣，而且可以造成區(qū)域性的災(zāi)害。輻射霜凍是由夜間輻射冷卻而引起的霜凍。這種霜凍只出現(xiàn)在少云和風(fēng)弱的夜間或早展。平流輻射霜凍是由平流降溫和輻射冷卻同時(shí)作用而引起的霜凍。這種霜凍的后期可轉(zhuǎn)為輻射霜凍。

景德鎮(zhèn)春季茶葉霜凍災(zāi)害主要輻射霜凍，冷空氣過后，晴朗無風(fēng)輻射降溫達(dá)到霜凍標(biāo)準(zhǔn)，使茶葉遭受霜凍危害。

根據(jù)景德鎮(zhèn)春霜凍出現(xiàn)的天氣情況進(jìn)行總結(jié)，建立了霜凍預(yù)報(bào)模型供預(yù)報(bào)員參考〔8〕。

3.2 霜凍的預(yù)報(bào)

春霜凍主要是由低溫引起的，因此我們除了預(yù)報(bào)冷空氣外，還要著眼于最低溫度的預(yù)報(bào)。

我們利用2010年以來，在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)建立的自動氣象觀測站資料，與景德鎮(zhèn)國家基本氣象站進(jìn)行回歸分析，建立各鄉(xiāng)鎮(zhèn)點(diǎn)的3-4月最低溫度預(yù)報(bào)方程如下（方程通過F檢驗(yàn)，顯著水平α=0.01）。

表2 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)點(diǎn)的最低溫度預(yù)報(bào)方程

同時(shí)我們根據(jù)溫度垂直遞減率每100米降低0.6℃左右，對不同海拔高度的最低溫度進(jìn)行預(yù)報(bào)。

Y=X+0.36-0.006H

其中：Y為不同海拔高度的最低溫度預(yù)報(bào)值，X為預(yù)報(bào)的景德鎮(zhèn)的最低溫度，H為海拔高度。

當(dāng)3-4月預(yù)報(bào)景德鎮(zhèn)最低溫度在4℃以下時(shí)，根據(jù)天氣類型研判是否有霜凍出現(xiàn)。預(yù)報(bào)的景德鎮(zhèn)最低溫度越低，霜凍影響越大。根據(jù)有關(guān)研究，我們以最低溫度在3-5℃為輕度霜凍；1-3℃為輕到中度霜凍；0℃為中度霜凍；-1℃為較重霜凍；-3℃為嚴(yán)重霜凍〔11-12〕。

3.3 霜凍的服務(wù)

當(dāng)預(yù)報(bào)有霜凍影響時(shí)，通過各種渠道對外發(fā)布，提醒采取有效措施防范。向政府部門報(bào)送決策服務(wù)材料；向茶葉局、農(nóng)業(yè)局、茶葉協(xié)會等單位報(bào)送服務(wù)材料；向茶葉種植大戶、茶農(nóng)等發(fā)送服務(wù)材料；通過微信、微博、報(bào)紙、網(wǎng)站及今日頭條、12379、預(yù)警廣播等對外發(fā)布霜凍預(yù)報(bào)。

3.4 霜凍的防御

①提前采收。在霜凍來臨前采收可采收的茶葉，減少損失。

②煙霧法。在霜凍來臨前的夜晚，保護(hù)地段的上風(fēng)方向均勻設(shè)置，雜草、樹葉或化學(xué)藥劑等物垛，使煙幕能籠罩整個(gè)防護(hù)地段，減少地面有效輻射冷卻，提高近地層空氣溫度，減輕霜凍或者不出現(xiàn)，達(dá)到防霜目的。

③覆蓋法。采用塑料薄膜或葦草覆蓋茶樹，隔絕茶葉與外界空氣的接觸，達(dá)到防御霜凍目的〔13-15〕。