長沙寒露風(fēng)災(zāi)害天氣過程分析

常炬 章竹青 彭夢霜 程理君

(長沙市氣象局，湖南 長沙 410205)

長沙農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為雨養(yǎng)型農(nóng)業(yè)，仍為靠天吃飯的產(chǎn)業(yè)，災(zāi)害性天氣是影響制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及產(chǎn)量的瓶頸。在晚稻生長發(fā)育過程中，秋季寒露風(fēng)是常見氣象災(zāi)害之一，具有溫度低、日照少、雨水多的特點(diǎn)[1-5]。2020年9月14日—10月8日出現(xiàn)罕見低溫陰雨冷害天氣，晚稻正處于抽穗揚(yáng)花期，導(dǎo)致抽穗速度減慢，抽穗期延長，穎花不能正常開放、散粉、受精，子房延長受阻，從而造成不育，使空殼率顯著增加；揚(yáng)花期間導(dǎo)致花粉粒不能正常成熟、受精，從而造成空殼率增加[6-14]。中稻(一季稻)處收獲期，出現(xiàn)倒伏及穗上芽、谷上秧的現(xiàn)象。本文根據(jù)氣減函〔2016〕74號(hào)《寒露風(fēng)影響預(yù)報(bào)與評(píng)估業(yè)務(wù)規(guī)定(試行)》寒露風(fēng)天氣災(zāi)害標(biāo)準(zhǔn)，與1997年個(gè)案進(jìn)行對(duì)比，確定這次災(zāi)害性天氣過程特點(diǎn)和歷史排位，分析寒露風(fēng)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，期望對(duì)長沙水稻生產(chǎn)過程氣象服務(wù)及災(zāi)害評(píng)估提供技術(shù)參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

所用資料采用長沙市氣象局4個(gè)氣象站1959—2020年9月14日—10月8日的日平均氣溫、最高最低氣溫、降水量、降水日數(shù)、日照時(shí)數(shù)，長沙市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局種植面積資料、災(zāi)情資料等。

1.2 寒露風(fēng)災(zāi)害指標(biāo)及等級(jí)

根據(jù)中國氣象局應(yīng)急減災(zāi)與公共服務(wù)司氣減函〔2016〕74號(hào)關(guān)于印發(fā)《北方低溫冷害影響預(yù)報(bào)與評(píng)估業(yè)務(wù)規(guī)定(試行)》和《寒露風(fēng)影響預(yù)報(bào)與評(píng)估業(yè)務(wù)規(guī)定(試行)》的通知，江南寒露風(fēng)過程等級(jí)是以日平均氣溫及其持續(xù)天數(shù)、日最低氣溫及其持續(xù)天數(shù)、影響雨日為判別指標(biāo)，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1。同時(shí)滿足多個(gè)等級(jí)時(shí)，以程度偏重的等級(jí)劃定寒露風(fēng)過程等級(jí)。

表1 江南寒露風(fēng)過程等級(jí)劃分表

2 結(jié)果與分析

2.1 天氣實(shí)況

2020年9月14日—10月8日，長沙平均氣溫19.3℃，較常年同期偏低2.8℃；累積降水量170.4mm，比常年同期(50.1mm)偏多240%；總?cè)照諘r(shí)數(shù)8.0h，比常年同期(125.3h)顯著偏少117.3h，雨日20d,較常年偏多12d。降水量和雨日為歷史最多，日照時(shí)數(shù)為歷史最低。

低溫陰雨冷害天氣過程分為2個(gè)階段：2020年9月14日—10月1日、10月3—8日。

表2 寒露風(fēng)過程影響等級(jí)的分級(jí)指標(biāo)

圖1 2020年9月14日—10月8日各站日降水量

9月14日受高空波動(dòng)影響，陰天有小雨；9月15日晚—18日白天，受中低層切變及冷空氣南下共同影響，持續(xù)陰雨天氣，其中9月16日寧鄉(xiāng)暴雨；9月18日晚—21日，切變線北抬，陰天間多云，有分散陣雨。9月22日晚—23日白天，受中低層切變及冷空氣共同影響，有中雨；9月23日晚—24日，降雨間歇；9月25—27日，低層擾動(dòng)影響，有中雨；9月28—29日，高空槽東移，小到中雨；9月30日—10月1日白天降水稍有間歇；第2階段10月3—8日，受地面冷空氣入侵影響，各地出現(xiàn)了中雨，降溫幅度達(dá)6～8℃，最低氣溫降至9.8℃(蓮花站6日)。

2.2 天氣特點(diǎn)

連陰雨：9月14日—10月8日，長沙市出現(xiàn)罕見陰雨寡照天氣，寧鄉(xiāng)和蓮花站9月20日—10月7日連續(xù)18d出現(xiàn)降水，達(dá)重度連陰雨標(biāo)準(zhǔn)；長沙縣和瀏陽市9月20—30日連續(xù)11d出現(xiàn)降水，達(dá)中度連陰雨標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 2020年9月14日—10月8日各站日照時(shí)數(shù)

圖3 2020年9月14日—10月8日各站日平均氣溫

寒露風(fēng)：長達(dá)25d低溫陰雨寡照天氣過程中，全市出現(xiàn)2次重度寒露風(fēng)，分別出現(xiàn)在9月17—29日連續(xù)13d、10月3—8日連續(xù)6d。其中,長沙縣17—23日連續(xù)7d日平均氣溫低于21℃，達(dá)重度寒露風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)；寧鄉(xiāng)20—23日連續(xù)4d、25—29日連續(xù)5d日平均氣溫低于21℃，達(dá)中度寒露風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)；蓮花站17—29日連續(xù)13d日平均氣溫低于21℃，達(dá)重度寒露風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)；瀏陽市17—30日連續(xù)14d日平均氣溫低于23℃，為中度寒露風(fēng)。10月3—8日，長沙平均氣溫持續(xù)6d低于21℃，全市達(dá)到重度寒露風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1 低溫冷害歷史排位

2020年9月14日—10月8日，全市平均氣溫(僅10月2日為23.7℃)均低于23℃。25d日平均氣溫為19.3℃，僅次于1997年18.9℃，位居歷史第2低位。

圖4 2020年9月14日—10月8日歷年同期平均氣溫

2.2.2日照時(shí)數(shù)創(chuàng)歷史同期新低

2020年9月14日—10月8日，全市平均日照時(shí)數(shù)為8.0h，刷新有氣象記錄以來的同期最低值(1994年為52.4h)，較常年同期(123.3h)異常偏少117.3h，居歷史同期第1低位。

圖5 2020年9月14日—10月8日歷年同期日照時(shí)數(shù)

2.2.3 降水量及雨日刷新歷史極值

根據(jù)長沙瀏陽、寧鄉(xiāng)、長沙縣、蓮花4個(gè)觀測站資料統(tǒng)計(jì)，2020年9月14日—10月8日，全市平均降水量為170.4mm，較常年同期50.1mm顯著偏多120.3mm，為1959年有連續(xù)氣象記錄以來的最大值(1972年148.2mm)；同時(shí)全市雨日平均為20d,為歷史最多。

圖6 2020年9月14日—10月8日歷年同期降水量

圖7 2020年9月14日—10月8日歷年同期雨日數(shù)

2.2.4 與歷史個(gè)例(1997年)對(duì)比分析

通過與1997年重度寒露風(fēng)天氣過程對(duì)比分析：按照持續(xù)時(shí)間對(duì)比，2020年稍弱于1997年,位居有氣象記錄以來第2位；按災(zāi)害性天氣過程日平均氣溫統(tǒng)計(jì)分析，2020年9月稍高于1997年9月，而2020年10月的冷空氣強(qiáng)度帶來的降溫幅度比1997年更強(qiáng)，冷害更嚴(yán)重；寒露風(fēng)期間總降水量(雨日)和日照時(shí)數(shù)，2020年均刷新歷史極值1997年，降水量(雨日)居歷史同期第1高位，日照時(shí)數(shù)居歷史第1低位；最低氣溫9.8℃，也刷新記錄。按空間發(fā)生等級(jí)程度分析，瀏陽2020年9月及1997年10月為中度、寧鄉(xiāng)2020年9月為中度、長沙縣2020年9月24—30日為中度，其它時(shí)段均為重度寒露風(fēng)等級(jí)。

綜上所述，2020年與1997年寒露風(fēng)范圍及等級(jí)程度不相上下，2020年低溫濕冷害、陰雨寡照災(zāi)害更嚴(yán)重。

2.3 天氣成因

2020年8月以來，東太平洋赤道附近海域大范圍、長時(shí)間的海水偏冷，迅速發(fā)展成拉尼娜事件，秘魯以西海水變冷，海水變冷氣流下沉，菲律賓以東和我國南海氣流上升，異常的沃克環(huán)流，促使西伯利亞冷空氣容易受到低壓區(qū)吸引充分深度南下影響我國，導(dǎo)致冷空氣活動(dòng)頻繁；同時(shí)副熱帶高壓較常年位置偏南，長沙地處于副高西北側(cè)，持續(xù)偏強(qiáng)的冷空氣和強(qiáng)盛的西南暖濕氣流源源不斷在湖南匯合，導(dǎo)致了長沙秋季極端連續(xù)低溫冷害的發(fā)生。

表3 寒露風(fēng)歷史( 2020年與1997年)對(duì)比分析

2.4 對(duì)水稻的影響及服務(wù)情況

2.4.1 晚稻

水稻受害的原因主要是低溫影響了水稻正常的生理機(jī)能而形成的內(nèi)傷。

晚稻抽穗、開花的最佳溫度為25～30℃。在正常條件下，水稻從始穗到齊穗只需要3～5d[15-19]。自西(寧鄉(xiāng)14日)向東(瀏陽17日)連續(xù)13～18d日平均氣溫21℃的寒露風(fēng)(降溫降水)，造成抽穗期延長，并且包頸現(xiàn)象嚴(yán)重；有的即使稻穗已經(jīng)抽出，由于花粉的發(fā)育受到抑制，花粉粒變形，花藥不容易開裂，授粉量減少，花粉管的伸長受到明顯阻礙，稻株也不能正常授粉受精，從而造成穎花不育，形成大量空殼。10月3—8日，強(qiáng)冷空氣再次入侵，出現(xiàn)了強(qiáng)降溫和中等強(qiáng)度的降水，冷害致使稻株根系活力下降，頸葉發(fā)黃枯死對(duì)養(yǎng)分的吸收能力降低。據(jù)長沙市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)長沙晚稻種植面積105813.33hm-2，截至9月21日已齊穗面積68026.67hm-2，正在抽穗28386.67hm-2，未抽穗9400hm-2；受災(zāi)嚴(yán)重的西部寧鄉(xiāng)27266.67hm-2，東部瀏陽市較輕10466.67hm-2，10月初仍未抽穗面積達(dá)2000hm-2。

2.4.2 中稻及一季稻

2020年9月中下旬，正值中稻及一季稻收獲期，連續(xù)陰雨天氣不適合中稻和一季稻機(jī)械化收割，導(dǎo)致許多應(yīng)收未收中稻占比大，出現(xiàn)穗上芽現(xiàn)象。全市中稻(含一季稻)面積72293.33hm-2，出現(xiàn)穗上芽面積4320hm-2，其中西部寧鄉(xiāng)嚴(yán)重為3466.66hm-2。截至10月4日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳通報(bào)的有關(guān)數(shù)據(jù)，中稻(含一季稻)收獲比率長沙為39.83%，其余由于部分出現(xiàn)倒伏，需要人工收割。

2.4.3 預(yù)警服務(wù)

2020年9月14日下午，長沙市氣象局與農(nóng)業(yè)農(nóng)村局聯(lián)合發(fā)布了農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害(寒露風(fēng))風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。提醒水稻種植戶，長沙市將出現(xiàn)3d以上秋季低溫天氣，需加強(qiáng)水稻田間管理，建議在田間灌深水，葉面噴施九二○或者磷酸二氫鉀以提高水稻對(duì)低溫的抵抗能力；在9月30日—10月1日降水間歇期及10月6日天氣轉(zhuǎn)晴前，提醒農(nóng)戶及時(shí)搶收一季稻，將損失降到最低；制作《農(nóng)業(yè)氣象專題》9期、長沙微農(nóng)直通公眾號(hào)圖文消息4期、預(yù)警及農(nóng)事服務(wù)通知3期；期間開展下鄉(xiāng)災(zāi)情調(diào)查2次。

3 結(jié)論

2020年9月14日—10月8日，長沙出現(xiàn)罕見陰雨寡照天氣過程，期間出現(xiàn)2次重度寒露風(fēng)災(zāi)害性天氣。過程低溫陰雨寡照日照時(shí)數(shù)和降水量(雨日)刷新同期歷史記錄，平均氣溫位于歷史第2低位(僅次于1997年)；寒露風(fēng)范圍和等級(jí)程度，低溫濕冷害、陰雨寡照較1997年嚴(yán)重。中稻(一季稻)不宜收獲部分出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象；晚稻空殼率嚴(yán)重的達(dá)50%以上。

針對(duì)此次陰雨寡照天氣，氣象部門聯(lián)合農(nóng)業(yè)農(nóng)村局向種糧大戶、各級(jí)政府、農(nóng)業(yè)部門、社會(huì)大眾等通過各種手段和方式及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息，并深入田間地頭開展直通式氣象服務(wù)，提出可采取田間灌深水，葉面噴施九二○或者磷酸二氫鉀以提高水稻對(duì)低溫的抵抗能力；抓住降水間歇搶收中稻(一季稻)。

氣象部門需進(jìn)一步提高中長期預(yù)測能力,科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)民合理安排播種期和品種搭配；同時(shí)加強(qiáng)氣象科普宣傳，提高農(nóng)民防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)，規(guī)避寒露風(fēng)等氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。