衡水市暴雨分布特征及對夏季農作物的影響

孫曉杰 王霞 陳克敏 趙平 于海磊

摘要 基于衡水市饒陽國家氣候觀象臺和10個國家基本氣象站1978—2022年暴雨日數(shù)資料，分析了衡水市暴雨時空分布及變化特征；根據(jù)近12年暴雨災情數(shù)據(jù)，分析了致災暴雨的降水量數(shù)據(jù)特征及對夏季農作物影響。結果表明：近45年衡水市出現(xiàn)暴雨782站次，平均年暴雨日數(shù)為1.6 d；20世紀80年代暴雨發(fā)生日數(shù)最多，近45年衡水市暴雨站次有先增后減的特點，但總變化趨勢不顯著。暴雨集中出現(xiàn)在每年的6—8月，7月最為集中。暴雨的空間分布總體呈現(xiàn)東南多西北少的特征。分析近12年的致災暴雨影響，發(fā)現(xiàn)其對夏季農作物造成損失較大，為促進農業(yè)生產安全和穩(wěn)定，以農業(yè)防災減災為重點提出了應對措施。

關鍵詞 暴雨分布特征；農作物；衡水市

中圖分類號：P458.1+21.1 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）12–0-03

Distribution Characteristics of rainstorm in Hengshui City and Its Impact on Summer Crops

Sun Xiao-jie et al（Raoyang National Climate Observatory in Hebei， Raoyang， Hebei 053900）

Abstract Based on the data of rainstorm days between 1978 to 2022 from Raoyang National Climate Observatory and10 National Basic Meteorological Observing Stations in Hengshui City， the temporal and spatial distribution and variation characteristics of rainstorm in Hengshui City were analyzed. According to the data of disasters caused by rainstorm in recent 12 years， the precipitation characteristics and the impacts of the rainstorm were analyzed. The results show that in the past 45 years， there have been 782 rainstorm stations in Hengshui City， and the average annual number of rainstorm days was 1.6d. Most rainstorms occurred in the 1980s of the 20th century， and the number of rainstorm stations in Hengshui City has shown a characteristic of first decreasing and then increasing over the past 45 years， but the general trend was not significant. Rainstorms were concentrated in June to August every year， and it was most concentrated in July. The spatial distribution of rainstorm was generally characterized by more in the south and less in the north， more in the southeast and less in the northwest. By analyzing the impact of the disasters caused by rainstorm in recent 12 years， it was found that it caused great losses to summer crops.In order to promote the safety and stability of agricultural production， several countermeasures were put forward， focusing on agricultural disaster prevention and reduction.

Key words Rainstorm distribution characteristics; Crops; Hengshui City

衡水市位于河北省東南部，介于115°10′～116°34′E，37°03′～38°23′N之間，總面積為8 836 km。衡水市地處溫帶季風氣候區(qū)，四季分明，冷暖干濕差異較大，春季干旱多風，夏季潮濕悶熱且降水集中，秋季天高氣爽，冬季干冷、雨雪稀少。全市年平均氣溫為13.5 ℃，年平均降水量為481.5 mm，年平均日照時數(shù)為2 415.7 h，農業(yè)氣候資源豐富，夏季主要農作物為玉米和棉花等。

衡水境內為平原地形，暴雨極易引起澇災，造成農田漬澇，給社會經濟和人民生活帶來影響[1]。國內外很多學者對暴雨特征及對農業(yè)影響進行了大量研究，提出防災減災對策。閆彩霞等[2]分析了中國西南地區(qū)暴雨時空變化特征；韋丹宜等[3]研究了桂西北暴雨分布特征；裴洪芹等[4]分析了臨沂地區(qū)主要氣象災害特征及影響；孟越等[5]對昌黎縣暴雨特征分析及對農業(yè)生產的影響進行了研究；王春乙等[6]詳細分析了中國農業(yè)氣象災害特點及變化特征，指出暴雨洪澇是影響作物產量的主要氣象災害之一。但目前對衡水市暴雨分布特征和致災暴雨對夏季主要農作物的影響研究較少。

基于衡水市饒陽國家氣候觀象臺和10個國家基本氣象站1978—2022年暴雨資料，分析了衡水市暴雨時間和空間分布變化特征，并對近12年的致災暴雨對夏季主要農作物的影響進行分析，提出防御措施，為加強暴雨防御工作提供參考依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 資料來源

降水資料來源于衡水市饒陽國家氣候觀象臺和10個國家基本氣象站（以下簡稱國家站）1978—2022年暴雨日降水數(shù)據(jù)，按《降水量等級》（GB/T 28592—2012）規(guī)定，暴雨是指24 h累計降水量≥50.0 mm的雨，按其降水強度大小又分為3個等級：24 h累計降水量50.0～99.9 mm為“暴雨”、24 h累計降水量100.0～249.9 mm為“大暴雨”、24 h累計降水量≥250.0 mm為“特大暴雨”[7]。暴雨連續(xù)日數(shù)≥2 d為持續(xù)暴雨過程。災情資料來源于2011—2022年衡水市以縣為單位的氣象災害調查數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)處理與方法

應用線性回歸法、滑動平均法等統(tǒng)計方法，分析不同量級暴雨站次變化趨勢，得出近45年衡水市不同量級暴雨站次時間分布特征和變化規(guī)律。利用暴雨站次資料及站點經緯度數(shù)據(jù)，用Kriging插值方法以3 km×3 km的網格插值得出衡水市暴雨站次空間分布特征[8]。

2 結果與分析

2.1 衡水市暴雨日數(shù)和不同降水量暴雨占比

近45年，衡水市國家站暴雨連續(xù)日數(shù)以1 d為最多，最長3 d，其中持續(xù)1 d的占96.7%，持續(xù)2 d的占3.2%，持續(xù)3 d占0.1%。持續(xù)暴雨過程降水量為112.0～406.5 mm。最大的暴雨日降水量為267 mm，出現(xiàn)在2000 年8 月9日景縣站。最大小時降水量102.6 mm，1998年7月14日出現(xiàn)在景縣站。

分級統(tǒng)計全市各級暴雨頻數(shù)分布。暴雨量100 mm以下每隔10 mm統(tǒng)計，100～250 mm每隔50 mm統(tǒng)計，250 mm以上不再分隔。1978—2022年，衡水市暴雨量50～59、60～69、70～79 mm的雨量居前3位，分別占暴雨總量的34.78%、20.97%、13.56%，合計69.31 %；100～149 mm居第4位，占11.89%；250 mm以上的特大暴雨僅占0.51%。

2.2 暴雨時間分布特征

2.2.1 年際和年代際變化特征 統(tǒng)計饒陽國家氣候觀象臺和10個國家站1978—2022年暴雨日資料，計算近45年的暴雨站次總和及平均值，繪制出逐年暴雨、大暴雨、特大暴雨站次的變化趨勢圖（圖1）。

饒陽國家氣候觀象臺和10個國家站出現(xiàn)暴雨782站次，平均每年17.4站次。暴雨發(fā)生站次年變化較大，2021年暴雨站次最多，出現(xiàn)49站次；1997、2014年最少，僅有1站次。2020年之前，20世紀80年代平均年暴雨20站次為最多，其他年代年平均暴雨為15.4～17.0站次，差異不大；2021—2022年的，暴雨異常增多，發(fā)生暴雨74站次，平均每年37站次。出現(xiàn)大暴雨及以上共126站次，平均每年發(fā)生2.8站次，其中2003年最多，為11站次。出現(xiàn)特大暴雨10站次，平均每年0.2站次，其中1985年最多，為3站次。

2.2.2 暴雨月變化特征 統(tǒng)計近45年月暴雨站次，分析衡水市暴雨月份分布規(guī)律，暴雨始于春季4月，結束于秋季11月。春季4—5月暴雨平均為0.46站次，約占全年暴雨總站次2.6%，夏季6—8月平均為15.24站次，占全年暴雨總站次的87.8%，秋季9—11月平均1.66站次，占全年暴雨總站次的9.6%。暴雨集中在夏季6—8月，其中7月各類暴雨平均最多，暴雨8站次，大暴雨1.5站次，特大暴雨0.13站次。秋季暴雨站次多于春季，是春季暴雨站次的3.6倍。暴雨最早出現(xiàn)在4月下旬，2018年4月21日深州站，降水量為55.5 mm；最晚出現(xiàn)在11月上旬，2021年 11月 7日深州站，降水量為50.9 mm。

2.3 暴雨站次的空間分布

根據(jù)饒陽國家氣候觀象臺和10個國家站1978—2022年暴雨站次數(shù)據(jù)，插值得出衡水市暴雨站次空間分布（圖2）。

由圖2可見，近45年，衡水市暴雨站次分布不均，呈現(xiàn)東南多西北少的特征。暴雨總次數(shù)在75次以上為東南部的故城縣、景縣和偏中部的衡水市區(qū)、武強；安平縣和饒陽縣大部暴雨次數(shù)不足65次。東南部故城縣暴雨出現(xiàn)最多為83次，其次武強縣77次；饒陽縣暴雨日數(shù)最少，為60次，最多和最少的縣差23次。年平均暴雨日數(shù)，故城縣最多為1.8 d，饒陽最少為1.3 d，其他縣為1.3～1.8 d。

統(tǒng)計近45年大暴雨、特大暴雨日數(shù)，大暴雨日數(shù)饒陽、景縣偏多，均為14 d，冀州、阜城、安平偏少為8 d。特大暴雨日數(shù)武邑、饒陽均出現(xiàn)2 d，武強、衡水、故城未出現(xiàn)，其他縣為1 d（表1）。

3 致災暴雨及其對夏季農作物的影響

3.1 致災暴雨降雨量分析

對2011年以來衡水市各縣氣象局向應急局、農業(yè)農村局、民政局及涉災鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府調查的28次致災暴雨進行分析，發(fā)現(xiàn)致災暴雨集中出現(xiàn)在6—8月，6月3次、7月12次、8月13次，其中7—8月出現(xiàn)次數(shù)占暴雨災害總次數(shù)的89%，與月最多暴雨站次和月最大暴雨日數(shù)結果接近。

近12年來出現(xiàn)暴雨時不一定發(fā)生災害，而因降雨引發(fā)災情時降水量均達暴雨量級以上。對致災暴雨持續(xù)時間進行分析，近12年持續(xù)≥2 d的暴雨過程共3次，造成災害3次，其余均為單日出現(xiàn)暴雨造成的洪澇災害。暴雨致災除日降水量這個因素外，持續(xù)時間也是一個主要因子，大多數(shù)持續(xù)暴雨會導致洪澇災害發(fā)生。衡水市的一般暴雨往往不會發(fā)生明顯災害，但小時降水量達到30 mm以上，過程降水量在100 mm以上存在災害風險，造成災害的多是伴隨短時大風出現(xiàn)的暴雨。

除了暴雨發(fā)生地的自然地理特征和前期降水間接影響，降雨強度、主要降雨歷時等因素直接影響暴雨災害，極具破壞力的暴雨歷時為6～12 h，尤其是前期雨量較大且土壤接近飽和、降水強度大的暴雨。總之，暴雨是否造成災害，僅從量級上判別是不夠的，還需綜合考慮當?shù)赝寥里柡投取⑵骄邓?、降雨強度、主要降雨歷時等因素。

3.2 對夏季農作物的影響及其防御對策

暴雨是衡水市的主要氣象災害之一，主要集中在夏季，常引發(fā)洪澇災害，造成農田積水，莊稼被淹，農業(yè)損失較大。據(jù)衡水市應急管理局數(shù)據(jù)，2022年為近10年暴雨災害損失最低年份，但是仍造成農作物因暴雨受災2 964.4 hm2，直接經濟損失為682.31萬元。經分析發(fā)現(xiàn)暴雨對大田作物玉米和棉花影響較大。

3.2.1 對夏季主要農作物的影響 玉米是一種需水量大而又不耐澇的作物，7—8月正值玉米抽雄開花至灌漿乳熟的營養(yǎng)關鍵期和籽粒形成期，出現(xiàn)暴雨會導致花期不遇，影響穗粒干物質形成，造成玉米減產。玉米生長后期因田地積水，根系常因缺氧而窒息壞死，活力迅速衰退，造成植株未熟先枯，對產量影響很大。暴雨可導致玉米田間濕度增加，從而增加病蟲害發(fā)生的風險，并阻礙玉米生長，導致玉米田間土壤養(yǎng)分流失，從而影響玉米植株的營養(yǎng)供應，尤其是在施肥管理不當?shù)那闆r下，可導致玉米出現(xiàn)養(yǎng)分不足、生長不良等情況。

棉花屬于典型的夏季作物，暴雨天氣會對棉花的開花、生長和結棉等方面都會帶來一定的影響。7—8月是棉花生長發(fā)育旺盛時期，也是棉花形成高產、決定全年棉花豐收的伏桃期，如遇暴雨致降水異常偏多，使棉田積水土壤太濕，造成棉花開花不旺、伏桃減少、大量蕾鈴脫落、嚴重爛鈴，造成棉花減產。同時，棉田間濕度增大，有利于棉鈴蟲的繁殖生長，易誘發(fā)病蟲害，影響棉花的產量和品質。暴雨導致棉田肥料流失嚴重，棉田因水淹受漬而倒伏，造成土壤板結，棉花花位上升，影響結桃數(shù)量。

3.2.2 防御對策 一是加強農田排水設施建設。保持河道暢通，加固堤防，檢查農田水利設施，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時維修，及時排干凈田間積水，并積極組織搶收工作，避免農作物被淹死。二是加強夏季暴雨過后農作物病蟲害防治工作。根據(jù)農作物遭到的具體病蟲害情況，選擇合適的藥劑進行噴灑，有效減輕對農作物的影響。三是加強防災減災工程建設。氣象部門不斷提高災害性天氣預報能力，及時發(fā)布災害性預警信息，以便政府決策部門和農民能提前采取防御措施，最大限度地減少暴雨帶來的損失。四是充分利用各地的應急廣播系統(tǒng)即時發(fā)布、精準傳送氣象災害預警信息，有效解決氣象預警信息傳播“最后一公里”的問題。五是拓寬暴雨災害知識科普渠道，重點利用傳統(tǒng)的廣播、電視等信息渠道，有效借助新興的融媒體和抖音等網絡渠道，及時向民眾發(fā)布暴雨信息及防御措施。

4 結論

（1）通過對1978—2022年不同降水量暴雨占比進行分析，衡水市暴雨主要集中在50～80 mm，衡水市年均暴雨日數(shù)為1.6 d，45年中有18年多于年均暴雨日數(shù)；2020年以前，20世紀80年代平均年暴雨20站次為最多，其他年代年平均暴雨為15.4～17.0站次，差異不明顯；2021—2022年暴雨異常增多，發(fā)生暴雨74站次，平均每年37站次。暴雨主要集中在夏季，占全年暴雨總量的87.7%，其中7月最多，占全年暴雨總量的46.3%。衡水市暴雨日數(shù)分布不均，大致呈現(xiàn)東南多西北少的特征；年平均暴雨日數(shù)，故城縣最多為1.8 d，饒陽最少為1.3 d，其他縣為1.3～1.8 d。

（2）通過對致災暴雨的分析，衡水市大部分暴雨致災均為單日出現(xiàn)暴雨造成的洪澇災害，一般暴雨不會造成明顯災害，但小時降水量達到30 mm以上，過程降水量達到100 mm以上存在災害風險，造成的災害大多是伴隨短時大風出現(xiàn)的暴雨。但因災情數(shù)據(jù)年份有限，在分析暴雨致災概率方面具有一定的局限性。

（3）由于暴雨引發(fā)的洪澇災害對農業(yè)生產造成嚴重損害，根據(jù)近45年暴雨特征，掌握暴雨災害發(fā)生的時空規(guī)律，針對夏季暴雨對主要農作物影響分析，采取切實可行的措施，做好暴雨災害防御工作，避免氣象災害對農業(yè)生產的影響。

參考文獻

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