摘 要：利用朝阳地区7个国家级气象观测站和134个区域气象自动观测站1953—2017年降水、气温、日照气象资料, 采用气候统计分析方法, 分析2017年农作物生长季气候及农业气象条件特征。结果表明, 大风、高温和暴雨极端气候事件频发, 气温偏高, 日照略少, 降水总量偏多, 降水时空分布不均, 夏季暴雨多发。播种期、苗期热量充足, 降水偏少, 春季干旱严重, 播种偏晚;抽雄至灌浆期, 降水充沛, 农业气象条件适宜, 作物生长状况良好;成熟期气温偏高, 作物灌浆顺利, 籽粒饱满。综合分析, 生长季农业气象条件对农作物影响利大于弊, 气象灾害对农作物危害总体较轻。
关键词：生长季; 极端天气气候; 春播干旱; 夏季洪涝; 农业影响。
20世纪80年代以来, 受全球变暖影响, 我国气候趋于不稳定, 极端天气事件频繁发生。农业是受气象灾害危害最大的产业, 且近年来气象灾害对农业的影响趋于加重[1]。而农业气象灾害频发, 严重制约着我国农业生产的快速健康发展, 威胁着我国的粮食安全[2-7]。朝阳位于辽宁省西部, 地处温带季风气候区, 农业生态环境比较脆弱, 发生的农业气象灾害种类繁多, 主要包括干旱、暴雨、洪涝、冰雹、大风等, 是我国受农业气象灾害影响严重的地区之一。农业气象灾害主要是由气候不稳定及异常变化造成的[8-11]。在气候变暖大环境下, 因受地理环境、地理位置的影响, 气候变化存在明显的区域性, 辽宁西部及朝阳地区气温的变化趋势与各地趋势基本一致, 但也有该地区的特点[12-14]。
本研究利用朝阳地区7个国家级气象观测站和134个区域气象自动观测站1953—2017年降水、气温、日照气象资料, 分析了2017年农作物生长季天气气候变化及农业气象条件, 为朝阳地区农业生产、防灾减灾及生态环境治理提供科学依据。
1资料和方法
利用朝阳市7个国家级气象观测站1953—2017年4—9月逐日降水、气温、日照时数资料及134个区域气象自动观测站2017年4—9月降水数据, 采用气候统计分析方法[15], 分析2017年朝阳地区农作物生长季天气气候异常变化特征。
2生长季天气气候特征分析
2017年朝阳地区农作物生长季4—9月, 大风、高温、暴雨等极端气候事件及灾害性天气频繁发生。朝阳全市平均气温为20.0℃, 较常年 (19.3℃) 偏高0.7℃;平均降水量为487.9 mm, 较常年 (419.1 mm) 偏多68.8 mm, 偏多近20%。降水时空分布不均, 春季降水异常偏少, 干旱严重;夏季降水异常偏多, 发生2次区域性暴雨, 局地特大暴雨, 农作物洪涝灾害较重。平均总日照时数1 468.0 h, 较常年 (1 472.4 h) 偏少4.4 h, 偏少0.3%。
2.1春播关键期4—5月气候特征
2017年朝阳地区春播关键期4—5月, 平均气温为16.2℃, 较常年 (14.6℃) 偏高1.6℃;平均降水量为31.0 mm, 较常年 (69.4 mm) 偏少38.4 mm, 偏少近60%。4月1日至5月21日, 降水异常偏少, 仅为5.1 mm, 比历年同期 (53.7 mm) 偏少48.6 mm, 偏少90%, 发生了降水偏少极端气候事件。由图1可知, 朝阳地区7个国家级观测站有完整气象记录 (1965—2017年) 以来, 2017年春播期4月1日至5月21日降水量偏少创历史极值, 排第2位偏少的是1968年, 降水量为17.8 mm, 排第3位偏少的是1980年, 降水量为18.3 mm。5月17—20日, 受高空暖脊和地面热低压影响, 朝阳地区最高气温急剧升高, 连续4 d出现了大于35℃的高温天气。
5月17日朝阳国家基准气候观测站最高气温达到35.0℃, 18日最高气温攀升到40.5℃, 创历史同期日最高气温极值, 发生了高温极端气候事件。进入5月下旬, 中高纬度大气环流有所调整, 受高空槽和地面倒槽系统共同影响, 5月22日2:00到23日5:00, 朝阳地区出现第1场透雨, 全市平均降水量为14.1 mm, 降水量超过15 mm的乡镇有73个, 超过10 mm的乡镇有115个。
受蒙古气旋东移影响, 5月5日白天到6日白天, 朝阳地区出现了偏北大风6~7级, 阵风9~10级, 局地10~11级, 并伴有扬沙或浮尘天气。
2.2夏季6—8月天气气候特征
2017年夏季朝阳地区多发生强对流天气, 局部地区遭受暴雨洪涝、冰雹、短时大风等气象灾害。夏季降水总量偏多, 但降水时空分布不均。夏季前期降水偏少, 中后期降水充沛。全市平均降水量为434.7 mm, 比历年同期 (307.5 mm) 偏多127.2 mm, 偏多41.4%。其中, 8月份降水 (242.4 mm) 最多, 占夏季总降水量的55.8%。进入8月份, 朝阳地区降水较历年异常偏多, 强降水时段主要发生在8月上旬, 平均降水量为242.4 mm, 较历年同期 (94.7 mm) 多147.7 mm, 偏多150%。由表1可知, 朝阳、喀左、老建平3个国家级气象观测站8月降水总量突破历史极值, 发生了降水偏多极端气候事件。其中, 朝阳国家基准气候站降水偏多最显着, 比历年偏多296.1 mm, 偏多300%。受今年第10号台风“海棠”减弱低压和副热带高压的共同影响, 8月2日9:00至4日7:00, 朝阳出现了历史罕见的暴雨到大暴雨、局部特大暴雨的重大天气过程, 平均降水量为136.8 mm, 其中, 朝阳国家基准气候站日降水量达246.6 mm, 突破历史极值。降水量超过250 mm的乡镇有12个, 超过200 mm的乡镇有22个, 超过100 mm的乡镇有86个, 强降水中心出现在龙城区召都巴, 降水量为328.6 mm。此次暴雨创朝阳多个极值:一是有气象记录以来唯一一次特大暴雨天气过程;二是国家基准气候观测站日降水量突破历史极值;三是乡镇区域气象自动观测站创特大暴雨历史极值;四是全市国家气象观测站平均降水量创历史同期极值。
3生长季农业气象条件分析
3.1播种期热量充足, 降水偏少, 旱情持续, 对春播不利
朝阳地区春播期气温偏高, 全市平均气温稳定通过5, 8℃的日期分别较常年提前6, 8 d。热量充足, 春风大, 降水偏少, 底墒不足, 土壤失墒迅速。5月18日全市土壤墒情监测结果表明, 朝阳地区农田重度干旱面积有所扩大。大部分地区耕层 (5~20 cm) 土壤相对湿度为11%~49%, 处于中度—重度干旱状态。只有凌源市中部、建平县东北部个别乡镇土壤处于轻度干旱状态, 土壤相对湿度在50%以上。据农业部门统计, 约有70%的农田处于重度干旱。第1场透雨出现日期比常年偏晚10~15 d。旱情持续发展对大田作物适时播种造成不利影响, 旱情较重地区大田作物未能适时播种。
3.2苗期旱情缓解
由于4月朝阳全市平均降水量仅为0.4 mm, 比历年 (23.6 mm) 偏少23.2 mm, 偏少99%, 无有效降水天气过程, 大部分地区已经出现了较重的春旱, 至5月中旬, 全市仍无有效降水出现, 各地旱情持续发展。5月22—23日, 全市普降小到中雨, 平均降水量为14.1 mm。此次降水有效缓解了严重旱情, 对已经播种的作物出苗、苗期生长非常有利, 给未播种地区创造了土壤增墒, 是抢墒播种的好时机。5月下旬虽然出现了3次降雨过程, 但是累计雨量较小, 难以解除前期较重的旱情。6月全市降水总量偏少, 且雨量分布不均匀, 但是降水天气过程较多, 有利于抑制旱情的发展。特别是6月18—19日和6月22—23日2次降水, 使得大部分地区旱情得到解除, 农业气象条件对农作物出苗和苗期生长比较有利。
3.3抽雄 (穗) 至灌浆期, 降水充沛, 及时缓解干旱, 生殖生长顺利
7月全市平均气温为25.4℃, 比历年偏高1.2℃, 为农作物生长提供充足能量, 一定程度弥补前期干旱的不利影响。月内降水较常年略偏多, 7月6—7日出现一次大雨到暴雨天气过程, 平均降水量为62.0 mm。由于降水时空分布不均匀, 部分地区再次出现旱象, 气象条件总体上能满足作物生长需求, 对作物生长发育有利。
8月大部分地区气温偏低, 日照不足, 降水偏多明显。总体气象条件利于作物发育、成熟和产量形成。8月2—3日朝阳地区出现一次暴雨到大暴雨、局部特大暴雨天气过程, 平均降水量为136.8 mm, 此次降水过程彻底解除了土壤干旱, 但局部地区农作物遭受了暴雨洪涝、冰雹等气象灾害, 粮食产量受到一定损失。
3.4成熟期气温偏高, 热量条件好, 作物灌浆顺利, 籽粒饱满
9月朝阳大部分地区气温偏高, 日照略少, 热量条件充足, 对加速作物发育进程和灌浆成熟十分有利。月内降水虽然偏少, 但前期土壤水分储存充裕, 大部分地区土壤墒情适宜, 对作物成熟和产量形成影响不大。9月气象条件匹配对作物后期成熟和产量形成非常有利。
4气象灾害对生长季农作物影响。
春播关键期4—5月降水异常偏少, 5月大风和持续高温天气加剧了旱情发展, 旱灾较重。夏季朝阳地区强对流天气频繁发生, 局部地区农作物遭受了暴雨洪涝、冰雹、短时大风等气象灾害, 部分乡镇粮食产量受到一定损失, 但总体气象灾害对农业生产危害较轻。
5结论与讨论
(1) 2017年农作物生长季 (4—9月) 的气候特征总体表现为, 大风、高温和暴雨极端气候事件频发, 气温偏高, 日照略少, 降水总量偏多, 降水时空分布不均, 阶段性明显, 夏季暴雨多发。
(2) 北方大田作物生长季气候变化与农业生产息息相关, 影响着农作物布局和农业产业的稳定性, 进而影响粮食安全生产[16]。综合分析, 2017年朝阳地区生长季农业气象条件对农作物影响利大于弊, 气象灾害对农作物危害总体较轻。播种期、苗期热量充足, 降水偏少, 春季干旱严重, 播种偏晚;抽雄至灌浆期, 降水充沛, 农业气象条件适宜, 作物生长状况良好;成熟期气温偏高, 作物灌浆顺利, 籽粒饱满。
(3) 农业是气候变化最敏感脆弱的领域之一, 直接受制于气候变化与气象要素, 气候变化对农业生产影响机理和应对机制的研究已成为众多学者和政府部门关注的热点问题[17-18]。积极开展人工增雨, 为农业生产保驾护航。5月22日朝阳地区将出现小到中雨降水天气, 按照朝阳市政府主管领导的要求, 全市气象部门开展了大规模飞机火箭人工增雨作业, 取得显着增雨效果。此次降水过程有力地缓解了严重旱情, 给干埋种子和未播种地区创造了出苗和抢墒播种的好时机。进一步加强全市人工影响天气能力建设是今后气象科技创新的主要工作。
(4) 气候以及气候变化与农业紧密联系, 特别是在发展中国家, 农业的发展对气候变化的依赖关系更明显[19]。加强灾害性天气监测预报预警, 研发暴雨、强对流等高影响天气关键技术, 提高农业气象服务能力。2017年朝阳地区极端天气气候频繁发生, 气象业务人员充分利用卫星云图、天气雷达、数值预报产品等技术, 提前研判, 及时准确为市委市政府领导及相关部门提供精准的决策服务信息, 为指挥生产科学决策提供气象依据。
(5) 对我国农业生产、经济发展以及人民生活有明显影响的气候灾害主要有:严重干旱或洪涝、热带风暴和台风、春季的倒春寒和连阴雨、夏季的冷害或长时间炎热、干热风、冰雹、秋季的霜冻或连阴雨、冬季的寒潮与雪灾等[19-20]。我国是一个水资源不足、旱灾严重的国家, 即使在雨水较多的华南沿海地区, 也时有干旱少雨的灾害发生, 对我国国民经济特别是农业生产造成极大影响, 所造成的经济损失约占天气气候灾害造成的总经济损失的50%以上[21], 是我国最大的农业气候灾害。受气候变暖的大背景影响, 各种气候灾害如旱涝等有可能出现一些异常情况, 这是值得我们重视并需要进行深入研究的。
参考文献
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