一次強(qiáng)降溫天氣對(duì)杏扁的凍害分析及防御思考

黃山江　劉星燕　孫躍飛　徐平　趙海江　顧潤(rùn)香

（河北省張家口市氣象局，河北 張家口075000）

摘要：通過(guò)對(duì)2008年4月21～24日一次強(qiáng)降溫天氣過(guò)程的分析，導(dǎo)致冀西北蔚縣、陽(yáng)原、涿鹿三縣杏扁產(chǎn)生嚴(yán)重凍害的誘因是拉妮娜現(xiàn)象和全球氣候異常；底層850 hPa有冷舌入侵且冷空氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、前期降水偏多導(dǎo)致出現(xiàn)冰凍和特殊的盆地地形是這次凍害出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p失的主要原因；東北地區(qū)高度場(chǎng)變化是造成該區(qū)春季降水和氣溫變化的關(guān)鍵系統(tǒng)。要做好杏扁的凍害預(yù)防工作，需根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件選擇園地和品種，化學(xué)和物理調(diào)控是凍害預(yù)防的常規(guī)管理措施，氣象部門可以為凍害預(yù)防工作提供一定的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)降溫天氣；杏扁；凍害；防御

中圖分類號(hào)：S426文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0439-8114（2012）20-4503-03

杏扁結(jié)果早、壽命長(zhǎng)、栽培要求低，近幾年在我國(guó)北方逐年增多[1，2]，也是冀西北近年來(lái)發(fā)展的新型產(chǎn)業(yè)。目前，冀西北依據(jù)獨(dú)特的地理、氣候條件，經(jīng)過(guò)幾年努力，逐步形成了從良種苗木繁育、基地栽植、生產(chǎn)管理到產(chǎn)品銷售、精深加工的龍型經(jīng)濟(jì)格局。然而，杏扁存在著產(chǎn)量低且不穩(wěn)定的問(wèn)題[3]，其主要原因是杏扁花期常遭遇異常低溫危害，凍害現(xiàn)象一直是困擾杏扁產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的主要原因之一[4]。2008年4月21～24日，受強(qiáng)冷空氣影響，整個(gè)華北地區(qū)出現(xiàn)了降水、大風(fēng)和強(qiáng)降溫天氣過(guò)程。冀西北的蔚縣、陽(yáng)原、涿鹿三縣由于杏扁正處于盛花期至末花期，遭受嚴(yán)重凍害。據(jù)災(zāi)情調(diào)查，僅蔚縣、涿鹿兩縣凍花面積19 134.0 hm2，絕收面積15 501.3 hm2，造成直接經(jīng)濟(jì)損失2.195 8億元。

1環(huán)流背景分析

近十幾年來(lái)，全球氣候變化已成為世界各國(guó)政府和科學(xué)家共同關(guān)注的話題[5，6]。2008年1～2月，我國(guó)南方暴發(fā)了50～100年一遇的大雪災(zāi)，歷時(shí)長(zhǎng)，范圍廣，強(qiáng)度大，災(zāi)害重，其主要原因就是拉妮娜現(xiàn)象和全球氣候異常。進(jìn)入4月以后，這種狀況依然。由圖1可知，北從新地島，南至貝加爾湖和巴爾克什湖，東到庫(kù)葉島北部為寬闊的副距平，副中心值在西伯利亞北部為-6 hPa，而從我國(guó)東北到日本海為正距平，正中心值為+12 hPa，在日本海附近。這樣的距平環(huán)流分布有利于極地冷空氣沿西伯利亞和貝加爾湖南下影響我國(guó)西北和華北地區(qū)，而我國(guó)東北的正距平對(duì)西來(lái)冷空氣起阻擋和加強(qiáng)作用。

在4月21日的500 hPa和850 hPa高空形勢(shì)圖上，500 hPa高空槽位于蒙古到河套西部，槽后最低氣溫達(dá)到-34 ℃，而溫度槽明顯落后高度槽，高度槽后冷平流明顯；850 hPa已經(jīng)形成一個(gè)冷渦，低層有冷舌侵入張家口市，這是張家口市出現(xiàn)強(qiáng)降溫造成杏扁嚴(yán)重凍害的關(guān)鍵系統(tǒng)。這次過(guò)程高、低層系統(tǒng)明顯且深厚，加上東北高壓系統(tǒng)的阻擋，導(dǎo)致冷空氣移動(dòng)緩慢，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

2前期降水分析

大氣是從地表的熱輻射中獲得熱量的，而不是太陽(yáng)直接曬熱大氣，地表是輻射熱能的儲(chǔ)存器。由于水的比熱較大，下墊面的干濕會(huì)直接影響氣溫的變化，一年之中，夏季內(nèi)陸比沿海炎熱，冬季內(nèi)陸比沿海寒冷就是很好的例證。圖2為降溫過(guò)程前1個(gè)月的降水總量與歷年及2007年同期對(duì)比。由圖2可知，張家口市2008年3月20日至4月20日降水比常年多87%～356%，平均多229%，這是歷年比較罕見的。4月19日，強(qiáng)冷空氣開始入侵張家口市，下墊面由于前期降水偏多對(duì)降溫起到一定抑制作用，但冷空氣滯留時(shí)間長(zhǎng)，4月19～23日全市氣溫持續(xù)下降，4月22～24日凌晨一些地方最低氣溫降至0℃以下，特別是4月23日，蔚縣、陽(yáng)原縣城最低氣溫達(dá)到-1 ℃，涿鹿縣城為0 ℃，杏扁種植鄉(xiāng)鎮(zhèn)蔚縣的北水泉、黃梅等地達(dá)到-4～-3 ℃，陽(yáng)原的化稍營(yíng)、東井集達(dá)到-3～-2 ℃，涿鹿的大堡、臥佛寺達(dá)到-3～

-2 ℃，為冰凍天氣，部分杏扁花萼出現(xiàn)冰殼。此時(shí)，下墊面由于土壤濕度大，氣溫回升緩慢，最低氣溫維持時(shí)間基本都超過(guò)了2～3 h，部分地方達(dá)到4～5 h，這樣的天氣條件必然會(huì)給農(nóng)作物帶來(lái)嚴(yán)重的凍害，所以前期降水偏多出現(xiàn)冰凍是這次杏扁凍害造成嚴(yán)重?fù)p失的主要原因。

3特殊地形作用

張家口位于河北省西北部，全市地勢(shì)總的趨勢(shì)是西北高，東南低，陰山山脈橫貫中部，將全市分為壩上和壩下兩大部分，北部壩上是蒙古高原的一部分，南部為小五臺(tái)山地，東北部為大馬群山地，蔚縣境內(nèi)的小五臺(tái)山主峰高度2 870 m，是張家口市最高山峰，桑干河和洋河流經(jīng)壩下中部，形成了狹窄的河谷盆地[7]。

盆地的氣溫變率極其特殊。當(dāng)弱冷空氣影響時(shí)，類似焚風(fēng)效應(yīng)，當(dāng)?shù)貧鉁夭唤捣炊杂猩?，這是由于弱冷空氣只是對(duì)盆地空氣有所擠壓而不能取而代之，倒好像蓋了一層薄棉被；當(dāng)強(qiáng)冷空氣影響時(shí)，情況便截然不同，冷空氣對(duì)盆地空氣不再是擠壓，而是取代盆地的空氣，并且有一定的滯后性。如圖3所示，2008年4月22～24日，涿鹿最低氣溫變化是4.0 ℃→0.1 ℃→4.9 ℃，而蔚縣為1.9 ℃→

-0.7 ℃→1.3 ℃，這是因?yàn)槲悼h比涿鹿更具盆地性質(zhì)，氣溫變率更緩一些，冷空氣取代盆地空氣后滯留時(shí)間更久，對(duì)杏扁的凍害也更嚴(yán)重，所以特殊的盆地地形也是這次杏扁凍害造成嚴(yán)重?fù)p失的主要原因。

4歷史相似年份合成

南北極對(duì)流層，冬夏均為氣旋式環(huán)流，稱為極渦。在北半球，由于大陸分布不均勻，極渦經(jīng)常不在北極中心，而偏于北美大陸或歐亞大陸，引起這些地區(qū)偏冷。所以極渦的位置、強(qiáng)弱對(duì)我國(guó)氣候的影響有著非常重要的作用[8]。

選取與2008年春季多降水和強(qiáng)降溫相似的6個(gè)年份（1958、1964、1967、1987、1990、1998年）作氣象要素場(chǎng)合成[9]。

圖4是春季（3～5月）同期100 hPa高度場(chǎng)距平合成圖，極渦是明顯的負(fù)距平中心，顯然極渦是加強(qiáng)的，且中心位置明顯偏西南，這樣有利于冷空氣頻繁南下影響我國(guó)北部地區(qū)，另外，從貝加爾湖到我國(guó)西北、華北為負(fù)變壓，東北到日本海為正變壓中心，使得亞洲中高緯環(huán)流呈經(jīng)向型發(fā)展，這種環(huán)流形式表明華北地區(qū)上空多冷空氣活動(dòng)，是有利于降水和降溫的條件，這與圖1分析的2008年4月平均距平場(chǎng)相似。由春季多雨年差值t檢驗(yàn)（圖5）分析可知，我國(guó)東北地區(qū)高度場(chǎng)變化是造成張家口市春季降水和氣溫變化的關(guān)鍵系統(tǒng)，通過(guò)了α=0.05的顯著性檢驗(yàn)。

5杏扁的凍害防御

杏扁的花期一般為15 d左右，在4月中下旬，而張家口市杏扁種植區(qū)最早終霜日為3月30日，最晚終霜日為5月17日（表1），也就是說(shuō)，大部分年份杏扁在花期或輕或重會(huì)受到不同程度的凍害，受害嚴(yán)重的年份幾乎絕產(chǎn)，解決杏扁的凍害問(wèn)題已成為當(dāng)務(wù)之急[4]。下面提出一些凍害防御措施供大家參考。

5.1園地與品種的選擇

根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，選擇背風(fēng)向陽(yáng)、日照充足的園地，避免在凹地、槽谷地及陰坡地建園[4]；在保證質(zhì)優(yōu)的前提下，盡量選擇抗寒能力強(qiáng)的品種，如圍選1號(hào)、豐仁、國(guó)仁等，對(duì)于耐寒能力較差卻質(zhì)優(yōu)的品種，選擇園地需優(yōu)先考慮。

5.2化學(xué)和物理調(diào)控

加熱、風(fēng)機(jī)、隔熱泡沫等方法可有效控制花期凍害，但投入大、運(yùn)行成本高[10]，可適度用于優(yōu)質(zhì)品種的凍害防御，傳統(tǒng)熏煙法、防霜器和涂白法，成本較低、使用方便，可作為常規(guī)管理措施。

5.3預(yù)報(bào)措施

杏扁的凍害防御，氣象是第一道關(guān)口，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)是防御的前提。近年來(lái)，張家口市氣象臺(tái)和杏扁種植縣聯(lián)合進(jìn)行了多年的研究和預(yù)報(bào)服務(wù)，積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。特別是花期預(yù)報(bào)以及強(qiáng)冷空氣入侵凍害預(yù)報(bào)都較為準(zhǔn)確，得到了張家口市委、市政府以及廣大杏扁種植者的認(rèn)可。

6結(jié)論

1）通過(guò)對(duì)2008年4月21～24日強(qiáng)降溫天氣過(guò)程分析，對(duì)冀西北杏扁造成嚴(yán)重凍害的原因如下：拉妮娜現(xiàn)象和全球氣候異常是這次強(qiáng)降溫對(duì)杏扁造成嚴(yán)重凍害的誘因；底層850 hPa在4月21日8∶00時(shí)有冷舌入侵、系統(tǒng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)和前期降水偏多導(dǎo)致冰凍以及盆地地形使冷空氣滯留時(shí)間長(zhǎng)是這次凍害出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p失的主要原因；對(duì)歷史相似年合成，發(fā)現(xiàn)我國(guó)東北地區(qū)高度場(chǎng)變化是造成該區(qū)春季降水和氣溫變化的關(guān)鍵系統(tǒng)。

2）大部分年份，杏扁在花期會(huì)受到不同程度的凍害，需根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件選擇園地和品種，化學(xué)和物理調(diào)控措施是凍害預(yù)防的常規(guī)管理措施，氣象部門可以為種植地進(jìn)行霜凍和冷空氣入侵預(yù)報(bào)，為凍害預(yù)防工作提供一定的依據(jù)。

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