遼寧省大風(fēng)天氣對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響

陳宇等

摘要：通過分析遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)遭受風(fēng)災(zāi)情況與遼寧省大風(fēng)天氣間的關(guān)系，確定農(nóng)業(yè)設(shè)施受大風(fēng)影響的致災(zāi)指標(biāo)，為設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警提供依據(jù)，做好設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象保障服務(wù)。統(tǒng)計(jì)分析表明，遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)主要分布于該省西部、中部地區(qū)，而此區(qū)域均為大風(fēng)頻發(fā)地區(qū)。風(fēng)災(zāi)的發(fā)生與大風(fēng)的氣候特征存在一定相關(guān)性，春季大風(fēng)日數(shù)增多，風(fēng)災(zāi)發(fā)生頻次隨之增多，且風(fēng)災(zāi)的發(fā)生與瞬時(shí)極大風(fēng)速有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。風(fēng)災(zāi)主要發(fā)生于每年4—8月，以偏南風(fēng)居多，8級(jí)風(fēng)是設(shè)施農(nóng)業(yè)致災(zāi)的風(fēng)速指標(biāo)，9級(jí)風(fēng)則可能導(dǎo)致棚架、后墻坍塌，發(fā)生嚴(yán)重災(zāi)害。

關(guān)鍵詞：設(shè)施農(nóng)業(yè)；大風(fēng)；災(zāi)情；指標(biāo)

中圖分類號(hào)：S424；S165+.25 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2015）09-0407-03

遼寧省是我國(guó)設(shè)施蔬菜的發(fā)源地，截至2011年，遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)規(guī)模突破67萬hm2，占遼寧省耕地面積的1/6，居全國(guó)前列。遼寧省日光溫室面積居全國(guó)首位，蔬菜播種面積超過0.7萬hm2的縣、市多達(dá)41個(gè)，其中34個(gè)縣被納入《全國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》蔬菜產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)縣，設(shè)施農(nóng)業(yè)收入是農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入的重要來源之一[1]。

遼寧省屬溫帶濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，多大風(fēng)雪天氣，春秋季節(jié)平原地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)6級(jí)以上西南大風(fēng)。近年來氣象災(zāi)害時(shí)有發(fā)生[2-5]，大風(fēng)災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。2010年4月8日，遼寧省部分地區(qū)出現(xiàn)6～7級(jí)大風(fēng)，瞬時(shí)風(fēng)力達(dá)26.7 m/s，沈陽市28處大棚起火，棚膜損壞780棟、草簾子損壞1 074棟、棚架倒塌266棟、山墻倒塌34棟；阜新市蔬菜保護(hù)地共損壞棚室12 745棟，總面積為425 hm2。

設(shè)施農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展、氣象科技的不斷進(jìn)步催生了設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)這一新領(lǐng)域[6]。盡管如此，設(shè)施農(nóng)業(yè)仍受到自然氣候資源的約束，不利氣象條件對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)有著巨大影響。主要體現(xiàn)在設(shè)施農(nóng)業(yè)的工程設(shè)計(jì)、區(qū)劃布局、環(huán)境控制、節(jié)能等方面。北緯40°以上的寒冷地區(qū)[7]依靠簡(jiǎn)易的設(shè)施，寒冷季節(jié)不另加溫也能生產(chǎn)出黃瓜、番茄等喜溫果菜，但其設(shè)施水平低，抗御自然災(zāi)害的能力差。由鋼管裝配成的塑料大棚、玻璃溫室中，依國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)或工廠化生產(chǎn)的系列產(chǎn)品僅占設(shè)施栽培面積的10%。絕大部分是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的塑料大棚、日光溫室，只能起到一定保溫作用，部分溫室無法承受大風(fēng)雪，塌棚等質(zhì)量事故時(shí)有發(fā)生，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。以往學(xué)者對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)備材料、滴灌技術(shù)、種植技術(shù)、養(yǎng)殖品種的開發(fā)和培育、溫室內(nèi)小氣候的調(diào)控技術(shù)等方面研究較多，而關(guān)于氣象災(zāi)害對(duì)設(shè)施的影響研究非常少。通過分析遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)遭受風(fēng)災(zāi)情況與遼寧省大風(fēng)天氣之間的關(guān)系，確定農(nóng)業(yè)設(shè)施受大風(fēng)影響的致災(zāi)指標(biāo)，為設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警提供依據(jù)，做好設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象保障服務(wù)。

1資料與方法

遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)的種植面積及分布資料來源于遼寧省農(nóng)委，數(shù)據(jù)更新至2011年。設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)情資料來源于遼寧省氣象檔案館、遼寧省氣象災(zāi)情庫，資料時(shí)間為2000—2012年。遼寧省大風(fēng)天氣的統(tǒng)計(jì)資料采用1981—2010年遼寧省56個(gè)氣象觀測(cè)站的地面氣象記錄數(shù)據(jù)，為10 min平均最大風(fēng)速與對(duì)應(yīng)風(fēng)向。致災(zāi)時(shí)的風(fēng)向、風(fēng)速資料采用當(dāng)?shù)赜^測(cè)員即時(shí)觀測(cè)資料，為瞬時(shí)極大風(fēng)速與對(duì)應(yīng)風(fēng)向。若1日內(nèi)遼寧省10個(gè)以上觀測(cè)站出現(xiàn)6級(jí)以上大風(fēng)，將其定義為大風(fēng)日。利用統(tǒng)計(jì)分析等相關(guān)方法研究大風(fēng)風(fēng)向、風(fēng)速與設(shè)施農(nóng)業(yè)受災(zāi)的相關(guān)關(guān)系。

2遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)布局

目前，遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)布局已經(jīng)形成，基本確立了東部山區(qū)特色型、沿海地區(qū)外向型、遼西北地區(qū)高效型、中部地區(qū)規(guī)模效益型設(shè)施農(nóng)業(yè)4個(gè)區(qū)域（圖1），種植作物由過去單一的蔬菜拓展為蔬菜、水果、食用菌、中藥材、山野菜、小漿果、西甜瓜等適宜設(shè)施栽培的作物。遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)主要為日光溫室

和冷棚。日光溫室一般為鋼架結(jié)構(gòu)，后墻分為磚墻和土墻2種，主要使用天津、山東、錦州等地生產(chǎn)的塑料膜。土墻結(jié)構(gòu)日光溫室一般建設(shè)規(guī)模為長(zhǎng)120.0 m以上、寬8.0～10.0 m、高6.0～6.5 m；磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室一般建設(shè)規(guī)模為長(zhǎng) 100.0 m 以上、寬6.0～7.0 m、高3.5～4.0 m；冷棚一般建設(shè)規(guī)模為長(zhǎng)60～80 m、寬約10 m、中間高2 m。日光溫室種植期為9月至翌年6月，冷棚種植期為4—9月。

遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)種植面積已超過667萬hm2，日光溫室面積52.7萬hm2、冷棚面積18萬hm2，主要集中在沈陽、鞍山、大連、錦州、朝陽、葫蘆島地區(qū)。

3遼寧省大風(fēng)天氣特點(diǎn)

遼寧省平均每年出現(xiàn)50.3個(gè)大風(fēng)日，其中4月份出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)最多，達(dá)12.2次，占全年總次數(shù)的24.3%，而6—9月出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)最少（圖2）。

從大風(fēng)日出現(xiàn)的日變化規(guī)律來看，遼寧省陸地大風(fēng)24 h均可能發(fā)生，一般于08：00—10：00開始增多，15：00前后最多，并于21：00左右減少，夜間發(fā)生大風(fēng)的概率較小。

遼寧省大風(fēng)出現(xiàn)的地域分布特點(diǎn)見圖3，沈陽、大連、鞍山、錦州、營(yíng)口、阜新、葫蘆島、盤錦地區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)的日數(shù)最多，與設(shè)施農(nóng)業(yè)的種植面積分布有一定相似性。同時(shí)，沈陽、大連、鞍山、錦州、朝陽、葫蘆島、盤錦地區(qū)的最大風(fēng)速也相對(duì)較大（圖4）。在不同季節(jié)，遼寧省大風(fēng)的風(fēng)向也存在一定差異。在春、夏季以西南大風(fēng)為主，西南大風(fēng)的出現(xiàn)頻率以平原地區(qū)、沿海地區(qū)居多，且風(fēng)速較大，而東部地區(qū)幾乎沒有；到了秋季，暖空氣勢(shì)力日益減弱，冷空氣開始增強(qiáng)，南北大風(fēng)交替的特點(diǎn)顯著，偏北大風(fēng)的頻數(shù)逐漸加大；進(jìn)入冬季后，冷空氣活動(dòng)頻繁，開始盛行偏北大風(fēng)，冬季大風(fēng)常與寒潮、大風(fēng)雪天氣同時(shí)出現(xiàn)。

4遼寧省大風(fēng)天氣與設(shè)施農(nóng)業(yè)災(zāi)情的關(guān)系

設(shè)施農(nóng)業(yè)可在一定程度上擺脫對(duì)自然環(huán)境的依賴而進(jìn)行有效生產(chǎn)[8]，但仍受到自然氣候資源（光、氣溫、水）的約束，且氣象災(zāi)害直接影響到設(shè)施農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量。大風(fēng)危害是遼寧省主要災(zāi)害性天氣之一，其對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的直接危害是刮飛、刮破棚膜、損壞大棚設(shè)施、降低或破壞大棚的保溫性能。在秋、冬季大風(fēng)期間，塑棚普遍嚴(yán)重受損，其中部分棚架或農(nóng)膜報(bào)廢，棚中作物受強(qiáng)風(fēng)、低溫危害嚴(yán)重，對(duì)生產(chǎn)影響極大。endprint

4.1設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)情統(tǒng)計(jì)

2000—2012年遼寧省因大風(fēng)導(dǎo)致設(shè)施農(nóng)業(yè)大范圍受災(zāi)的記錄共16次，受災(zāi)總面積達(dá)3 548 hm2，其中暖棚面積1 882 hm2，占53%，冷棚面積1 666 hm2。主要災(zāi)害為大棚塑料膜被大風(fēng)掀開或刮壞、棚架損壞、后墻倒塌、起火。

2001—2003、2006—2010年大風(fēng)導(dǎo)致的設(shè)施農(nóng)業(yè)災(zāi)害較為嚴(yán)重，其中最嚴(yán)重的2003年受災(zāi)面積高達(dá)1 300 hm2。2003年5月1日06：00至5月2日02：00，沈陽市新民縣風(fēng)力均在7級(jí)以上，持續(xù)近20 h，且14：00—18：00風(fēng)力多次達(dá)到11級(jí)，僅拱棚西瓜遭災(zāi)面積就有1 050 hm2。2004、2009、2012年沒有大風(fēng)致災(zāi)記錄（圖5）。

4.2大風(fēng)天氣與災(zāi)情的對(duì)應(yīng)關(guān)系

從設(shè)施農(nóng)業(yè)災(zāi)情發(fā)生的地點(diǎn)、月份、瞬時(shí)風(fēng)速（圖6）來看，災(zāi)情發(fā)生頻次為沈陽5次，葫蘆島3次，錦州、朝陽、大連、阜新各2次，鞍山1次。37.5%的風(fēng)災(zāi)出現(xiàn)于2—5月；75.0%的風(fēng)災(zāi)出現(xiàn)于4—8月；11月至翌年1月沒有風(fēng)災(zāi)記錄。風(fēng)災(zāi)一般發(fā)生于大棚放風(fēng)期間，部分塑料膜打開使大風(fēng)容易進(jìn)入，從而增大放風(fēng)口處塑料膜的扇動(dòng)幅度，易出現(xiàn)破損。瞬時(shí)風(fēng)速為8～11級(jí)的災(zāi)情占災(zāi)情總次數(shù)的85%。與當(dāng)日的10 min平均最大風(fēng)速（氣象記錄中的日最大風(fēng)速）相比，瞬時(shí)風(fēng)速具有更好的對(duì)應(yīng)性。瞬時(shí)風(fēng)速一般比10 min平均最大風(fēng)速偏大約2個(gè)量級(jí)，具有突發(fā)性強(qiáng)、局地性強(qiáng)、風(fēng)速極大、更易致災(zāi)的特點(diǎn)。風(fēng)災(zāi)發(fā)生時(shí)的風(fēng)向有69%為偏南風(fēng)，因?yàn)榇笈锼芰夏ぴ谀厦?，偏南風(fēng)更易掀開塑料膜。

從遼寧省大風(fēng)氣候特征與設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)情的對(duì)應(yīng)關(guān)系來看，4月大風(fēng)最多，4—8月多為偏南風(fēng)，同時(shí)4—8月是大棚受風(fēng)災(zāi)的主要時(shí)段，春季大風(fēng)增多，暖棚開始放風(fēng)，致使風(fēng)災(zāi)增多；進(jìn)入7—8月，暖棚多數(shù)曬棚，但冷棚塑料膜基本掀開一半，且冷棚搭建簡(jiǎn)單，設(shè)備本身抗風(fēng)能力差，因此風(fēng)災(zāi)較多。多數(shù)風(fēng)災(zāi)發(fā)生于下午，14：00—17：00發(fā)生的風(fēng)災(zāi)占71%，由于大風(fēng)本身具有日變化，午后氣溫升高、風(fēng)速增大，并于

15：00 達(dá)到最大，導(dǎo)致此時(shí)段易發(fā)生風(fēng)災(zāi)。風(fēng)災(zāi)發(fā)生時(shí)的風(fēng)向以南風(fēng)偏多，因?yàn)槟巷L(fēng)更易侵入放風(fēng)的塑料大棚內(nèi)并將棚膜鼓壞，但棚頂刮壞、棚架破損、后墻坍塌時(shí)的風(fēng)向并無規(guī)律，南風(fēng)、北風(fēng)均可能出現(xiàn)，若損壞嚴(yán)重則風(fēng)速一般為9級(jí)以上。

經(jīng)分析初步得出，遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)致災(zāi)的風(fēng)速指標(biāo)為8級(jí)，每年4—8月的午后風(fēng)災(zāi)尤為嚴(yán)重，應(yīng)注意偏南風(fēng)增大的現(xiàn)象，及時(shí)關(guān)閉放風(fēng)口并做好固定措施；一旦大棚受損，棚內(nèi)氣溫快速下降，應(yīng)做好大棚的保溫預(yù)防，準(zhǔn)備草簾、棉被、草繩等物品。

5結(jié)論

遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)主要分布于該省西部、中部地區(qū)，沈陽、大連、鞍山、錦州、朝陽、葫蘆島地區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)的日數(shù)最多，風(fēng)速極大值大，與設(shè)施農(nóng)業(yè)種植面積的分布有一定相似性。風(fēng)災(zāi)的發(fā)生與大風(fēng)的氣候特征存在一定相關(guān)性，春季大風(fēng)日數(shù)增多，風(fēng)災(zāi)發(fā)生頻次隨之增多，大風(fēng)存在午后增強(qiáng)等日變化特征，而風(fēng)災(zāi)主要發(fā)生于午后。風(fēng)災(zāi)主要發(fā)生于每年4—8月，以偏南大風(fēng)導(dǎo)致的風(fēng)災(zāi)居多，8級(jí)風(fēng)是設(shè)施農(nóng)業(yè)致災(zāi)的風(fēng)速指標(biāo)，9級(jí)風(fēng)則可能引起棚架、后墻坍塌的嚴(yán)重風(fēng)災(zāi)，且多為瞬時(shí)極大風(fēng)速。每年4—8月的午后，偏南風(fēng)增大至8級(jí)前，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉放風(fēng)口并做好大棚固定措施，以預(yù)防風(fēng)災(zāi)的發(fā)生。

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