福建烤煙種植區(qū)暴雨變化特征分析*

.福建省氣象科學(xué)研究所 . 福建省煙草專賣局煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所 馬治國李文卿王 芳彭繼達(dá)

福建烤煙種植區(qū)暴雨變化特征分析*

1.福建省氣象科學(xué)研究所 2. 福建省煙草專賣局煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所 馬治國1李文卿2王 芳1彭繼達(dá)1

利用1971～2014年福建省烤煙種植區(qū)28個(gè)站的降水資料，對(duì)煙區(qū)暴雨日數(shù)和暴雨強(qiáng)度的變化特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明，福建煙區(qū)烤煙主要生長期內(nèi)暴雨日數(shù)月變化呈現(xiàn)隨烤煙生育進(jìn)程而增加的趨勢(shì)，其中南平煙區(qū)暴雨天氣主要發(fā)生在烤煙成熟期，而龍巖和三明煙區(qū)暴雨日數(shù)則在移栽期和成熟期略多，暴雨日數(shù)年際變化總體呈現(xiàn)隨年份遞增而增加的趨勢(shì)，其中南平市增加趨勢(shì)不明顯，而龍巖和三明市暴雨日數(shù)增加趨勢(shì)較顯著；烤煙主要生長期內(nèi)暴雨強(qiáng)度的月變化小，且各地區(qū)差異也小，暴雨強(qiáng)度平均值在67.5～79.8mm/d，暴雨強(qiáng)度年際變化總體呈現(xiàn)隨年份遞增而增加的趨勢(shì)，其中南平煙區(qū)暴雨強(qiáng)度略有增加，但增加趨勢(shì)不明顯，而龍巖和三明煙區(qū)年均暴雨強(qiáng)度增加趨勢(shì)較顯著。

烤煙 暴雨日數(shù) 暴雨強(qiáng)度 氣候特征 福建省

1 概述

我國南方是暴雨多發(fā)地區(qū)，很多學(xué)者對(duì)暴雨氣候特征和成因進(jìn)行了相關(guān)研究，取得了許多成果[1-5]。如彭麗英等[6]分析了華南前汛期暴雨降水的氣候特征，指出華南前汛期暴雨降水量和頻次的變化趨勢(shì)都呈略減少的特征，華南的暴雨近50%集中發(fā)生在前汛期，其中又以福建與廣東的西北部為甚，華南的西南部較小。鮑名等[7]分析我國近40年暴雨發(fā)生頻率的年代際時(shí)空變化特征，夏季暴雨發(fā)生頻率具有明顯的年代際變化，且各地區(qū)暴雨的年代際變化有一定差異。林建等[8]研究得出21世紀(jì)以來南方地區(qū)暴雨過程明顯增多，但以短持續(xù)性強(qiáng)降水過程為主。伍紅雨等[9]得出華南平均年和前、后汛期暴雨日數(shù)呈微弱上升趨勢(shì)，但是不明顯。第五次IPCC科學(xué)評(píng)估報(bào)告指出，大多數(shù)陸地上的強(qiáng)降水事件發(fā)生頻率有所上升[10]。我國極端降水的變化與IPCC評(píng)估報(bào)告的結(jié)論相同，在氣候變暖的背景下，極端降水發(fā)生頻率和強(qiáng)度具有增加的趨勢(shì)[11-15]。

福建省烤煙種植主要分布在南平、三明和龍巖等西北部內(nèi)陸地區(qū)，是當(dāng)?shù)刂饕慕?jīng)濟(jì)作物，常年種植面積在6萬ha左右，占全國產(chǎn)量的6%左右[16]。福建氣候溫和，日照充足，雨量充沛，適合烤煙生長，以清香型特色著稱，已成為全國卷煙重要基地之一，暴雨是其主要的氣象災(zāi)害，它引發(fā)的洪澇災(zāi)害對(duì)福建烤煙生產(chǎn)影響很大，常導(dǎo)致煙田長時(shí)間積水，煙株根系活力下降，根系變黑，整株葉片變黃、萎蔫甚至死亡。因此，本文通過對(duì)福建省烤煙種植區(qū)歷史降水資料的分析，研究烤煙主要生長期的暴雨分布變化特征，為烤煙安全生產(chǎn)和氣象減災(zāi)服務(wù)提供參考。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

福建省日降水量數(shù)據(jù)來自福建省氣象局，降水資料包括福建烤煙種植區(qū)28個(gè)站1971～2014年1～7月的數(shù)據(jù)?？緹熚锖蚱跀?shù)據(jù)來源于福建省煙科所。

2.2 研究方法

2.2.1 烤煙主要生長期的確定

南平市種植的“CB1號(hào)（翠碧1號(hào)）”烤煙品種大田生長期一般為2月下旬～6月下旬，成熟采收期為5月中旬～6月下旬；南平市種植的“K326”和三明市種植的“云煙87”烤煙品種大田生長期在3月上旬～7月上旬，成熟采收期在5月下旬～7月上旬；龍巖市種植的“云煙87”品種的大田生長期在1月下旬～6月下旬，成熟期在4月下旬～6月下旬。因此，本文只分析烤煙大田主要生長期（1～7月）的暴雨分布特征。

2.2.2 暴雨日數(shù)和暴雨強(qiáng)度的界定

暴雨日數(shù)定義為日降水量≥50.0mm的日數(shù)，暴雨強(qiáng)度定義為暴雨以上的降水量之和與暴雨日數(shù)之比。

2.2.3 暴雨變化的分析方法

使用線性趨勢(shì)分析、多項(xiàng)式擬合法等[17]分析煙區(qū)暴雨日數(shù)和暴雨強(qiáng)度的變化趨勢(shì)特征，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)；氣候要素的變化趨勢(shì)采用氣候傾向率[17]方法進(jìn)行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 暴雨日數(shù)變化特征

3.1.1 暴雨日數(shù)月際變化特征

從圖1可見，福建煙區(qū)烤煙主要生長期暴雨日數(shù)的月變化呈增加趨勢(shì)，其線性方程為y = 0.0802x + 0.241，線性系數(shù)為0.08 d/月，通過置信水平為0.05的顯著性檢驗(yàn)，表明烤煙隨著生育時(shí)間推移，遭受暴雨洪澇危害的頻率增大。福建烤煙生育期內(nèi)暴雨日數(shù)出現(xiàn)最多的月份是6月份，平均值為1.0 d；最小的月份是2月份，為0.3 d。

圖1 福建省烤煙主要生長期暴雨日數(shù)月變化特征

從南平、龍巖和三明市各個(gè)縣市來看，烤煙主要生育期內(nèi)暴雨變化特征可分成兩類變化，一種是以南平市為主，南平市暴雨日數(shù)變化特征是前少后多，1～2月不足0.1d，其后迅速增加，到6月份達(dá)到最大，為1.8d；說明南平市烤煙洪澇災(zāi)害主要集中在成熟期。另外一種是龍巖和三明市為主，龍巖和三明市烤煙大田生長期暴雨日數(shù)分布呈兩頭略多、中間稍少特征，整體表現(xiàn)較為穩(wěn)定，在0～1d之間波動(dòng)；其中龍巖1月和7月分別是0.6 d和0.7d，三明最少月是4～5月，平均值是0.4 d，龍巖最小值是0.5 d，分布在2～4月和6月。南平市暴雨日數(shù)月際變化很大，從0.02 d到1.8 d，變異系數(shù)為90；而三明和龍巖煙區(qū)，暴雨日數(shù)分布較為均勻，變化相對(duì)較小，變異系數(shù)分別為1.75和1.4。

3.1.2 暴雨日數(shù)年際變化特征

從圖2可見，近43年來暴雨日數(shù)呈增加趨勢(shì)，線性方程為y = 0.0165x + 3.8651，每10年增長了0.165 d，但是變化趨勢(shì)不明顯，沒有通過顯著性檢驗(yàn)，這與鮑名等得出的全國年平均降水量變化趨勢(shì)不明顯的結(jié)論相一致[7]。43年中，南平市烤煙主要生長期年最大暴雨日數(shù)出現(xiàn)在1998年，為8.3d；年最小暴雨日數(shù)出現(xiàn)在1991年，為2.1d；多年平均值為4.4d。

從多項(xiàng)式模擬看南平市烤煙主要生長期平均暴雨日數(shù)年際變化趨勢(shì)，1970年代到1980年代前期、1990年代后期，2006～2014年呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，屬于多暴雨期；1980年代后期到1990年代前期、2000～2005年呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，屬于少暴雨期。

圖2 南平市烤煙主要生長期暴雨日數(shù)年際變化特征

從圖3可見，近43年來暴雨日數(shù)總體趨勢(shì)呈增加趨勢(shì)，線性方程分別為：龍巖y = 0.101x + 2.3104，三明y = 0.112x + 2.3425，每10年增長了1.0 d和1.1d，通過了置信水平為0.01的顯著性檢驗(yàn)。43年中，龍巖和三明煙區(qū)主要生長期最大暴雨日數(shù)分別出現(xiàn)在1999年和2004年，其值分別為12.4d和12.5d；三明年最小暴雨日數(shù)為0.4d，出現(xiàn)在1972～1973年、1975年，龍巖為0.3d，出現(xiàn)在1973年；多年平均值為3.6d 和4.8 d。

龍巖和三明煙區(qū)烤煙主要生長期平均暴雨日數(shù)年際變化特征還可以分成1972～2005年和 2004～2014年兩個(gè)時(shí)間段來分析，1972～2006年呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，暴雨日數(shù)分別以2.8d/10a和3.0d/10a的趨勢(shì)增加，趨勢(shì)系數(shù)分別為0.86和0.84，并通過置信水平為0.01的顯著性檢驗(yàn)；2004～2014年烤煙生育期暴雨日數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，暴雨日數(shù)分別以6.3d/10a和8.8 d/10a的趨勢(shì)減少，趨勢(shì)系數(shù)分別為0.68和0.76，通過置信水平為0.01的顯著性檢驗(yàn)。

圖3 龍巖市和三明市烤煙主要生長期暴雨日數(shù)年際變化特征

福建煙區(qū)烤煙主要生長期暴雨日數(shù)年際變化趨勢(shì)均呈現(xiàn)增長的趨勢(shì)，表明受氣候變化影響洪澇災(zāi)害的發(fā)生頻次增加，烤煙遭受洪澇災(zāi)害的危險(xiǎn)性增大；其中南平市暴雨日數(shù)年際變化不明顯，而龍巖和三明市年際變化趨勢(shì)較明顯，表明龍巖和三明市更容易引發(fā)暴雨洪澇災(zāi)害，危險(xiǎn)性高于南平市。在多暴雨期，對(duì)烤煙的生長發(fā)育危害很大，容易造成烤煙澇災(zāi)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致絕收或減產(chǎn)，且品質(zhì)下降。

3.2 暴雨強(qiáng)度變化特征

3.2.1 暴雨強(qiáng)度月際變化特征

1971～2014年福建省煙區(qū)烤煙主要生長期平均暴雨強(qiáng)度月變化特征如圖4所示，可看出平均暴雨強(qiáng)度隨著生育進(jìn)程有略微增加的趨勢(shì)，線性方程為y = 1.0508x + 68.083，每月平均增加1.05 mm/d，趨勢(shì)系數(shù)為0.81，并通過置信水平為0.05的顯著性檢驗(yàn)。各月平均暴雨強(qiáng)度的變化差異不大，各個(gè)地區(qū)間的差異也不是很大；平均暴雨強(qiáng)度值在67.5～79.8 mm/d之間，各市最大值出現(xiàn)月份不同，南平市出現(xiàn)在6月，龍巖市在7月份，三明市在4月份。

圖4 福建省烤煙主要生長期平均暴雨強(qiáng)度月變化特征

3.2.2 暴雨強(qiáng)度年際變化特征

1971～2014年南平煙區(qū)烤煙主要生長期年均暴雨強(qiáng)度變化見圖5，從中可看出，年均暴雨強(qiáng)度隨著年份的增加呈現(xiàn)略有增加趨勢(shì)，線性方程為：y = 0.0174x + 74.689，每10年增加率為0.17 mm/d，但是變化趨勢(shì)不明顯。南平煙區(qū)烤煙主要生長期平均暴雨強(qiáng)度最小值為58.6 mm/d，出現(xiàn)在1985年；最大值為94.1 mm/d，出現(xiàn)在1982年；多年平均值為75.1 mm/d。從多項(xiàng)式模擬來看，1970年代到1980年代前期是暴雨強(qiáng)度減弱的時(shí)期，1980年代后期到21世紀(jì)初期是逐漸增強(qiáng)時(shí)期，之后再進(jìn)入減弱期。

圖5 南平市烤煙主要生長期年均暴雨強(qiáng)度年變化特征

1971～2014年龍巖和三明煙區(qū)烤煙主要生長期年均暴雨強(qiáng)度變化見圖6，從中可看出，兩市變化趨勢(shì)基本一致，暴雨強(qiáng)度隨年份增加總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，線性方程分別為：龍巖y = 0.3874x + 60.56，三明y = 0.4734x + 59.699，每10年增加率分別為3.87 mm/d和4.73 mm/d，趨勢(shì)系數(shù)分別是0.63和0.52，并通過0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。1971～2014年龍巖和三明市烤煙主要生長期平均暴雨強(qiáng)度最小值分別為54.5 mm/d（1975年）和51.1mm/d（1982年），最大值是88.5 mm/d（2014年）和117.1 mm/d（1996年）；多年平均暴雨強(qiáng)度值分別為69.3 mm/d和70.4 mm/d。

圖6 龍巖市和三明市烤煙主要生長期年均暴雨強(qiáng)度年變化特征

4 結(jié)論和討論

（1）從烤煙主要生長期暴雨月分布來看，南平煙區(qū)暴雨主要發(fā)生在成熟期，而龍巖和三明煙區(qū)則是各生育期發(fā)生頻率較接近，移栽期和成熟期略多；這與文獻(xiàn)[9]得出的結(jié)論一致。從烤煙主要生長期暴雨年際分布來看，福建煙區(qū)主要生長期暴雨日數(shù)年際變化趨勢(shì)總體呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，其中南平煙區(qū)烤煙主要生長期暴雨日數(shù)在1970年代到1980年代前期、1990年代后期，2006～2014年呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，屬于多暴雨期，與全國變化趨勢(shì)基本一致[9]；1980年代后期到1990年代前期、2000～2005年呈減少趨勢(shì)，屬于少暴雨期；龍巖和三明煙區(qū)烤煙主要生長期暴雨日數(shù)在1972～2006年增加趨勢(shì)更顯著，而2004～2014年呈減少趨勢(shì)。

（2）福建省烤煙主要生長期各月暴雨強(qiáng)度的變化差異不大，在各個(gè)地區(qū)間的差異也不是很大；暴雨強(qiáng)度值在67.5～79.8 mm/d之間，且各煙區(qū)最大值出現(xiàn)月份不同。南平煙區(qū)烤煙主要生長期平均暴雨強(qiáng)度隨著年份遞增呈現(xiàn)略有增加趨勢(shì)，但變化趨勢(shì)不明顯，這和已有研究結(jié)果一致[9]，1970年代到1980年代前期是暴雨強(qiáng)度減弱的時(shí)期，1980年代后期到21世紀(jì)初期是逐漸增強(qiáng)時(shí)期，之后再進(jìn)入減弱期。龍巖和三明煙區(qū)烤煙主要生長期平均暴雨強(qiáng)度隨著年份遞增均呈增加趨勢(shì)。

（3）通過暴雨日數(shù)和暴雨強(qiáng)度指標(biāo)來分析煙區(qū)暴雨的變化特征，指標(biāo)明確，簡單易懂，對(duì)烤煙防災(zāi)減災(zāi)具有很好的指導(dǎo)意義，但也會(huì)出現(xiàn)連續(xù)2日以上的降水過程，雖然單日未達(dá)到暴雨指標(biāo)，但若整個(gè)降水過程累計(jì)降水量達(dá)到或者超過了烤煙澇害指標(biāo)，對(duì)烤煙生產(chǎn)的影響不可忽視，因此，今后仍需對(duì)烤煙過程致災(zāi)降水進(jìn)行進(jìn)一步研究。

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中國煙草總公司福建省公司科技項(xiàng)目（閩煙合同（2014）184號(hào)），通訊作者：李文卿。