西林縣高溫?zé)崂藭r(shí)空特征及對(duì)農(nóng)作物影響分析

楊萱萱，他文波，黃上鸝

西林縣氣象局，廣西西林 533500

0 引言

有研究表明，21世紀(jì)以來(lái)地球氣候變化主要體現(xiàn)在全球變暖問(wèn)題上，而全球變暖是高溫?zé)崂说葮O端天氣事件頻發(fā)誘因之一。近50年來(lái)，我國(guó)夏季高溫?zé)崂说念l次、日數(shù)和強(qiáng)度總體呈增多、增強(qiáng)的趨勢(shì)[1]，高溫?zé)崂瞬粌H給自然生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的沖擊,也對(duì)人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與健康產(chǎn)生巨大的負(fù)面影響[2]。

許多學(xué)者對(duì)高溫?zé)崂诉M(jìn)行了一系列的研究，黃卓等[3]根據(jù)熱浪所具有的氣溫異常偏高通常要持續(xù)一段時(shí)間這2個(gè)特征，研究設(shè)計(jì)了綜合表征炎熱程度和過(guò)程累積效應(yīng)的熱浪指數(shù)作為熱浪的判別指標(biāo)，并提出了熱浪的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；黃小梅等[4]利用相關(guān)分析方法，討論了近56年來(lái)四川盆地夏季高溫?zé)崂烁黜?xiàng)指標(biāo)與同期西太平洋副高環(huán)流指數(shù)的聯(lián)系；覃衛(wèi)堅(jiān)等[5]利用廣西氣象資料，分析了高溫天氣的氣候變化特征表明北半球夏季副高異常偏強(qiáng)、西太副高異常偏西、印緬槽異常偏弱，是造成高溫?zé)崂似珡?qiáng)的重要原因；蔡元?jiǎng)偟萚6]采用 REOF法，分析了四川省高溫?zé)崂说臅r(shí)空變化特征，用“取最小分類(lèi)值法”將四川高溫?zé)崂藙澐譃榕璧厥⑾臒崂藚^(qū)、盆周盛夏熱浪區(qū)、攀西南部初夏熱浪區(qū)、盆南盛夏熱浪區(qū)和常年無(wú)熱浪區(qū)5個(gè)區(qū)域；徐金芳等[7]全面綜述了高溫?zé)崂藲庀鬄?zāi)害在危害特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)與類(lèi)型、氣候特征、形成原因、對(duì)全球氣候變暖的響應(yīng)、監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)與預(yù)警技術(shù)、減災(zāi)技術(shù)及應(yīng)對(duì)策略等8個(gè)方面的研究成果；何慧等[8]分析了廣西高溫日數(shù)的分布特征及其變化規(guī)律，結(jié)果表明：廣西年高溫日數(shù)呈顯著的階段性特征和突變特征。

西林縣位于廣西壯族自治區(qū)的最西端，地處廣西、云南、貴州三省交界，高溫日數(shù)多，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，每年3—9月均會(huì)發(fā)生高溫?zé)崂颂鞖?。高溫?zé)崂顺蔀楫?dāng)?shù)剌^為突出的一種氣象災(zāi)害，逐漸被社會(huì)和政府部門(mén)等關(guān)注和重視。目前關(guān)于西林縣高溫?zé)崂朔矫娴难芯肯鄬?duì)較少，因此，通過(guò)對(duì)西林縣高溫?zé)崂藭r(shí)空特征分析，以便提早部署氣象服務(wù)計(jì)劃，幫助當(dāng)?shù)貐^(qū)積極應(yīng)對(duì)高溫?zé)崂颂鞖鈳?lái)的災(zāi)害影響，對(duì)其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)具有十分重要的意義。

1 材料與方法

選用西林國(guó)家地面觀測(cè)站1965—2021年和西林縣區(qū)域自動(dòng)站自建站以來(lái)的逐日最高氣溫氣象資料數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由廣西壯族自治區(qū)氣象信息中心提供。為了保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢驗(yàn)和控制，剔除缺測(cè)、漏測(cè)和異常的數(shù)據(jù)。

高溫日與高溫?zé)崂耸录脑u(píng)判依據(jù)采用中國(guó)氣象局的規(guī)定: 日最高氣溫≥35℃ 為一個(gè)高溫日，將高溫日持續(xù)3 d及以上定義為一次高溫?zé)崂耸录?。選用高溫?zé)崂税l(fā)生頻次、強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間3個(gè)指標(biāo)來(lái)分析西林縣高溫?zé)崂颂卣?。其中頻次為各站每年高溫?zé)崂耸录l(fā)生次數(shù)之和；強(qiáng)度采用有效積溫（Effective Accumulated High Tem-perature，EAHT）指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，EAHT 計(jì)算的是高溫?zé)崂似陂g，每日最高氣溫與35℃閾值之差的累積和，單位為℃，EAHT值越大，表明高溫?zé)崂嗽斐傻难谉岢潭仍街?，高溫危害越大[9]；持續(xù)時(shí)間是各站每年發(fā)生高溫?zé)崂耸录懈邷厝諗?shù)之和（如某站某年共發(fā)2次高溫?zé)崂耸录?，第一次持續(xù)3 d，第二次持續(xù)4 d，則該站該年高溫?zé)崂顺掷m(xù)時(shí)間記為7 d）。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)各站高溫?zé)崂祟l次、強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間，采用線(xiàn)性分析法，分析了近57年西林國(guó)家地面觀測(cè)站高溫?zé)崂说哪觌H和月變化特征，利用ArcGIS作出西林縣高溫?zé)崂丝臻g分布圖并得出分布特征，通過(guò)分析其時(shí)空特征，進(jìn)一步闡述了高溫?zé)崂藢?duì)西林縣經(jīng)濟(jì)作物的影響，相應(yīng)地提出有關(guān)種植建議。

2 結(jié)果與分析

2.1 年際變化與月變化

1965—2021年，西林縣共發(fā)生高溫?zé)崂?2次，年平均1.61次。圖1（a）～（c）分別是西林國(guó)家地面觀測(cè)站多年平均高溫?zé)崂祟l次、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的歷年變化和一元線(xiàn)性回歸曲線(xiàn)。由圖1可以看出，西林在2015年發(fā)生高溫?zé)崂祟l次最高，為7次，持續(xù)天數(shù)與1991年均最長(zhǎng)為22 d，高溫?zé)崂藦?qiáng)度最強(qiáng)出現(xiàn)在1991年為46.9℃。高溫?zé)崂祟l次、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間均呈現(xiàn)出線(xiàn)性增加趨勢(shì)，三者增加速率分別為 0.38次/10年、2.83 ℃/10年、1.48 d/10年，對(duì)應(yīng)的趨勢(shì)系數(shù)為 0.19、0.21、0.18，變化趨勢(shì)均不顯著（均未通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)) 。相關(guān)分析顯示，1965—2021年，西林高溫?zé)崂祟l次與強(qiáng)度相關(guān)系數(shù)為0.82，熱浪強(qiáng)度與持續(xù)時(shí)間相關(guān)系數(shù)為0. 94，熱浪頻次與持續(xù)時(shí)間相關(guān)系數(shù)為0.94，表明三者之間正相關(guān)關(guān)系較好。西林年均高溫?zé)崂祟l次、強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間分別為1.61次、10.00℃及6.28 d，波動(dòng)范圍分別為0～7次、0～46.9℃、0～22 d。這3項(xiàng) 指標(biāo)排名前3位中，高溫?zé)崂祟l次有3次出現(xiàn)在2000年后，分別為2015年7次、2006年5次及另3年（2003年、2010年、2011年）均為4次；高溫?zé)崂藦?qiáng)度2次均在2000年后，分別為2015年的34.9℃、2012年的29.4℃；高溫?zé)崂顺掷m(xù)時(shí)間2次也在2000年后，分別為2015年的22 d、2006年的19 d。這表明進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在全球變暖的大氣候背景下，西林高溫?zé)崂诉^(guò)程明顯增多增強(qiáng)。

圖1 1965—2021年西林縣高溫?zé)崂税l(fā)生頻次、強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間的年際變化

將西林縣國(guó)家地面觀測(cè)站1965—2021年高溫?zé)崂祟l次、強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間進(jìn)行月統(tǒng)計(jì)，如圖2所示，發(fā)現(xiàn)西林縣高溫?zé)崂顺霈F(xiàn)在3—9月，以4—5月出現(xiàn)次數(shù)最多且最強(qiáng)，其中5月占比最高為37.0%，持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)為137 d，強(qiáng)度最強(qiáng)為274.8℃，4月次之（占比32.6%，持續(xù)時(shí)間113 d，強(qiáng)度193.4℃）。

圖2 1965—2021年西林縣高溫?zé)崂税l(fā)生頻次、強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間的月變化

西林縣位于廣西壯族自治區(qū)最西端，地處廣西、云南、貴州三省交界處。地理坐標(biāo)在24°01′～24°44′N(xiāo)，104°29′～105°36′E之間，全縣以山區(qū)為主，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候。造成西林縣春季出現(xiàn)高溫?zé)崂说闹饕蚴俏髂吓蛪?。在每年的春季?—5月）由于冬季風(fēng)的減弱或中斷，當(dāng)印度至緬甸一帶高空處于南支西風(fēng)脊前西南氣流控制下，氣流翻山越嶺在下沉過(guò)程中不斷增暖，地面氣壓降低，使中南半島西北部至我國(guó)西南地區(qū)一帶常常會(huì)出現(xiàn)一個(gè)干熱低壓系統(tǒng)（也稱(chēng)作西南熱低壓），其一旦加強(qiáng)東進(jìn)，往往會(huì)引起我國(guó)四川南部、云南、廣西、廣東雷州半島、海南等地的劇烈升溫，造成高溫天氣[10]。受活躍的西南暖低壓影響，西林縣升溫早，回溫迅速，對(duì)春耕時(shí)節(jié)農(nóng)作物的生長(zhǎng)十分有利。砂糖橘是西林特色農(nóng)產(chǎn)品，升溫對(duì)砂糖橘開(kāi)花期光照的累積非常有利，并且決定砂糖橘產(chǎn)量。但持續(xù)的高溫天氣也容易導(dǎo)致干旱，不利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)。

2.2 空間分布

圖3a～圖3c為西林縣高溫?zé)崂四昃l次、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的空間分布圖。從圖3中可以看出，西林縣年均高溫?zé)崂祟l次呈現(xiàn)東西部多，兩邊往中部遞減的特征。東部地區(qū)位于馱娘江沿線(xiàn)的那勞鎮(zhèn)，西部地區(qū)的馬蚌鎮(zhèn)八大河村、古障鎮(zhèn)者黑村一帶年均發(fā)生頻次為6.8～9.0次。中部地區(qū)的八達(dá)鎮(zhèn)、普合鄉(xiāng)巖臘村一帶，東南部地區(qū)的那佐鄉(xiāng)龍?zhí)端畮?kù)一帶、足別鄉(xiāng)一帶年均頻次在全縣表現(xiàn)最少，為1.0～3.1次。其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于中間水平頻次，年均3.1～6.8次。西林縣年均高溫?zé)崂藦?qiáng)度、持續(xù)時(shí)間的分布與年均頻次的分布較為類(lèi)似。西部地區(qū)的馬蚌鎮(zhèn)八大河村、東部地區(qū)的那勞鎮(zhèn)年均強(qiáng)度達(dá)到了90.9℃～111.8℃，其中那勞鎮(zhèn)年均持續(xù)時(shí)間為36.3～44.5 d，八大河村和者黑村一帶為28.2～36.3 d。

圖3 西林縣高溫?zé)崂税l(fā)生頻次、強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間空間分布特征

2.3 高溫?zé)崂藢?duì)西林縣農(nóng)作物的影響及種植建議

2.3.1 砂糖橘 砂糖橘是西林縣的主要經(jīng)濟(jì)作物，具有品質(zhì)優(yōu)，產(chǎn)量高、味甘甜、營(yíng)養(yǎng)佳等特點(diǎn)，獲得了中國(guó)地理標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證。西林縣3—9月特別是在那勞鎮(zhèn)、馬蚌鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)均會(huì)發(fā)生高溫?zé)崂颂鞖?，而且發(fā)生頻次高、強(qiáng)度強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。持續(xù)的高溫?zé)崂颂鞖鈺?huì)引發(fā)干旱，導(dǎo)致植株水分不足，影響其生理活動(dòng)，對(duì)砂糖橘的生長(zhǎng)不利。高溫烈日曝曬會(huì)導(dǎo)致砂糖橘日灼病，特別是日照時(shí)間長(zhǎng)、土壤水分不足將加劇日灼病的發(fā)生，主要危害葉片、果實(shí)和樹(shù)皮。高溫干旱天氣不僅抑制沙糖橘葉片光合作用，還會(huì)減弱養(yǎng)分積累，導(dǎo)致落葉、落果和縮果，從而嚴(yán)重影響沙糖橘的產(chǎn)量和品質(zhì)[11]。因此種植砂糖橘時(shí)，如遇高溫?zé)崂?、熱害天氣，可給果樹(shù)在早晚適量灌溉以補(bǔ)充水分、對(duì)果樹(shù)噴水降溫、進(jìn)行中耕松土、增施氮肥鉀肥等，從而改善果園小氣候，提高果樹(shù)的抗旱能力，從而提升砂糖橘果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)。

2.3.2 茶樹(shù)茶樹(shù)作為西林縣第二大經(jīng)濟(jì)作物，其中西林縣古障鎮(zhèn)素有“廣西茶葉第一鎮(zhèn)”稱(chēng)號(hào)。溫度是茶樹(shù)一年內(nèi)生長(zhǎng)發(fā)育期的重要影響因素，氣溫過(guò)高或過(guò)低都不利于茶樹(shù)的生長(zhǎng)。研究表明，當(dāng)日均氣溫為22℃～23℃時(shí)，茶樹(shù)生長(zhǎng)速度最快，品質(zhì)最優(yōu)。此后隨著氣溫的升高，茶樹(shù)的生長(zhǎng)速度開(kāi)始逐漸降低。當(dāng)日最高溫度高于30℃且伴隨低濕天氣時(shí)，茶樹(shù)的生長(zhǎng)將停止。持續(xù)多天35℃以上的高溫、低濕天氣會(huì)使茶樹(shù)葉片出現(xiàn)燒傷現(xiàn)象，當(dāng)氣溫上升到48℃時(shí)，葉片受害后就不能復(fù)原[12-13]。因此，在進(jìn)行茶樹(shù)種植時(shí)，要加強(qiáng)茶園的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善茶園的灌溉系統(tǒng)，篩選適合當(dāng)?shù)貧夂虻钠贩N進(jìn)行栽植?？稍诓铇?shù)行間鋪草，降低地溫與氣溫、增加茶園相對(duì)濕度，合理施肥，提升茶樹(shù)有機(jī)物的積累，從而提高植株的抗旱能力。

3 結(jié)論

21世紀(jì)以來(lái)，在全球變暖的大氣候背景下，西林縣高溫?zé)崂颂鞖饷黠@增多和增強(qiáng)，發(fā)生頻次、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間均呈現(xiàn)出線(xiàn)性增加趨勢(shì)，三者增加速率分別為0.38次/10年、2.83℃/10年、1.48 d/10年。西林縣高溫?zé)崂顺霈F(xiàn)在3—9月，以4—5月出現(xiàn)次數(shù)最多且最強(qiáng)，呈現(xiàn)東西部多（強(qiáng)），兩邊往中部減少（弱）的特征，其中那勞鎮(zhèn)、馬蚌鎮(zhèn)、古障鎮(zhèn)一帶年均發(fā)生頻次為6.8～9.0次，是全縣高溫?zé)崂税l(fā)生時(shí)最高、強(qiáng)度最強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的地區(qū)。

西林縣砂糖橘、茶樹(shù)等經(jīng)濟(jì)作物，受氣溫影響較大，持續(xù)的高溫?zé)崂颂鞖猓菀滓l(fā)干旱，影響作物的生理活動(dòng)，不利于作物生長(zhǎng)。統(tǒng)計(jì)西林縣高溫?zé)崂藭r(shí)空特征，結(jié)合西林縣作物實(shí)際栽培情況，可提早部署相關(guān)氣象服務(wù)工作。建議做好種植園小氣候條件管理與施肥等，提高作物的抗旱能力，以應(yīng)對(duì)溫?zé)崂藢?duì)經(jīng)濟(jì)作物帶來(lái)的不利影響，從而達(dá)到增產(chǎn)增質(zhì)、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。