強(qiáng)降溫對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)影響風(fēng)險(xiǎn)研究

葛徽衍，張永紅，韓蓓蓓，張麗娟，達(dá) 勇

(渭南市氣象局，陜西渭南 714000)

強(qiáng)降溫是冷空氣活動(dòng)的一種表現(xiàn)，對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)有明顯的影響和危害。強(qiáng)降溫往往伴隨大風(fēng)和雨雪天氣過程，降溫幅度大，最低氣溫低，若設(shè)施農(nóng)業(yè)覆蓋不嚴(yán)或保護(hù)措施不到位，會(huì)給設(shè)施農(nóng)業(yè)帶來較重危害。輕則棚內(nèi)作物發(fā)育遲緩，重則棚膜損壞造成凍害，影響設(shè)施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和效益。2008年12月20—22日，渭南出現(xiàn)一次較強(qiáng)降溫天氣過程，過程最低氣溫達(dá)-15～-12 ℃，風(fēng)力7級(jí)，蔬菜大棚上覆蓋的草簾被刮走或損毀，有的大棚棚體支架塌陷，據(jù)渭南市民政局統(tǒng)計(jì)渭南市受損蔬菜大棚8 322座，直接經(jīng)濟(jì)損失7 637.6萬元。

國內(nèi)關(guān)于強(qiáng)降溫天氣形勢(shì)及成因做過許多研究，主要集中在強(qiáng)降溫形成的天氣形勢(shì)和預(yù)報(bào)上[1-6]。王瓊等[7-8]分析了影響大棚蔬菜的氣象災(zāi)害變化特點(diǎn)及對(duì)策，張永紅等[9-11]對(duì)大風(fēng)、連陰天、暴雪對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究。專門針對(duì)強(qiáng)降溫對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)影響風(fēng)險(xiǎn)研究未見報(bào)道。為了進(jìn)一步降低強(qiáng)降溫對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，從設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求出發(fā)，研究關(guān)中東部強(qiáng)降溫對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的危害風(fēng)險(xiǎn)，以提高設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)對(duì)強(qiáng)降溫天氣的處置和應(yīng)對(duì)能力，減少和避免損失。

1 資料及來源

采用關(guān)中東部11個(gè)氣象站1961—2015年設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季(當(dāng)年11月—次年4月)逐日平均氣溫、最低氣溫資料和設(shè)施農(nóng)業(yè)因降溫造成影響的災(zāi)情資料，氣象資料來源于陜西省氣象局資料檔案館，災(zāi)情資料來源于渭南市民政局。

2 分析方法

根據(jù)關(guān)中東部設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)調(diào)查結(jié)果和歷史上設(shè)施農(nóng)業(yè)大棚強(qiáng)降溫致災(zāi)情況，將強(qiáng)降溫定義為兩個(gè)等級(jí)，分別為24 h內(nèi)日平均氣溫下降幅度≥8 ℃，且日最低氣溫下降到2 ℃以下；以及24 h內(nèi)日平均氣溫下降幅度≥10 ℃，且日最低氣溫下降到2 ℃以下。本文以此作為強(qiáng)降溫的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。基于ARCGIS平臺(tái)，分析強(qiáng)降溫對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)影響的危險(xiǎn)性、易損性和敏感性指數(shù)。危險(xiǎn)性分析分為2個(gè)等級(jí)，強(qiáng)降溫主要考慮出現(xiàn)的頻率、最多次數(shù)；易損性影響因子主要考慮設(shè)施農(nóng)業(yè)的面積；敏感性主要考慮高程和地形標(biāo)準(zhǔn)差。分別對(duì)危險(xiǎn)性、易損性和敏感性賦以影響權(quán)重，3個(gè)因子綜合，形成強(qiáng)降溫天氣對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)影響風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖，為設(shè)施農(nóng)業(yè)規(guī)避強(qiáng)降溫影響提供科學(xué)依據(jù)。

F(x)=∑(XiAi) (i=1,2,3 ) ，

(1)

F(x)為綜合影響因子，Xi為危險(xiǎn)性、易損性和敏感性指數(shù),Ai為危險(xiǎn)性、易損性和敏感性影響權(quán)重。[12]

3 結(jié)果與分析

3.1 設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季強(qiáng)降溫危險(xiǎn)性分析

按照本文中強(qiáng)降溫的標(biāo)準(zhǔn)，分別統(tǒng)計(jì)關(guān)中東部各縣(市、區(qū))在蔬菜大棚生長季節(jié)出現(xiàn)強(qiáng)降溫過程的次數(shù)和頻率，發(fā)現(xiàn)11月—次年4月24 h降溫幅度≥10 ℃的強(qiáng)降溫過程每年最多有2次，其中合陽出現(xiàn)頻率最大為27%，其次為白水、澄城為21%，潼關(guān)為15%。24 h日平均氣溫下降幅度≥8 ℃的強(qiáng)降溫出現(xiàn)的頻率最多在潼關(guān)為87%，其次為合陽76%，澄城、白水分別為69%和63%。其每年最多出現(xiàn)3次，主要分布在北部白水、澄城、韓城、合陽四縣和南部的潼關(guān)(表1)。

表1 1961—2015年關(guān)中東部蔬菜大棚生長季節(jié)強(qiáng)降溫過程統(tǒng)計(jì)

分別對(duì)強(qiáng)降溫頻率和出現(xiàn)最多次數(shù)按照0.75、0.25權(quán)重，進(jìn)行加權(quán)平均得到關(guān)中東部設(shè)施農(nóng)業(yè)24 h降溫≥10 ℃危險(xiǎn)性指數(shù)分布圖(圖1a)、設(shè)施農(nóng)業(yè)24 h降溫≥8 ℃危險(xiǎn)性指數(shù)分布圖(圖1b)?？梢钥闯觯P(guān)中東部設(shè)施農(nóng)業(yè)24 h強(qiáng)降溫≥10 ℃高危險(xiǎn)區(qū)在渭北的白水、澄城和合陽縣， 24 h強(qiáng)降溫≥8 ℃的高危險(xiǎn)區(qū)在北部的澄城、合陽縣和南部的潼關(guān)。強(qiáng)降溫對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響，除了合陽、白水、澄城外，對(duì)潼關(guān)的影響要引起高度重視。

圖1 關(guān)中東部設(shè)施農(nóng)業(yè)24 h降溫≥10 ℃(a)、8 ℃(b)危險(xiǎn)性指數(shù)

3.2 設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季強(qiáng)降溫易損性分析

設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季強(qiáng)降溫易損性因子主要為設(shè)施農(nóng)業(yè)的種植面積。關(guān)中東部設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季強(qiáng)降溫高易損區(qū)位于華州、富平、蒲城。中等易損區(qū)包括臨渭區(qū)、華州區(qū)、富平、蒲城大荔縣(圖2)。

圖2 關(guān)中東部設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季強(qiáng)降溫易損性區(qū)劃

3.3 設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季強(qiáng)降溫敏感性分析

設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季強(qiáng)降溫敏感性因子包括高程和地形標(biāo)準(zhǔn)差，對(duì)高程和地形標(biāo)準(zhǔn)差指數(shù)歸一化處理后，基于GIS 平臺(tái)分別給予0.4和0.6權(quán)重進(jìn)行加權(quán)平均，得到設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季強(qiáng)降溫敏感性分布圖。設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季強(qiáng)降溫高敏感性區(qū)域位于沿渭河的華州、華陰和潼關(guān)的南部地區(qū)(圖3)。

3.4 設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季強(qiáng)降溫風(fēng)險(xiǎn)性分析

按照專家打分法，將強(qiáng)降溫對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)大棚的危險(xiǎn)性、易損性和敏感性分析指數(shù)，分別按0.6、0.2、0.2權(quán)重進(jìn)行加權(quán)平均，在ARCGIS 平臺(tái)上，按照高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃分，得到設(shè)施農(nóng)業(yè)24 h降溫≥10 ℃風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖和設(shè)施農(nóng)業(yè)24 h降溫≥8 ℃風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖(圖4)?？梢钥闯?，設(shè)施農(nóng)業(yè)24 h降溫≥10 ℃的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在白水、澄城和合陽縣；設(shè)施農(nóng)業(yè)24 h降溫≥8 ℃的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在白水、澄城、合陽、蒲城和潼關(guān)。從強(qiáng)降溫風(fēng)險(xiǎn)看，潼關(guān)遭遇強(qiáng)降溫的風(fēng)險(xiǎn)性高，不適宜大面積種植設(shè)施農(nóng)業(yè)。蒲城遭遇設(shè)施農(nóng)業(yè)≥8 ℃降溫的風(fēng)險(xiǎn)高，應(yīng)采取措施加以應(yīng)對(duì)。

圖3 關(guān)中東部設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季強(qiáng)降溫敏感性區(qū)劃

4 強(qiáng)降溫典型過程與應(yīng)對(duì)措施

4.1 設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季各月防御重點(diǎn)

設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上尤其應(yīng)重視11月、3—4月的降溫過程。1—2月氣溫低，人們對(duì)設(shè)施蔬菜大棚的管理有防護(hù)意識(shí)，大棚內(nèi)保護(hù)措施比較到位，對(duì)設(shè)施蔬菜大棚的影響相對(duì)較小。3—4月份，由于棚內(nèi)高溫高濕，大部分設(shè)施農(nóng)業(yè)揭膜通風(fēng)，沒有任何加溫或保護(hù)設(shè)施，一旦遇到強(qiáng)降溫，損失就很大。11—12月要考慮強(qiáng)降溫伴隨的大風(fēng)、降雪的綜合影響。

4.2 歷史上典型降溫致災(zāi)過程分析

分析關(guān)中東部2007—2015年的5次典型強(qiáng)降溫災(zāi)害過程，發(fā)現(xiàn)由于強(qiáng)降溫造成的設(shè)施農(nóng)業(yè)災(zāi)害過程，往往伴隨大風(fēng)、降雪，對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)造成的危害更大。如：2008年12月21—22日強(qiáng)降溫天氣過程，最低氣溫普遍低于-10 ℃，白水、澄城北部低于-18.0 ℃，最大陣風(fēng)達(dá)到7～8級(jí)，對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)造成一定的危害，原因是前期12月上中旬氣溫偏高，棚內(nèi)溫濕度高，大部分棚膜揭開，12月21日突然降溫，24 h降溫幅度5～10.8 ℃，北部和潼關(guān)降溫達(dá)到8 ℃，12月22日48 h降溫幅度10～14 ℃，過程極端最低氣溫-17.1～-10.4 ℃。2009年11月10—12日暴雪降溫過程，降雪量24.9～45.7 mm，積雪深度達(dá)13～23 cm，11月10日24 h降溫幅度5.5(華縣)～8.8 ℃(澄城)，11月11日48 h降溫幅度9.7(臨渭)～13.7 ℃(澄城)，過程極端最低氣溫-3.7～-1 ℃。

圖4 關(guān)中東部設(shè)施農(nóng)業(yè)24 h降溫≥10 ℃(a)、8 ℃(b)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

4.3 設(shè)施農(nóng)業(yè)防御強(qiáng)降溫應(yīng)對(duì)措施

強(qiáng)降溫天氣的特點(diǎn)是，降溫強(qiáng)度大、風(fēng)力大，大風(fēng)可能刮飛、刮破棚膜，損壞大棚設(shè)施，進(jìn)而導(dǎo)致棚內(nèi)蔬菜受到凍害。因此設(shè)施農(nóng)業(yè)種植戶一定要高度關(guān)注氣象部門發(fā)布的寒潮預(yù)警信號(hào)和大風(fēng)降溫消息。在氣象部門發(fā)布寒潮預(yù)警信號(hào)或大風(fēng)降溫消息時(shí)，設(shè)施農(nóng)業(yè)種植戶一要及時(shí)加固棚膜，加蓋保溫棉被或草簾，注意防風(fēng)保暖；二要及時(shí)檢查棚膜，防止風(fēng)鼓毀膜的發(fā)生。三是如果強(qiáng)降溫伴隨中雪以上過程，要及時(shí)清掃大棚積雪，以防積雪壓塌大棚，造成重大損失。另外應(yīng)高度關(guān)注連陰天后的強(qiáng)降溫。在晴天時(shí)遇強(qiáng)降溫，大棚內(nèi)溫度下降慢，但是連陰天后遭遇強(qiáng)降溫，就容易造成低溫凍害。有兩種情況容易毀膜，一是棚膜有破損未經(jīng)修補(bǔ)，遇有大風(fēng)導(dǎo)致破口加大；二是通風(fēng)口、進(jìn)出口未及時(shí)關(guān)閉，持續(xù)大風(fēng)造成棚膜不停鼓起、落下，出現(xiàn)破口而毀壞破棚。

5 結(jié)論與討論

(1)關(guān)中東部設(shè)施農(nóng)業(yè)降溫10 ℃以上的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在白水、澄城和合陽，降溫8 ℃的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在白水、澄城、合陽、蒲城和潼關(guān)。從強(qiáng)降溫風(fēng)險(xiǎn)看，強(qiáng)降溫對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響，除了合陽、白水、澄城外，潼關(guān)種植設(shè)施農(nóng)業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)高，不適宜大面積種植設(shè)施農(nóng)業(yè)。蒲城設(shè)施農(nóng)業(yè)降溫8 ℃的風(fēng)險(xiǎn)高，應(yīng)采取措施加以應(yīng)對(duì)。

(2)關(guān)中東部設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季(11月—次年4月)在10 ℃以上的強(qiáng)降溫每年最多出現(xiàn)2次，8 ℃以上強(qiáng)降溫每年最多次數(shù)為3次。設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季連續(xù)3 d降溫最明顯的過程日數(shù)，前10位中11月占15.3%。對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)來說，要高度重視11月、3—4月的降溫過程,1—2月重視持續(xù)低溫造成的影響，11—12月要考慮強(qiáng)降溫伴隨的大風(fēng)、降雪的綜合影響。

(3) 強(qiáng)降溫對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響往往伴隨大風(fēng)、降雪，因此相關(guān)管理部門和設(shè)施農(nóng)業(yè)種植戶一定要高度關(guān)注氣象部門發(fā)布的寒潮預(yù)警信號(hào)和大風(fēng)降溫消息，在收到寒潮藍(lán)色預(yù)警信號(hào)后，一定要及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

(4) 加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)。強(qiáng)降溫伴隨的大風(fēng)和降雪過程，對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)影響較大，因此要加大強(qiáng)降溫、大風(fēng)、降雪天氣應(yīng)對(duì)措施和技能培訓(xùn)力度。從實(shí)際分析來看，強(qiáng)降溫對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響主要在48 h以后，因此設(shè)施農(nóng)業(yè)管理上一定要注意觀察強(qiáng)降溫過程前后3 d以內(nèi)棚內(nèi)作物的變化情況，以便及時(shí)采取措施。

(5)氣象部門要加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，精細(xì)化預(yù)報(bào)預(yù)警強(qiáng)降溫天氣，特別是對(duì)強(qiáng)降溫伴隨大風(fēng)的風(fēng)力等級(jí)、降雪強(qiáng)度和積雪厚度能夠精細(xì)化準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，以便及時(shí)采取相應(yīng)的防風(fēng)保暖和大棚掃雪措施，這樣才能最大限度地減少損失。