阿勒泰地區(qū)干熱風發(fā)生規(guī)律及防御研究

潘映梅，潘雪梅

（1阿勒泰喀納斯飛機場，新疆 阿勒泰 836500；2富蘊縣氣象局，新疆 富蘊 836100）

0 引言

世界氣象組織的氣候狀況監(jiān)測表明，全球氣候系統(tǒng)的變暖趨勢進一步持續(xù)，也將造成極端氣候事件風險加劇，特別是干旱造成的糧食和水資源短缺及高溫帶來的系統(tǒng)風險將更加嚴重。干熱風，顧名思義，又干又熱的大風，常出現(xiàn)在夏季，這種大風多出現(xiàn)在午后，夜間逐漸減小，而且局地性特征也非常明顯，究其成因主要是受天氣系統(tǒng)影響，在地面熱力作用和大氣層結不穩(wěn)定時產生。干熱風在全國夏季普遍發(fā)生，在新疆北部阿勒泰地區(qū)，主要出現(xiàn)在7—8月，對農業(yè)的嚴重影響主要是造成春小麥減產甚至絕收。據(jù)不完全統(tǒng)計，遭受干熱風后，小麥產量輕則減少5%～10%，重則達20%左右。

新疆春小麥生產區(qū)現(xiàn)在主要分布在阿勒泰、塔城以及伊犁州部分地區(qū)，在阿勒泰6—7 月，正值小麥灌漿乳熟期，幾乎每年各地均有不同程度的干熱風災害發(fā)生，因此，阿勒泰麥區(qū)也時常遭受干熱風的危害。資料統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，僅阿勒泰地區(qū)布爾津縣年平均發(fā)生干熱風日數(shù)為4d。

在20 世紀60—70 年代國內就開始開展干熱風的研究，阿勒泰地區(qū)李海華[1，2]等在1996年根據(jù)本地氣象要素分析研究阿勒泰干熱風的氣候特征，對于本地干熱風防御起到積極作用。近些年來，因全球氣候變暖導致的氣溫增高，也必然對干熱風的發(fā)生規(guī)律、風險程度等產生較大影響。本文基于新疆干熱風發(fā)生指標，利用阿勒泰地區(qū)夏季氣溫、降水及風資料，對阿勒泰地區(qū)不同等級干熱風的發(fā)生時間、空間變化規(guī)律進行分析，開展風險評價，結合開春期、積溫變化對氣候變暖的響應，提出建議，為開展主動防御干熱風工作提供科學的決策依據(jù)。

1 研究區(qū)、資料及方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

阿勒泰地區(qū)位于新疆西北部（44°59′35″～49°10′45″N，85°31′57″～91°01′15″E），總面積 1.18×105km2。東部與蒙古國接壤，西部、北部與哈薩克斯坦、俄羅斯交界。地貌以平原和沙漠為主，農區(qū)可耕地1.07×106hm2，小麥年最大種植面積4.67×104hm2，是阿勒泰地區(qū)主要農作物。

選取阿勒泰地區(qū)6縣1市氣象站1961—2018年完整氣象觀測資料進行統(tǒng)計分析。氣候值采用世界氣象組織（WMO）設定的標準氣候值時段（1971—2000年）平均值。

根據(jù)阿勒泰地區(qū)農牧業(yè)生產狀況及氣候特點，將6月至8月劃分為夏季，并依此來統(tǒng)計逐日氣溫、相對濕度、風速等氣象資料及同期春小麥生育期資料，災害數(shù)據(jù)取自《阿勒泰地區(qū)年鑒》。

1.2 分析方法

1.2.1 干熱風指標

在阿勒泰地區(qū)，干熱風對小麥的危害主要是在灌漿成熟期，春小麥的灌漿成熟與水分、溫度及風速關系十分密切。在籽粒形成階段，高溫干旱、大風、低溫陰雨等災害，均會影響作物光合作用，影響籽粒形成，導致缺粒減產?；糁螄萚3]研究表明，干熱風危害程度受干熱風天氣過程的特點、小麥本身特性、周圍地理環(huán)境條件等因素影響。

根據(jù)新疆氣象局規(guī)定，采用溫、濕、風三要素的定時觀測值組合作為依據(jù)指標，于2012年制定發(fā)布《新疆干熱風氣象指標》（如表1所列），通過反演，擬合率很高。本文研究基于2012 年新疆氣象局發(fā)布的氣象資料展開。

1.2.2 干熱風風險度的計算方法

本文選取年內日極端最高氣溫日數(shù)、日相對濕度及日平均風速作為綜合指標，分別對應干熱風的兩種類型進行統(tǒng)計處理，以此作為自變量數(shù)據(jù)，利用線性回歸法對阿勒泰地區(qū)的干熱風日數(shù)、≥0℃的活動積溫及開春期進行線性趨勢分析。

表1 新疆干熱風氣象指標Table 1 The dry-hot wind meteorological index of Xinjiang

表2 阿勒泰地區(qū)干熱風年代際變化（單位：天）Table 2 The dry-hot wind of interdecadal variation in Altay area（d）

2 干熱風的時間分布特征

2.1 年代際分布特征

基于表1指標統(tǒng)計阿勒泰麥區(qū)7個氣象觀測站1961 年以來干熱風發(fā)生日數(shù)，結果顯示，干熱風在阿勒泰麥區(qū)幾乎每年都有發(fā)生，平均每年可出現(xiàn)8.5d干熱風，最多的年份達15d（60年代）。其中，重干熱風占6%，大致2 年左右出現(xiàn)1 次（機率為0.51次/年）。從類型區(qū)分，高溫低濕型為201 次，占43%，大風低濕型為269 次，占57%。從年代際統(tǒng)計得到：20世紀60年代干熱風總發(fā)生日數(shù)最多，90年代以后干熱風明顯減少（如表2所列）。

2.2 月際分布特征

從統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，阿勒泰地區(qū)干熱風主要集中在5—7 月份，占年發(fā)生量的82%，其中7 月份占26%，此時正值本地春小麥的揚花、灌漿期，干熱風的出現(xiàn)使小麥灌漿受抑制，導致高溫逼熟、空秕等現(xiàn)象，造成小麥產量下降。而出現(xiàn)次數(shù)最少的月份為4月，且僅在布爾津縣4月底，春小麥還處于分蘗期，此時危害也最小。

阿勒泰麥區(qū)干熱風出現(xiàn)時間特征：福海、哈巴河、布爾津三縣的干熱風出現(xiàn)時間最早，均在5月上旬；阿勒泰市和富蘊縣略偏晚，在5 月中旬出現(xiàn)；而青河縣出現(xiàn)干熱風概率極小；但干熱風結束時間相差不大，大部分均在8月中旬末至下旬初。

在北方麥區(qū)，小麥的灌漿乳熟期均在6 月中旬至7月下旬，是全生育期內需水量較大的時期，需水量約占全生育期的30%。期間，阿勒泰地區(qū)受副熱帶高壓天氣控制，空氣干熱，降水偏少，作物水分供需矛盾較大，在灌溉條件不充分的地區(qū)，矛盾更為明顯，這就是灌漿乳熟階段小麥易受干熱風危害的原因。其中，小麥在乳熟中、后期受干熱風影響最大，干熱風在阿勒泰春麥乳熟期內出現(xiàn)的概率也最大。

3 干熱風的空間分布特征

如圖1所示可知，布爾津縣出現(xiàn)的干熱風最多，福海縣次之，青河縣未出現(xiàn)干熱風。布爾津在1961—1970 年出現(xiàn)150 次干熱風，占總次數(shù)的32%。從地理位置來看，布爾津處于河谷區(qū)，氣溫較高，風速較大，所以干熱風出現(xiàn)的機率大；而西部多于中東部，由于阿勒泰山的屏障作用，東部地下水位較高，風力也較小。

4 干熱風風險評價

如圖1 所示可知，布爾津、福海縣小麥產區(qū)中，干熱風發(fā)生頻率高，強度較大，年平均干熱風日數(shù)在2～4d，屬于高風險區(qū)，小麥受害減產約5%～10%；吉木乃、哈巴河縣次之，干熱風幾乎每年都發(fā)生一次以上；次低值區(qū)分布在阿勒泰、富蘊縣；青河縣干熱風較少發(fā)生，風險極小。

干熱風盛行期間，持續(xù)高溫導致麥區(qū)蒸發(fā)劇烈，灌溉條件較差的地塊干旱加??；加上日照輻射劇烈，局地小麥出現(xiàn)日灼傷害，針尖干枯、炸芒，影響正常的增粒、增重，造成千粒重減少而減產。將1980 年以來該區(qū)小麥產量與同期干熱風發(fā)生災情數(shù)據(jù)對比，結果顯示：小麥減產率與風險評估結果基本相符。

5 干熱風的防御對策

在農業(yè)上，人們常采用生物、農業(yè)技術及化學等方法防御干熱風對小麥的危害，這些綜合性措施對干熱風的危害都起到減災的效果。本文著重研究阿勒泰地區(qū)農耕期、積溫變化對氣候變暖的響應，探索通過調整小麥播種期，設法提前成熟，避免灌漿乳熟期遭受干熱風危害的配套防御對策。

5.1 小麥積溫指標

阿勒泰地區(qū)代表性春小麥全生育期所需≥0℃的積溫平均為1900℃左右；阿勒泰全區(qū)≥0℃的平均積溫為 3303.8℃，極端最低年份在1993 年，為2930.6℃，由此可知，全地區(qū)均具備滿足春小麥生長發(fā)育的光熱條件。

如圖2所示可知，近50年來阿勒泰地區(qū)≥0℃的活動積溫呈逐步增加態(tài)勢，氣候傾向率為23℃/10a，農作物生長季延長，為優(yōu)化作物種植結構、品種改良提供了有利條件。

5.2 小麥春耕期指標

日平均氣溫穩(wěn)定≥0℃所持續(xù)的時間，在氣象上定義為開春期，此時農田翻耕活動可以進行，也稱其為農耕期。春麥播種期適宜氣象指標為日平均氣溫0～5℃，土壤相對濕度70%～75%。

如圖3 所示可知，阿勒泰地區(qū)開春期平均在4月 7 日，最早在 3 月 17 日，最晚在 4 月 16 日。近 58年來阿勒泰地區(qū)開春期呈逐步提早趨勢，氣候傾向率為1.3d/10a，農耕期目前較20世紀60年代約提早7d，植物界限顯著北移，因此，利用氣候變暖，采取適宜的種植模式及調整耕作期也是使農作物趨利避害的有效途徑。

6 結論與討論

（1）阿勒泰地區(qū)20 世紀60 年代為干熱風高發(fā)期，之后發(fā)生率呈明顯下降趨勢，其中21 世紀以來為低發(fā)期，近50 年來阿勒泰地區(qū)干熱風有減小態(tài)勢，其中布爾津縣60年代干熱風發(fā)生日數(shù)占總次數(shù)的32%。

（2）阿勒泰小麥主產區(qū)干熱風風險評價為西南部地區(qū)干熱風風險較高，而中東部為低風險區(qū)。

（3）阿勒泰地區(qū)開春期呈每10年提早1.3d的趨勢，≥0℃活動積溫顯著增加，氣候傾向率為23℃/10a。據(jù)此建議提前當?shù)剞r耕期，對防御小麥干熱風危害來說是比較有效的改善途徑。