2017年11月中旬博樂(lè)一次暴雪天氣過(guò)程對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

姚新明

新疆建設(shè)兵團(tuán) 第五師雷達(dá)站，新疆博樂(lè) 833400

暴雪是新疆常見(jiàn)的災(zāi)害性天氣之一，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民日常生活的影響較大，同時(shí)還會(huì)損害設(shè)施農(nóng)業(yè)、阻礙交通運(yùn)輸或人員及牲畜死傷等。暴雪是多種尺度天氣系統(tǒng)共同作用的結(jié)果，產(chǎn)生的機(jī)理較為復(fù)雜，預(yù)報(bào)中存在很大難度。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者和具備豐富經(jīng)驗(yàn)的預(yù)報(bào)人員通過(guò)分析和解釋有關(guān)個(gè)例，總結(jié)了暴雪天氣出現(xiàn)時(shí)的環(huán)流背景、動(dòng)力、熱力等條件[1]。除此之外，在數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，得出了暴雪天氣出現(xiàn)的原因和相關(guān)機(jī)理。國(guó)外對(duì)暴雪天氣研究開展的時(shí)間較早，如Bennetts[2]、Emanuel[3]等提出了在解釋降水帶分布形式的過(guò)程中習(xí)慣選用飽和空氣中的對(duì)稱不穩(wěn)定特性。國(guó)內(nèi)學(xué)者在暴雪天氣形成機(jī)理方面也開展了很多研究工作[4-6]。另外，劉紅武等[7]通過(guò)分析湖南省一次極端低溫暴雪天氣過(guò)程和環(huán)流異常特征，得出了中高緯度烏山阻塞高壓與低緯度南支槽異常強(qiáng)烈，西伯利亞冷空氣堆和副熱帶鋒區(qū)異常強(qiáng)盛是此次過(guò)程的大尺度環(huán)流背景場(chǎng)；苗愛(ài)民等[8]認(rèn)為特大暴雪、大暴雪云系的生成、發(fā)展與移動(dòng)過(guò)程中與700 hPa處切變線、低空急流密切相關(guān)；有學(xué)者總結(jié)了河南省2014年暴雪天氣過(guò)程的三維空間結(jié)構(gòu)特征；李津等[9]通過(guò)診斷分析華北地區(qū)的一次大暴雪天氣過(guò)程，在對(duì)鋒生函數(shù)、能量收支、輸氣輸送等物理量進(jìn)行診斷分析后，得出了暴雪天氣的形成原因。

博樂(lè)市位于新疆西北部，在地形地勢(shì)的共同影響下，山區(qū)氣候特點(diǎn)突出，增加了降水預(yù)報(bào)難度。2017年11月16—18日，博樂(lè)地區(qū)出現(xiàn)了持續(xù)性暴雪、低溫天氣過(guò)程，主要特點(diǎn)是持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、降雪強(qiáng)度大、影響范圍廣、氣溫偏低，對(duì)社會(huì)影響較大，同時(shí)給當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)帶來(lái)了不同程度的危害。從環(huán)流形勢(shì)、物理量場(chǎng)等方面分析了這次暴雪天氣過(guò)程，并探討了對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，為日后博樂(lè)市同類型暴雪天氣預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)提供參考。

1 環(huán)流形勢(shì)

1.1 高空環(huán)流形勢(shì)

在未出現(xiàn)暴雪天氣前，200 hPa高空處出現(xiàn)高空急流，而43°N所在位置存在高空急流軸，且急流中心最大風(fēng)速達(dá)到了54 m/s。11月15日08:00，高空急流仍舊維持少動(dòng)，只是急流軸位置發(fā)生了一些變化。此時(shí)，博樂(lè)市位于西南急流出口的北側(cè)區(qū)域，且存在高空輻合，而南側(cè)則表現(xiàn)為高空輻散區(qū)，直接導(dǎo)致南北兩側(cè)分別有上升與下沉氣流的出現(xiàn)，使得低層存在輻散區(qū)，風(fēng)向也隨之改變，較為有利于形成次級(jí)環(huán)流，同時(shí)提高了層結(jié)的不穩(wěn)定性水平。14日08:00，500 hPa高度處主要表現(xiàn)為“北脊南槽”，西伯利亞出現(xiàn)一高壓脊，并不斷延伸到極地，促進(jìn)脊前的冷空氣不斷向蒙古高原輸送，并在脊前與低值中心配合，中心強(qiáng)度達(dá)到了520 gpm，同時(shí)對(duì)應(yīng)-40℃的冷中心。由于槽前存在中亞低槽，在其作用下，塔里木盆地輸送大量暖濕氣流，加上上游存在正渦度平流，進(jìn)一步降低了來(lái)自西伯利亞高壓脊的脊頂強(qiáng)度。在脊前偏北與偏西急流的共同作用下，此時(shí)出現(xiàn)波狀急流，冷空氣直接在烏拉爾山到西西伯利亞一帶停滯。因中亞與東亞低槽疊加，導(dǎo)致溫度槽落后高度槽，有利于槽的加深。隨著時(shí)間的推移，直到16日08:00，隨著烏拉爾山槽的東移趨勢(shì)不斷加深，出現(xiàn)在中亞低槽前的暖平流不斷向東北地區(qū)輸送，促進(jìn)了新疆脊的發(fā)展與加強(qiáng)。另外，由于冷空氣從西西伯利亞后到達(dá)巴爾喀什湖，最終在博樂(lè)地區(qū)境內(nèi)堆積，有利于降水天氣的出現(xiàn)。

1.2 地面形勢(shì)

結(jié)合地面形勢(shì)場(chǎng)，11月13日20:00，蒙古高壓對(duì)博樂(lè)地區(qū)產(chǎn)生影響，且隨著時(shí)間的推移分裂向東轉(zhuǎn)移；850 hPa低空處存在密集的等溫線，而博樂(lè)東部有0℃等溫線，西側(cè)溫度比東側(cè)低；14日20:00，出現(xiàn)在蒙古國(guó)的高壓分裂后不斷東移南下，暖空氣從西南方北上進(jìn)而對(duì)博樂(lè)地區(qū)產(chǎn)生影響。溫泉縣西側(cè)存在閉合高壓中心，其強(qiáng)度達(dá)到了1 020 hPa，而里海和咸海地區(qū)存在一冷高壓中心，高達(dá)1 025 hPa；中西伯利亞也有一冷中心，達(dá)到了1 037.5 hPa，由于受到西南暖空氣的影響，冷空氣途徑中西伯利亞—西西伯利亞，最終到達(dá)烏拉爾山；15日20:00，來(lái)自中西部利亞與里海、咸海的低壓打通后合并，東南壓趨勢(shì)明顯，有一道綿長(zhǎng)的冷鋒出現(xiàn)在巴爾喀什湖到貝加爾湖一帶。16日08:00，來(lái)自西伯利亞高壓與里海、咸海的高壓徹底合并，在貝加爾湖以西存在冷中心。巴爾喀什湖的冷鋒從貝加爾湖不斷北上，冷鋒尾部經(jīng)過(guò)博州后，引發(fā)了博樂(lè)地區(qū)的降水天氣。再加上地面3 h正變壓的配合作用，直接造成850 hPa低空處存在等溫線密集區(qū)，0℃線向精河西部移動(dòng)，而在塔城北部仍有-4℃線，進(jìn)而造成博樂(lè)前期以雨夾雪天氣為主。

1.3 溫度場(chǎng)變化

通過(guò)分析11月14—16日中低層的溫度變化情況，不難發(fā)現(xiàn)博樂(lè)市溫度變化趨勢(shì)極為明顯。在冷空氣入侵前，南支冷槽、北支冷槽分別出現(xiàn)在烏拉爾山、中亞地區(qū)，槽底部幾乎接近阿曼灣，底層處存在密集的等溫線。其中，11月15日，500 hPa處的南支槽向東移動(dòng)速度較快，而配合北支槽的緯向疊加，直接造成巴爾喀什湖的西部存在冷中心，強(qiáng)度為-29℃，暖平流輸送明顯，促進(jìn)了新疆脊不斷北抬。博樂(lè)市上空的溫度基本維持在-22℃左右，700、850 hPa高度處的溫度分別為-1℃~-3℃、-2℃~-7℃。16日冷空氣入侵后，500、700和850 hPa不同高度處的溫度分別下降至-30℃、-15℃和 -5℃，低層出現(xiàn)明顯的降溫現(xiàn)象，降溫幅度高達(dá)8℃~12℃。通過(guò)分析北疆地區(qū)的溫度下降幅度，不難發(fā)現(xiàn)冷鋒鋒區(qū)對(duì)博樂(lè)的影響較大，且呈現(xiàn)明顯的加強(qiáng)趨勢(shì)，同時(shí)南壓至45°N左右。在強(qiáng)降雪時(shí)段，博樂(lè)上空中低層氣溫下降幅度較大，850 hPa低空處氣溫只有-5℃，基本對(duì)應(yīng)新疆降雪天氣出現(xiàn)時(shí)的最低氣溫閾值。

2 物理量場(chǎng)診斷分析

2.1 水汽條件

低層不斷聚集的水汽為博樂(lè)降雪天氣的出現(xiàn)提供了充足的水汽條件。在沒(méi)有出現(xiàn)暴雪天氣前，大西洋東岸沿著東北方向不斷向里海、咸海一帶輸送水汽，然后在低空西南急流的作用下，巴爾喀什湖在補(bǔ)充水分后不斷向博樂(lè)上空輸送水汽。結(jié)合水汽通量散度變化，16日08:00，在沒(méi)有出現(xiàn)降水天氣前，500~850 hPa博樂(lè)到若羌一帶的水汽輻合明顯，而850 hPa低空處存在水汽輻合區(qū)，石河子市附近有輻合中心，中心強(qiáng) 度 高 達(dá)-7.0×10-5g/（cm2·hPa ·s），而此時(shí)的博樂(lè)地區(qū)則位于水汽輻合外圍區(qū)，隨著時(shí)間的推移導(dǎo)致水汽輻合強(qiáng)度不斷減弱。

結(jié)合水汽通量散度剖面圖，在博樂(lè)市850 hPa處存在水汽輻合中心，在新疆脊前西北氣流的作用下，輻合區(qū)位置稍微偏南，在水汽輸送帶西段是博樂(lè)市所在位置，因受到槽底西南急流的影響，使得700 hPa處的輻合區(qū)偏北。在出現(xiàn)降雪天氣后，在槽底西南氣流的影響下，700~850 hPa高度處存在風(fēng)速輻合與切變。17日08:00，低層水汽輻合強(qiáng)度減弱，并逐漸分裂成東、西2個(gè)水汽中心，水汽輻合強(qiáng)度下降，影響博樂(lè)市的降雪天氣基本結(jié)束。

2.2 動(dòng)力條件

結(jié)合博樂(lè)站渦度剖面圖，16日08:00、20:00的降水落區(qū)主要位于正渦度前側(cè)和負(fù)渦度后側(cè)，槽前正渦度平流促進(jìn)了地面氣旋的發(fā)展，進(jìn)而造成地面輻合上升加強(qiáng)。因降雪強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，負(fù)渦度開始向上層250 hPa高度處延伸，上強(qiáng)下弱形勢(shì)明顯，渦度中心位于300 hPa高度處。結(jié)合16日20:00渦度坡面，暴雨落區(qū)出現(xiàn)在正渦度與負(fù)渦度交匯曲率最高區(qū)域，呈現(xiàn)出“w”形。在700~400 hPa高度處有正渦度區(qū)侵入，近地面到700 hPa高度處受到負(fù)渦度控制，中層到低層呈現(xiàn)正負(fù)渦度區(qū)交錯(cuò)，交匯區(qū)域則是暴雨大值落區(qū)。

2.3 溫度平流

結(jié)合溫度平流可反映出短時(shí)間內(nèi)溫度變化情況。16日20:00到17日08:00，在北疆地區(qū)低層850~700 hPa處，除了伊犁地區(qū)存在較強(qiáng)的暖平流外，北疆其他區(qū)域均表現(xiàn)為冷平流，同時(shí)在北疆沿天山偏西一帶存在明顯的冷平流中心，說(shuō)明該區(qū)域短時(shí)間內(nèi)有較大幅度的降溫天氣。在500 hPa高度以上，因橫槽切渦不斷向東轉(zhuǎn)移，槽前冷平流強(qiáng)度增強(qiáng)并東移，使得新疆地區(qū)氣溫快速下降，為雨轉(zhuǎn)雪天氣提供了有利的低溫條件。

3 暴雪天氣對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

3.1 對(duì)越冬作物的影響

（1）小麥。降雪天氣的出現(xiàn)對(duì)冬小麥的影響有利有弊，且利大于弊。首先，對(duì)于越冬期的小麥來(lái)說(shuō)，因積雪的覆蓋作用，其遭受凍害的概率大幅度下降；其次，暴雪天氣出現(xiàn)時(shí)會(huì)伴隨大幅度降溫天氣，低溫天氣可使小麥旺長(zhǎng)勢(shì)頭減緩，有利于改善群體結(jié)構(gòu)，低溫天氣出現(xiàn)時(shí)還會(huì)凍死部分晚弱苗，增強(qiáng)群體結(jié)構(gòu)的合理性；再次，暴雪低溫天氣的出現(xiàn)會(huì)使越冬期的蟲口密度銳減，阻礙病害的進(jìn)一步蔓延，可有效降低來(lái)年病蟲害對(duì)農(nóng)作物的危害程度。暴雪天氣對(duì)小麥的弊端主要包括：若降雪天氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)且降雪強(qiáng)度大，一旦覆蓋在小麥上的冰雪層融化，因氣溫長(zhǎng)期處于0℃以下，小麥極有可能遭受凍害，不利于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)冬小麥的形成，影響農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入。

（2）油菜。暴雪對(duì)油菜的危害程度主要取決于降雪強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，對(duì)于持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)和雪量大的降雪天氣來(lái)說(shuō)，較高和脆弱的油菜植株均經(jīng)不起重壓，很容易引發(fā)機(jī)械損傷，如折斷莖稈等；對(duì)于持續(xù)性的低溫雨雪天氣來(lái)說(shuō)，尤其是有時(shí)會(huì)出現(xiàn)凍雨，對(duì)油菜的危害也會(huì)不斷加重，凍害對(duì)早播開盤的油菜危害更大；長(zhǎng)期雨雪過(guò)程會(huì)使農(nóng)田土壤濕度不斷增加，極其不利于油菜壯苗的形成。

3.2 對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響

設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中受暴雪天氣的影響較大，尤其是對(duì)大棚蔬菜的危害最大。若暴雪天氣持續(xù)數(shù)日，會(huì)造成棚上積雪過(guò)厚，棚內(nèi)溫度下降，透光性變差，對(duì)大棚蔬菜的正常生長(zhǎng)發(fā)育極為不利。加上暴雪天氣伴隨著低溫天氣的出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致大棚蔬菜和露地蔬菜遭受不同程度的凍害。嚴(yán)重的情況下，會(huì)使博樂(lè)市大部分地區(qū)的蔬菜大棚、食用菌棚出現(xiàn)倒塌，甚至壓垮家禽大棚。連續(xù)性的暴雪低溫天氣會(huì)加大管理大棚蔬菜的難度，使得大棚遭受嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)反季節(jié)蔬菜的供應(yīng)產(chǎn)生影響。

3.3 對(duì)林業(yè)的影響

林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中遭受暴雪天氣的危害極大，積雪會(huì)壓斷大量果樹的樹枝，苗木被積雪壓塌。再加上此時(shí)的氣溫偏低，樹木上的冰掛很容易壓裂、壓倒枝條，甚至壓斷。與此同時(shí)，若出現(xiàn)長(zhǎng)期陰雨雪天氣，極易造成圃地、林地、果園地出現(xiàn)積水，相對(duì)濕度較大，不利于根系呼吸作用的正常開展。

3.4 對(duì)養(yǎng)殖業(yè)和漁業(yè)的影響

寒冷天氣會(huì)造成大量牲畜失熱，使得體重下降速度過(guò)快，因寒流降溫的影響，使得幼畜、病弱畜、家禽死亡。同時(shí)，會(huì)造成博樂(lè)市的牲畜圈舍倒塌受損，甚至出現(xiàn)砸死牲畜的情況，對(duì)牧民的影響較大。

3.5 對(duì)畜牧業(yè)的影響

積雪對(duì)牧草越冬保溫的防御作用較為明顯，若是當(dāng)年降雪較多，來(lái)年旱季積雪融化時(shí)可增加土壤含水量，為牧草返青生長(zhǎng)提供有利條件；積雪是無(wú)水或缺水冬春草場(chǎng)的主要水源，可有效解決人畜飲水問(wèn)題。由于出現(xiàn)暴雪時(shí)的雪量較大，積雪不斷變厚，會(huì)增加牲畜吃草難度，甚至影響放牧的正常開展，極易形成雪災(zāi)。暴雪對(duì)畜牧業(yè)的危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：若積雪掩蓋草場(chǎng)，且超過(guò)一定的深度，雖然有的積雪不深，但密度較大，或者雪面覆冰，有冰殼形成，會(huì)增加牲畜扒開雪層吃草的難度，引起牲畜饑餓；由于冰殼較為銳利，有時(shí)會(huì)劃破羊、馬的蹄腕，進(jìn)而出現(xiàn)凍傷，使得牲畜瘦弱，經(jīng)常出現(xiàn)牲畜流產(chǎn)，降低了仔畜成活率，使得老弱幼畜饑寒交迫，增加了牲畜死亡率。與此同時(shí)，暴雪還會(huì)破壞交通、通訊、輸電線路等生命線工程，影響牧民生命安全和日常生活的正常開展。

4 暴雪天氣防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策

因暴雪天氣出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的影響較大，博樂(lè)地區(qū)氣象部門應(yīng)及時(shí)向社會(huì)大眾發(fā)布災(zāi)害性天氣對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人民生活各方面的影響，采取的應(yīng)對(duì)措施，以及服務(wù)建議，同時(shí)啟動(dòng)氣象災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案，嚴(yán)格按照當(dāng)?shù)貧庀鬄?zāi)害應(yīng)急預(yù)案的有關(guān)要求，全力做好加密觀測(cè)、預(yù)報(bào)服務(wù)工作，充分發(fā)揮出重點(diǎn)單位和鄉(xiāng)鎮(zhèn)信息員的作用，進(jìn)而指導(dǎo)廣大民眾做好應(yīng)對(duì)暴雪、低溫天氣的災(zāi)害性天氣防范工作，同時(shí)要及時(shí)收集災(zāi)情信息，可以借助于廣播、電視臺(tái)、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、微信、微博等方式及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息。另外，當(dāng)?shù)貧庀蟛块T還要向交通、電力、設(shè)施農(nóng)業(yè)、鐵路、重點(diǎn)單位發(fā)布針對(duì)性強(qiáng)的暴雪防災(zāi)減災(zāi)指導(dǎo)服務(wù)建議，確保相關(guān)單位提前做好準(zhǔn)備工作。