季风进退和转换对中国褐飞虱迁飞的影响

包云轩，黄金颖，谢晓金，陆明红

(1. 江苏省农业气象重点实验室，南京信息工程大学，南京 210044；2. 教育部陆地碳水循环与气候变化创新团队，南京信息工程大学，南京 210044； 3. 农业部全国农业技术推广服务中心，北京 100081)

季风进退和转换对中国褐飞虱迁飞的影响

包云轩1,2,*，黄金颖1,2，谢晓金1,2，陆明红3

(1. 江苏省农业气象重点实验室，南京信息工程大学，南京 210044；2. 教育部陆地碳水循环与气候变化创新团队，南京信息工程大学，南京 210044； 3. 农业部全国农业技术推广服务中心，北京 100081)

利用近30年NCEP/NCAR 逐日气象再分析资料及中国褐飞虱逐候灯诱数据，分析季风指数与褐飞虱迁入量的时空关系，以探明季风进退和转换对我国褐飞虱迁入的影响。研究表明:(1)常年3月中、下旬是我国偏北季风转换为西南季风的时期，西南季风开始后的4月上旬是褐飞虱第1次大规模北迁的时期，第1次大规模北迁的主降区为华南稻区和西南稻区，随后迁向其北的其他稻区。(2)6月中旬—8月中旬是偏南季风指数达最大值的时期，也是各稻区褐飞虱北迁峰次最多、迁入量最集中的时期。(3)8月下旬至9月中旬为偏南季风向偏北季风的转换时期，也是褐飞虱北迁的终见期、南迁的始见期，第1次大规模南迁发生在这一时期内，主降区为江淮稻区和江岭稻区。(4)9月下旬至10月中旬是偏北季风的快速增强期、偏南季风的快速衰退期，也是褐飞虱南迁的高峰期。(5)10月下旬开始偏南季风撤出我国大陆，而偏北季风控制我国大陆，由北到南各稻区依次开始出现褐飞虱迁入的终见期。(6)褐飞虱异常发生年份中西南季风北上的早迟决定了褐飞虱在我国迁入始见期的早晚，而偏北季风南下的早迟则决定了我国褐飞虱迁入终见期的早晚。(7)迁入始见期滞后于西南季风的变化，迁入终见期滞后于偏北季风的变化，它们滞后的时间都为1—3候(即5—15d)。

褐飞虱；迁入；始终见期；季风指数；稻区

褐飞虱Nilaparvatalugens(Stål)广泛分布于亚洲和大洋洲，在热带、亚热带和暖温带水稻种植区经常猖獗为害，是影响我国及东南亚许多国家和地区水稻稳产、高产的主要害虫之一。褐飞虱虽体积小、自主飞行速度慢，但群体具有在适宜天气、气候条件下主动升空、随风远距离迁飞的能力。迁飞一定的距离后会主动迁入或因动力胁迫(如下沉气流、降水、地形抬升等)被动降落在一些地区。如果迁入某一稻区的褐飞虱种群超过一定的虫口密度后，会带来灾变性危害。因此，它具有季节性、远距离迁飞性和危害突发性等特点[1]。褐飞虱在我国的发生和危害十分频繁和严重，每年受害的水稻面积有6×106—10×106hm2，约占总种植面积的50%或以上，年均稻谷损失达10×108—15×108kg，大发生年份造成的损失更大[2]，因此，加强褐飞虱测报和防治的任务十分紧迫。

影响褐飞虱迁飞和发生程度的主要因素有虫源分布、水稻品种、大气背景、地理条件、栽培管理和植保措施等，其中大气背景是最复杂的，它不仅影响褐飞虱的田间生境，还控制着褐飞虱的季节性活动和远距离迁飞。褐飞虱灾变的发生除了要具备一定的生理条件外，还需有合适的天气气候条件，一旦这两个条件满足，某个地区虫量在较短的时间里会出现突增，这样灾变性迁入便发生了[3]。我国褐飞虱迁飞的季节一般为3—11月份，该时段影响我国天气、气候的主要系统(或大气活动中心)为位于西北太平洋上的副热带高压和印度次大陆的塔尔低压，它们的位置及其强度的季节性变化与褐飞虱的迁飞和种群发展有着密切的关系。有研究发现，我国褐飞虱发生较重的年份大多出现在3—5月副高较强的年份[4]。从气候学角度来看，我国褐飞虱危害较重的水稻生长区大都处于季风环流区内，冬夏季风的盛行、进退和转换是完成褐飞虱季节性南北迁飞的重要条件之一，在我国由东风带副热带高压和西风带大陆高压消长和活动所形成的高空气流场——偏南季风与偏北季风对褐飞虱的南北迁飞起着关键的运载作用。因此，每年春夏之交绝大多数虫源从中南半岛、泰缅北部的热带越冬区，开始随西南季风向东北迁入我国境内，主降两广南部和云南南部；随后在低空急流、副高、热带气旋等天气系统的影响下借西南季风和东南季风陆续迁入、降落和危害其北方的我国各大稻区；夏末秋初，冬夏季风转换后，随着来自北方的偏北季风(以东北季风为主)的南下，我国境内的褐飞虱种群纷纷开始南迁[5]。这种周期性北迁南返与亚洲地区季风变换关系密切。由于褐飞虱具有借助季风进行迁飞的习性，所以，季风进退和转换也是影响我国褐飞虱迁飞和分布的关键因素。

目前国内外关于东亚季风的研究虽然很多，但如何定量描述东亚季风的爆发、进退和强度仍是一个比较有争议的问题，而大部分研究采用季风指数，但各种季风指数所反映的区域或适用的范围、限制条件均不同。因此，本文在研究季风进退和转换对褐飞虱迁飞的影响时，通过选取合适的季风指数来定量反映季风的时空特征。季风指数大致可分为四大类(1)环流类:Lu and Chan[6]用等压面(或等高面)经向风定义中国南方冬、夏季风；(2)温湿类:Wang[7]及何金海等[8]分别用OLR(向外长波辐射)构造了印度夏季风指数、东南亚夏季风指数和南海季风指数；(3)海陆差异类:郭其蕴[9]取110°E与160°E之间的海平面气压差来表征东亚夏季风的强度；(4)综合类:祝从文等[10]将东西向海平面气压差与低纬度高、低层纬向风切变相结合，定义了东亚季风指数。

本文研究采用了环流类季风指数，环流类东亚季风指数能很好的反应东亚大气环流的变化，能较好的结合东亚季风的其他特征，是发展比较成熟的一类季风指数。

国内外学者研究过的影响昆虫迁飞的大气环流系统主要有锋面、副高、中尺度天气系统等，例如Crummay等[11]研究了中尺度天气系统、降水、海风等对褐飞虱迁飞的影响，Watanabe等[12]和包云轩等[5]研究发现低空急流是稻飞虱迁飞的重要影响因素之一。季风是影响褐飞虱迁飞的一个重要大气背景，但国内外研究的比较少，尚属于起步阶段。

本文将我国水稻主产区分为华南、西南、江岭和江淮四个稻区来进行研究，分析褐飞虱在我国的始见期、高峰期、终见期及其与季风进退、转换之间的时空关系，目的在于揭示褐飞虱迁飞时间节律与季风特征量之间的关联机制，阐明季风对褐飞虱迁飞始见期、高峰期、终见期的影响，为褐飞虱迁入期预报提供重要的参考依据。

1 资料与方法

1.1 资料

1.1.1 虫情资料

褐飞虱虫情资料由农业部全国农业技术推广服务中心提供，包括1979—2008年全国105个植保站的逐日褐飞虱灯诱资料，考虑到资料的完整性和代表性，从中选取云南屏边、云南临沧、广西龙州、广西合浦、广西全州、广西玉林、广东梅县、广东肇庆、广东曲江、广东汕头、福建永安、福建福清、贵州思南、重庆秀山、湖南桂阳、湖北通城、湖北监利、安徽东至、安徽巢湖、江西吉安、浙江东阳、浙江路桥、上海奉贤、江苏宜兴、江苏高邮、江苏赣榆等26个站作分区研究。

1.1.2 气象资料

气象资料为美国国家环境预测中心(NCEP)提供的2.5°×2.5°逐日气象再分析资料，包括格点式风场数据，资料年代为1979—2008年，所有数据在计算前均经过候平均处理。

1.1.3 基础地理信息

研究所用的基础地理图层为国家基础地理信息中心提供的1∶4000000中国电子地图。

1.2 方法

1.2.1 病虫害数据的处理

因为我国水稻主产区分布在淮河以南，且褐飞虱在我国淮河以南各省发生较严重，所以本次研究选取的范围主要集中在淮河流域及其以南的稻区，包括华南、西南、江岭、江淮四大稻区，分别对各个稻区褐飞虱的始见期、高峰期和终见期进行统计。

1.2.2 季风指数的计算方法

根据东亚季风和南亚季风的特点，本文选取乔云亭等[13]定义的东亚季风指数，分为西南季风、东南季风、偏北季风，考虑面积和强度两个因素，定义了6种季风特征指数。这些指数能很好地表征南亚西南气流、西太平洋副高西南侧的东南气流及中高纬度偏北气流活动和变化的规律。利用850hPa高度2.5°×2.5°格点的u(纬向风)、v(经向风)分量确定每个格点上的风向、风速大小，具体判断条件如下:

(l)若vlt;0，则该格点为偏北风，此时不考虑u分量，取其大小为︱v︱。(2)若vgt;0，则该格点为偏南风。此时再考虑u，则有3种情形:(a)若ugt;0，则该格点为西南风。(b)若ult;0，则该格点为东南风。(c)若u=0，则累加以该格点为中心的9个格点的u值，其正负号确定为该格点u的符号，定为东南风或西南风。凡东南风或西南风，其大小均为(u2+v2)1/2。(3)若v=0，则以与(1)中(c)同样的方法来判断v的符号，即累加以该格点为中心的9个格点的v值，其正负号确定为该格点的v的符号，确定为偏北风或偏南风，再以相同步骤计算其它格点，得到了每个格点的风向、风速。

分西南风(ugt;0，vgt;0)、东南风(ult;0，vgt;0)和偏北风(vlt;0)考虑面积和强度两个因素，定义了如下6个季风特征指数:

(l)西南季风面积(ASW)和强度(ISW)指数:

ASW=nSW/N，ISW=∑USW/nSW

(2)东南季风面积(ASE)和强度(ISE)指数:

ASE=nSE/N，ISE=∑USE/nSE

(3)偏北季风面积(AN)和强度(IN)指数:

AN=nN/N，IN=∑UN/nN

式中,nSW，nSE和nN为850hPa定义范围内西南风、东南风和偏北风的网格点数，USW、USE和UN为西南风、东南风和偏北风格点的风速，N为定义范围内总的网格点数。

以上所有数据的时间计算单位均为候。

2 结果与分析

2.1 褐飞虱迁入始见期、高峰期、终见期的统计

统计1979—2008年26个站褐飞虱30a平均的始见期、高峰期、终见期，并制成相应的GIS空间分布图(图1)。从图1中可以看出:褐飞虱始见期在华南稻区和西南稻区一般为第22—28候，在江岭稻区一般为第29—34候，在江淮稻区一般为第35—39候。

图1 褐飞虱迁飞过程的时空分布图Fig.1 Spatial distribution for the BPH′s immigration

图1为我国各稻区褐飞虱北迁高峰期的空间分布图，华南稻区最先迎来北迁高峰期，江淮稻区最后出现北迁高峰期，从南到北，最早的北迁高峰期和最晚的北迁高峰期相差20候(100d)左右。就全国而言，常年褐飞虱种群从南到北有4次大规模迁入:第1次大规模迁入出现我国华南南部、云南南部稻区，发生时间为27—31候(5月中旬—6月初)；第2次迁入出现在32—36候(6月上旬—6月底)，发生在江岭稻区南部、云南北部和四川南部稻区；第3次迁入发生在江岭稻区北部和西南稻区中部，发生时间为37—40候(7月上中旬)；第4次迁入出现在41—48候(7月下旬—8月底)，发生在江淮稻区和西南稻区北部。

图1为南迁高峰期，褐飞虱南迁比较迅速，所以南迁最早与最晚的高峰期只相差10候(50d)左右。江淮稻区和江岭稻区的部分地区最早出现由北向南迁入的高峰期；随之，其南的稻区陆续出现南迁高峰期，两广南部的南迁高峰期来得最晚。南迁的第1次大规模迁入出现在50—54候(9月上旬—9月底)，由江淮稻区的局部地区南迁至江淮稻区南部、长江中上游稻区(江岭稻区北部的局部地区)和西南稻区的北部；第2次迁入出现在55—56候(10月上旬)，发生在江岭稻区南部、西南稻区中南部；第3次南迁出现在57—61候(10月中旬—11月初)，种群在东部稻区由江岭稻区南部迁至华南稻区，而在西部则由西南稻区大部迁向境外泰缅北部越冬；第四次北迁出现在62候(11月上旬)以后，境内华南稻区的大部分虫源迁向境外的中南半岛越冬。

图1为褐飞虱迁入终见期的平均空间分布，我国褐飞虱迁入终见期从北向南是逐渐推迟的。江淮稻区和江岭稻区北部的回迁终见期最早，一般在第53—56候(即9月底—10月上旬)；江岭稻区南部、华南稻区北部和西南稻区大部在第57—60候(10月中、下旬)；华南稻区南部在61—62候(11月上旬)。

2.2 东亚季风指数的季节变化

对我国1979—2008年西南季风、东南季风、偏北季风面积指数经标准化后再求多年平均，则得到它们的年内季节变化曲线(图2)，从图2中可以看出，3种季风面积指数均有很明显的季节变化，有研

图2 1979—2008年标准化西南季风、东南季风和偏北季风面积指数的季节变化曲线Fig.2 Seasonal change curves of the normalized area index of the southwest monsoon, southeast monsoon and north monsoon from 1979 to 2008

究表明副热带地区3月末海陆热力差异已经逆转，由正转负，风向由偏北风转为偏南风[14]。在第15候(3月11—15日)西南风面积指数开始由负转正，第16候(3月16—20日)偏北风面积指数由正转为负。5月第4个候(28候)，副高东撤至西太平洋，南海季风爆发[15]，从季风指数上看在第29候(5月21—25日)左右东南季风面积指数开始不断增大，同时西南风面积指数在6月份达到最大，而东南季风在7月份达最强，东南季风的撤退比西南夏季风缓慢。9月中旬副高南退，随后西南季风和东南季风迅速减退，偏北季风面积指数在9—10月份迅速增大，使得夏季的东南季风和西南季风在入秋后的9月转为偏北季风。

2.3 褐飞虱迁飞过程与季风的关系

2.3.1 褐飞虱迁入始见期与季风

褐飞虱是典型的风载迁飞性害虫，它的空中远距离飞行主要依赖于迁飞层的运载气流[16]。同一测站不同年份褐飞虱迁入的始见期差异很大，如1987年广西合浦的褐飞虱始见期为3月10日，而在1980年始见期却为6月20日，这两年的始见期相差了3个月之多。究其原因最重要的一点是西南季风始盛期和最大值均不同，1980年春季西南季风指数在27候达最大值为7.13，而1987年春季西南季风指数最大值比1980年提前了13候(即65d左右)达到，最大值出现在14候值为8.10。

从季风与褐飞虱迁入的时空关系上看，在第15候左右，副热带地区海陆热力差异已经逆转[14]，图3表明第15候开始对流层低层盛行的冬季偏北风已明显转弱，而西南风明显增强。从图2季风指数的季节变化也可以看出，常年第15候后，偏北季风指数由正转负，而西南季风指数由负转正，表明季风环流由偏北季风转为弱西南季风，随着季风的转换，华南、西南两稻区南部首先有境外虫源初始迁入。5月中旬开始，西南季风逐渐增强并控制我国西南地区大部和华南地区西部，副高西南侧的东南风也开始影响到华南地区东部，两者在云贵高原东侧的华南地区汇合，此时，我国热带地区大部和副热带地区南部(长江以南，20°N—32°N之间)夏季风开始盛行，偏北季风快速消退，伴随其后的是华南、西南两稻区境外虫源的初始迁入遍及全域；6月中旬，副高脊线出现第1次北跳，副高整体向东北偏北方向移动，500hPa高度120°E副高脊线位于20—25°N之间，此时，南海夏季风爆发，我国北纬28°N以南西南季风达鼎盛期，东南季风也进一步北上并扩展到长江南岸，江岭稻区开始出现初始虫源迁入；7月下旬，副高脊线出现第2次北跳，500hPa高度120°E副高脊线位于25—30°N之间，我国各稻区西南季风转入快速衰退期，东南季风进入鼎盛期，两者在110—140E之间汇合后以偏南风形式出现(图3)，此时江淮稻区有初始虫源迁入并逐渐遍布全域(图1，图2)。

图3 多年平均的110—140E之间850hPa高度经向风的时间-纬度剖面图(m/s)Fig.3 Time-latitude cross sections of radial average wind (m/s) at 850hPa between 110°E and 140°E from 1979 to 2008

2.3.2 褐飞虱北迁、南迁高峰期与季风

一方面，从季风指数的季节变换来看，第15—16候是西南季风与偏北季风的变换期，此时夏季风(西南季风)开始盛行、冬季风(偏北季风)开始消退，第22—31候是我国西南季风指数的第1次突增期，至23候出现第1次极大值(图2)，伴随其后的是褐飞虱种群的第1次大规模北迁，期间华南稻区和西南稻区在第22候、第25候、第29候分别出现境外虫源迁入的高峰，江岭稻区南部在第27候出现迁入高峰；第32—36候西南季风指数在我国2次快增达最强期，随之，西南稻区中部、江岭稻区大部在第36候出现迁入高峰；第37—40候出现东南季风指数的第1次突增期，我国华南、西南、江岭、江淮四稻区在第38—42候都先后出现了不同程度的迁入峰，但以华南稻区北部和江岭稻区的迁入峰最明显；第41候是东南季风与西南季风的变换期，此时东南季风盛行并控制南方水稻主产区，而西南季风则开始快速衰退；第41—48候东南季风指数2次突增进入最强期，此时大量虫源从长江以南稻区迁入江淮稻区乃至北方稻区(或从西南稻区中、南部迁入其北部)，使这些稻区在第45—48候出现我国境内的第4次大规模北迁(个别年份会出现由江淮稻区向北方稻区的第5次北迁)。第49候西南季风快速后撤至华南沿海，偏北季风开始快速增强，但东南季风仍控制我国东部地区(图3)；第50—54候偏北季风快速增强，东南、西南季风快速减弱，这一时期的第1次大规模南迁使北方稻区和江淮北部稻区的虫源迁至江淮南部和长江中上游稻区，同时也使西南稻区北部的虫源南迁至中部；第55—56候东南季风与偏北季风势均力敌、平分秋色，种群从江淮稻区、长江中上游稻区大规模南迁至江岭南部或从西南中部迁至南部；第57—61候偏北季风盛行、东南季风后撤至东南沿海，这一时期褐飞虱种群从江岭南部回迁至华南稻区或从西南南部撤向泰缅越冬区；第62候偏北季风控制我国全境，东南季风和西南季风均撤离我国大陆，而伴随其后(第66候)出现的第4次大规模南迁则使我国华南稻区的绝大多数褐飞虱种群迁向中南半岛越冬(图2，图4)。

图4 1979—2008年我国四大稻区多年候平均的褐飞虱迁入量 Fig.4 Pentad average immigration amount of BPH in the four rice-growing regions of China from 1979 to 2008

分析3种季风面积指数与4个稻区褐飞虱迁入峰期之间的关系可以发现:由于各个稻区所处的地理纬度不同，常年所具有的气候特征不同，华南和西南稻区地处北半球欧亚大陆东南端的热带地区北部和亚热带地区南部，受西南季风影响最大、且其影响时间也最长，褐飞虱作为有季节性迁飞习性的小型风载迁飞性昆虫，在春季其生理上从境外虫源地主动迁出的需求正好能逐步适应西南季风的活动节律，而作为迎接先期西南季风和后期随季风迁入的褐飞虱种群的前沿区域，华南和西南稻区的南部最先迎来一年中的第一个褐飞虱迁入峰，之后，随着季节的更替，西南季风和东南季风逐渐北进，其北的各个稻区依次出现第2个、第3个和第4个北迁高峰。夏末秋初，江淮稻区地处亚热带地区北部，受偏北季风影响最早，也是最先迎来南迁高峰的前沿区域，之后，随着季节的更替，偏北季风的快速南下，其南的各个稻区依次出现第2个、第3个南迁高峰。

另一方面，从850hPa实际风场分析，第22候开始，我国南部地区的西南季风开始推进，伴随着西南季风的大面积盛行，华南和西南稻区出现第一个褐飞虱北迁高峰期(图4和图5)。第41候西南季风达鼎盛期，第42候西南季风强度转弱、东南季风转强，两者汇合转向为偏南风，我国淮河以南大部受其影响(图4,图5)，江岭稻区大部、华南和西南稻区的北部出现一年中的北迁主峰，虫源主要来自华南南部和西南南部稻区。第47—48候我国东部稻区东南季风独掌局面，西部稻区西南季风与偏北季风进入转换期，此时的西南季风快速衰弱南撤，而偏北季风快速增强南下，这导致了我国东部受东南风影响的最大的江岭稻区和江淮稻区出现了北迁主峰，而华南稻区出现了北迁次峰，西南北部地区因冬夏季风的持久拉锯战也出现了北迁主峰(图4和图5)。第50候开始，盛行风向出现明显的逆时针偏转(图5)，长江以南由东南风转为偏东风，长江以北出现东北偏东风，来自北方稻区、江淮稻区北部和西南稻区北部的褐飞虱虫源开始向南回迁，此时江淮稻区出现南迁主峰而江岭稻区北部出现南迁次峰；第51候盛行风向继续逆转、东北风明显增强(图5)，西南稻区中部出现来自其北部的南迁主峰；第53候以东北风为主导风向的偏北季风控制我国南方水稻主产区(图5)，受热力胁迫(降温)、动力输送双重作用的影响，占全国水稻总种植面积60%以上的江岭稻区和华南稻区大部迎来南迁主峰。西南稻区地形起伏明显，气流运行阻力重重，南部的云贵高原平均海拔在2000m左右，南北面均是凸凹不平的坡面，运载虫源的气流只能从峡谷穿梭，受坡面阻挡、地形抬升、气流绕行和季节变换的共同影响，无论是南北迁的季节、降虫区域、迁入虫量都受到了一定程度的限制。

图5 多年候平均的850hPa风场Fig.5 Pentad average wind fields on 850hPa from 1979 to 2008

有一例外的是:从褐飞虱北迁、南迁高峰期的空间分布图上看(图1)，贵州思南地区北迁始见期来得晚，南迁终见期来得早，这主要是与该地区所处向东开口的喇叭口地形及其受盛行风向影响的程度有关，因为7月中旬(39—40候)之前该地区以南盛行西南季风，受喇叭口区南侧地形屏障影响，褐飞虱虫源很难进入该地区；之后东南季风由弱变强，喇叭口区受其正面影响，成为气流汇合区，有大量虫源涌入，其西侧地形高度较高(平均高度在1800m以上)，褐飞虱种群被动力迫降，故与之前相比，灯诱虫量呈几何级数上升，同时虫量也明显高于其它地区。南迁时，由于前期偏北季风在该地区以北以东北风向为主，虫源得以顺利涌入，而在后期风向逆转后以西北偏北风向为主，受喇叭口区北侧地形屏障影响，褐飞虱虫源也很难再进入该地区，故南迁高峰期出现得早。

2.3.3 褐飞虱迁入终见期与季风

在季风进退和转换上，我国副热带夏季风的北上是一个缓慢的过程，但其南撤及冬季风的南下是一个急速的过程，进入9月份以后，夏季风迅速减弱南退，在第51候我国江淮稻区大部和江岭稻区北部以东北风为主导风向的偏北季风携带冷空气越过秦岭、淮河到达长江沿岸(图5)，西南季风快速南撤、东南季风势力也明显减弱(图2)，此时褐飞虱种群随着偏北气流纷纷南迁。第54—56候，我国单季晚稻由北向南先后转入黄熟期，褐飞虱种群取食条件恶化，江淮地区(北纬32°N—35°N)偏北风迅速增强，(图2，图3)，加上气温的快速下降，受生境和气候的双重胁迫，这些地区残留在田间的褐飞虱种群最终迁出并趋向更南、气候条件更适宜、取食条件更好的南方稻区。第57—60候夏季风(包括东南季风、西南季风)快速后撤至华南沿海(如图2所示的东南季风指数和西南季风指数均转为负值)，冬季风(偏北季风)开始盛行，江岭稻区南部、华南稻区北部和西南稻区大部东北风逐渐控制全局(图3)，同时这3个稻区晚稻也陆续进入黄熟期，受季风和生境恶化的双重影响，褐飞虱种群回迁至华南稻区南部和云南南部的部分稻区，至此，褐飞虱种群已全部迁出非越冬区。第61—62候，夏季风撤离我国大陆，冬季风独控全局，在华南南部、云南南部(22°N—25°N)东北风进入鼎盛期，越冬条件逐渐恶化，绝大部分虫口迁向纬度更低的境外越冬区，而少数虫口留下越冬，在来年第14候(3月上旬)前极少有境内迁飞。

2.2 褐飞虱异常发生年份迁入始、终见期与季风的关系

上述分析是基于统计平均的，为了全面理解事物的普遍性和特殊性，针对这30a中褐飞虱迁入始、终见期异常早和异常晚的个例作进一步的探讨，以揭示季风对褐飞虱异常发生年份中种群迁入、迁出的影响。

2.2.1 季风对我国褐飞虱极早、极晚迁入始见期的影响

初春是褐飞虱迁入我国的季节，常年在3月中旬左右，褐飞虱开始零星迁入我国华南稻区的两广南部。但褐飞虱始见期年际差异较大，分析1979—2008年间我国各植保站褐飞虱虫情资料可以发现:这30a中，我国1980年褐飞虱迁入始见期最早，在3月3日(第13候)，发生在广东曲江。1996年最晚，在5月16日，发生在广西龙州。造成褐飞虱始见期差异的气象因素主要是大气环流输送条件，其中季风就是主要的环流动力背景。为了了解季风是否直接影响褐飞虱的活动，常年19候左右正值偏北风向西南风转向时期，西南风在我国各个稻区开始盛行(图3)，所以分别分析19候偏北风强度指数和西南风强度指数与褐飞虱始见期的年际变化(图6)，发现在极早年份1980年偏北季风强度指数极小，而西南季风指数基本上处于最大值范围，极晚年份1996年偏北季风指数呈现极大值，而西南季风指数在最小值范围内。说明在极端年份是偏北季风和西南季风指数与褐飞虱始见期的对应关系较好。

图6 1979—2008年褐飞虱迁入始见期及其对应的偏北季风强度指数、西南季风强度指数Fig.6 Strength index of the north monsoon and the strength index of the southwest monsoon in the beginning dates of BPH′s immigration

西南季风的北上是春季褐飞虱种群从境外虫源地迁入我国华南、西南南部稻区的直接动力，是决定迁入始见期早晚的关键因素。常年第14候我国南部边境出现偏北季风与西南季风势均力敌的局面，意味着褐飞虱境外虫源理论上可达我国南部边境；第16候偏北季风明显减弱北撤(其面积指数由正转负)，西南季风可达我国华南、西南南部，此时褐飞虱种群理论上可迁入这两地区；第22候西南季风进入盛期，理论上种群初始迁入也应进入高峰期，华南、西南南部植保站全部有境外虫源迁入。这是因为褐飞虱种群的迁出对天气、气候要有一个适应过程，这个适应过程的长短要视境外虫源地水稻生育期(即距黄熟期和收获期的天数)、种群在田间的密度和发育状况(距有翅型、长翅型出现的天数)等而定。

从图7中可以看出:1980年，从第11候初开始(2月21日)，我国青藏高原以东、长江以南就开始大范围盛行西南风，且强度明显大于往年，西南季风的北上比往年提早了15—20d。在西南风持续盛行了11d后，有褐飞虱从境外虫源地随风迁出并迁入我国华南南部地区(图7)。

1996年，第26候时，在云南东南部的局部地区出现了东南风，尽管有虫源能从中南半岛东坡北端的越南虫源地迁出，但由于地形屏障和海拔高度的影响，种群仍很难迁入(图8)；到了第28候，西南季风才进入我国华南、西南南部，且势力极弱，此时(5月16日)才有少量虫源随西南气流进入我国。西南季风比往年推迟了60d左右(图8)。

由此可见，西南季风北上的早迟决定了褐飞虱在我国迁入始见期的早晚。比较始见期和实际风场图的变化发现:提前始见期1—3候的风场就开始有变化，变化幅度大小有别，说明始见期滞后于季风的变化，且滞后期一般为1—3候(即5—15d)。极早、极晚迁入始见期的年份有这样的特征，一般年份也基本上遵循这样的规律。

图8 1996年候平均850hPa风场Fig.8 Pentad average wind field at 850hPa in 1996

2.2.2 季风对我国褐飞虱极早、极晚迁出终见期的影响

常年9月初，我国水稻主产区进入秋季，副高逐渐减弱并南撤东退，东南季风控制的区域逐渐被偏北季风(以东北风为主导风向)所代替，同时江淮稻区和江岭稻区北部的单季稻相继成熟，褐飞虱取食条件恶化，种群随着偏北气流纷纷开始南迁，南迁的终见期则从北向南由早及迟地出现，这种变化基本上是由偏北季风盛行的时间、范围和强度所控制的。这30a中，我国褐飞虱最早迁入终见期出现在1992年10月1日，发生在广东汕头；最晚终见期出现在1986年11月28日，也发生在广东汕头。同样分析发现褐飞虱终见期与60候的东南风面积指数和偏北风面积指数在极端年份有较好的对应关系(图9)，在终见期极早年份1992年中偏北季风面积指数处于最大值，而东南季风面积指数呈现最小值。在极晚年份1986年，偏北季风面积指数处于最小值范围，东南季风面积指数在在最大值范围内。

图9 1979—2008年褐飞虱迁入终见期及其对应的偏北季风面积指数、东南季风面积指数Fig.9 Area index of the north monsoon and the area index of the southeast monsoon in the ending dates of BPH′s immigration

偏北季风的南下是褐飞虱种群南迁的直接和根本动力，是决定迁入终见期早晚的关键因素。常年第48—49候偏北季风可达我国江淮地区，意味着北部褐飞虱虫源理论上可南迁至这一地区；第51候偏北季风明显加强南下(其面积指数由负转正)，影响范围可达我国江岭稻区、西南中部稻区，此时褐飞虱种群理论上可南迁至这两个地区；第57候偏北季风与东南季风势均力敌，偏北风影响到我国华南和西南的北部地区，理论上种群可南迁华南、西南北部稻区；第60候以后，偏北季风进入快速增强期，而夏季风撤出我国大陆，理论上，绝大多数褐飞虱种群可迁出我国大陆。

1992年，从第53候初开始(9月21日)(图10)，我国两湖盆地以东、云贵高原东侧的东部地区就开始大范围盛行东北季风。在其持续盛行12d后，除极少部分在本地(华南南部、西南南部)越冬的虫源外，绝大部分褐飞虱种群从我国境内迁向低纬境外(图10)。

1986年夏秋连续高温，冬季风来得特别晚，第64候时我国东部沿海省份的稻区有微弱的偏北风出现，除华南沿海外的东南稻区已陆续出现南迁终见期(图11)，第66候，我国水稻主产区已完全为强劲的东北季风所控制(图11)，紧随其后的是我国褐飞虱终见期的出现。这一年偏北季风的盛行和南下比往年推迟了45d左右。

可见，偏北季风南下的早迟决定了我国褐飞虱迁入终见期的早晚。比较南迁终见期和实际风场图的变化发现:终见期也滞后于季风的变化，且滞后期一般为1—3候(即5—15d)，其他年份也基本上存在这种情况。

图10 1992年候平均850hPa风场Fig.10 Pentad average wind field at 850hPa in 1992

图11 1986年候平均850hPa风场Fig.11 Pentad average wind field at 850hPa in 1986

计算南、北迁历期和冬、夏季风对褐飞虱迁入影响的历时可以发现:北迁平均历时130d左右，变化于108—182d之间；南迁平均历时77d左右，变化于37—95d之间。影响北迁的夏季风平均历时为169d左右，变化于118—192d之间；影响南迁的冬季风平均历时78d左右，变化于37—95d之间。我国夏季风北上速度慢，历时长，影响北迁的时间长，导致我国北迁历期长；而冬季风南下快，历时短，影响南迁的时间短，导致我国南迁历期短。从南北迁虫量变化看，北迁总虫量略多于南迁。北迁历时长，峰次多，但单位峰次虫量少；南迁历时短，峰次少，但单位峰次虫量多。

综上所述，冬夏季风的转换早迟、进退快慢、强弱变化和覆盖范围对褐飞虱迁入的始见期、北迁高峰期、南迁高峰期和终见期有着至关重要的影响。

3 结论与讨论

本文根据近30年中国褐飞虱灯诱资料，统计出历年褐飞虱迁入始见期、南北迁高峰期和迁出终见期，利用NCEP/NCAR气象再分析数据计算了逐候季风指数，分析了季风进退和转换对我国不同稻区褐飞虱迁入的影响。得到以下结论:

(1)常年3月中、下旬是我国偏北季风转换为西南季风的时期，西南季风开始后的4月上旬是褐飞虱第1次大规模北迁的时期，第1次大规模北迁的主降区为华南稻区和西南稻区，随后迁向其北的其他稻区。

(2)6月中旬—8月中旬是偏南季风指数达最大值的时期，也是各稻区褐飞虱北迁峰次最多、迁入量最集中的时期。

(3)8月下旬至9月中旬为偏南季风向偏北季风的转换时期，也是褐飞虱北迁的终见期、南迁的始见期，第1次大规模南迁发生在这一时期内，主降区为江淮稻区和江岭稻区。

(4)9月下旬至10月中旬是偏北季风的快速增强期、偏南季风的快速衰退期，也是褐飞虱南迁的高峰期。

(5)10月下旬开始偏南季风撤出我国大陆，而偏北季风控制我国大陆，由北到南各稻区依次开始出现褐飞虱迁入的终见期。

(6)褐飞虱异常发生年份中西南季风北上的早迟决定了褐飞虱在我国迁入始见期的早晚，而偏北季风南下的早迟则决定了我国褐飞虱迁入终见期的早晚。

(7)迁入始见期滞后于西南季风的变化，迁入终见期滞后于偏北季风的变化，它们的滞后期都为1—3候(即5—15d)，具体滞后天数要视虫源地水稻生育期、种群基数和发育状况等而定。

在我国，褐飞虱迁入的始、终见期分别处于偏北季风向西南季风的转换期和东南季风向偏北季风的转换期。实际上，北半球中低纬度西南季风的爆发起因于由冬到夏行星风带的季节性位移，常年北半球冬季赤道辐合带稳定在地理赤道附近；当由冬向夏过渡时，行星风带会向北位移；一旦赤道辐合带偏向北半球时，其南侧的东南信风带也随之北移，东南信风北移跨越赤道时因受地转偏向力作用，其方向右转而变为西南风。春季南亚和我国南海区域西南风的开始盛行会导致我国华南、西南地区西南季风的爆发。因此，冬后行星风带的位移动态、赤道辐合带的位置变化、西南季风的爆发早晚可作为预测我国褐飞虱迁入始见期的重要指标。而在我国一旦西南季风爆发后，其运行通道东侧的副高位置和强度、副高与通道西侧青藏高原的距离都会对西南季风的强度和盛行范围产生决定性影响。当春季3—5月副高强时，它的位置一般会偏西、覆盖范围会较广，副高与青藏高原的距离拉近，导致穿越其间的西南季风的通道变窄、风速加大，副高西侧和青藏高原东侧之间的西南季风强度增强。在越冬虫源基数高的年份，如果春季副高强，则西南季风强，来自境外中南半岛和泰缅北部地区的褐飞虱种群会随西南季风得到集中而快速的输送，在经一定时段、一定距离的随气流迁飞后，迁飞途径上单位面积集中降落的峰次多、虫量大、虫口密度高，从而导致当年褐飞虱的区域性灾变。反之，单位面积集中降落的峰次少、虫量小、虫口密度低，危害轻。此外，春夏季副高形状、位置、面积、强度和移速的变化对夏季风(包括西南季风和东南季风)的影响区域、范围、北进时间和快慢有着决定性作用；秋季南下的西风带大陆高压的形状、位置、面积、强度和移速的变化则对冬季风的南下时间和快慢速度、影响区域和范围等有着十分重要的影响。因此，西太平洋副高和进入我国的西风带大陆高压的形态参数可作为预测我国冬夏季风时空变化和褐飞虱迁入迁出动态的关键预报因子。

季风进退和转换作为我国水稻主产区天气、气候过程的主要组成部分，不仅通过大气环流、热量和水分条件等对我国褐飞虱的迁飞产生直接的影响，而且通过改变寄主生存环境对来间接影响种群的生存、繁殖、迁飞和为害。本文仅从动力条件对褐飞虱迁飞时间参数影响的角度上探讨了季风对褐飞虱迁飞的影响，进一步将从季风热量条件、水分条件及其对寄主生存环境的作用来阐明其影响褐飞虱迁飞的机理，并利用其准确预测褐飞虱迁入的时空动态，为有效防控褐飞虱的区域性灾变提供科学依据。

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Influenceofmonsoon′sadvancing,retreatingandconversiononmigrationsofNilaparvatalugens(Stål)inChina

BAO Yunxuan1,2,*, HUANG Jinying1,2, XIE Xiaojin1,2, LU Minghong3

1JiangsuKeyLaboratoryofAgriculturalMeteorology,NanjingUniversityofInformationScienceamp;Technology,Nanjing210044,China2 ‘CarbonandWaterCycleinLand′InnovationTeam,MinistryofEducation,NanjingUniversityofInformationScienceamp;Technology,Nanjing210044,China3NationalAgriculturalTechnologyExtensionandServiceCenter,MinistryofAgricultural,Beijing100081,China

Based on the daily reanalyzed meteorological dataset of the National Center of Environment Predicting (NCEP) in USA and the pentadly lighting catches of brown planthoppers (BPH) in China, in this paper, the temporal and spatial relationship between the selected monsoon index and the immigrations of BPH was investigated to explore the influence of monsoon advancing, retreating and conversion on the immigrations of BPH in China. The results showed as follows: (1) The middle ten days and the last ten days of March in a year is a conversing period from the north monsoon to southwest monsoon and the first large-scale migration northward of BPH′s populations occurs in the first ten days of April after the beginning of the southwest monsoon. The main landing regions of BPH′s populations in this large-scale migration northward are the rice-growing regions in the South and the Southwestern China. Then, the BPH′s populations migrate to the other northern parts subsequently. (2) From the middle ten days of June to the middle ten days of August in a year, the south monsoon index reach its maximum of the positive values while the migrations northward of BPH occur most frequently, the populations land in the all four main rice-growing regions, the peaks and landing heads of BPH′s immigration northward amount to the summit. (3) From the last ten days period of August to the middle ten days of September in a year is a conversing period from the south monsoon to the north monsoon and it is the ending period of BPH′s immigration northward and the beginning period of the immigration southward. The first large-scale migration southward of BPH′s populations occurs in this period and the main landing regions are the rice-growing regions between the Yangtze River and the Huaihe River and the rice-growing regions between the Yangtze River and the Nanling Mountain. (4) From the last ten days of September to the middle ten days of October is the strengthening period of the north monsoon and the weakening period of the south monsoon and it is the peak period of BPH′s immigration southward of all rice-growing regions. (5) In the last ten days of October, the south monsoon begins the evacuating from the mainland of China and the north monsoon begins controlling the mainland and the ending dates of BPH′s immigrations appear in each rice-growing region successively from north to south.(6) In the years of BPH′s abnormal occurrence, the sooner or later advancing northward of the southwest monsoon decided on the beginning dates of BPH′s immigration and the expanding southward some time or later of the north monsoon determined the ending dates of BPH′s immigration coming earlier or later. (7) The beginning date of BPH′s immigration falled behind the change of the southwest monsoon and the ending date of immigration lagged behind the change of the north monsoon and their delaying times were 5 to 15 days.

Nilaparvatalugens(Stål); immigration; beginning and ending dates; monsoon index; rice-growing regions

国家自然科学基金面上资助项目(41075086)；国家公益性行业(气象)科研专项资助项目(GYHY201006026)；江苏省农业科技自主创新资助项目(SCX(12)3058); 江苏省高校优势学科建设工程；江苏省研究生创新工程资助项目

2012- 09- 01;

2013- 05- 07

*通讯作者Corresponding author.E-mail: baoyx@nuist.edu.cn

10.5846/stxb201209011232

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