准双周大气低频振荡对江岭稻区褐飞虱迁入的影响*

刁家敏，孙思思，包云轩**，陆明红，谢晓金



准双周大气低频振荡对江岭稻区褐飞虱迁入的影响*

刁家敏1,2，孙思思1,2，包云轩1,2**，陆明红3，谢晓金1,2

（1.南京信息工程大学气象灾害预报和评估协同创新中心，南京 210044；2.江苏省农业气象重点实验室/南京信息工程大学，南京 210044；3.农业部全国农业技术推广与服务中心，北京 100125）

探明准双周大气低频振荡对中国褐飞虱迁入的影响，可为褐飞虱的延伸期预报提供重要的参考依据。根据1979-2015年中国105个植物保护站的逐日褐飞虱灯诱资料、同期NCEP/NCAR全球逐日气象再分析资料，筛选出具有典型褐飞虱偏重以上发生特征的年份（2010年），分析江岭稻区褐飞虱迁入量与准双周低频大气振荡之间的关系；利用HYSPLIT轨迹计算模型对迁入典型站点的褐飞虱种群作后向轨迹分析，探讨大气低频流场对褐飞虱迁飞路径和虫源地的影响。结果表明：（1）2010年8-9月江岭稻区褐飞虱迁入量存在显著的10～20d振荡周期；（2）同期850hPa和925hPa两个高度的风场、位势高度场及垂直速度场均存在10～20d的显著低频周期，且褐飞虱迁入量的低频振荡与这些大气物理量的低频振荡呈显著相关；（3）前期江岭稻区主要受低频西南风的影响，褐飞虱种群随西南风由西南稻区向江岭稻区输送，后期部分褐飞虱种群随东北风由江淮稻区向江岭稻区输送；（4）褐飞虱种群的后向轨迹模拟计算结果，进一步验证了迁入江岭稻区的褐飞虱的轨迹和虫源地与低频风场的盛行基本一致。

褐飞虱；小波分析；低频流场；迁飞轨迹；虫源地

褐飞虱[（Stål）]是水稻主要害虫之一，其体积小、自主飞行速度慢，是风载迁飞性昆虫，可随风作远距离迁飞，故有季节性、远距离迁飞性等特点[1-2]。褐飞虱病虫害在中国发生频繁且危害严重，每年受害水稻面积有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[3]。江岭稻区为单双季稻种植混合区，常年褐飞虱发生程度中等偏重，该地区褐飞虱在8月中下旬向江淮稻区输送，9月上旬开始向南回迁，9月中旬出现由江淮稻区向江岭稻区的回迁峰，9月下旬-10月上旬由长江中下游迁往南岭稻区[4]。

褐飞虱灾变性暴发需要在生理条件满足的前提下，有较好的寄主环境和气象条件[5]。在影响褐飞虱迁飞和灾变性迁入的大气背景（或气象条件）中，不同时间尺度的大气运动系统及其变化所产生的物理效应（包括动力效应、热力效应、水分胁迫效应等）是关键因素。这些大气运动系统及其变化按时间尺度由短至长依次可分为高频变化、天气变化、低频变化、季节变化、甚低频变化、年代际变化和地质纪变化[6]。其中时间尺度在10d以上、一个季节以内的大气运动变化称为大气低频变化，它包括了季节内振荡（30～60d）和准双周振荡（10～30d）[7-9]。

以往研究表明，包括气压场、风场、垂直速度场、温度场、降水场等在内的许多大气物理量场[10-14]均存在显著的大气低频振荡，季风、副高、台风等大气环流系统均明显受大气低频振荡的影响[15-17]。包云轩等研究表明，褐飞虱迁飞受到了气压场（或位势高度场）及其产生的大气环流系统（如季风、副高、台风等）的影响[18-21]；其远距离迁飞的方向与高空风向基本一致[22]；强下沉气流对降虫的作用十分明显，可使褐飞虱种群大量降落，降水有利于褐飞虱的降落[3,20]；褐飞虱迁飞的高度随着气温的升降而升降，二者具有相对一致性[18,22]。故研究气压场、风场、垂直速度场等大气物理量的低频变化与褐飞虱迁入量低频变化的关系可进一步探明大气背景对褐飞虱迁入的影响，为褐飞虱迁入量的预报和迁入峰的预警提供重要的参考依据。

国内外关于短期天气过程和气候变化对害虫迁入影响的研究较多，但有关大气低频振荡对害虫迁飞影响的研究尚未见报道。准双周大气低频振荡（Quasi-biweekly Atmospheric Low Frequency Oscillation，QBWO）是以10～20d周期为主的振荡[21]，参照前人的研究方法，本文对影响褐飞虱迁飞的部分大气物理量作小波分析，根据其10～20d的振荡周期规律进行低频滤波处理，江岭稻区褐飞虱迁入量有明显10～30d的周期振荡规律，故重点研究江岭稻区典型迁飞季褐飞虱的10～20d的低频迁入特征，进一步探讨其与低频大气物理量场的关系，并通过HYSPLIT模式对褐飞虱的迁飞轨迹及虫源地进行模拟验证，旨在为褐飞虱的延伸期预报提供理论基础。

1 资料与方法

研究资料包括：（1）由农业部全国农业技术推广服务中心提供，包括1979-2015年中国105个植保站的逐日褐飞虱灯诱资料；（2）由美国国家环境预测中心（NCEP）和国家大气研究中心（NCAR）提供的全球逐日气象再分析资料，分辨率为2.5°×2.5°；（3）NOAA同期驱动轨迹模式HYSPLIT的资料（ftp://arlftp.arlhq.noaa.gov/pub/archives/reanalysis/）。

根据农业部全国农业技术推广服务中心提供的褐飞虱发生程度分级数据，2010年全国褐飞虱发生程度为5级，取24°N-30°N、109°E-121°E范围覆盖中国淮河以南的南方水稻主产区（特别是湖南、江西和福建三省稻区）作为研究区域，考虑资料的完整性和代表性，选取具体监测站点19个（其中湖南12个，江西2个，福建5个），其分布如图1所示。

在Fortran中采用Morlet小波分析法[23]分析褐飞虱迁入量的低频周期规律，利用Butterworth带通滤波[24]（即通过滤去其它频率仅保留某一频率范围的方法）和合成分析[25]等气象统计方法，研究8-9月江岭稻区褐飞虱迁入量及大气物理量的主要低频振荡特点，再运用位相合成法[25]在GrADS中分析低频褐飞虱迁入虫量与各低频大气物理量的关系，最后利用HYSPLIT4.9采用后向轨迹模式模拟迁出虫源地及迁飞轨迹。

HYSPLIT（Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model）模式是由美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的空气资源实验室（ARL）与澳大利亚国家气象局（BOM）联合开发，是供质点轨迹、扩散及沉降分析用的综合模式系统[26]。该模式通常用来跟踪气流所携带的粒子或气体的移动方向，可以实时研究质点的运动轨迹，分为前向轨 迹模式和后向轨迹模式，分别研究气团的去向和来向，对无数个运动轨迹可以进行聚类分型。本文利用其聚类分析某一时间段内褐飞虱种群的迁飞轨迹，其结果既能定性分析褐飞虱迁出虫源，又能定量分析其空中迁飞轨迹及各路径的贡献大小[27]。

2 结果与分析

2.1 2010年8-9月江岭稻区典型站点褐飞虱迁入量的低频特征

将研究区观测站点的逐日褐飞虱灯诱虫量数据作小波分析，部分振荡周期代表性站点的小波分析结果如图2所示。由图可见，所选站点（福建霞浦、湖南洪江、湖南双峰、江西婺源）的褐飞虱灯诱虫量在8-9月具有显著的10～30d的振荡周期，福建霞浦和江西婺源站的10～20d虫量对数的滤波振幅强度大于20～30d，20～30d的虫量对数的滤波与虫量对数趋势较为一致，但10～20d的趋势性更好。

注：灰色区域通过0.10水平的显著性检验。下同

Note: The gray area is P<0.10. The same as below

2.2 江岭稻区研究时段内逐日褐飞虱迁入量的准双周低频振荡特征

将江岭稻区19个站点的逐日褐飞虱迁入量进行区域平均，得到区域平均逐日褐飞虱迁入量序列，其小波分析结果见图3。由图3（a）可见，江岭稻区褐飞虱迁入量低频振荡的主要周期为10～20d和20～30d，其中10～20d较显著，且褐飞虱大发生过程的虫量的波动变化与10～20d低频分量相对应。由图3（b）可见，当两个低频分量正（负）位相叠加，褐飞虱迁入量的低频分量增强（中断）；若反位相叠加，则褐飞虱迁入量的低频分量减弱。进一步 对研究区内每个站点的逐日褐飞虱迁入量序列进行小波变换分析（图略）可见，其以10～20d周期的低频发生期主要出现在9月，均具有准双周振荡周期。其统计结果见表1，由表可见，10～30d的振荡主要分为10～20d周期和20～30d周期，19个站点中既有10～20d周期的褐飞虱迁入量振荡周期，又有20～30d的振荡周期。其中18个站点的褐飞虱迁入量有10～20d的振荡周期，13个站点有20～30d的振荡周期，说明江岭稻区的褐飞虱振荡周期主要为10～20d。

2.3 褐飞虱低频迁入量与低频大气物理量场的相关性分析

对8-9月逐日850hPa和925hPa大气物理量序列的小波分析（图略）表明，其均存在显著的10～20d低频变化周期，且在9月与对应的褐飞虱迁入量的低频振荡周期基本对应，因此，进一步对9月的位势高度（hgt）、合成风（wnd）和垂直速度（omega）分别进行10～20d低频滤波分析，并与相应时段10～20d褐飞虱迁入量的低频滤波序列进行对比，结果见图4。由图可见，850hPa和925hPa的10～20d滤波曲线的峰、谷与10～20d低频迁入量的峰（谷）、谷（峰）能较好地对应，低频虫量与同频域的低频850hPa和925hPa的大气物理量场之间存在较好的正（负）相关关系，其相关系数见表2。

图3 江岭稻区区域平均褐飞虱逐日灯诱虫量序列的小波分析（a）、逐日虫量对数化序列及其10～20d和20～30d的滤波曲线（b）

Fig. 3 Wavelet analysis ofarea averaged BPH’s daily light trapped catches sequence in the region between the Nanling Mountain and the Yangtze River（a）, the logarithm sequence of BPH’s daily light trapped catches and its 10-20d and 20-30d filter curves（b）

表 1 江岭稻区19个植保站褐飞虱逐日灯诱虫量的低频振荡周期

从图4和表2还可看出，（1）褐飞虱的低频迁入量与前一位相850hPa和925hPa平均位势高度场成显著负相关，表明前一位相（前48h内）虫源区的负变高区（即上升气流区）对后一位相（后48h）褐飞虱降虫区的迁入量有正向促进作用，反之则呈反向削弱作用；（2）褐飞虱的低频迁入量与前一位相上游区域850hPa和925hPa平均合成风场呈显著正相关，表明前48h内偏南风（合成风速为正值）越强，越有利于后48h内褐飞虱的迁入；（3）褐飞虱的低频迁入量与同一位相内本地垂直速度场呈一定程度的正相关，表明48h内本区域上空的下沉气流对虫源迁入有利，其中925hPa的强下沉气流对降虫十分有利。

注：虚线表示褐飞虱迁入量滤波序列的±0.4个标准差

Note: Dashed lines represent ±0.4SD(standard deviation) of the 10-20d filter frequency immigration sequence of BPH

表2 低频位势高度（hgt）、合成风（wnd）、垂直速度（omega）与低频褐飞虱迁入量的相关系数

注：**表示P＜0.01，*表示P＜0.05。

Note:**is P<0.01,*is P<0.05.

2.4 低频大气物理量场对江岭稻区褐飞虱迁入量的影响分析

2.4.1 低频振荡周期的位相设置

将一个振荡周期分为8个位相，由图5可见，位相3和位相7对应波列的波峰和波谷，分别称为波动的活跃和中断位相，位相1（位相5）表示波动由中断位相（活跃位相）转向活跃位相（中断位相），位相2、4、6、8对应振幅达极值位相振幅的一半。一个波动周期循环结束则回到下一个周期的1号位相。

2.4.2 低频位势高度场影响的逐位相分析

图6中，从未滤波的925hPa平均高度场上（等值线）可以看出，30°E以东180°E以西的欧亚地区位势高度场一直呈现出两槽一脊配置，槽脊始终徘徊于江岭稻区，上升气流和下沉气流交替影响着褐飞虱在该地区的迁入。

图6中，在低频褐飞虱迁入过程开始前（位相1），925hPa低频高度场上乌拉尔山、鄂霍次克海、西伯利亚以东和中国华北、东北、南海地区均表现为位势高度正异常（即正变高），而伊朗高原至印度半岛、江岭地区、东南沿海地区均表现为负异常。位相2，江岭地区的负异常开始减弱，同时西南地区的正异常也减弱。到了极端活跃位相（即位相3），伊朗高原至印度半岛的负异常区分裂成两个负异常区，日本海处的正异常与菲律宾群岛的正异常汇合成一个大的正异常，在位相1-位相2中处于负异常的江岭、东南沿海等地区此时表现为正异常，对应有下沉气流，有利于褐飞虱的降落。位相4，江岭地区负异常加强，正异常减弱，意味着上升气流在增强，而下沉气流在减弱，故褐飞虱的迁入量开始减少。位相5-位相8低频位势高度场分布与位相1-位相4基本相反，为低频褐飞虱迁入量减少阶段。特别是在中断位相，中国大部分地区均表现为负异常（除中国西北地区），对应有上升气流，所以很不利于褐飞虱的降落，此阶段褐飞虱的迁入量达到一个低频振荡周期的最低值。位相1-位相3，江岭稻区从负异常向正异常转变，上升气流转变为下沉气流，低频迁入虫量增加，在位相4正异常减弱，低频迁入虫量开始减少；位相5-位相8的变化则与之相反。

2.4.3 低频高空风输送影响的逐位相分析

图7给出了8个位相925hPa 的低频合成风场，从中可以看出大气环流对褐飞虱种群迁飞的影响。褐飞虱低频迁入过程开始前（位相1），东北半球30°E以东180°E以西的欧亚地区，偏西方向上，阿拉伯海的南部和伊朗西南沿海各有一西风带气旋，青藏高原西南侧有一反气旋，其北侧为偏西气流；东南方向上，有一较强的反气旋盘踞于菲律宾群岛，其西侧有来自中国南海的较强偏南气流向中国大陆输送；偏东方向上，在西北太平洋上虽有濒临消失的热带气旋存在，但离中国大陆较远，故对褐飞虱种群迁飞影响程度较小；偏北方向上，有一冷高压位于蒙古高原南部，其东侧的东北和偏北气流对远在江淮和长江中下游稻区的褐飞虱种群迁出有微弱的影响，使这些稻区有少量的迁出褐飞虱种群得以向西南偏南方向迁飞。

注：A表示反气旋，C表示气旋

Note: A is anticyclone, C is cyclone

至位相2，偏西方向上，原来位于伊朗西南沿海的气旋东移至印度北部，位于阿拉伯海南部的气旋东移至新马群岛北部并增强，位于青藏高原西南侧的反气旋却减弱至无，而此时阿拉伯海有一气旋新生。东南方向上，原来位于菲律宾群岛的反气旋西移北抬增强，其西南侧的东南气流与马六甲海峡东侧的西南气流汇合增强，并向中国华南沿海和西南地区输送，受其影响，华南大部、江岭稻区南部盛行西南风，江岭稻区北部盛行西北偏西风，这对华南稻区虫源的北上和西南北部稻区虫源的东输有利。偏北方向上，位相1中蒙古高原南部的反气旋减弱消失，华北地区开始盛行偏东风，江淮和长江中下游稻区偏北风分量减弱，导致褐飞虱种群的南迁量减少。因此，这一阶段迁入江岭稻区的褐飞虱种群仍主要来自于华南和西南稻区，少量来自于江淮稻区。

在极端活跃位相（位相3），偏西方向的印度气旋继续发展并向东北方向移动至阿富汗，逼近青藏高原，马六甲海峡气旋发展东移北抬，东南方向原位于菲律宾群岛的反气旋碎4减弱东移，但余威不减，受三者影响，中国华南、西南、江岭南部盛行偏南风，江岭北部盛行西风，有大量褐飞虱种群分别从华南稻区、西南稻区迁入江岭稻区。

位相4，偏西方向上，原来位相3中位于青藏高原以西的气旋跨越高原进入中国华中地区，使江岭北部西南风分量增强；位于阿拉伯海的气旋东移至印度半岛，导致原来受偏南风控制的华南稻区、西南稻区和江岭稻区南部的南风分量增强，同时在马六甲海峡的气旋东移至中国南海南部海面，使中国东南沿海的东南风分量增强，这三股褐飞虱运载气流的增强，致使这一阶段虫源从华南稻区、西南稻区和东南沿海稻区源源不断地迁入江岭稻区。

位相5-位相8，受冷高压东移南下影响，东南风逐渐减弱南退，西北风逐渐增强南压，进入江岭稻区的北迁褐飞虱虫量逐渐减少，南迁虫量逐渐增多。尤以低频褐飞虱虫量中断位相（位相7），在偏西方向，在中国西南地区有一明显的气旋存在，西南稻区和江岭稻区均受气旋东北侧东风的影响；在西北方向，中国西北部有一较强的冷式反气旋南压，其东侧偏北风强劲南压，其影响区域覆盖江淮稻区大部和江岭稻区北部，为以南迁为主的褐飞虱种群

进入江岭稻区奠定了基础；而江岭稻区东南部仍受东南偏东风影响，部分虫源从东南沿海向西北内陆输送。由于水稻生育期、地面温场胁迫等迫使褐飞虱种群大规模南迁的因素还不成熟，故这一阶段南迁降落江岭稻区的虫量并不多，这也是位相7开始，低频迁入虫量明显减少的主要原因。

由位相1-位相8可知，此次褐飞虱低频迁入过程，前期在位相1-位相4期间，江岭稻区褐飞虱种群迁入受偏南盛行风影响，以北迁为主，东西向迁入为辅，偶有少量南迁；后期在位相5-位相8期间，受随盛行风左转影响，由东南向西北的北迁转向由东北向西南的南迁，最后完全由南迁控制。另外，从上述分析还可以发现：（1）8月底-9月下旬，适宜迁飞的925hPa低频风场受东亚季风转换的影响存在一个明显的盛行风向逆时针转向的过程。（2）受其影响，这一盛行风向转向期的褐飞虱种群迁飞不是单一的北迁或南迁盛行期，而是从北迁为主、南迁为辅的混合迁转向以南迁为主、北迁为辅的混合迁，最终转入南迁盛行期。

2.4.4 低频垂直速度场影响的逐位相分析

由表2可知，在925hPa高度上褐飞虱迁入虫量与垂直速度的相关系数大于0.5，且通过0.01水平的显著性检验，说明二者呈极显著的正相关关系。而在850hPa高度上，低频垂直速度场与褐飞虱迁入量 的低频分量相关性相对较小，加之，8月底以后，褐飞虱的适宜迁飞高度已开始明显下降至1000m左右，更接近925hPa（750m高度）[28]，故本文不考虑850hPa低频垂直速度场。

在图8中，位相1期间，华南和西南地区有强上升气流，江岭和江淮地区有强下沉气流，有利于褐飞虱种群从华南稻区和西南稻区迁出，在江岭稻区和江淮稻区降落。位相2期间，江岭稻区仍维持强下沉气流，江淮稻区的强下沉气流区消失，华南和西南稻区的强上升气流区东移减弱，垂直气流对江岭稻区降虫作用仍十分明显。位相3期间，江淮稻区强上升气流区出现，对虫源起飞南迁有利，江岭稻区强下沉气流区扩展并增强，有利于降虫。位相4期间，江淮稻区强上升气流区进一步扩展增强，垂直气流场对北迁降虫作用更弱，对南迁降虫增强作用更明显。位相5-位相8期间，江岭稻区下沉气流区强度逐渐减弱、范围逐渐减小，导致降虫量和降虫范围均减少，最终趋于消失（图略）。

注：-为上升气流、+为下沉气流

Note：-is updraft airflow, + is downdraft airflow

2.5 研究期湖南双峰站褐飞虱迁移规律验证

选取湖南双峰站（27.44°N，112.18°E），利用HYSPLIT后向轨迹模式进行褐飞虱后向轨迹模拟，以研究江岭稻区8-9月的褐飞虱迁飞轨迹，验证低频风场褐飞虱迁入的规律。根据褐飞虱生物特性，首先假设：（1）褐飞虱顺风迁移；（2）褐飞虱在日出前1h或日落后1h内起飞。模拟时段为此次典型褐飞虱迁入虫量的低频振荡的前半个周期（位相1-位相4），选取时间步长为12h，取通用协调时UTC时间为22：00（即BJT6：00）和10：00（即BJT18：00）为后推时间起点；选取1000m（925hPa）作为模拟高度；与上述周期分析对应，模拟空气块在位相2、3、4后向追踪各48h的三维运动轨迹。然后利用HYSPLIT的聚类分析功能对褐飞虱的迁飞轨迹进行聚类，得到主要的迁飞轨迹及相应迁飞路径的褐飞虱虫量贡献率（图9）。

如图9所示，位相1-位相2（图9a），8-9月925hPa褐飞虱迁飞轨迹有5条，主要为4条偏南路径和1条东北路径。迁飞轨迹1和2 均起始于广西稻区，一条起始于广西中部地区，一条起始于广西东南部地区，贡献率分别为38%和13%，两者贡献率之和大于50%；迁飞轨迹3、4分别起始于广东省的西南部和北部地区，贡献率分别为17%和25%；最后一条轨迹5的起始点位于江西西北部地区，贡献率为8%。由此可知，位相1-位相2的48h迁飞过程中，湖南双峰站迁入的褐飞虱虫源地主要是华南稻区，小部分褐飞虱种群从江西向西南迁入湖南双峰站。

位相2-位相3（图9b），8-9月925hPa褐飞虱迁飞轨迹有西南和东北两条路径。向后回推2d，西南路径起始于广西东北部，贡献率达69%；东北路径起始于安徽西南部，褐飞虱沿江西与湖北交界地区向湖南地区迁入，贡献率达31%。由此可知，在此次迁飞过程中，仍以北迁的褐飞虱种群居多，南迁为少数。

注：图中括号内的百分数为该轨迹褐飞虱虫量的贡献率

Note: The percentage is the contribution rate of different trajectories in the total catches of BPH

位相3-位相4（图9c），8-9月925hPa褐飞虱迁飞轨迹有两条：一条主径为偏南路径，另一条次径为偏东路径。迁飞轨迹1起始点在福建西部地区，经过江西北部向西迁飞。迁飞轨迹2起始于海南地区，途经广东东部、福建西部、江西南部，向湖南迁飞。迁飞轨迹1的贡献率为69%，迁飞轨迹2的贡献率为31%。由此可知，位相1-位相2的48h迁飞过程中，湖南双峰站迁入的虫源地主要是西南稻区，后随风迁移至湖南地区。

将通过低频位势高度场影响的分析结果，与本节对湖南双峰站水汽输送路径相比，HYSPLIT4.9后向轨迹模式基本验证了图7所得的结果，即位相1中江岭稻区有从西南地区输送来的暖湿气流，也有较弱的东北风，至位相2江岭稻区除了西南地区的暖湿气流，华南地区也有气流向北输送，褐飞虱种群仍主要来自于华南和西南稻区，少量来自江淮稻区，与图9a中位相1-位相2的后向轨迹相吻合。而位相3江岭稻区盛行偏南风，至位相4改为盛行东南风，低频风场的结果与HYSPLIT结果亦互相吻合，从而验证了低频位势高度场分析的褐飞虱的迁飞路径和虫源地。由此可见，此次江岭稻区的褐飞虱虫源地主要是华南稻区，小部分种群从东北方向的沿江稻区向西南迁入江岭稻区。

3 结论与讨论

（1）2010年8-9月江岭稻区19个站点褐飞虱迁入量的Morlet小波分析表明，江岭稻区褐飞虱低频振荡的主要周期为10～20d和20～30d，其中10～20d振荡更明显；同期区域平均褐飞虱迁入量也存在10～20d和20～30d的振荡周期，且10～20d的振荡更明显。

（2）同期850hPa和925hPa两个高度的位势高度场、风场、垂直速度场均存在10～20d的显著低频周期，且这些大气物理量的低频振荡与褐飞虱迁入量的低频振荡有着较显著的相关性。由于褐飞虱是一种典型的风载迁飞性昆虫，低频风场的演变主要通过改变盛行风场的结构从而决定褐飞虱种群在空中的迁飞路径。垂直速度场通过上升气流和下沉气流的时空分布影响褐飞虱种群的迁出虫源地和降虫区。而位势高度场的四维起伏则是生成不同时段、不同气压场分布型的根本原因，在水平方向上它决定了高低压区和槽脊的分布，也决定了涡旋区、切变区和辐散辐合区的分布，在垂直方向上它则决定了上升气流和下沉气流的强弱和分布。因此，三者的低频振荡实际上从动力角度对褐飞虱迁入量的低频振荡起了至关重要的作用。

（3）从低频盛行风场对褐飞虱迁飞路径的影响看，前期江岭稻区褐飞虱的迁入主要受盛行的低频偏南风影响，褐飞虱种群以北迁为主；后期受盛行的低频东北风影响，以南迁为主；在低频垂直速度场上，垂直气流对褐飞虱的起飞和降落有一定影响，上升气流有利于褐飞虱起飞，不利于其降落；下沉气流有利于褐飞虱的降落，不利于其起飞。这均与以往研究结论一致[18-20]。由于褐飞虱迁入量的低频振荡与降水量的低频振荡相关性不显著，故未考虑降水对降虫的低频动力作用，实际上，降水强度、降水历时、降水分布区等因素的复杂性有可能使这种相关性变弱，而且降水对降虫的作用一定程度上与拖曳下沉气流的强弱有关，有可能降水与垂直气流的交互作用掩盖了降水的作用信号。根据对2010年历史资料的查验，此低频迁入时段内江岭稻区有较大的降水过程发生[29]，且降水受到前期大气低频振荡的影响[30]，因此，这一过程中，降水对褐飞虱的低频迁入具有一定的促进作用。

（4）对褐飞虱迁飞进行轨迹模拟时，因未考虑其生物学特性和生态行为参数，导致模拟精度不高。由基于MM5模式驱动轨迹计算模型到应用MM5模式和GEARN模式结合的稻飞虱实时预报系统[31]，再到利用HYSPLIT模式和FLEXPART模拟褐飞虱的飞行轨迹[32-33]，准确性和精度都大大提升。HYSPLIT轨迹计算模式对迁入典型站点的褐飞虱种群作后向轨迹分析，发现迁入江岭稻区的褐飞虱的轨迹和虫源地与低频风场的盛行基本一致。

以往对褐飞虱迁飞的研究，多为短期预报或从气候的角度进行讨论，少有从延伸期预报的角度考虑。通过相关分析筛选出对褐飞虱种群和低频迁入影响最显著的大气物理量低频风场、低频垂直速度场和低频位势高度场，而不是从原始的气象场，这些物理量都可以相对直接地从动力角度来反映准双周大气低频振荡对褐飞虱迁入的影响。

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Impacts of Quasi-biweekly Atmospheric Low Frequency Oscillation on Immigration of（Stål）in Cropping Area of Jiangling

DIAO Jia-min1,2, SUN Si-si1,2, BAO Yun-xuan1,2, LU Ming-hong3, XIE Xiao-jin1,2

（1.Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China; 2.Key Laboratory of Agricultural Meteorology in Jiangsu Province/Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044; 3.National Agricultural Technology Extension and Service Center, Ministry of Agricultural, Beijing 100081）

Understanding the impacts of the atmospheric oscillation with quasi-biweekly low frequency on the immigration of brown planthopper (BPH),(Stål) could provide an important reference to the extended-period forecast of its occurrence. The daily BPH’s light trap data from 105 plant protection stations in China, the daily reanalyzed meteorological data from the National Center of Environment Prediction (NCEP), and the data from the National Center of Atmospheric Research (NCAR) from 1979 to 2015 were collected. It took 2010 as a typical year with occurrence characteristic of BPH, and the relationship between the amount of BPH migrated in rice-growing region from Nanling Mountain to the Yangtze River and the atmospheric oscillation with quasi-biweekly low frequency was analyzed. HYSPLIT (hybrid single particle Lagrangian integrated trajectory) model was used to analyze the backward trajectory of the brown planthopper population at the typical site. The impacts of the atmospheric oscillation on insect sources and migratory paths of BPH was discussed. The results showed that, （1）10-20d oscillation cycle of BPH amount existed significantly in the rice-growing region from the Nanling Mountain to the Yangtze River during August and September in 2010. （2）Wind fields, geo-potential height fields and vertical velocity fields on the isobaric surfaces of 850hPa and 925hPa appeared significant low-frequency cycles of 10-20d simultaneously. And the low-frequency oscillation of BPH’s immigrating amount was correlated significantly with these atmospheric physical variables. （3）Under the impacts of the low-frequency southwestern wind, the populations of BPH were transported from the rice-growing region of southwestern China to the rice-growing region, from the Nanling Mountain to the Yangtze River. In the later period, the part of BPH’s populations immigrated from the rice-growing region between the Huaihe River and the Yangtze River to the rice-growing region between the Nanling Mountain and the Yangtze River under the impacts of the low-frequency northeastern wind.（4）Results of backward trajectory analysis of Brown Planthopper Population was provided to confirm that the insect sources and migration paths of BPH’s populations that immigrated into the rice-growing region between the Nanling Mountain and the Yangtze River were consistent with the low frequency prevailing wind fields.

(Stål); Wavelet analysis; Low-frequency atmospheric airflow field; Migration trajectory; Region of insect source

10.3969/j.issn.1000-6362.2017.03.006

2016-08-25

通讯作者：。E-mail：baoyunxuan@163.com

国家自然科学基金（41475106；41075086）；江苏省农业科技自主创新基金项目（CX(12)3056）；江苏省高校自然科学研究项目（14KJA170003）；江苏高校优势学科建设工程资助项目（IRT1147）

刁家敏（1991-），硕士生，研究方向为农业气象、农业病虫测报学。E-mail：1121967219@qq.com

刁家敏,孙思思,包云轩,等.准双周大气低频振荡对江岭稻区褐飞虱迁入的影响[J].中国农业气象,2017,38(3):181-195