景德镇茶叶春霜冻灾害风险评估及防御

雷玄肆，陈鲍发，蔡俊峰，黄龙飞，陈 昆

（景德镇市气象局，江西景德镇 333000）

1 引言

景德镇产茶历史悠久，自公元863年前就被广为称谓，承传千年，造就了“江西浮梁，千年茶都”之美誉。唐代出现了“浮梁歙州，万国来求”的兴盛局面。白居易的“商人重利轻别离，前月浮梁买茶去”更是说明景德镇茶的声名远播。民国四年（1915年），浮梁县严台村“天祥茶号”生产的工夫红茶，获得了“巴拿马万国博览会”的金奖。

景德镇市海拔500米以上的山地面积较多，土壤多为红壤和黄壤，水、热、生物资源丰富，茶园遍布山坡、丘陵。茶叶面积达1333公顷，总产量达9200吨；茶树种植品种以地方群体种为主，福鼎大白、浙农117、迎霜、龙井43、乌牛早、平阳特早等品种也有种植〔1〕。

2 资料与方法

2.1 霜冻风险分析方法

自然灾害风险指未来若干年内可能达到的灾害程度及其发生的可能性。在区域自然灾害风险形成过程中，危险性(H)、敏感性(E)、脆弱性(V)和防灾减灾能力(R)是缺一不可的，是四者综合作用的结果。

用公式表示为：

自然灾害风险度=危险性(H)×敏感性(E)×脆弱性(V)×防灾减灾能力(R)

加权综合评价法(WCА)是假设由于指标i量化值的不同，而使每个指标i对于特定因子j的影响程度存在差别，用公式表达为：

其中CVj是评价因子的总值，QVij是对于因子j的指标i(QVij≥0)，WCi是指标i的权重值(0≤WCi≤1)，通过АHP方法计算得出，m是评价指标个数。

为了消除各指标的量纲和数量级的差异，需对每一个指标值进行规范化处理，转换为0-10内的值。

规范化公式：

根据标准自然灾害风险数学公式，利用加权综合评价法(WCА)和层次分法(АHP)，建立如下灾害风险指数模型：

其中，DRI是灾害风险指数，用于表示灾害风险程度，其值越大，则灾害风险程度越大；H，E，V，R的值分别表示致灾因子的危险性、孕灾环境敏感性、脆弱性和防灾减灾能力；WH，WE，WV，WR相应地表示其权重；Xk是指标k标准化后的值；变量a是常数(0≤a≤1)，用来描述防灾减灾能力对于减少总的DRI所起的作用。

2.2 霜冻风险分析资料

本文采用的资料为景德镇国家基本气象观测站、区域自动气象观测站和气象哨所观测数据，历史灾情资料，地理信息数据（高程、土地利用类型、行政边界等数据）等。

2.3 霜冻风险评估

2.3.1 致灾因子危险性评估

茶树是一种喜温的叶用植物，霜冻是茶叶生产中最常见的一种自然灾害。早春气温回暖，茶芽萌动后，茶树抗寒能力减弱，如果气温突降至0℃或0℃以下，已萌动的茶芽会产生冻害〔2〕。

根据李柏桢、孔萍等〔3〕研究，结合景德镇茶叶霜冻的调查情况，我们将景德镇国家气象观测站的最低气温TD≤4℃作为景德镇茶叶春霜冻的指标，统计1981-2020年3-5月景德镇国家基本气象观测站出现的频次，结果见表1。

表1 景德镇国家气象观测站的最低气温TD≤4℃出现的频次

根据景德镇气象哨所和区域自动气象观测站资料分析，海拔每升高100米，低温日数平均增加2天左右，我们利用АRCGIS10.2软件，对景德镇的春霜冻进行DEM高程数据分析计算，并进行均一化处理，得到春霜冻频次分布图〔4-8〕。

2.3.2 孕灾环境敏感性评估

主要对高程进行处理，利用АRCGIS10.2软件对高程进行均一化处理，并保存均一化后的高程图，作为孕灾环境敏感性分布图。

2.3.3 承灾体脆弱性评估

主要对土地利用类型处理，根据土地利用类型进行重新赋值计算，得到赋值后的土地利用类型图层，作为承灾体脆弱性分布图。

表2 土地利用类型低温影响赋值表

2.3.4 防灾减灾能力评估

主要对人口处理，利用АRCGIS10.2软件对人口进行均一化处理，并保存均一化后的人口图，作为防灾减灾能力分布图。

2.3.5 霜冻风险评估

我们假设霜冻频次的权重为0.5、孕灾环境敏感性权重为0.2，承灾体脆弱性权重为0.2，防灾减灾能力权重为0.1，利用栅格计算器，计算得到霜冻风险分布图〔9-10〕。

霜冻灾害=霜冻频次×0.5+敏感性×0.2+脆弱性×0.2+能力×0.1

图1 景德镇茶叶春霜冻风险评估

2.3.6 霜冻风险评估结论

从景德镇茶叶春霜冻风险评估结果来看，景德镇茶叶存在一定的春霜冻风险，霜冻风险南部丘陵地区低于北部山区，城区低于乡村，低海拔地区小于高海拔地区。

茶叶春霜冻高风险区主要分布在高海拔的乐平市洪岩镇、浮梁县的瑶里、西湖、经公桥、臧湾、黄坛、鹅湖和蛟潭等乡镇山区。

3 霜冻的预报服务及防御

3.1 霜冻的种类

霜冻按其形成的原因可分为三种：平流霜冻、辐射霜冻、平流辐射霜冻。平流霜冻是由北方强冷空气南下直接引起的霜冻。这种霜冻常见于早春和晚秋，在一天的任何时间内都可能出现，影响范围很广，而且可以造成区域性的灾害。辐射霜冻是由夜间辐射冷却而引起的霜冻。这种霜冻只出现在少云和风弱的夜间或早展。平流辐射霜冻是由平流降温和辐射冷却同时作用而引起的霜冻。这种霜冻的后期可转为辐射霜冻。

景德镇春季茶叶霜冻灾害主要辐射霜冻，冷空气过后，晴朗无风辐射降温达到霜冻标准，使茶叶遭受霜冻危害。

根据景德镇春霜冻出现的天气情况进行总结，建立了霜冻预报模型供预报员参考〔8〕。

3.2 霜冻的预报

春霜冻主要是由低温引起的，因此我们除了预报冷空气外，还要着眼于最低温度的预报。

我们利用2010年以来，在各乡镇建立的自动气象观测站资料，与景德镇国家基本气象站进行回归分析，建立各乡镇点的3-4月最低温度预报方程如下（方程通过F检验，显著水平α=0.01）。

表2 各乡镇点的最低温度预报方程

同时我们根据温度垂直递减率每100米降低0.6℃左右，对不同海拔高度的最低温度进行预报。

Y=X+0.36-0.006H

其中：Y为不同海拔高度的最低温度预报值，X为预报的景德镇的最低温度，H为海拔高度。

当3-4月预报景德镇最低温度在4℃以下时，根据天气类型研判是否有霜冻出现。预报的景德镇最低温度越低，霜冻影响越大。根据有关研究，我们以最低温度在3-5℃为轻度霜冻；1-3℃为轻到中度霜冻；0℃为中度霜冻；-1℃为较重霜冻；-3℃为严重霜冻〔11-12〕。

3.3 霜冻的服务

当预报有霜冻影响时，通过各种渠道对外发布，提醒采取有效措施防范。向政府部门报送决策服务材料；向茶叶局、农业局、茶叶协会等单位报送服务材料；向茶叶种植大户、茶农等发送服务材料；通过微信、微博、报纸、网站及今日头条、12379、预警广播等对外发布霜冻预报。

3.4 霜冻的防御

①提前采收。在霜冻来临前采收可采收的茶叶，减少损失。

②烟雾法。在霜冻来临前的夜晚，保护地段的上风方向均匀设置，杂草、树叶或化学药剂等物垛，使烟幕能笼罩整个防护地段，减少地面有效辐射冷却，提高近地层空气温度，减轻霜冻或者不出现，达到防霜目的。

③覆盖法。采用塑料薄膜或苇草覆盖茶树，隔绝茶叶与外界空气的接触，达到防御霜冻目的〔13-15〕。