毕节霜冻特征及对农业影响分析
2020-12-21姚浪赵春霞苏娅罗腾刘丽刘健平
姚浪 赵春霞 苏娅 罗腾 刘丽 刘健平
摘 要：利用毕节市8个县区测站霜冻观测资料对近30a霜冻日数和终霜冻分布特征分析，发现近30a毕节市霜冻日数呈现稳定下降趋势，气候倾向率呈3d·10a-1减少。终霜冻年代际变化较大，1990—2000年间表现为平均态上下波动，2001—2010年表现为终霜冻明显偏晚，2011年至今表现为终霜冻明显偏早。通过突变检验分析，发现毕节市霜冻日数在2001年存在突变点，终霜冻年际变化突变特征不明显。分析霜冻对毕节农业影响发现秋霜冻和春霜冻对农业产生破坏最大，秋霜冻常造成部分作物减产，春霜冻会导致春播秧苗、果树花朵受冻害，在2005—2010年毕节连续6a出现特晚终霜冻，其中一次典型大范围强终霜冻影响为2005年4月13日。
关键词：毕节市;霜冻;终霜冻;特征分析;农业灾害
中图分类号：S16 文献标识码：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130034
引言
毕节市位于贵州省西北部，境内以山地地形为主，东西海拔高差达2500m，平均海拔高度1500m，是典型的低纬度高海拔山区。同时毕节有户籍人口900余万人，部分县区人口达百万，由于人口密集、经济发展程度不高、贫困程度较深。近年来，在党和国家的大力帮扶下，毕节市大力发展农村经济，立足产业发展八要素，深耕农村产业结构调整，集中优势力量发展坝区农业产业。截至2020年全市共建成样板坝区10个，示范坝区69个，主要坝区集中分布在市西部威宁和东部金沙、黔西、织金。由于海拔较高，毕节市每年受霜冻影响，低温条件下农作物细胞原生质通透性增大，植物体内水分不断向外渗出，最终使植物缺水死亡。霜冻对玉米、棉花、大豆等秋收作物影响较大，同时危害部位和程度与霜冻持续时间、降温幅度有关。霜冻灾害给农业生产和坝区发展带来影响，特别是晚霜冻对毕节市春播春种影响最为严重，春季毕节市由寒冷冬季向春季过度。气温开始回升，是春播作物生长初期，也是冬季作物返青期，晚霜冻对作物出苗、果树开花会造成较大影响，终霜冻时间越晚，影响强度和范围越大，对植物产生的冻害越严重。本文拟通过对毕节市近30a霜凍日数、年际变化和终霜冻特征以及天气学上特晚霜冻的天气环流特征进行分析，总结霜冻发生规律和经验，浅谈霜冻对毕节农业生产发展的影响[1-5]。
1 资料与方法
1.1 资料
本文选取1990—2019年毕节市8个国家地面观测站霜冻观测资料和NCEP再分析资料对毕节市霜冻日数变化、终霜冻特征和特晚终霜冻环流进行分析。
1.2 方法
按照各县区台站霜冻观测资料，将年初最后一次霜冻定义为终霜日。为了方便统计和描述，将终霜日采用自1月1日起的日序列来表示，即1月1日的日序为1，1月2日的日序为2，以此类推[6]。同时将霜冻序列按距平百分率排序，距离平均态10%以内为正常终霜日，10%
2 霜冻日数特征
1990—2019年毕节市平均受霜冻影响14d，其中威宁霜冻影响最重达39d·a-1，金沙霜冻影响最轻为6d·a-1。对毕节市近30a霜冻日数进行线性趋势拟合，求出年霜冻日数变化的线性趋势方程：
y=-0.3028x+614.36（R2=0.2864）
通过图1中毕节霜冻日数变化特征发现，毕节市整体霜冻日数呈下降趋势，波动峰值由1992年26d递减到1995年、1999年、2004年13d，2006—2019年中峰值递减为10d，递减趋势明显。通过一元线性拟合可见气候倾向率呈3d·a-1的减少，通过相关性检验0.01信度检验。通过距平百分率分析发现毕节市霜冻日数波动特征明显，异常年份霜冻日数距平百分率偏差超过50%，其中1992年、1993年毕节市霜冻日数距平百分率超过80%，在偏少年份中峰值为2010年的-50%，较偏多年份波动幅度较小。
3 晚霜冻分布
表1为毕节市8个县区平均晚霜冻发生日期，近30a中毕节市平均晚霜冻发生日期为3月1日，其中威宁平均晚霜冻日期最晚为4月3日，影响次大的为纳雍县3月6日，七星关和大方为3月4日，赫章、金沙、黔西和织金平均晚霜冻发生在2月份。分县区分析发现，晚霜冻影响最严重在威宁县，其在1990年、1997年、2004年、2006年、2007年、2009年晚霜冻均发生在5月份，其余县区最晚霜冻主要出现在4月份。对近30a晚霜冻序列进行距平百分率分析发现，按照本文标准划分，近30a中毕节市出现8次特晚霜冻，3次偏晚霜冻，7次特早霜冻，4次偏早霜冻，8次正常霜冻，结果表明，毕节市近30a中晚霜冻出现时间中早与晚次数基本持平，但阶段趋势表现明显。毕节终霜冻偏晚以上量级主要出现在1994—2010年，2005—2010年间更是连续出现6a特晚霜冻。近10a中毕节市终霜冻出现时间集中表现偏早，出现4a特早，2a偏早。这表明毕节市霜冻年际变化特征明显，进一步研究霜冻年际突变特征十分必要。
4 突变检验
从毕节市霜冻日数的年际变化和终霜冻年际变化特征可见，20世纪90年代毕节霜冻日数呈明显偏多趋势;21世纪00年代毕节霜冻日数呈明显减少趋势，且出现异常偏少年份;21世纪10年代毕节霜冻日数继续维持减少趋势，且霜冻日数距平百分率偏离平均态差值越来越大。从晚霜冻的分布特征看主要表现为20世纪90年代毕节晚霜冻特征呈平均态上下波动，离差值总体不大;21世纪00年代开始则表现为晚霜冻偏晚明显，阶段性特晚霜冻年份持续6a;21世纪10年代开始则迅速反转表现为晚霜冻偏早，即春霜冻时间和强度明显减弱。通过突变检验分析，图3中1990—2019年毕节霜冻日数的M-K检验曲线UF和UB在2001年出现突变，这也表明霜冻日数在21世纪开始后出现下降趋势的明显增大。1990—2019年毕节终霜冻序列的M-K检验曲线在2018年作用存在交点（图略），且能通过显著性检验，这表明近30a中毕节市晚霜冻呈现年代际变化趋势，在21世纪10年代末期存在突变的可能。
5 霜冻对农业生产影响
对近30a毕节市霜冻特征分析发现，毕节市受地处低纬度高海拔影响，每年均有霜冻天气发生。随着近年来坝区农业的发展，农业生产产业结构也得到很好的调整，分析达标坝区和示范坝区主要产业结构发现，蔬菜、烟草、中药材、食用菌和经果林是主要产业。结合霜冻发生时间和主要产业作物生育期影响发现，冬季毕节市作物较少，受霜冻影响不大;秋霜冻期过早，会对辣椒、蔬菜等秋收成熟作物造成冻害，致使作物迟熟或停止生长，使得作物产量减少;春季霜冻对作物育苗、经果林开花有较大影响，处于苗期的作物怕冻害，春霜冻会使得春播作物脱水死亡，果树开花受冻害。春霜冻出现时间越晚、强度越强对作物的损害越大。在终霜冻发生特征中发现2005—2010年毕节市出现连续6a连续特晚终霜冻，其中2005年全市平均终霜冻日为3月29日，县区中威宁、赫章、纳雍、织金终霜冻出现在4月13日，为近30a中全市大范围典型特晚终霜冻过程，终霜冻发生时天气由阴雨转为晴好，地面湿度较大，夜间转晴后毕节市出现晴空辐射，当日毕节市最低气温分布为威宁（-5.4℃）—金沙（4.4℃），全市平均最低气温1.3℃，当日毕节市地面最低气温分布为威宁（-4.8℃）—金沙（3.2℃），全市平均地面最低气温为-0.9℃，其中7个县区地面最低气温低于0℃。由于毕节市属于典型喀斯特地貌，地形高低错落起伏，城区观测站多位于海拔较低的凹地，所以当日毕节市全市大范围出现霜冻天气，加之4月中旬毕节市春播工作已大范围开展，经果林作物正处于开花期，部分移栽秧苗和冬季返青植物遭受严重冻害，造成农业影响大。
6 小结
通过对毕节市近30a霜冻日数特征和重霜冻分布特征进行年变化趋势分析，得出以下结论：近30a毕节市霜冻日数呈现稳定下降趋势，气候倾向率呈3d·10a-1减少;毕节平均终霜冻主要出现在2—3月，威宁出現在4月。但终霜冻的年际变化较大，1990—2000年间表现为平均态上下波动为主，2001—2010年表现为终霜冻明显偏晚，2011年至今表现为终霜冻明显偏早，终霜冻的年代变化特征明显;通过突变检验分析，发现毕节市霜冻日数年际变化特征在2001年存在突变点，终霜冻年际变化突变特征不明显;分析霜冻对毕节市农业影响发现毕节市受霜冻影响严重，其中秋霜冻和春霜冻对农业产生破坏最大，秋霜冻常造成部分作物减产，春霜冻会导致春播秧苗、果树花朵受冻害，在2005—2010年毕节连续6a出现特晚终霜冻，其中一次典型大范围强终霜冻影响为2005年4月13日。
参考文献
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[6]陈静，白慧，潘徐燕.贵州省霜冻天气的时空分布与气候变化特征[J].贵州气象，2016，40（03）：66-69.
（责任编辑 李媛媛）
收稿日期：2020-11-04
基金项目：贵州省气象局科研登记项目资助（项目编号：黔气科登[2020]06-10号）
作者简介：姚浪，男，工程师。研究方向：气象服务与应用。
