阿勒泰地区干热风发生规律及防御研究

潘映梅，潘雪梅

（1阿勒泰喀纳斯飞机场，新疆 阿勒泰 836500；2富蕴县气象局，新疆 富蕴 836100）

0 引言

世界气象组织的气候状况监测表明，全球气候系统的变暖趋势进一步持续，也将造成极端气候事件风险加剧，特别是干旱造成的粮食和水资源短缺及高温带来的系统风险将更加严重。干热风，顾名思义，又干又热的大风，常出现在夏季，这种大风多出现在午后，夜间逐渐减小，而且局地性特征也非常明显，究其成因主要是受天气系统影响，在地面热力作用和大气层结不稳定时产生。干热风在全国夏季普遍发生，在新疆北部阿勒泰地区，主要出现在7—8月，对农业的严重影响主要是造成春小麦减产甚至绝收。据不完全统计，遭受干热风后，小麦产量轻则减少5%～10%，重则达20%左右。

新疆春小麦生产区现在主要分布在阿勒泰、塔城以及伊犁州部分地区，在阿勒泰6—7 月，正值小麦灌浆乳熟期，几乎每年各地均有不同程度的干热风灾害发生，因此，阿勒泰麦区也时常遭受干热风的危害。资料统计发现，仅阿勒泰地区布尔津县年平均发生干热风日数为4d。

在20 世纪60—70 年代国内就开始开展干热风的研究，阿勒泰地区李海华[1，2]等在1996年根据本地气象要素分析研究阿勒泰干热风的气候特征，对于本地干热风防御起到积极作用。近些年来，因全球气候变暖导致的气温增高，也必然对干热风的发生规律、风险程度等产生较大影响。本文基于新疆干热风发生指标，利用阿勒泰地区夏季气温、降水及风资料，对阿勒泰地区不同等级干热风的发生时间、空间变化规律进行分析，开展风险评价，结合开春期、积温变化对气候变暖的响应，提出建议，为开展主动防御干热风工作提供科学的决策依据。

1 研究区、资料及方法

1.1 数据来源

阿勒泰地区位于新疆西北部（44°59′35″～49°10′45″N，85°31′57″～91°01′15″E），总面积 1.18×105km2。东部与蒙古国接壤，西部、北部与哈萨克斯坦、俄罗斯交界。地貌以平原和沙漠为主，农区可耕地1.07×106hm2，小麦年最大种植面积4.67×104hm2，是阿勒泰地区主要农作物。

选取阿勒泰地区6县1市气象站1961—2018年完整气象观测资料进行统计分析。气候值采用世界气象组织（WMO）设定的标准气候值时段（1971—2000年）平均值。

根据阿勒泰地区农牧业生产状况及气候特点，将6月至8月划分为夏季，并依此来统计逐日气温、相对湿度、风速等气象资料及同期春小麦生育期资料，灾害数据取自《阿勒泰地区年鉴》。

1.2 分析方法

1.2.1 干热风指标

在阿勒泰地区，干热风对小麦的危害主要是在灌浆成熟期，春小麦的灌浆成熟与水分、温度及风速关系十分密切。在籽粒形成阶段，高温干旱、大风、低温阴雨等灾害，均会影响作物光合作用，影响籽粒形成，导致缺粒减产。霍治国等[3]研究表明，干热风危害程度受干热风天气过程的特点、小麦本身特性、周围地理环境条件等因素影响。

根据新疆气象局规定，采用温、湿、风三要素的定时观测值组合作为依据指标，于2012年制定发布《新疆干热风气象指标》（如表1所列），通过反演，拟合率很高。本文研究基于2012 年新疆气象局发布的气象资料展开。

1.2.2 干热风风险度的计算方法

本文选取年内日极端最高气温日数、日相对湿度及日平均风速作为综合指标，分别对应干热风的两种类型进行统计处理，以此作为自变量数据，利用线性回归法对阿勒泰地区的干热风日数、≥0℃的活动积温及开春期进行线性趋势分析。

表1 新疆干热风气象指标Table 1 The dry-hot wind meteorological index of Xinjiang

表2 阿勒泰地区干热风年代际变化（单位：天）Table 2 The dry-hot wind of interdecadal variation in Altay area（d）

2 干热风的时间分布特征

2.1 年代际分布特征

基于表1指标统计阿勒泰麦区7个气象观测站1961 年以来干热风发生日数，结果显示，干热风在阿勒泰麦区几乎每年都有发生，平均每年可出现8.5d干热风，最多的年份达15d（60年代）。其中，重干热风占6%，大致2 年左右出现1 次（机率为0.51次/年）。从类型区分，高温低湿型为201 次，占43%，大风低湿型为269 次，占57%。从年代际统计得到：20世纪60年代干热风总发生日数最多，90年代以后干热风明显减少（如表2所列）。

2.2 月际分布特征

从统计数据可知，阿勒泰地区干热风主要集中在5—7 月份，占年发生量的82%，其中7 月份占26%，此时正值本地春小麦的扬花、灌浆期，干热风的出现使小麦灌浆受抑制，导致高温逼熟、空秕等现象，造成小麦产量下降。而出现次数最少的月份为4月，且仅在布尔津县4月底，春小麦还处于分蘖期，此时危害也最小。

阿勒泰麦区干热风出现时间特征：福海、哈巴河、布尔津三县的干热风出现时间最早，均在5月上旬；阿勒泰市和富蕴县略偏晚，在5 月中旬出现；而青河县出现干热风概率极小；但干热风结束时间相差不大，大部分均在8月中旬末至下旬初。

在北方麦区，小麦的灌浆乳熟期均在6 月中旬至7月下旬，是全生育期内需水量较大的时期，需水量约占全生育期的30%。期间，阿勒泰地区受副热带高压天气控制，空气干热，降水偏少，作物水分供需矛盾较大，在灌溉条件不充分的地区，矛盾更为明显，这就是灌浆乳熟阶段小麦易受干热风危害的原因。其中，小麦在乳熟中、后期受干热风影响最大，干热风在阿勒泰春麦乳熟期内出现的概率也最大。

3 干热风的空间分布特征

如图1所示可知，布尔津县出现的干热风最多，福海县次之，青河县未出现干热风。布尔津在1961—1970 年出现150 次干热风，占总次数的32%。从地理位置来看，布尔津处于河谷区，气温较高，风速较大，所以干热风出现的机率大；而西部多于中东部，由于阿勒泰山的屏障作用，东部地下水位较高，风力也较小。

4 干热风风险评价

如图1 所示可知，布尔津、福海县小麦产区中，干热风发生频率高，强度较大，年平均干热风日数在2～4d，属于高风险区，小麦受害减产约5%～10%；吉木乃、哈巴河县次之，干热风几乎每年都发生一次以上；次低值区分布在阿勒泰、富蕴县；青河县干热风较少发生，风险极小。

干热风盛行期间，持续高温导致麦区蒸发剧烈，灌溉条件较差的地块干旱加剧；加上日照辐射剧烈，局地小麦出现日灼伤害，针尖干枯、炸芒，影响正常的增粒、增重，造成千粒重减少而减产。将1980 年以来该区小麦产量与同期干热风发生灾情数据对比，结果显示：小麦减产率与风险评估结果基本相符。

5 干热风的防御对策

在农业上，人们常采用生物、农业技术及化学等方法防御干热风对小麦的危害，这些综合性措施对干热风的危害都起到减灾的效果。本文着重研究阿勒泰地区农耕期、积温变化对气候变暖的响应，探索通过调整小麦播种期，设法提前成熟，避免灌浆乳熟期遭受干热风危害的配套防御对策。

5.1 小麦积温指标

阿勒泰地区代表性春小麦全生育期所需≥0℃的积温平均为1900℃左右；阿勒泰全区≥0℃的平均积温为 3303.8℃，极端最低年份在1993 年，为2930.6℃，由此可知，全地区均具备满足春小麦生长发育的光热条件。

如图2所示可知，近50年来阿勒泰地区≥0℃的活动积温呈逐步增加态势，气候倾向率为23℃/10a，农作物生长季延长，为优化作物种植结构、品种改良提供了有利条件。

5.2 小麦春耕期指标

日平均气温稳定≥0℃所持续的时间，在气象上定义为开春期，此时农田翻耕活动可以进行，也称其为农耕期。春麦播种期适宜气象指标为日平均气温0～5℃，土壤相对湿度70%～75%。

如图3 所示可知，阿勒泰地区开春期平均在4月 7 日，最早在 3 月 17 日，最晚在 4 月 16 日。近 58年来阿勒泰地区开春期呈逐步提早趋势，气候倾向率为1.3d/10a，农耕期目前较20世纪60年代约提早7d，植物界限显著北移，因此，利用气候变暖，采取适宜的种植模式及调整耕作期也是使农作物趋利避害的有效途径。

6 结论与讨论

（1）阿勒泰地区20 世纪60 年代为干热风高发期，之后发生率呈明显下降趋势，其中21 世纪以来为低发期，近50 年来阿勒泰地区干热风有减小态势，其中布尔津县60年代干热风发生日数占总次数的32%。

（2）阿勒泰小麦主产区干热风风险评价为西南部地区干热风风险较高，而中东部为低风险区。

（3）阿勒泰地区开春期呈每10年提早1.3d的趋势，≥0℃活动积温显著增加，气候倾向率为23℃/10a。据此建议提前当地农耕期，对防御小麦干热风危害来说是比较有效的改善途径。