2018和2020年铜川核桃晚霜冻害分析

杨亚利，郑合清，张淑敏，吴 宁，周晓丽，董亚龙

(1.铜川市气象局，陕西铜川 727031；2.铜川市中草药气象服务研究中心，陕西铜川 727031；3.宜君县气象局，陕西宜君 727203)

近年来随着气候变暖的影响，灾害性天气对生态系统及经济带来极大影响，尤其是对农业生产的影响更为明显。马柱国等人研究表明气候变暖在冬季和早春表现得较为明显[1]。随着气候变暖，进入春季，气温快速回升，各种作物物候期提前，抗寒锻炼不足，致使抗寒力下降，使农业遭受晚霜冻害的危险性增大。李建平等人研究表明，晚霜冻害已成为经济林果产业发展的限制因子[2]。有一些学者对春茶、苹果、核桃等作物的冻害开展了一些研究[3-9]。铜川地处关中平原与陕北黄土高原的过渡地带，境内地形复杂，山地、丘陵、残垣、沟壑纵横交错，受大陆性季风气候影响，冬长夏短、雨热同季，灾害性天气种类多，致灾严重。随着乡村振兴战略落地生根，铜川市政府提出打造一乡一品经济产业，核桃成为全市经济林果的支柱产业。春季晚霜冻害往往使核桃花芽、叶芽和花蕊及新生枝条受冻，造成全市核桃减产甚至绝收，影响了核桃产业发展。对2018年和2020年铜川核桃4月晚霜冻害天气进行分析，旨在总结核桃晚霜冻害特征，为降低灾害损失和科学防御晚霜冻害提供依据。

1 资料和方法

晚霜冻：是指在春季气温回暖时，受北方强冷空气南下影响，短期内近地面气温骤然降低至0 ℃以下，使作物遭受冻害或死亡的一种严寒现象[10]。铜川核桃种植面积5.80万hm2,主要分布于北部、东部和西北部山区。核桃一般在4月初萌芽展叶，4月中旬—下旬为花期，5月为幼果期，4、5月是核桃萌芽、开花、坐果关键期，因此研究铜川4、5月晚霜冻害十分重要。因为5月全市气温没有出现低于0 ℃的情况，不存在冻害风险，所以分析4月气温变化及晚霜冻天气具有重要的现实意义。将4月日最低气温<0 ℃记为一个冻害日。

铜川市有3个国家气象站，分别为宜君国家一般气象站、铜川国家一般气象站、耀州国家基本气象站，印台区和王益区共用铜川国家一般气象站；有76个区域自动站，分布在宜君县、印台区、王益区、耀州区，分区县数据分析将铜川国家站划分到王益区。本文采用宜君、铜川、耀州3个国家气象站及76个区域自动监测站2018年和2020年的4月气温观测资料，以及相应的高空探测资料，运用统计学方法和农业气象原理等，对铜川市核桃晚霜冻害进行分析。

2 2018年和2020年核桃晚霜冻灾害分析

2.1 灾害概况

2018年4月4—7日，受强冷空气影响，铜川市出现大范围强寒潮和降水天气过程。日平均气温下降12～16 ℃，北部宜君最低气温-1.8 ℃，出现在6日；中南部铜川、耀州最低气温分别为-4.2、-1.4 ℃，均出现在7日，宜君县棋盘镇弥家河区域观测站日最低气温达到-8.7 ℃，出现在7日。与历史同期比较，铜川为建站以来同期第4低值，耀州区为建站以来同期第3低值。由于前期温度偏高，果树物候期提前，抗寒能力下降，致使核桃等干杂果大面积受灾。据各区县果业部门初步统计，全市干杂果受灾面积18.37 hm2。

2020年4月10—12日，受强冷空气影响，铜川市出现了明显降温天气过程，日平均气温下降了6～10 ℃。北部宜君最低气温1.1 ℃，出现在11日；中南部铜川、耀州最低气温分别为0.3、2.0 ℃，均出现在12日，宜君县棋盘镇弥家河区域观测站日最低气温达到-4.7 ℃，出现在12日。晚霜冻害造成全市核桃等经济林果受灾面积528.946 7 hm2，其中宜君县核桃受灾面积194.466 7 hm2，经济损失225.06万元。

2020年4月22—24日，受冷空气影响，铜川市出现了降温天气过程，日平均气温下降了1.4～2.3 ℃。北部宜君最低气温2.4 ℃，出现在23日；中南部铜川、耀州最低气温分别为0.6、2.1 ℃，均出现在24日。宜君县棋盘镇弥家河区域观测站最低气温达到-6.1 ℃，出现在24日。晚霜冻害造成全市大部分区县核桃等经济林果不同程度受灾，受灾面积约3 159.473 hm2，经济损失约8 143.76万元。

经分析，2018年4月4—7日、2020年4月10—12日、22—24日3次晚霜冻害，冷空气都是自北向南影响铜川市，宜君极端最低气温出现时间比铜川和耀州提前1 d，全市区域观测站极端最低气温大都出现在宜君县棋盘镇弥家河观测站，出现时间与中南部铜川、耀州国家站极端最低气温出现时间一致。

2.2 晚霜冻害分析

为了对核桃晚霜冻害进行精细化分析，进一步掌握各乡镇核桃晚霜冻害特征，根据各乡镇以及村核桃种植面积、生长状况，一个乡镇选取一个代表站，共选出26个乡镇代表站。由于铜川地形复杂，山地、丘陵、残垣、沟壑纵横交错，分别对国家站、区域站资料进行分析，全面掌握全市及各乡镇晚霜冻害特点，有针对性地为灾害防御提供技术支撑。对2018年和2020年的晚霜冻害等进行分析(见表1)，表中宜君、耀州、铜川为国家站，其余为代表各乡镇的区域观测站。

2.2.1 国家站晚霜冻害分析 从表1可以看出，2018年4月3个国家站均出现晚霜冻害，其中宜君县2 d，铜川和耀州各1 d，宜君县发生晚霜冻害风险较大。核桃晚霜冻害程度不仅与极端最低气温有关，还与≤0 ℃持续时间相关。分析2018年4月各区县逐小时最低气温，宜君县极端最低气温-1.8 ℃(6日)，≤0 ℃持续时间5 h；铜川站(王益区和印台区)极端最低气温-4.2 ℃(7日)，≤0 ℃持续时间9 h；耀州区极端最低气温-1.4 ℃(7日)，≤0 ℃持续时间5 h。2020年4月国家站未出现晚霜冻害日。

分析国家气象站资料，并结合实际调研发现，2018年铜川出现晚霜冻害，属于轻度。晚霜冻害使核桃树的花芽、叶芽、花蕊及幼果略受冻，造成全市核桃略减产，宜君县发生晚霜冻害风险较大，与杨亚利等研究成果[5]结论一致。虽然2020年4月国家站未出现晚霜冻害日，但经实地查看灾情、调研，一些川道、沟壑的低洼地带出现了晚霜冻害，显然只分析国家站资料不能如实反映各乡镇实际情况，故对区域站资料进行分析，以便更准确、更精细化了解铜川各乡镇的晚霜冻害情况。

2.2.2 区域站晚霜冻害分析 从表1可以看出，2018年全市26个乡镇均出现了晚霜冻害，共出现晚霜冻害42站次,其中宜君19站次，占45.2%；耀州14站次，占33.3%；印台7站次，占16.7%；王益2站次。全市每个乡镇晚霜冻害日均大于或者等于年均晚霜冻害日[6]。2020年全市12个乡镇出现晚霜冻害，共出现晚霜冻害32站次，其中宜君16站次，占50%；耀州14站次，占43.8%；印台2站次，占6.3%；王益未出现晚霜冻害。

表1 2018、2020年4月铜川核桃晚霜冻害和气温统计

2018年全市有26个乡镇日最低气温≤0 ℃，持续时间为2～13 h,低温持续时间最长为宜君县棋盘镇弥家河，并且该站出现极端最低气温-8.7 ℃(7日)；低温持续时间>3 h的有21个乡镇，其中宜君有8个，耀州有7个，印台5个，王益1个；低温持续时间≥10 h有6个观测站，分别为宜君县棋盘镇弥家河、哭泉镇哭泉、耀州区瑶曲镇的瑶曲、庙湾镇陈家山、照金镇柳林、石柱镇石柱观测站。日最低气温≤-2 ℃的且持续时间>2 h有16个乡镇，其中宜君有6个，耀州有6个，印台3个，王益1个。

2020年全市有12个乡镇出现日最低气温≤0 ℃，持续时间1～9 h，低温持续时间最长为宜君县棋盘镇弥家河、耀州区瑶曲监测站；日最低气温≤-2 ℃且持续时间> 2 h的有3个监测站，其中宜君有1个，耀州有2个。极端最低气温-6.1 ℃(24日)，出现在棋盘镇弥家河。

以上分析表明，2018年晚霜冻害范围和强度均大于2020年，与国家站资料分析基本一致。宜君县发生晚霜冻害的强度、范围较大，全市晚霜冻害高发区主要分布在宜君县、耀州区西北部山区，耀州区东南部及王益和印台区发生晚霜冻害较少。宜君县棋盘镇、哭泉镇、耀州区的瑶曲镇、庙湾镇、照金镇、石柱镇为核桃晚霜冻害防御重点乡镇。

3 地形对晚霜冻害影响分析

2018年和2020年晚霜冻害发生后，通过实地查灾、调研发现，地势相对较低的低洼地带的最低气温较周边偏低，核桃冻害程度明显偏重，而且地势越低的地方温度越低，冻害越严重。于是进一步分析地形对晚霜冻害影响，掌握铜川不同地形晚霜冻害特点，为晚霜冻害预报及防御提供科技支撑。

霜冻主要有平流霜冻、辐射霜冻、混合型霜冻。分析2018和2020年4月晚霜冻害天气环流形势特征发现，铜川的霜冻均属于混合型霜冻，在降温前期存在着显著的升温，后期降温为平流降温和辐射冷却降温相结合。2018年4月4—7日，2020年4月10—12日、22—24日，在降温过程前一日，气温显著上升，宜君县4月3日15时气温达25.7 ℃，为2018年4月最高气温，而后受冷平流影响，气温开始自北向南降低。辐射冷却降温往往发生在低层平流降温结束后，2018年4月6日夜间、2020年4月11日夜间、4月23日夜间，由于受偏北气流控制，天空晴朗少云，风速小、湿度小，导致辐射冷却降温。地势相对较低的低洼地带，如川道、沟壑受辐射降温冷空气堆积，最低气温较周边地区偏低。统计发现宜君县的清河村、弥家河、雷塬、西河水库、工业园等地，印台区的马坊、玉华宫、金锁、红土、金华山等地，耀州区的柳林、瑶曲、前咀、玉门、陈家山、薛家寨、衣食等地的最低气温较周边偏低4～6 ℃，最大达到了8 ℃以上(图1)。

图1 2018-04-04—07(a)，2020-04-10—12(b)，2020-04-22—24(c)晚霜冻害过程最低气温分布

4 结论和讨论

(1)2018年、2020年造成铜川晚霜冻害的冷空气均自北向南影响全市，极端最低气温出现时间宜君比铜川和耀州提前1 d出现。由于受地形及辐射降温的影响，全市极端最低气温大都出现在宜君县棋盘镇弥家河观测站，出现时间与中南部铜川、耀州国家站极端最低气温出现时间一致。

(2)2018年、2020年铜川核桃晚霜冻害均属于轻度，晚霜冻害使核桃的花芽、叶芽、幼果略受冻，造成全市核桃略减产。2018年晚霜冻害范围和强度均大于2020年，宜君县发生晚霜冻害的强度、范围较大，全市晚霜冻害高发区主要分布在宜君县、耀州区西北部山区，宜君县棋盘镇、哭泉镇、耀州区的瑶曲镇、庙湾镇、照金镇、柳林镇为核桃晚霜冻害防御重点乡镇。

(3)铜川市出现的晚霜冻害一般为混合型霜冻，地势相对较低的低洼地带，如川道、沟壑受辐射降温冷空气堆积，最低气温往往较周边地区偏低4～6 ℃。宜君县的清河村、弥家河，印台区的马坊、金华山，耀州区的柳林、瑶曲等地的最低气温较周边偏低，要采取措施，做好低洼地带晚霜冻害的防御。

(4)为了避免核桃晚霜冻害，可利用核桃种植基地区域观测站，密切监测气温变化，并采用秦智智能网格预报系统，制作精细到乡镇的网格预报，及时发布核桃晚霜冻害警报，为果农提供精细化全程跟踪服务。

(5)根据地形影响分析，建议核桃园一般建在山梁丘陵、倾斜地和阳坡地，空气流通，冻害概率小，避开容易积累冷空气的低洼地势区域、闭合谷地；同时采取喷药、灌溉、熏烟、间作绿草等措施防御晚霜冻害对核桃影响。