西林县高温热浪时空特征及对农作物影响分析

杨萱萱，他文波，黄上鹂

西林县气象局，广西西林 533500

0 引言

有研究表明，21世纪以来地球气候变化主要体现在全球变暖问题上，而全球变暖是高温热浪等极端天气事件频发诱因之一。近50年来，我国夏季高温热浪的频次、日数和强度总体呈增多、增强的趋势[1]，高温热浪不仅给自然生态系统造成不可逆转的冲击,也对人类经济社会与健康产生巨大的负面影响[2]。

许多学者对高温热浪进行了一系列的研究，黄卓等[3]根据热浪所具有的气温异常偏高通常要持续一段时间这2个特征，研究设计了综合表征炎热程度和过程累积效应的热浪指数作为热浪的判别指标，并提出了热浪的分级标准；黄小梅等[4]利用相关分析方法，讨论了近56年来四川盆地夏季高温热浪各项指标与同期西太平洋副高环流指数的联系；覃卫坚等[5]利用广西气象资料，分析了高温天气的气候变化特征表明北半球夏季副高异常偏强、西太副高异常偏西、印缅槽异常偏弱，是造成高温热浪偏强的重要原因；蔡元刚等[6]采用 REOF法，分析了四川省高温热浪的时空变化特征，用“取最小分类值法”将四川高温热浪划分为盆地盛夏热浪区、盆周盛夏热浪区、攀西南部初夏热浪区、盆南盛夏热浪区和常年无热浪区5个区域；徐金芳等[7]全面综述了高温热浪气象灾害在危害特点、标准与类型、气候特征、形成原因、对全球气候变暖的响应、监测和预测与预警技术、减灾技术及应对策略等8个方面的研究成果；何慧等[8]分析了广西高温日数的分布特征及其变化规律，结果表明：广西年高温日数呈显著的阶段性特征和突变特征。

西林县位于广西壮族自治区的最西端，地处广西、云南、贵州三省交界，高温日数多，持续时间长，每年3—9月均会发生高温热浪天气。高温热浪成为当地较为突出的一种气象灾害，逐渐被社会和政府部门等关注和重视。目前关于西林县高温热浪方面的研究相对较少，因此，通过对西林县高温热浪时空特征分析，以便提早部署气象服务计划，帮助当地区积极应对高温热浪天气带来的灾害影响，对其经济、社会等发展提供科学依据具有十分重要的意义。

1 材料与方法

选用西林国家地面观测站1965—2021年和西林县区域自动站自建站以来的逐日最高气温气象资料数据，数据由广西壮族自治区气象信息中心提供。为了保证数据的质量和可靠性，对数据进行了检验和控制，剔除缺测、漏测和异常的数据。

高温日与高温热浪事件的评判依据采用中国气象局的规定: 日最高气温≥35℃ 为一个高温日，将高温日持续3 d及以上定义为一次高温热浪事件。选用高温热浪发生频次、强度、持续时间3个指标来分析西林县高温热浪特征。其中频次为各站每年高温热浪事件发生次数之和；强度采用有效积温（Effective Accumulated High Tem-perature，EAHT）指标进行计算，EAHT 计算的是高温热浪期间，每日最高气温与35℃阈值之差的累积和，单位为℃，EAHT值越大，表明高温热浪造成的炎热程度越重，高温危害越大[9]；持续时间是各站每年发生高温热浪事件中高温日数之和（如某站某年共发2次高温热浪事件，第一次持续3 d，第二次持续4 d，则该站该年高温热浪持续时间记为7 d）。

通过统计各站高温热浪频次、强度及持续时间，采用线性分析法，分析了近57年西林国家地面观测站高温热浪的年际和月变化特征，利用ArcGIS作出西林县高温热浪空间分布图并得出分布特征，通过分析其时空特征，进一步阐述了高温热浪对西林县经济作物的影响，相应地提出有关种植建议。

2 结果与分析

2.1 年际变化与月变化

1965—2021年，西林县共发生高温热浪92次，年平均1.61次。图1（a）～（c）分别是西林国家地面观测站多年平均高温热浪频次、强度和持续时间的历年变化和一元线性回归曲线。由图1可以看出，西林在2015年发生高温热浪频次最高，为7次，持续天数与1991年均最长为22 d，高温热浪强度最强出现在1991年为46.9℃。高温热浪频次、强度和持续时间均呈现出线性增加趋势，三者增加速率分别为 0.38次/10年、2.83 ℃/10年、1.48 d/10年，对应的趋势系数为 0.19、0.21、0.18，变化趋势均不显著（均未通过0.05显著性检验) 。相关分析显示，1965—2021年，西林高温热浪频次与强度相关系数为0.82，热浪强度与持续时间相关系数为0. 94，热浪频次与持续时间相关系数为0.94，表明三者之间正相关关系较好。西林年均高温热浪频次、强度及持续时间分别为1.61次、10.00℃及6.28 d，波动范围分别为0～7次、0～46.9℃、0～22 d。这3项 指标排名前3位中，高温热浪频次有3次出现在2000年后，分别为2015年7次、2006年5次及另3年（2003年、2010年、2011年）均为4次；高温热浪强度2次均在2000年后，分别为2015年的34.9℃、2012年的29.4℃；高温热浪持续时间2次也在2000年后，分别为2015年的22 d、2006年的19 d。这表明进入21世纪以来，在全球变暖的大气候背景下，西林高温热浪过程明显增多增强。

图1 1965—2021年西林县高温热浪发生频次、强度及持续时间的年际变化

将西林县国家地面观测站1965—2021年高温热浪频次、强度及持续时间进行月统计，如图2所示，发现西林县高温热浪出现在3—9月，以4—5月出现次数最多且最强，其中5月占比最高为37.0%，持续时间最长为137 d，强度最强为274.8℃，4月次之（占比32.6%，持续时间113 d，强度193.4℃）。

图2 1965—2021年西林县高温热浪发生频次、强度及持续时间的月变化

西林县位于广西壮族自治区最西端，地处广西、云南、贵州三省交界处。地理坐标在24°01′～24°44′N，104°29′～105°36′E之间，全县以山区为主，属于亚热带季风气候。造成西林县春季出现高温热浪的主要原因是西南暖低压。在每年的春季（3—5月）由于冬季风的减弱或中断，当印度至缅甸一带高空处于南支西风脊前西南气流控制下，气流翻山越岭在下沉过程中不断增暖，地面气压降低，使中南半岛西北部至我国西南地区一带常常会出现一个干热低压系统（也称作西南热低压），其一旦加强东进，往往会引起我国四川南部、云南、广西、广东雷州半岛、海南等地的剧烈升温，造成高温天气[10]。受活跃的西南暖低压影响，西林县升温早，回温迅速，对春耕时节农作物的生长十分有利。砂糖橘是西林特色农产品，升温对砂糖橘开花期光照的累积非常有利，并且决定砂糖橘产量。但持续的高温天气也容易导致干旱，不利于农作物的生长。

2.2 空间分布

图3a～图3c为西林县高温热浪年均频次、强度和持续时间的空间分布图。从图3中可以看出，西林县年均高温热浪频次呈现东西部多，两边往中部递减的特征。东部地区位于驮娘江沿线的那劳镇，西部地区的马蚌镇八大河村、古障镇者黑村一带年均发生频次为6.8～9.0次。中部地区的八达镇、普合乡岩腊村一带，东南部地区的那佐乡龙潭水库一带、足别乡一带年均频次在全县表现最少，为1.0～3.1次。其余乡镇处于中间水平频次，年均3.1～6.8次。西林县年均高温热浪强度、持续时间的分布与年均频次的分布较为类似。西部地区的马蚌镇八大河村、东部地区的那劳镇年均强度达到了90.9℃～111.8℃，其中那劳镇年均持续时间为36.3～44.5 d，八大河村和者黑村一带为28.2～36.3 d。

图3 西林县高温热浪发生频次、强度及持续时间空间分布特征

2.3 高温热浪对西林县农作物的影响及种植建议

2.3.1 砂糖橘 砂糖橘是西林县的主要经济作物，具有品质优，产量高、味甘甜、营养佳等特点，获得了中国地理标志产品认证。西林县3—9月特别是在那劳镇、马蚌镇等乡镇均会发生高温热浪天气，而且发生频次高、强度强、持续时间长。持续的高温热浪天气会引发干旱，导致植株水分不足，影响其生理活动，对砂糖橘的生长不利。高温烈日曝晒会导致砂糖橘日灼病，特别是日照时间长、土壤水分不足将加剧日灼病的发生，主要危害叶片、果实和树皮。高温干旱天气不仅抑制沙糖橘叶片光合作用，还会减弱养分积累，导致落叶、落果和缩果，从而严重影响沙糖橘的产量和品质[11]。因此种植砂糖橘时，如遇高温热浪、热害天气，可给果树在早晚适量灌溉以补充水分、对果树喷水降温、进行中耕松土、增施氮肥钾肥等，从而改善果园小气候，提高果树的抗旱能力，从而提升砂糖橘果实产量及品质。

2.3.2 茶树茶树作为西林县第二大经济作物，其中西林县古障镇素有“广西茶叶第一镇”称号。温度是茶树一年内生长发育期的重要影响因素，气温过高或过低都不利于茶树的生长。研究表明，当日均气温为22℃～23℃时，茶树生长速度最快，品质最优。此后随着气温的升高，茶树的生长速度开始逐渐降低。当日最高温度高于30℃且伴随低湿天气时，茶树的生长将停止。持续多天35℃以上的高温、低湿天气会使茶树叶片出现烧伤现象，当气温上升到48℃时，叶片受害后就不能复原[12-13]。因此，在进行茶树种植时，要加强茶园的基础设施建设，完善茶园的灌溉系统，筛选适合当地气候的品种进行栽植。可在茶树行间铺草，降低地温与气温、增加茶园相对湿度，合理施肥，提升茶树有机物的积累，从而提高植株的抗旱能力。

3 结论

21世纪以来，在全球变暖的大气候背景下，西林县高温热浪天气明显增多和增强，发生频次、强度和持续时间均呈现出线性增加趋势，三者增加速率分别为0.38次/10年、2.83℃/10年、1.48 d/10年。西林县高温热浪出现在3—9月，以4—5月出现次数最多且最强，呈现东西部多（强），两边往中部减少（弱）的特征，其中那劳镇、马蚌镇、古障镇一带年均发生频次为6.8～9.0次，是全县高温热浪发生时最高、强度最强、持续时间最长的地区。

西林县砂糖橘、茶树等经济作物，受气温影响较大，持续的高温热浪天气，容易引发干旱，影响作物的生理活动，不利于作物生长。统计西林县高温热浪时空特征，结合西林县作物实际栽培情况，可提早部署相关气象服务工作。建议做好种植园小气候条件管理与施肥等，提高作物的抗旱能力，以应对温热浪对经济作物带来的不利影响，从而达到增产增质、提高经济效益的目的。