江口县暴雨天气统计分析及对农业生产的影响

2023-01-09白琴琴刘英春张惠珠

农业灾害研究 2022年11期

白琴琴，刘英春，张惠珠

1江口县气象局，贵州江口 554400；2乌当区气象局，贵州贵阳 550018；3松桃县气象局，贵州松桃 554100

江口县位于贵州省东北部，地处贵州高原向湘西丘陵过渡的斜波地带，境内地势由西、北、南不断向东倾斜，处于中亚热带中纬度地区，属于亚热带季风湿润气候区，四季分明、降水量充沛、光热同期，在梵净山的作用下，存在较为突出的小气候环境。暴雨是当地主要气象灾害性天气之一，持续性暴雨会造成河水暴涨，城市内涝，严重威胁着当地人民生命财产安全，不利于农业生产顺利开展。因此，分析江口县暴雨天气特征很有必要。文章选择江口县1991—2020年逐日降水资料，统计分析江口县暴雨天气特征，并探讨其对农业生产的影响，为今后农业气象防灾减灾，推动农业生产持续健康发展提供参考借鉴。

1 研究资料与方法

研究资料主要来源于江口县气象部门1991—2020年逐日降水资料，选择线性回归法和3年滑动平均法对江口县暴雨天气进行统计分析。结合国家气象局的有关规定，以24 h降水量超过50 mm作为暴雨；超过100 mm为大暴雨；超过250 mm为特大暴雨。以20:00为日界，每出现一次日降水量超过50 mm的天气称之为1个暴雨日。季节采用常规划分标准：春季为3—5月，夏季为6—8月，秋季为9—11月，冬季为12到次年2月。

2 江口县暴雨天气统计分析

2.1 暴雨的年际变化

2.1.1 暴雨日数的年际变化1991—2020年江口县暴雨日数共有114 d，平均每年的暴雨日数为3.8 d。近30年，江口县几乎每年都有暴雨天气出现，其中年最大暴雨日数为8 d，出现在1998年，最小暴雨日数只有1 d，分别出现在1997、2003、2005和2009年，两者相差7 d，说明江口县暴雨日数年际变化较大。

为了对江口县暴雨气候变化趋势进行准确掌握，结合暴雨日数时间序列的线性趋势曲线和3年滑动平均曲线，其中江口县历史上暴雨多发期主要出现在1991—1998、2003—2007、2009—2012年3个阶段，尤其是1991—2020年间的平均暴雨日数达到了4.8 d，比多年平均值高出1.0 d，是江口县暴雨出现最为频繁时期。1998—2003、2007—2009及2012—2020年为江口县暴雨相对偏少期。结合暴雨日数线性变化趋势，江口县暴雨日数减少趋势并不显著，气候变化倾向率为-0.449 d/10年。

图1 1991—2020年江口县暴雨日数的年际变化图

2.1.2 暴雨量的年际变化通过对1991—2020年江口县年暴雨量及其与年总降水量比例的年际变化情况进行分析，近30年江口县年平均暴雨量为302.7 mm，是年平均暴雨总量的21.2%。其中年暴雨量的最大值为694.3 mm，出现在1998年，占当年总降水量的43.7%；最小值为50.4 mm，出现在1997年，只有当年总降水量的3.1%。对年暴雨量时间序列作3年滑动平均和线性趋势分析，其中江口县历史上暴雨量相对偏多期分别为1991—1994、2003—2012年2个阶段；而1994—2003、2012—2012年则属于相对偏少的时期。从线性趋势上看，近30年江口县年暴雨量为-21.836 mm/10年，暴雨量减少趋势不太显著。近30年间江口县平均每场暴雨的降雨量为79.7 mm，平均每场暴雨降水量的高值为147.1 mm，出现在1995年，低值只有50.4 mm，出现在1997年。

图2 1991—2020年江口县年暴雨量的年际变化图

2.2 暴雨的季节变化

2.2.1 暴雨日数的季节变化

1991—2020年出现在江口县的144场暴雨在各月的分布情况如下图，其中江口县12月到次年3月没有暴雨天气出现，其余月份均有可能有暴雨天气出现，主要在每年的4—9月份出现，共出现108 d，占总数的75%。其中在前汛期4—6月，暴雨日数共有53 d，占总数的36.8%，后汛期7—9月的暴雨日数共有55 d，占总数的38.2%。随着月份的递增，江口县暴雨日数以单峰型变化为主，峰值出现在6月，暴雨日数高达33次，占总数的22.9%，谷值出现在11月，暴雨日数只有2 d。

另外，通过对江口县暴雨日数的四季变化情况，不难发现年内暴雨日数主要集中在夏季，暴雨日数达到了79 d，占54.9%，以6月（33 d）出现频率最高，是夏季暴雨日数41.8%；其次是春季，暴雨日数有20 d，占13.9%，以5月（14 d）出现频率最高，是秋季暴雨日数的70%；秋季暴雨日数最少，只有15 d，占10.4%，以9月（9 d）出现频率最高，是秋季暴雨日数的60%；冬季没有暴雨天气出现。

2.2.2 暴雨量的季节变化江口县暴雨量月变化呈现出多峰型变化特征，峰值分别出现在7和9月，平均暴雨量分别为88.9、98.7 mm，谷值分别出现在5、8、11月，平均每场暴雨量分别为63.9、79.8、62.3 mm。汛期内的暴雨量较多，同汛期暴雨日数有很好的对应关系。另外，暴雨量四季变化与暴雨日数四季变化不太一致，以夏季暴雨量最多，暴雨量占总数的40.8%；其次是秋季，暴雨量占总数的37.4%；春季相对较少，暴雨量占总数的21.8%，冬季没有暴雨天气，所有不存在对应的暴雨量（图4）。

图4 1991—2020年江口县暴雨量逐月分布图

3 典型暴雨环流型特点

通过对江口县2005—2014年的降水资料、33次暴雨天气过程进行归纳分析，根据每次暴雨天气过程的500、700、850 hPa及地面主要影响系统进行综合分析，初步归纳江口县5种暴雨基本模型。

3.1 冷锋低槽型暴雨

这种类型的暴雨天气系统以春季到初夏及秋季出现频率最高。从地面到500 hPa高度处的锋面结构完整；500 hPa处分别有高原槽、西风槽和高空槽存在；地面冷高压存在气旋波或者强冷锋，从秦岭有锋面移出，途经四川南部，冷空气分别以偏北和东北2条路径对江口县产生影响，尤以东北路径为主。

3.2 长江横切变型暴雨

该类型暴雨的天气系统以6月中旬和7月中旬出现频率最高。500 hPa高度处的副热带高压维持少动，20°N~25°N是脊线所在位置，相较于南段，西风带低槽北段的移动速度更大，极易在长江流域出现横槽形势和东西走向的切变线；在700、850 hPa中低空处，长江中下游到贵州上空的暖湿气流，沿着西太平洋高压脊西侧逐渐北上的过程中，有东西走向的横切变生成，且低涡切变不断向东转移，在形成低涡急流后维持不变，且有显著湿区存在；在地面图上，因东北或偏北方的影响，有东西走向的准静止锋或地面辐合线在长江中下游到贵州一带生成，同时锋面两侧没有太大的气温差，存在明显的露点锋。

3.3 低涡切变型暴雨

这种类型暴雨天气主要出现在每年的5—7月，以5—6月出现频率最高。500 hPa处的西太平洋副热带高压始终维持少动，再加上强盛的西南气流，促进了来自孟加拉湾与南海洋面上的水汽向江口县进行输送；700和850 hPa低空处存在低涡切变，在西南急流的作用下，源源不断的水汽朝着江口县输送，在高空槽的引导下，低涡切变向东移动的过程中对江口县产生影响，为暴雨天气的发生发展提供了有利条件。

图3 1991—2020年江口县暴雨日数的逐月分布图

3.4 台风低压倒槽型暴雨

这种类型暴雨天气主要出现在每年的9月。500 hPa高空处的副热带高压以带状分布为主，脊线分布在30°N附近，西风带槽分裂后逐渐向东转移，在两广地区台风低压倒槽开始登陆，并朝着西北方转移。在700和850 hPa低空处，台风低压倒槽在两广地区形成，槽前和槽后分别有偏北大风、东南急流，风速最大高达20 m/s，且湿区极为显著。在广东登陆的台风，随后向西北方向转移；分布在两广地区的台风低压，中心值还不足1 000 hPa，还有东北与正北路径的冷空气不断向南转移。

3.5 两高切变型暴雨

这种类型暴雨在夏季出现频率最高。在湖南西部，500 hPa西太阳副热带高压稳定少动，在110°E大都是西脊点所在位置，因西藏高原高压系统控制，两高切变系统对整个贵州省产生影响，副热带高压西侧强盛的西南气流中是江口县所在位置，促进了来自孟加拉湾与南海洋面的水汽向江口县输送。700、850 hPa低空处的四川到重庆一带存在低涡切变系统，同时有西南急流，在高空槽东移的作用下，低层低涡切变东南移时对江口县产生影响；地面上部存在明显的冷空气活动，在没有冷空气和冷空偏北时，不会作用到贵州北部。

4 暴雨天气对农业生产的影响

暴雨天气的出现有利有弊，有利的一面是可以使山塘、水库容量增加，保证正常供水，而持续性暴雨和强降雨天气对农业生产的影响较大，会造成作物绝收。在汛期内，特别是每年的5—8月，因降水日数和强度均较大，使得土壤长期处于饱和状态，很难吸收和渗透水分，有很大一部分的雨水将会涌入到江河湖水中。尤其是暴雨天气持续较长时间，会出现更为明显的水势，很容易引发山洪、滑坡等次生灾害，由于江河泛滥，农田积水，农田中部分土壤会遭受冲刷，严重危害着农作物生长。对于持续性大暴雨或特大暴雨天气来说，还会引发更大面积的洪涝灾害。江口县暴雨天气在每年5—9月较为集中，该时期恰好是水稻分蘖、幼穗发育和开花结实期，对水稻穗数、结实率和千粒重起着决定性作用。暴雨对江口县农业生产的影响主要包括以下几个方面。

（1）由于暴雨天气的降水强度较大，此时光照时数不足，不利于水稻露田和晒田工作的正常开展，会影响水稻壮根、壮穗和壮秆的形成，在后期极易引起茎叶徒长，根系和叶子在后期会出现早衰的情况；暴雨天气结束后，因温度快速升高，会滋生和蔓延水稻病虫害，如纹枯病和白叶枯病等，降低了水稻产量和品质。

（2）暴雨会对农作物茎叶造成破坏，暴雨出现时会损坏叶片、折断茎秆，对农作物生理机能有较大影响，阻碍光合作用的正常开展，因幼穗或籽粒内的营养成分不足，水稻单穗颖花数、千粒重、结实率均会降低。

（3）若是在水稻开花期出现暴雨天气，会出现“雨打禾花，花而不实”的现象，主要危害颖花授粉受精的正常开展。若是谷壳被暴雨破坏，也就是水稻贮藏机能遭受损坏，会出现大量碎米。结合相关调查资料，在水稻抽穗开花期内，若是暴雨天气持续时间为2~3 d，相较于往年平均值，水稻产量会下降5%~10%，结实率与水稻抽穗后6 d的总降水量之间有着较为密切的关系。

（4）若是在水稻生育后期出现暴雨天气，严重危害着水稻正常生长。在暴雨天气出现后，稻株地面以上的部分会有雨水附着，增加了整个植株重量，改变了其的重心高度、弯曲角度和弯曲力，此时同雨水的拍打作用相结合，将会造成大面积水稻倒伏，不利于优质高产水稻的形成。