衡水市暴雨分布特征及对夏季农作物的影响

孙晓杰 王霞 陈克敏 赵平 于海磊

摘要 基于衡水市饶阳国家气候观象台和10个国家基本气象站1978—2022年暴雨日数资料，分析了衡水市暴雨时空分布及变化特征；根据近12年暴雨灾情数据，分析了致灾暴雨的降水量数据特征及对夏季农作物影响。结果表明：近45年衡水市出现暴雨782站次，平均年暴雨日数为1.6 d；20世纪80年代暴雨发生日数最多，近45年衡水市暴雨站次有先增后减的特点，但总变化趋势不显著。暴雨集中出现在每年的6—8月，7月最为集中。暴雨的空间分布总体呈现东南多西北少的特征。分析近12年的致灾暴雨影响，发现其对夏季农作物造成损失较大，为促进农业生产安全和稳定，以农业防灾减灾为重点提出了应对措施。

关键词 暴雨分布特征；农作物；衡水市

中图分类号：P458.1+21.1 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）12–0-03

Distribution Characteristics of rainstorm in Hengshui City and Its Impact on Summer Crops

Sun Xiao-jie et al（Raoyang National Climate Observatory in Hebei， Raoyang， Hebei 053900）

Abstract Based on the data of rainstorm days between 1978 to 2022 from Raoyang National Climate Observatory and10 National Basic Meteorological Observing Stations in Hengshui City， the temporal and spatial distribution and variation characteristics of rainstorm in Hengshui City were analyzed. According to the data of disasters caused by rainstorm in recent 12 years， the precipitation characteristics and the impacts of the rainstorm were analyzed. The results show that in the past 45 years， there have been 782 rainstorm stations in Hengshui City， and the average annual number of rainstorm days was 1.6d. Most rainstorms occurred in the 1980s of the 20th century， and the number of rainstorm stations in Hengshui City has shown a characteristic of first decreasing and then increasing over the past 45 years， but the general trend was not significant. Rainstorms were concentrated in June to August every year， and it was most concentrated in July. The spatial distribution of rainstorm was generally characterized by more in the south and less in the north， more in the southeast and less in the northwest. By analyzing the impact of the disasters caused by rainstorm in recent 12 years， it was found that it caused great losses to summer crops.In order to promote the safety and stability of agricultural production， several countermeasures were put forward， focusing on agricultural disaster prevention and reduction.

Key words Rainstorm distribution characteristics; Crops; Hengshui City

衡水市位于河北省東南部，介于115°10′～116°34′E，37°03′～38°23′N之间，总面积为8 836 km。衡水市地处温带季风气候区，四季分明，冷暖干湿差异较大，春季干旱多风，夏季潮湿闷热且降水集中，秋季天高气爽，冬季干冷、雨雪稀少。全市年平均气温为13.5 ℃，年平均降水量为481.5 mm，年平均日照时数为2 415.7 h，农业气候资源丰富，夏季主要农作物为玉米和棉花等。

衡水境内为平原地形，暴雨极易引起涝灾，造成农田渍涝，给社会经济和人民生活带来影响[1]。国内外很多学者对暴雨特征及对农业影响进行了大量研究，提出防灾减灾对策。闫彩霞等[2]分析了中国西南地区暴雨时空变化特征；韦丹宜等[3]研究了桂西北暴雨分布特征；裴洪芹等[4]分析了临沂地区主要气象灾害特征及影响；孟越等[5]对昌黎县暴雨特征分析及对农业生产的影响进行了研究；王春乙等[6]详细分析了中国农业气象灾害特点及变化特征，指出暴雨洪涝是影响作物产量的主要气象灾害之一。但目前对衡水市暴雨分布特征和致灾暴雨对夏季主要农作物的影响研究较少。

基于衡水市饶阳国家气候观象台和10个国家基本气象站1978—2022年暴雨资料，分析了衡水市暴雨时间和空间分布变化特征，并对近12年的致灾暴雨对夏季主要农作物的影响进行分析，提出防御措施，为加强暴雨防御工作提供参考依据。

1 资料和方法

1.1 资料来源

降水资料来源于衡水市饶阳国家气候观象台和10个国家基本气象站（以下简称国家站）1978—2022年暴雨日降水数据，按《降水量等级》（GB/T 28592—2012）规定，暴雨是指24 h累计降水量≥50.0 mm的雨，按其降水强度大小又分为3个等级：24 h累计降水量50.0～99.9 mm为“暴雨”、24 h累计降水量100.0～249.9 mm为“大暴雨”、24 h累计降水量≥250.0 mm为“特大暴雨”[7]。暴雨连续日数≥2 d为持续暴雨过程。灾情资料来源于2011—2022年衡水市以县为单位的气象灾害调查数据。

1.2 数据处理与方法

应用线性回归法、滑动平均法等统计方法，分析不同量级暴雨站次变化趋势，得出近45年衡水市不同量级暴雨站次时间分布特征和变化规律。利用暴雨站次资料及站点经纬度数据，用Kriging插值方法以3 km×3 km的网格插值得出衡水市暴雨站次空间分布特征[8]。

2 结果与分析

2.1 衡水市暴雨日数和不同降水量暴雨占比

近45年，衡水市国家站暴雨连续日数以1 d为最多，最长3 d，其中持续1 d的占96.7%，持续2 d的占3.2%，持续3 d占0.1%。持续暴雨过程降水量为112.0～406.5 mm。最大的暴雨日降水量为267 mm，出现在2000 年8 月9日景县站。最大小时降水量102.6 mm，1998年7月14日出现在景县站。

分级统计全市各级暴雨频数分布。暴雨量100 mm以下每隔10 mm统计，100～250 mm每隔50 mm统计，250 mm以上不再分隔。1978—2022年，衡水市暴雨量50～59、60～69、70～79 mm的雨量居前3位，分别占暴雨总量的34.78%、20.97%、13.56%，合计69.31 %；100～149 mm居第4位，占11.89%；250 mm以上的特大暴雨仅占0.51%。

2.2 暴雨时间分布特征

2.2.1 年际和年代际变化特征 统计饶阳国家气候观象台和10个国家站1978—2022年暴雨日资料，计算近45年的暴雨站次总和及平均值，绘制出逐年暴雨、大暴雨、特大暴雨站次的变化趋势图（图1）。

饶阳国家气候观象台和10个国家站出现暴雨782站次，平均每年17.4站次。暴雨发生站次年变化较大，2021年暴雨站次最多，出现49站次；1997、2014年最少，仅有1站次。2020年之前，20世纪80年代平均年暴雨20站次为最多，其他年代年平均暴雨为15.4～17.0站次，差异不大；2021—2022年的，暴雨异常增多，发生暴雨74站次，平均每年37站次。出现大暴雨及以上共126站次，平均每年发生2.8站次，其中2003年最多，为11站次。出现特大暴雨10站次，平均每年0.2站次，其中1985年最多，为3站次。

2.2.2 暴雨月变化特征 统计近45年月暴雨站次，分析衡水市暴雨月份分布规律，暴雨始于春季4月，结束于秋季11月。春季4—5月暴雨平均为0.46站次，约占全年暴雨总站次2.6%，夏季6—8月平均为15.24站次，占全年暴雨总站次的87.8%，秋季9—11月平均1.66站次，占全年暴雨总站次的9.6%。暴雨集中在夏季6—8月，其中7月各类暴雨平均最多，暴雨8站次，大暴雨1.5站次，特大暴雨0.13站次。秋季暴雨站次多于春季，是春季暴雨站次的3.6倍。暴雨最早出现在4月下旬，2018年4月21日深州站，降水量为55.5 mm；最晚出现在11月上旬，2021年 11月 7日深州站，降水量为50.9 mm。

2.3 暴雨站次的空间分布

根据饶阳国家气候观象台和10个国家站1978—2022年暴雨站次数据，插值得出衡水市暴雨站次空间分布（图2）。

由图2可见，近45年，衡水市暴雨站次分布不均，呈现东南多西北少的特征。暴雨总次数在75次以上为东南部的故城县、景县和偏中部的衡水市区、武强；安平县和饶阳县大部暴雨次数不足65次。东南部故城县暴雨出现最多为83次，其次武强县77次；饶阳县暴雨日数最少，为60次，最多和最少的县差23次。年平均暴雨日数，故城县最多为1.8 d，饶阳最少为1.3 d，其他县为1.3～1.8 d。

统计近45年大暴雨、特大暴雨日数，大暴雨日数饶阳、景县偏多，均为14 d，冀州、阜城、安平偏少为8 d。特大暴雨日数武邑、饶阳均出现2 d，武强、衡水、故城未出现，其他县为1 d（表1）。

3 致灾暴雨及其对夏季农作物的影响

3.1 致灾暴雨降雨量分析

对2011年以来衡水市各縣气象局向应急局、农业农村局、民政局及涉灾乡镇政府调查的28次致灾暴雨进行分析，发现致灾暴雨集中出现在6—8月，6月3次、7月12次、8月13次，其中7—8月出现次数占暴雨灾害总次数的89%，与月最多暴雨站次和月最大暴雨日数结果接近。

近12年来出现暴雨时不一定发生灾害，而因降雨引发灾情时降水量均达暴雨量级以上。对致灾暴雨持续时间进行分析，近12年持续≥2 d的暴雨过程共3次，造成灾害3次，其余均为单日出现暴雨造成的洪涝灾害。暴雨致灾除日降水量这个因素外，持续时间也是一个主要因子，大多数持续暴雨会导致洪涝灾害发生。衡水市的一般暴雨往往不会发生明显灾害，但小时降水量达到30 mm以上，过程降水量在100 mm以上存在灾害风险，造成灾害的多是伴随短时大风出现的暴雨。

除了暴雨发生地的自然地理特征和前期降水间接影响，降雨强度、主要降雨历时等因素直接影响暴雨灾害，极具破坏力的暴雨历时为6～12 h，尤其是前期雨量较大且土壤接近饱和、降水强度大的暴雨。总之，暴雨是否造成灾害，仅从量级上判别是不够的，还需综合考虑当地土壤饱和度、平均降水量、降雨强度、主要降雨历时等因素。

3.2 对夏季农作物的影响及其防御对策

暴雨是衡水市的主要气象灾害之一，主要集中在夏季，常引发洪涝灾害，造成农田积水，庄稼被淹，农业损失较大。据衡水市应急管理局数据，2022年为近10年暴雨灾害损失最低年份，但是仍造成农作物因暴雨受灾2 964.4 hm2，直接经济损失为682.31万元。经分析发现暴雨对大田作物玉米和棉花影响较大。

3.2.1 对夏季主要农作物的影响 玉米是一种需水量大而又不耐涝的作物，7—8月正值玉米抽雄开花至灌浆乳熟的营养关键期和籽粒形成期，出现暴雨会导致花期不遇，影响穗粒干物质形成，造成玉米减产。玉米生长后期因田地积水，根系常因缺氧而窒息坏死，活力迅速衰退，造成植株未熟先枯，对产量影响很大。暴雨可导致玉米田间湿度增加，从而增加病虫害发生的风险，并阻碍玉米生长，导致玉米田间土壤养分流失，从而影响玉米植株的营养供应，尤其是在施肥管理不当的情况下，可导致玉米出现养分不足、生长不良等情况。

棉花属于典型的夏季作物，暴雨天气会对棉花的开花、生长和结棉等方面都会带来一定的影响。7—8月是棉花生长发育旺盛时期，也是棉花形成高产、决定全年棉花丰收的伏桃期，如遇暴雨致降水异常偏多，使棉田积水土壤太湿，造成棉花开花不旺、伏桃减少、大量蕾铃脱落、严重烂铃，造成棉花减产。同时，棉田间湿度增大，有利于棉铃虫的繁殖生长，易诱发病虫害，影响棉花的产量和品质。暴雨导致棉田肥料流失严重，棉田因水淹受渍而倒伏，造成土壤板结，棉花花位上升，影响结桃数量。

3.2.2 防御对策 一是加强农田排水设施建设。保持河道畅通，加固堤防，检查农田水利设施，一旦发现问题及时维修，及时排干净田间积水，并积极组织抢收工作，避免农作物被淹死。二是加强夏季暴雨过后农作物病虫害防治工作。根据农作物遭到的具体病虫害情况，选择合适的药剂进行喷洒，有效减轻对农作物的影响。三是加强防灾减灾工程建设。气象部门不断提高灾害性天气预报能力，及时发布灾害性预警信息，以便政府决策部门和农民能提前采取防御措施，最大限度地减少暴雨带来的损失。四是充分利用各地的应急广播系统即时发布、精准传送气象灾害预警信息，有效解决气象预警信息传播“最后一公里”的问题。五是拓宽暴雨灾害知识科普渠道，重点利用传统的广播、电视等信息渠道，有效借助新兴的融媒体和抖音等网络渠道，及时向民众发布暴雨信息及防御措施。

4 结论

（1）通过对1978—2022年不同降水量暴雨占比进行分析，衡水市暴雨主要集中在50～80 mm，衡水市年均暴雨日数为1.6 d，45年中有18年多于年均暴雨日数；2020年以前，20世纪80年代平均年暴雨20站次为最多，其他年代年平均暴雨为15.4～17.0站次，差异不明显；2021—2022年暴雨异常增多，发生暴雨74站次，平均每年37站次。暴雨主要集中在夏季，占全年暴雨总量的87.7%，其中7月最多，占全年暴雨总量的46.3%。衡水市暴雨日数分布不均，大致呈现东南多西北少的特征；年平均暴雨日数，故城县最多为1.8 d，饶阳最少为1.3 d，其他县为1.3～1.8 d。

（2）通过对致灾暴雨的分析，衡水市大部分暴雨致灾均为单日出现暴雨造成的洪涝灾害，一般暴雨不会造成明显灾害，但小时降水量达到30 mm以上，过程降水量达到100 mm以上存在灾害风险，造成的灾害大多是伴随短时大风出现的暴雨。但因灾情数据年份有限，在分析暴雨致灾概率方面具有一定的局限性。

（3）由于暴雨引发的洪涝灾害对农业生产造成严重损害，根据近45年暴雨特征，掌握暴雨灾害发生的时空规律，针对夏季暴雨对主要农作物影响分析，采取切实可行的措施，做好暴雨灾害防御工作，避免气象灾害对农业生产的影响。

参考文献

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[2] 闫彩霞，曾波，董元昌，等.中国西南地区暴雨时空变化特征分析[J].西南师范大学学报（自然科学版），2023，48（8）：71-82.

[3] 韦丹宜，黄吉安，李肖雅.桂西北暴雨分布特征与防灾减灾对策[J].气象研究与应用，2009，30（S2）：119-120.

[4] 裴洪芹，庄玲玲，莊启华，等.临沂地区暴雨气候特征及洪涝灾害特点[J].中国农学通报，2011，27（17）：245-249.

[5] 孟越，张军，包玉龙.昌黎县暴雨特征分析及对农业生产的影响[J].现代化农业.2020（4）：8-9.

[6] 王春乙，娄秀荣，王建林.中国农业气象灾害对作物产量的影响[J].自然灾害学报，2007，16（5）：37-45.

[7] 国家市场监督管理总局，中国国家标准化管理委员会.降水量等级：GB/T 28592—2012[S].北京：中国标准出版社，2012.

[8] 魏凤英.现代气象统计诊断与预测技术[M].第2版.北京：气象出版社，2007.