包云軒，蔣 蓉，謝曉金，朱葉芹，楊榮明,朱 鳳

(1. 江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京信息工程大學(xué)， 南京 210044； 2. 江蘇省植物保護(hù)站, 南京 210013)

近數(shù)十年來(lái)，全球氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了重大的影響，對(duì)農(nóng)作物害蟲(chóng)而言，也不例外。為此，研究氣候變化背景下害蟲(chóng)的發(fā)生規(guī)律，及時(shí)有效地控制其危害，對(duì)減輕農(nóng)作物產(chǎn)量的損失，確保我國(guó)糧食安全是至關(guān)重要的。褐飛虱，Nilaparvatalugens(St?l)，是危害水稻的重要害蟲(chóng)之一，具群聚性、遠(yuǎn)距離遷飛性和災(zāi)變突發(fā)性，它廣泛分布于中國(guó)、日本、朝鮮半島、東南亞、太平洋島嶼和澳大利亞等國(guó)家和地區(qū)[1]。近30多年來(lái)，受全球氣候變化和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素的影響，褐飛虱的遷入和致災(zāi)趨于復(fù)雜化，出現(xiàn)了持續(xù)大發(fā)生的新特點(diǎn)，給水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重威脅[2- 3]。

海溫異常變化導(dǎo)致海氣相互作用異常，繼而引發(fā)大氣環(huán)流異常，出現(xiàn)異常的天氣、氣候變化[4- 5]。ENSO是厄爾尼諾(El Nio)現(xiàn)象和南方濤動(dòng)(Southern Oscillation)的總稱，它是反映赤道太平洋海溫和中、低緯海平面氣壓場(chǎng)變化的強(qiáng)信號(hào)，也是影響我國(guó)氣候異常的重要原因之一[6- 12]。在氣候變化研究中常用尼諾指數(shù)反映海溫場(chǎng)的異常，用南方濤動(dòng)指數(shù)來(lái)反映海氣相互作用的異常。ENSO事件的發(fā)生可以通過(guò)改變大氣環(huán)流或天氣、氣候而影響害蟲(chóng)種群的發(fā)生，而遷飛性害蟲(chóng)的遷入和危害與天氣、氣候關(guān)系更為密切[13- 14]。

天氣、氣候條件是決定褐飛虱發(fā)生和種群發(fā)展的關(guān)鍵因子，由于異常的天氣、氣候條件常導(dǎo)致異常的褐飛虱發(fā)生時(shí)間、發(fā)生區(qū)域和危害程度。溫度是褐飛虱種群生命過(guò)程中的一個(gè)重要的環(huán)境因子，它可通過(guò)對(duì)發(fā)育速率、若蟲(chóng)存活率、成蟲(chóng)生殖力和空中遷飛層的影響而顯著改變種群的增長(zhǎng)能力?？罩羞w飛的褐飛虱種群的降落主要靠降水和下沉氣流的動(dòng)力作用。褐飛虱生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖的適宜溫度在20—30℃，最適溫度為26—28℃，空中遷飛的適宜溫度層為15—22℃；當(dāng)溫度高于30℃或低于20℃，對(duì)它的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖不利，溫度低于15℃或高于22℃的大氣層不利于褐飛虱的遠(yuǎn)距離遷飛。褐飛虱生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖和遠(yuǎn)距離遷飛的最適相對(duì)濕度為80%以上。“盛夏不熱，晚秋不冷，夏秋多雨”的氣候有利于褐飛虱的發(fā)生[15- 19]。

本文擬通過(guò)對(duì)近28年江蘇省褐飛虱的發(fā)生程度與海溫場(chǎng)、海平面氣壓場(chǎng)、海氣相互作用、氣候要素關(guān)系的分析，揭示ENSO事件和氣候異常對(duì)該省褐飛虱災(zāi)變性遷入的影響，為江蘇省褐飛虱遷入量的中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 研究區(qū)概況

江蘇省位于亞洲大陸東岸的中緯度地帶，屬東亞季風(fēng)氣候區(qū)，處在亞熱帶和暖溫帶氣候過(guò)渡地帶。全省地勢(shì)較為平坦，介于30° 46′—35° 07′ N，116° 22′—121° 55′ E之間，一般以淮河、蘇北灌溉總渠一線為界，以北地區(qū)屬暖溫帶濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候；以南地區(qū)屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。江蘇擁有近1000 km長(zhǎng)的海岸線，海洋對(duì)江蘇氣候有著顯著的影響。由于地處中緯度的海陸相過(guò)渡帶和氣候過(guò)渡帶，兼受中緯度西風(fēng)帶和低緯度信風(fēng)帶(東風(fēng)帶)天氣系統(tǒng)的影響，在太陽(yáng)輻射、大氣環(huán)流以及江蘇特定的地理位置、地貌特征的綜合影響下，江蘇省的基本氣候特點(diǎn)是：氣候溫和、季風(fēng)顯著、春溫多變、夏秋多雨、雨量適中、光熱充沛。在這種良好的自然地理和氣候條件下，全省種植的糧食作物以水稻、小麥為主。而水稻種植制度經(jīng)過(guò)多年的優(yōu)勝劣汰，已穩(wěn)定在單季稻上，其主要生長(zhǎng)季正與褐飛虱遷入長(zhǎng)江中下游稻區(qū)的盛行期相遇，一直受到褐飛虱災(zāi)變性遷入的威脅，歷年水稻產(chǎn)量也因此而產(chǎn)生明顯的增減波動(dòng)。

1.2 資料來(lái)源及處理

1.2.1 褐飛虱蟲(chóng)情資料

本文從江蘇省不同區(qū)域篩選出資料比較完整的1983—2010年高郵、通州和宜興3個(gè)測(cè)報(bào)站作為代表站，高郵站代表蘇北地區(qū)、通州站代表蘇中地區(qū)、宜興站代表蘇南地區(qū)，這些站的蟲(chóng)情實(shí)測(cè)資料由江蘇省植物保護(hù)站提供。統(tǒng)計(jì)高郵、通州和宜興三站的歷年褐飛虱燈下累計(jì)蟲(chóng)量時(shí)，從燈下始見(jiàn)日開(kāi)始(通常在6月)至終見(jiàn)日(通常在10月)結(jié)束。

1.2.2 氣象資料

氣象資料來(lái)自國(guó)家氣象信息中心，包括1981—2010年全國(guó)各氣象臺(tái)站逐日氣溫和降水觀測(cè)資料。

1.2.3 ENSO指數(shù)數(shù)據(jù)

本文引用了兩個(gè)目前世界氣候變化研究領(lǐng)域最常用的ENSO指數(shù)：ONI指數(shù)和SOI指數(shù)，指數(shù)年限為1981—2010年。從熱力學(xué)角度判斷El Nio(厄爾尼諾)事件時(shí)，采用的是美國(guó)國(guó)家海洋大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)氣候預(yù)測(cè)中心(Climate Predicting Center, CPC)在業(yè)務(wù)上使用的海洋尼諾指數(shù)(Oceanic Nino Index，簡(jiǎn)稱ONI)，它是根據(jù)NOAA擴(kuò)展重建的海面溫度資料(Extended Reconstructed Sea Surface Temperatures，ERSST)計(jì)算的Nino3區(qū)和Nino4區(qū)海表溫度距平的3個(gè)月滑動(dòng)平均值。ONI≥+0.5℃持續(xù)6個(gè)月以上時(shí)稱為1次El Nino(厄爾尼諾)事件，ONI≤-0.5℃持續(xù)6個(gè)月以上時(shí)稱為1次La Nina(拉尼娜)事件；ONI的變化也反映了海溫場(chǎng)和海氣相互作用對(duì)全球氣候變化的影響[20]。南方濤動(dòng)指數(shù)(Southern Oscillation Index，SOI)，用來(lái)度量南太平洋副熱帶高壓與印度洋赤道低壓間氣壓變化的負(fù)相關(guān)關(guān)系，當(dāng)南太平洋副熱帶高壓比常年增高(降低)時(shí)，印度洋赤道低壓就比常年降低(增高)，SOI為負(fù)值(正值)。通常用印度洋的塔希堤島(148° 5′ W，17° 53′ S)和南太平洋的達(dá)爾文港(130° 59′ E，12° 20′ S)之間的海平面氣壓差來(lái)表示南方濤動(dòng)的振動(dòng)和位相指數(shù)[21]，該指數(shù)值同樣來(lái)源于美國(guó)海洋大氣局的氣候預(yù)測(cè)中心(CPC)；當(dāng)SOI<0持續(xù)6個(gè)月以上時(shí)稱為1次El Nino(厄爾尼諾)事件，當(dāng)SOI>0持續(xù)6個(gè)月以上時(shí)稱為1次La Nina(拉尼娜)事件；SOI的變化從動(dòng)力角度反映了海氣相互作用對(duì)全球氣候變化的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 江蘇省褐飛虱歷年發(fā)生情況

本文根據(jù)江蘇省植物保護(hù)站收集和統(tǒng)計(jì)的褐飛虱蟲(chóng)情資料，結(jié)合農(nóng)業(yè)部1995年頒發(fā)的稻飛虱單站發(fā)生程度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[22]，將江蘇省各縣級(jí)植保站褐飛虱發(fā)生危害程度分為5個(gè)等級(jí)：輕發(fā)生為1級(jí)，日燈誘蟲(chóng)量小于1000 頭；偏輕發(fā)生為2級(jí)，日燈誘蟲(chóng)量1000—2000 頭；中等發(fā)生為3級(jí)，日燈誘蟲(chóng)量2001—3000 頭；偏重發(fā)生為4級(jí)，日燈誘蟲(chóng)量3001—4000 頭；大發(fā)生為5級(jí)，日燈誘蟲(chóng)量大于4000 頭。

從圖1中可以看出：高郵站1983、1987、1991、1995、2006、2007年是偏重發(fā)生(4級(jí))或大發(fā)生年(5級(jí))，通州站1983、1985、1987、1991、2006年是偏重發(fā)生或大發(fā)生年，宜興站1983、1985、1987、1988、1990、1991、2005、2006年是偏重發(fā)生或大發(fā)生年。3個(gè)站1983、1987、1991、2006年同為偏重發(fā)生或大發(fā)生年，這也是江蘇全省范圍內(nèi)褐飛虱發(fā)生較重的4a。

圖1 1983—2010年江蘇省高郵、通州和宜興三站褐飛虱的發(fā)生等級(jí)

表1為三站褐飛虱首次遷入峰日期，從中可以看出：褐飛虱的首次遷入峰期基本在6月和7月；高郵站1994、2001和2004年沒(méi)有遷入峰，1996、2002、2005和2009年的首次遷入峰期在8月和9月，沒(méi)有遷入峰或遷入峰晚的年份褐飛虱發(fā)生等級(jí)均為輕發(fā)生；通州站1984、1999、2001、2002和2004年沒(méi)有遷入峰，1992、1996、1998和2009年的首次遷入峰期在8月和9月，沒(méi)有遷入峰和遷入峰晚的年份褐飛虱發(fā)生等級(jí)也為輕發(fā)生和偏輕發(fā)生；宜興站2001、2002、2004和2009年沒(méi)有遷入峰，1984和2010年的首次遷入峰期在8月和9月，沒(méi)有遷入峰和遷入峰晚的年份褐飛虱發(fā)生等級(jí)也為輕發(fā)生和偏輕發(fā)生。

表1 褐飛虱首次遷入峰日期(月-日)

2.2 ENSO事件對(duì)褐飛虱遷入的影響

2.2.1海溫場(chǎng)(ONI指數(shù))對(duì)江蘇省褐飛虱遷入的影響

厄爾尼諾事件是指赤道中東太平洋每隔幾年發(fā)生的大規(guī)模表層海水持續(xù)(6個(gè)月以上)異常偏暖的現(xiàn)象，而把赤道中東太平洋表層海水大規(guī)模持續(xù)(6個(gè)月以上)異常偏冷的現(xiàn)象稱為反厄爾尼諾或拉尼娜事件。

本文參照相關(guān)文獻(xiàn)[20]和NOAA/CPC在業(yè)務(wù)上使用的ONI指數(shù)定義計(jì)算得到了ONI指數(shù)從1981年1月至2010年12月的時(shí)間變化曲線(見(jiàn)圖2)。選擇指數(shù)大于1.0(小于-1.0)的時(shí)間段為強(qiáng)厄爾尼諾(強(qiáng)拉尼娜)事件，大于0.5且小于1.0(大于-1.0且小于-0.5)的時(shí)間段為弱厄爾尼諾(弱拉尼娜)事件。從圖中可以看出：1983、1987、1988、1998、2003和2010年都為強(qiáng)厄爾尼諾年；1989、1999、2000和2008年為強(qiáng)拉尼娜年。

圖2 1981年1月—2010年12月ONI變化曲線，虛線為 ±0.5℃

表2為1981—2010年間發(fā)生的強(qiáng)、弱厄爾尼諾事件和強(qiáng)、弱拉尼娜事件的具體情況及其與3個(gè)站點(diǎn)褐飛虱發(fā)生程度的對(duì)比。結(jié)合圖1和表2可以看出：1983—2010年期間，高郵站褐飛虱遷入量較多(發(fā)生程度為4級(jí)以上，下同)的年份有6a，其中出現(xiàn)在強(qiáng)厄爾尼諾年的有4a，出現(xiàn)在弱厄爾尼諾年的有1a，還有1a是弱拉尼娜年(2006年)；通州站褐飛虱遷入量較多的年份有5a，其中出現(xiàn)在強(qiáng)厄爾尼諾年的有3a，出現(xiàn)在強(qiáng)拉尼娜年的有1a(1985年)，還有1a是弱拉尼娜年(2006年)；褐飛虱在宜興遷入量較多的年份有8a，其中出現(xiàn)在強(qiáng)厄爾尼諾年的有3a，出現(xiàn)在弱厄爾尼諾年的有1a，出現(xiàn)在強(qiáng)拉尼娜年的有2a，出現(xiàn)在弱拉尼娜年的有1a，還有1a是強(qiáng)厄爾尼諾事件向強(qiáng)拉尼娜事件的過(guò)渡年。因此，由海溫場(chǎng)反映出來(lái)的結(jié)果是：1983年以來(lái)褐飛虱偏重以上發(fā)生年(4級(jí)以上)出現(xiàn)在厄爾尼諾事件期間的概率為：高郵83.33%、通州60.0%和宜興50%。由此看來(lái)，厄爾尼諾事件可以作為褐飛虱偏重以上發(fā)生年的重要?dú)夂虮尘靶畔?，而ONI指數(shù)則可以作為海溫場(chǎng)預(yù)測(cè)褐飛虱發(fā)生程度的一個(gè)重要因子。

從表1和表2中還可以看出：從1982年以來(lái)，厄爾尼諾事件的發(fā)生在較大程度上引發(fā)了褐飛虱的大量遷入，1981—2010年的30a中共發(fā)生了9次厄爾尼諾事件，引發(fā)了江蘇省6個(gè)明顯的褐飛虱大量遷入年(4級(jí)以上)，褐飛虱遷入的偏重以上發(fā)生(以褐飛虱遷入江蘇的首次遷入峰日期為準(zhǔn))與厄爾尼諾事件開(kāi)始期之間有1—14個(gè)月的滯后時(shí)間。

2.2.2 南方濤動(dòng)對(duì)江蘇省褐飛虱遷入的影響

南方濤動(dòng)主要指東南太平洋的副熱帶高壓與低緯印度洋和西太平洋的赤道低壓之間呈負(fù)相關(guān)的一種大尺度氣壓升降振蕩現(xiàn)象，其強(qiáng)弱用南方濤動(dòng)指數(shù)SOI衡量。當(dāng)SOI指數(shù)為負(fù)值時(shí)，表明兩站海平面氣壓差比常年偏大，如果SOI連續(xù)6個(gè)月小于0，則出現(xiàn)一次厄爾尼諾事件；反之，當(dāng)SOI指數(shù)為正值時(shí)，表明兩站海平面氣壓差比常年偏小，如果SOI連續(xù)6個(gè)月大于0，則出現(xiàn)一次拉尼娜事件。圖3給出了SOI指數(shù)從1981年1月至2010年12月的時(shí)間變化曲線。選擇指數(shù)小于-2(大于2)的時(shí)間段為強(qiáng)厄爾尼諾(或強(qiáng)拉尼娜)事件。從圖中可以看出：1982、1987、1991、1994、1998和2004年都為強(qiáng)厄爾尼諾年；1989、1999和2008年為強(qiáng)拉尼娜年。

表3為由SOI確定的1981—2010年期間發(fā)生的強(qiáng)、弱厄爾尼諾事件和強(qiáng)、弱拉尼娜事件及與3個(gè)站點(diǎn)褐飛虱發(fā)生程度的對(duì)比。從中可以看出：SOI持續(xù)為負(fù)值的厄爾尼諾事件，會(huì)引發(fā)江蘇省褐飛虱遷入的偏重以上發(fā)生，且褐飛虱遷入的偏重以上發(fā)生(以褐飛虱遷入江蘇的首次遷入峰高峰日為準(zhǔn))與SOI變化反映出來(lái)的厄爾尼諾事件開(kāi)始期之間有1—14個(gè)月的滯后時(shí)間。這與前述由海溫場(chǎng)分析的厄爾尼諾事件導(dǎo)致褐飛虱偏重以上發(fā)生的結(jié)論完全吻合。統(tǒng)計(jì)顯示：1983年以來(lái)褐飛虱偏重以上發(fā)生年(4級(jí)以上)出現(xiàn)在厄爾尼諾事件期間的概率也為：高郵83.33%、通州60%和宜興50%。

表2 高郵、通州和宜興三站褐飛虱發(fā)生程度與由ONI確定的厄爾尼諾(拉尼娜)事件的關(guān)系4

Table 2 Relationship between BPH′s occurrence grades of Gaoyou Station, Tongzhou Station and Yixing Station and El Nio & La Nia event defined by ONI from 1981 to 2010

表2 高郵、通州和宜興三站褐飛虱發(fā)生程度與由ONI確定的厄爾尼諾(拉尼娜)事件的關(guān)系4

厄爾尼諾事件/拉尼娜事件(El Ni?o event & La Ni?a event)事件Event出現(xiàn)時(shí)間(年-月)Beginning time(year-month)結(jié)束時(shí)間(年-月)(Ending time) (year-month)持續(xù)時(shí)間(月)(Lasting periods(month)強(qiáng)度(Strength)褐飛虱發(fā)生等級(jí)(BPH′s occurrence grades)年份Year植保站Plant protection station高郵通州宜興厄爾尼諾事件1982-051983-0614強(qiáng)1983555El Ni?o event1986-081988-0219強(qiáng)19875551991-051992-0614強(qiáng)19914551994-091995-037強(qiáng)19954311997-051998-0412強(qiáng)19981122002-052003-0210強(qiáng)20031212004-072005-017弱20051152006-092007-015弱20075332009-072010-0410強(qiáng)2010312拉尼娜事件1983-091984-015弱1984111La Ni?a event1984-101985-0912強(qiáng)19853551988-051989-0513強(qiáng)19902141995-091996-037弱19961111998-072001-0333強(qiáng)19991122005-112006-035弱20065552007-082008-0611強(qiáng)2008113

圖3 1981年1月—2010年12月SOI變化曲線

綜合考慮ONI和SOI反映的ENSO事件對(duì)江蘇省褐飛虱災(zāi)變性遷入的影響，江蘇省褐飛虱遷入的偏重以上發(fā)生(以褐飛虱首次遷入峰高峰日為準(zhǔn))均出現(xiàn)在厄爾尼諾事件開(kāi)始期的1—14個(gè)月后。

在ENSO事件與褐飛虱遷入偏重以上發(fā)生之間出現(xiàn)這種對(duì)應(yīng)關(guān)系的主要原因是：一方面，由于在熱帶西太平洋及印度洋東部常出現(xiàn)多年平均海表溫度(SST)在28℃以上的暖海區(qū)，該海區(qū)被稱為大洋暖池(Warm Pool)，它東西跨越150個(gè)經(jīng)度，南北伸展約35個(gè)緯度。由于太陽(yáng)輻射、熱量交換、自東向西信風(fēng)吹送等的作用，大量暖水逐漸積蓄在暖池區(qū)，致使該區(qū)SST比赤道東太平洋海面高出3—9℃。因此，正常情況下，赤道太平洋SST西高東低，且溫差維持在一定的范圍內(nèi)。當(dāng)發(fā)生厄爾尼諾事件時(shí)，西太平洋暖池的西部SST會(huì)出現(xiàn)降溫，但暖池范圍會(huì)增大，暖池中心及暖池東部邊界東移，使得赤道東太平洋SST升高；厄爾尼諾事件結(jié)束后的半年內(nèi)，暖池SST有較小升溫，暖池范圍逐漸縮小，但仍較常年偏大，暖池中心西移。由厄爾尼諾事件導(dǎo)致的暖池范圍擴(kuò)大(雖然暖池區(qū)內(nèi)有降溫)其重要的影響結(jié)果之一是東亞和南亞地區(qū)近地表氣溫偏高，且這種偏高在冬、春反映尤其明顯。另一方面，在赤道太評(píng)洋上空，垂直方向盛行著沃克環(huán)流，它在低空吹偏東風(fēng)，在西部暖池上方為上升氣流，到高空吹偏西風(fēng)，東部轉(zhuǎn)為下沉氣流。在ENSO事件發(fā)生期間，沃克環(huán)流減弱，西太平洋哈德萊環(huán)流偏弱。哈德萊環(huán)流的偏弱又造成西北太平洋副高位置偏東且強(qiáng)度偏弱，同時(shí)副高西側(cè)和西北側(cè)的偏南氣流和西南氣流偏強(qiáng)且影響范圍廣。在這種形勢(shì)下，來(lái)自孟加拉灣和南海的水汽可以源源不斷地向東北或偏北方向輸送，而從西北方或北方高緯地區(qū)南下的冷空氣可以長(zhǎng)驅(qū)直入在我國(guó)江淮流域或江南地區(qū)與暖濕空氣相遇，發(fā)生對(duì)流，從而使這些地區(qū)夏秋遷飛季內(nèi)降水偏多。

表3 高郵、通州和宜興三站褐飛虱發(fā)生程度與由SOI確定的厄爾尼諾(拉尼娜)事件的關(guān)系(1981—2010)

Table 3 Relationship between BPH′s occurrence grades of Gaoyou Station, Tongzhou Station and Yixing Station and El Nio & La Nia event defined by SOI from 1981 to 2010

表3 高郵、通州和宜興三站褐飛虱發(fā)生程度與由SOI確定的厄爾尼諾(拉尼娜)事件的關(guān)系(1981—2010)

厄爾尼諾事件/拉尼娜事件(El Ni?o event & La Ni?a event)事件Event出現(xiàn)時(shí)間(年-月)Beginning time(year-month)結(jié)束時(shí)間(年-月)(Ending time) (year-month)持續(xù)時(shí)間(月)(Lasting periods(month)強(qiáng)度(Strength)褐飛虱發(fā)生等級(jí)(BPH′s occurrence grades)年份Year植保站Plant protection station高郵通州宜興厄爾尼諾事件1982-051983-0412強(qiáng)1983555El Ni?o event1986-081988-0219強(qiáng)19875551991-031992-0414強(qiáng)19914551994-071995-028強(qiáng)19954311997-051998-0412強(qiáng)19981122002-052003-0614弱20031212004-062005-029強(qiáng)20051152006-072007-028強(qiáng)20075332009-082010-038弱2010312拉尼娜事件1983-051984-0210弱1984111La Ni?a event1984-111985-0911弱19853551988-071989-0713強(qiáng)19902141995-091996-0711弱19961111998-072001-0333強(qiáng)19991122005-092006-048強(qiáng)20065552007-102008-1013強(qiáng)2008113

褐飛虱是喜溫、喜濕性害蟲(chóng)，除在海南、兩廣南部及云南南部冬季有少量蟲(chóng)源存活外，在中國(guó)其它大部分地區(qū)常年均不能越冬，初始蟲(chóng)源主要來(lái)源于中南半島[23- 24]。在厄爾尼諾年，中國(guó)及東南亞地區(qū)易出現(xiàn)暖冬。冬季偏暖為褐飛虱的生長(zhǎng)發(fā)育提供了良好條件，不僅可使褐飛虱越冬范圍擴(kuò)大、冬季繁殖或殘存數(shù)量增加、蟲(chóng)源基數(shù)提高，而且還使越南等境外或我國(guó)稻飛虱越冬區(qū)的褐飛虱發(fā)育速率加快、遷入和始害期提前、為害期延長(zhǎng)[24- 27]。此外，大量研究證實(shí)：ENSO發(fā)展年的夏季我國(guó)多雨帶位于江淮流域，ENSO恢復(fù)年的夏季我國(guó)長(zhǎng)江及江南地區(qū)雨量偏多[28- 30]。一定強(qiáng)度的降水是脅迫褐飛虱降落的重要?jiǎng)恿l件，降水多，常使得過(guò)境遷飛性害蟲(chóng)在雨區(qū)內(nèi)降落。夏季是江蘇省褐飛虱集中遷入(降落)的盛期，夏季降水多，易導(dǎo)致遷入江蘇的蟲(chóng)量多，繼而導(dǎo)致發(fā)生程度重。因?yàn)榇髿獾淖兓瘻笥诤Ｋ疁囟鹊淖兓?，所以ENSO事件對(duì)江蘇省天氣、氣候的影響有一定的滯后效應(yīng)，而褐飛虱對(duì)天氣、氣候的反應(yīng)又滯后于天氣、氣候的變化，因此，褐飛虱首次遷入峰出現(xiàn)時(shí)間明顯滯后于ENSO事件的開(kāi)始期。

有研究證實(shí)，西太平洋副高的主體和大洋暖池的主體都位于西太平洋熱帶和副熱帶地區(qū)，二者關(guān)系密切，一般暖池范圍增大，副高面積會(huì)相應(yīng)增大；暖池強(qiáng)度增強(qiáng)，副高強(qiáng)度也會(huì)增強(qiáng)[31]。因此，在厄爾尼諾發(fā)生期間，西太平洋副高的占據(jù)范圍擴(kuò)大，中心和東部邊界東移，但西部邊界和覆蓋區(qū)少變，強(qiáng)度減弱，對(duì)我國(guó)大陸的影響減小，而此時(shí)西風(fēng)帶環(huán)流增強(qiáng)，盛行范圍擴(kuò)大，受其影響，在厄爾尼諾事件開(kāi)始后的的當(dāng)年或處于恢復(fù)期的次年，春、夏季西南季風(fēng)開(kāi)始早、強(qiáng)度大、影響范圍廣，導(dǎo)致當(dāng)年或次年褐飛虱遷入江蘇的始見(jiàn)期早、遷入峰次多、蟲(chóng)量大、發(fā)生程度重，如大發(fā)生的1987年和1991年。在厄爾尼諾事件結(jié)束后的半年內(nèi)，副高有較小程度的增強(qiáng)，雖然其覆蓋范圍逐漸縮小，但仍較常年偏大，中心西移，主體控制我國(guó)東部沿海的福建、浙江、上海和江蘇等省市，導(dǎo)致這些省市受強(qiáng)下沉氣流影響，不斷有褐飛虱遷入種群降落；由于這種增強(qiáng)和西移常是振蕩式(或非連續(xù)性)的。在其振蕩過(guò)程中，常在副高主體的西南側(cè)、西側(cè)和西北側(cè)陣發(fā)性地出現(xiàn)東南氣流、偏南氣流和西南氣流，并輸送蟲(chóng)源北上，為褐飛虱種群在江蘇的降落提供動(dòng)力，典型的年份有1983年、1995年和2005年。

有些年份雖然是拉尼娜年，但褐飛虱的遷入?yún)s是偏重以上的發(fā)生，如2006年江蘇全省褐飛虱普遍大發(fā)生，1985年江蘇中部和南部偏重以上發(fā)生，1990年江蘇蘇南地區(qū)大發(fā)生。據(jù)李崇銀[32]的研究，ENSO年(El Nino年)西北太平洋發(fā)生的熱帶氣旋總數(shù)偏少，在我國(guó)沿海登陸的熱帶氣旋次數(shù)也少；反ENSO年(La Nina年)則相反。楊淑瑞等[33]研究指出：ENSO年西北太平洋熱帶氣旋生成位置偏東偏南，強(qiáng)熱帶氣旋持續(xù)天數(shù)較多，首次熱帶氣旋出現(xiàn)日期較晚，而末次結(jié)束日期較早；反ENSO年則相反。已有學(xué)者就臺(tái)風(fēng)(或強(qiáng)熱帶氣旋)對(duì)褐飛虱遷入影響開(kāi)展過(guò)一系列研究[34- 35]，證實(shí)：在多強(qiáng)熱帶氣旋登陸的年份及其影響區(qū)，褐飛虱的遷入峰次多、遷入量大、發(fā)生程度重。對(duì)比歷年登陸并影響江蘇的強(qiáng)熱帶氣旋及其影響期間發(fā)生的褐飛虱遷入蟲(chóng)情資料后發(fā)現(xiàn)：2006年有7個(gè)強(qiáng)熱帶氣旋登陸我國(guó)，其中5個(gè)影響到江蘇大部；1985年有9個(gè)強(qiáng)熱帶氣旋登陸我國(guó)，其中4個(gè)影響到江蘇中部和南部；1990年也有9個(gè)強(qiáng)熱帶氣旋登陸我國(guó)，其中3個(gè)影響到江蘇蘇南地區(qū)，而且這些登陸強(qiáng)熱帶氣旋都發(fā)生在7—9月，表明登陸熱帶氣旋的影響是導(dǎo)致江蘇省褐飛虱災(zāi)變性遷入的重要因素之一。雖然其它拉尼娜年也有熱帶氣旋登陸并影響我國(guó)，但影響到江蘇的個(gè)數(shù)、范圍和程度都不如這3a。

還有個(gè)別年份如1988年，ONI指數(shù)絕對(duì)值很小，年均值為-0.2，但全年ONI值卻變化于-1.95—+1.63之間，是典型的強(qiáng)厄爾尼諾事件向強(qiáng)拉尼娜事件的過(guò)渡年。這一年蘇南地區(qū)褐飛虱的災(zāi)變性遷入很明顯，這是因強(qiáng)厄爾尼諾事件的滯后效應(yīng)而導(dǎo)致的。事實(shí)上，因強(qiáng)厄爾尼諾效應(yīng)導(dǎo)致的1987—1988年的暖冬和1988年早春的西南季風(fēng)偏早、偏強(qiáng)北上對(duì)越冬蟲(chóng)源的高基數(shù)和春夏北遷起了關(guān)鍵作用，也為這一年蘇南地區(qū)褐飛虱大發(fā)生奠定了基礎(chǔ)。

2.3 氣候異常對(duì)褐飛虱遷入量的影響

反映某一地區(qū)氣候異常的關(guān)鍵要素是降水和氣溫，本文根據(jù)歷年高郵、通州、宜興3站逐日褐飛虱燈誘資料，結(jié)合當(dāng)?shù)貧鉁亍⒔邓Y料，分析了6—10月的降水和氣溫對(duì)褐飛虱遷入的影響。

2.3.1 降水對(duì)褐飛虱遷入的影響

一個(gè)地方的基本降水特征可以從降水量和降水日數(shù)上反映出來(lái)。將1983—2010年間6—10月降水日數(shù)與這28a間高郵、通州和宜興三個(gè)站點(diǎn)褐飛虱遷入峰次對(duì)應(yīng)起來(lái)分析后發(fā)現(xiàn)(圖4)：降水日數(shù)多的年份，褐飛虱遷入峰次多。高郵站褐飛虱遷入峰次達(dá)到8次的5a中有4a降水日數(shù)超過(guò)平均值，占80%；通州站遷入峰次達(dá)到8次的10a中有6a降水日數(shù)超過(guò)平均值，占60%；宜興遷入峰次達(dá)到8次的10a中有4a年降水日數(shù)達(dá)到或超過(guò)平均值，占40%。可見(jiàn)，褐飛虱的遷入峰次與降水日數(shù)有關(guān)，降水日數(shù)越多，遷入峰次就越多，降水對(duì)褐飛虱的遷入(降落)有明顯的動(dòng)力迫降作用。但從三個(gè)站降水日數(shù)對(duì)遷入峰次的影響來(lái)看，降水日數(shù)多并不是遷入峰次多的唯一原因。實(shí)際上，無(wú)降水時(shí)的強(qiáng)下沉氣流也會(huì)對(duì)遷入峰次有較大的影響[36]。

圖4 高郵、通州和宜興3站1983—2010年褐飛虱發(fā)生峰次與降水日數(shù)

分析1983—2010年間6—10月降水日數(shù)與這28a間3個(gè)站點(diǎn)褐飛虱發(fā)生等級(jí)情況可以發(fā)現(xiàn)(圖5)：高郵站褐飛虱偏重以上發(fā)生的6a中有4a降水日數(shù)超過(guò)了平均值，通州站褐飛虱偏重以上發(fā)生的5a所有年份降水日數(shù)都超過(guò)了平均值，宜興站偏重以上發(fā)生的8a中有4a降水日數(shù)超過(guò)了平均值。由此可見(jiàn)，降水日數(shù)的多少對(duì)褐飛虱的遷入量有明顯的影響，降水日數(shù)越多，遷入量就越多。但有些年份，褐飛虱遷入量多，降水日數(shù)不一定多，如2006年江蘇全省降水日數(shù)并不多，遷入量卻很多，這一年副高短期振蕩造成的間歇性、高頻次強(qiáng)下沉氣流給褐飛虱的遷入創(chuàng)造了良好的條件[36]。

從圖6給出的3個(gè)站點(diǎn)6—10月的降水量距平百分率的年際變化和圖1所提供的遷入蟲(chóng)量來(lái)看，在高郵站褐飛虱偏重或大發(fā)生的6a中有4a降水量偏多，即1983、1987、1991和2007年，占66.67%；通州站5個(gè)褐飛虱偏重或大發(fā)生的年份中有3a降水量偏多，即1983、1987和1991年，占60%；宜興站偏重或大發(fā)生的8a中，1985、1987、1990和1991年降水量偏多，占50%。表明降水量多少對(duì)褐飛虱的降落有明顯的影響。

對(duì)一個(gè)植保站而言，某一年份的褐飛虱遷入發(fā)生程度重(4級(jí)以上)，有可能由兩種情況導(dǎo)致的：一是遷入量不大(須達(dá)到一定的量級(jí))，但遷入峰次多，累積效應(yīng)比較明顯，全年遷入蟲(chóng)量達(dá)到了4級(jí)以上，這種情況發(fā)生概率最高，高郵站為4/6、通州站為4/5、宜興站為7/8；二是遷入峰次不多，但單次遷入量特大，也達(dá)到了全年發(fā)生程度4級(jí)以上，這種情況局地性很強(qiáng)，如高郵站的1995、2006年，通州站的2006年，宜興站的2006年，特別是2006年整個(gè)長(zhǎng)江中下游稻區(qū)在8月底至9月初，因副高短期振蕩出現(xiàn)了兩次特大遷飛量和“飛虱雨”。當(dāng)然也有遷入峰次很多，但單一峰次蟲(chóng)量不是很大，總蟲(chóng)量達(dá)不到4級(jí)以上的情況，如高郵站的1985、1990年。

圖5 高郵、通州和宜興3站1983—2010年褐飛虱發(fā)生等級(jí)與降水日數(shù)

圖6 高郵、通州、宜興三站1981—2010年降水距平百分率的年際變化圖

一個(gè)時(shí)間段的降水量累積效應(yīng)可以從降水強(qiáng)度、降水持續(xù)性和降水頻次3個(gè)方面來(lái)體現(xiàn)，同樣的降水量值有可能由4種情況造成的：一是降水強(qiáng)度大，降水頻次多，但降水歷時(shí)短(如陣性降水，多由強(qiáng)對(duì)流性天氣導(dǎo)致)；二是降水頻次多，但降水強(qiáng)度小，降水歷時(shí)短(如間歇性降水)；三是降水歷時(shí)長(zhǎng)，但降水強(qiáng)度不大，降水頻次也不多(如連續(xù)性降水)；四是降水強(qiáng)度特大，但降水歷時(shí)不長(zhǎng)，降水頻次也少(如暴雨、大暴雨甚至特大暴雨)。第一、二、三種情況導(dǎo)致的降水持續(xù)效應(yīng)，能使多日、多批次(可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的)遷飛途經(jīng)該降水區(qū)域的褐飛虱種群受到一定大小和力度的雨滴下沖及降水引起的拖曳下沉氣流的動(dòng)力脅迫而降落地面，且不致于沖刷致死，能存活上燈，從而導(dǎo)致某一時(shí)間段或某一遷飛季的大遷入量和多遷入峰次。第四種情況對(duì)種群的遷入意義不大，即使有遷入，也會(huì)被沖刷至死，不能上燈計(jì)數(shù)；因此，降水對(duì)褐飛虱遷入的影響是有條件的，只有遷飛季內(nèi)降水在一定強(qiáng)度以下、頻次多、累積量大的年份才有利于褐飛虱偏重以上遷入的發(fā)生。

綜合降水量和降水頻次兩方面的影響可以看出：3站褐飛虱遷入偏重以上發(fā)生的年份中，高郵站6a中有4a 的6—10月遷飛季內(nèi)降水量大、降水頻次多，通州站5a中有4a降水量大、降水頻次多，宜興站8a中有7a降水量大、降水頻次多。由此可以看出；一定強(qiáng)度(中雨強(qiáng)度以下)以內(nèi)的降水，在蟲(chóng)源輸送得到保證的前提下，降水區(qū)內(nèi)降水累積量越大、降水頻次越高，褐飛虱遷入累計(jì)量越大、遷入峰次也越多，最終導(dǎo)致其遷入和災(zāi)變的發(fā)生程度越嚴(yán)重。

為了定量反映降水異常對(duì)褐飛虱遷入的影響，本文從氣候?qū)W角度將當(dāng)月總降水量與當(dāng)月降水日數(shù)的比值定義為月降水強(qiáng)度，分別以歷年6—10月降水量、降水日數(shù)和降水強(qiáng)度為預(yù)報(bào)因子，對(duì)褐飛虱遷入發(fā)生等級(jí)進(jìn)行回歸分析。3個(gè)站點(diǎn)褐飛虱發(fā)生等級(jí)的回歸方程復(fù)相關(guān)系數(shù)(R)都較大，通過(guò)了F檢驗(yàn)，置信度(P)達(dá)0.001。3個(gè)方程的回代檢驗(yàn)正確率都在60%—80%之間，說(shuō)明降水對(duì)遷入有明顯的影響。具體回歸方程為：

高郵站Y=1.577+0.006X1+0.205X2

式中，Y為褐飛虱遷入發(fā)生等級(jí)；X1為7月降水量，X2為6月降水強(qiáng)度；R=0.649；F=9.088；P=0.001

其中7月降水量對(duì)于褐飛虱的遷入影響比6月降水強(qiáng)度大。

通州站Y=0.121+0.622X1+0.005X2

Y為褐飛虱遷入發(fā)生等級(jí)；X1為8月降水強(qiáng)度，X2為7月降水量；R=0.639；F=8.622；P=0.001。

其中8月降水強(qiáng)度對(duì)褐飛虱遷入的影響比7月降水量大。

宜興站Y=-0.328+0.202X1+0.124X2+0.165X3+0.178X4

Y為褐飛虱遷入發(fā)生等級(jí)；X1為7月降水強(qiáng)度，X2為8月降水日數(shù)，X3為10月降水日數(shù)，X4為9月降水日數(shù)；R=0.742；F=7.040；P=0.001。

其中7月降水強(qiáng)度對(duì)褐飛虱遷入的影響最大，其它因子的作用大小依次為8月降水日數(shù)、10月降水日數(shù)和9月降水日數(shù)。

2.3.2 溫度對(duì)褐飛虱遷入的影響

通過(guò)計(jì)算高郵、通州和宜興三站的整個(gè)夏季(6—8月)的平均氣溫距平值和秋季褐飛虱為害期(9—10月)的平均氣溫距平值，得到圖7所示的變化曲線。分析其特征發(fā)現(xiàn)：這3個(gè)站點(diǎn)氣溫變化趨勢(shì)比較一致，遷飛季內(nèi)氣溫波動(dòng)都較大?？紤]到1983—2010年的28a中，1994年是全球變暖突變年，1983—1993年是冷期，1994年以來(lái)是暖期，以1994年為分界年，分別計(jì)算冷期、暖期兩個(gè)時(shí)段的6—8月和9—10月氣溫平均值，再結(jié)合圖1和圖7分析可以發(fā)現(xiàn)：在高郵站褐飛虱偏重或大發(fā)生的6a中，夏溫低的年份為1983、1987、1991年，正常的為1995、2007年，偏高的為2006年；秋季(9—10月)氣溫偏高的年份有6a。通州站褐飛虱偏重或大發(fā)生的5a中有4a是夏溫低的(2006年夏溫偏高)；秋溫高的則有4a(1991年秋溫偏低)。宜興站偏重或大發(fā)生的8a中，夏溫低的年份有4a(1983、1985、1987和1991年)，另外4a(1988、1990、2005和2006年)夏溫偏高；而秋溫高的年份有6a(1988、1990秋溫偏低)。

雖然2006年夏秋季長(zhǎng)江中下游地區(qū)受副高控制，氣溫偏高，但副高短期振蕩明顯，當(dāng)年8月底至9月初，中國(guó)大陸20—30°N之間的區(qū)域均為一致的偏南氣流，這對(duì)褐飛虱的北遷極為有利，而33°N附近已經(jīng)存在較強(qiáng)的西風(fēng)帶，并一直向南移動(dòng)、擴(kuò)展，與偏南氣流在江蘇匯合，導(dǎo)致江蘇地區(qū)出現(xiàn)了歷史罕見(jiàn)的集中遷入[28]。通州站1991年秋季雖然溫度較低，但雨日和降水量均多，所以褐飛虱遷入量也較多。1988年9月22日有一個(gè)較強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)8817號(hào)臺(tái)風(fēng)(風(fēng)力在12級(jí)以上)登陸廣東，使得浙江南部、江西東部、福建和廣東東部等地出現(xiàn)了大暴雨，而安徽南部、浙江北部和江蘇南部等地區(qū)也有一定強(qiáng)度(小到中雨級(jí)別)的降水，所以宜興出現(xiàn)了褐飛虱的集中降落，而通州和高郵位于江蘇東部和中部，臺(tái)風(fēng)對(duì)這兩個(gè)地區(qū)沒(méi)有影響，三維氣流場(chǎng)也不利于褐飛虱遷入，因此，這兩地也就沒(méi)有褐飛虱的明顯遷入。1990年7月11—15日和9月10—15日，宜興一直為雨日，而通州和高郵降水量和雨日都很少，所以宜興在這幾日內(nèi)有大量褐飛虱遷入，而通州和高郵遷入量較少。由此可見(jiàn)：在蟲(chóng)源條件滿足的前提下，夏秋季三維流場(chǎng)、降水和溫度場(chǎng)的配置對(duì)褐飛虱的遷入有十分重要的影響，動(dòng)力條件是關(guān)鍵，熱力條件只起輔助作用。

圖7 高郵、通州和宜興三站1983—2010年夏季和秋季平均溫度距平值年際變化

因此，秋溫高對(duì)褐飛虱的遷入和為害更有利，因?yàn)楹诛w虱生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖的適宜溫度為20—30℃，尤其以26—28℃最為適宜，溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于其生長(zhǎng)發(fā)育。而且，秋季溫度在一定范圍內(nèi)的偏高(日平均氣溫不超過(guò)28℃)有利于褐飛虱的滯留，發(fā)生代數(shù)會(huì)比常年增加。而夏季氣溫偏低，必須有降水日數(shù)偏多來(lái)作為大遷入總量、多遷入頻次的支撐條件，才能引起夏季褐飛虱偏重以上程度的遷入和田間為害。

由此可見(jiàn)，“盛夏不熱，晚秋不冷，夏秋多雨”的氣候確實(shí)有利于江蘇稻區(qū)褐飛虱的遷入與為害。

3 結(jié)論與討論

本文根據(jù)1983—2010年江蘇省褐飛虱燈誘蟲(chóng)情資料、1981—2010年ONI指數(shù)和SOI指數(shù)及1983—2010年江蘇省氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)，分析了江蘇省褐飛虱的發(fā)生特征，探討了氣候異常對(duì)江蘇省褐飛虱災(zāi)變性遷入的影響。研究得到以下結(jié)論：

(1)赤道東太平洋海表水溫持續(xù)偏高的厄爾尼諾事件易引發(fā)江蘇省褐飛虱偏重以上程度的發(fā)生，且其首次遷入峰的出現(xiàn)時(shí)間與厄爾尼諾事件開(kāi)始期之間有1—14個(gè)月的滯后期。

(2)南方濤動(dòng)指數(shù)(SOI)持續(xù)出現(xiàn)負(fù)值的厄爾尼諾事件發(fā)生的當(dāng)年或次年，褐飛虱為偏重以上發(fā)生程度，且其首次遷入峰的出現(xiàn)時(shí)間也滯后于SOI負(fù)值開(kāi)始期1—14個(gè)月。

(3)登陸并影響江蘇的強(qiáng)熱帶氣旋偏多的拉尼娜年份會(huì)出現(xiàn)褐飛虱偏重以上的發(fā)生。

(4)降水對(duì)褐飛虱遷入的影響明顯，但有限制條件；降水量大、降水日數(shù)多的年份褐飛虱遷入量大、發(fā)生程度重；以6—10月降水量、降水日數(shù)和降水強(qiáng)度為預(yù)報(bào)因子，建立褐飛虱發(fā)生等級(jí)的回歸方程，方程擬合和試報(bào)效果較好。

(5)夏秋季6—10月氣溫的異常對(duì)江蘇省褐飛虱遷入的發(fā)生有一定的影響，夏溫低、秋溫高的年份會(huì)導(dǎo)致江蘇省褐飛虱偏重以上的發(fā)生，但秋溫高的作用比夏溫低更明顯。

海溫場(chǎng)以熱力作用為源通過(guò)海氣相互作用影響大氣環(huán)流，繼而驅(qū)動(dòng)氣候變化，控制或影響天氣系統(tǒng)、天氣過(guò)程，最終影響褐飛虱的遷入和災(zāi)變。南方濤動(dòng)以東太平洋副熱帶高壓與低緯印度洋和西太平洋赤道低壓之間“蹺蹺板”式的負(fù)相關(guān)來(lái)體現(xiàn)南半球中、低緯氣壓場(chǎng)低頻振蕩，從動(dòng)力作用上實(shí)現(xiàn)海氣相互作用對(duì)大氣環(huán)流調(diào)整的影響。兩者共同影響的結(jié)果是造成全球行星風(fēng)帶、大氣環(huán)流及季風(fēng)系統(tǒng)、天氣系統(tǒng)和天氣過(guò)程的時(shí)空變化，繼而影響褐飛虱蟲(chóng)源地、遷飛區(qū)、降落區(qū)的天氣、氣候變化，最終影響到褐飛虱在我國(guó)的區(qū)域性遷入和災(zāi)變。本文研究發(fā)現(xiàn)的褐飛虱遷入的偏重以上發(fā)生與ENSO事件、氣候異常之間存在的關(guān)系只是初步的，至于深層次的定量關(guān)系研究及海溫場(chǎng)—海氣相互作用—大氣環(huán)流—天氣、氣候—褐飛虱遷入量傳遞影響機(jī)制的進(jìn)一步探討是下一步的重要研究目標(biāo)。

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