彭榮南， 楊杰顏， 吳乃庚

(1.電白氣象局，廣東電白　525400；2.廣東省氣象臺，廣東廣州　514000)

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臺風過程氣象因子引發(fā)的對蝦養(yǎng)殖場水質突變分析

彭榮南1， 楊杰顏1， 吳乃庚2

(1.電白氣象局，廣東電白525400；2.廣東省氣象臺，廣東廣州514000)

摘要：利用電白的海水養(yǎng)殖氣象試驗站觀測資料、常規(guī)天氣觀測資料，對2014年9月14—18日第15號臺風“海鷗”的影響過程電白雞打港對蝦養(yǎng)殖場生產實際情況進行了初步分析。結果表明：臺風來臨前(14—15日)其外圍下沉氣流增溫，引起水溫異常升高，水體溶解氧(DO)下降，對蝦進食減少。隨著臺風靠近(15—16日)，一方面氣壓的急劇下降不利于水體溶解氧和使得底層有毒物質上??；另一方面，風切變引起水環(huán)流擾亂，有毒物質擴撒，大風引起對蝦過度應激反應；同時，伴隨陰雨寡照使得水體作物光合作用減少(DO減少)，DO達到最低，對蝦病害明顯?！昂ｚt”帶來的暴雨降水偏酸，降水過后池塘水體酸堿度下降，但得益于前期準備措施，酸性降水對水體環(huán)境總體影響不大。

關鍵詞：應用氣象； 對蝦養(yǎng)殖； 臺風； 氣象因子； 對蝦養(yǎng)殖； 水質突變； 電白

電白位于廣東省西南部沿海，背山面海，是水產養(yǎng)殖大區(qū)，海水養(yǎng)殖產量占茂名市(水產產量在全省排第一)的80%，是廣東省重要的漁業(yè)基地。水產養(yǎng)殖、海洋捕撈易受臺風、暴雨等氣象災害影響[1-3]，其中作為重要產業(yè)的“對蝦”養(yǎng)殖近年受氣象災害影響巨大，對蝦產量驟降，對蝦養(yǎng)殖業(yè)屢受重創(chuàng)[4]，如2013年全球范圍蝦病和臺風災害頻發(fā)，蝦產量比預期減少23%。氣象因素對“對蝦”的影響主要與其過激反應及其生長的水體發(fā)生變化有關(對蝦應激反應是依靠自身平衡機制在環(huán)境突變時維持機體的平衡狀態(tài))。已有研究和養(yǎng)殖經驗表明，臺風前的高溫影響、臺風過程中的大風、暴雨引發(fā)的水流速度流向突變、雷聲閃電引起的驚嚇、暴雨造成的水體pH下降、臺風前的長日照突變?yōu)榕_風過程中的寡日照、低氣壓造成水體的溶解氧突然下降等因子都會引起對蝦的過度應激反應，從而造成對蝦受傷病變[5-6]。目前，大多數(shù)研究以經驗規(guī)律總結及定性判別氣象因子對水質和對蝦養(yǎng)殖影響為主[7-8]，結合到具體災害天氣個例和具體氣象、水體多要素綜合監(jiān)測資料進行的定量分析并不多見。

2014年第15號臺風“海鷗”過程(1415海鷗)對水產養(yǎng)殖影響較大，電白超過30%蝦塘受到嚴重影響，小蝦基本絕收。因此，本研究利用電白雞打港對蝦養(yǎng)殖場的海水養(yǎng)殖氣象試驗站觀測資料，結合臺風“海鷗”過程進行了初步的特征分析，并針對臺風來臨前、影響期間和過程后提出了具體的防御對策和建議，以期為氣象在“對蝦養(yǎng)殖”服務應用中提供一些參考。

1資料來源

1)天氣形勢分析采用常規(guī)氣象觀測資料，臺風路徑分析采用國家氣象中心的熱帶氣旋定位資料(圖1)。

圖1　2014年第15號臺風“海鷗”路徑

2)對蝦養(yǎng)殖場附近大氣和水體監(jiān)測資料采用位于電白的雞打港對蝦養(yǎng)殖場的海水養(yǎng)殖氣象試驗站資料(該站點是電白氣象局為做好海水養(yǎng)殖氣象預報服務和相關分析研究于2012年建立的試驗站，資料為逐10 min自動觀測。通過近2年有關的氣象因子和水質因子資料數(shù)據(jù)分析，資料穩(wěn)定準確。)，時段為2014年9月14—17日。氣象因子觀測包括：風向、風速、氣溫、日照時數(shù)、氣壓、降水等。水體因子觀測包括：水溫(不同深度)、水體溶解氧(dissolved oxygen，DO)、酸堿度(pH值)等。

2臺風過程引起池塘水質突變分析

2.1臺風前外圍下沉環(huán)流對水體的影響

水體含氧量是水體自凈能力的重要指標，是養(yǎng)蝦池最重要的、變化最大的生態(tài)因子。根據(jù)我國漁業(yè)水質標準GB1607-89對養(yǎng)殖DO質量濃度明確規(guī)定，在24 h中必須16 h以上大于5 mg·L-1，其余任何時候不得低于3 mg·L-1。一般而言，除了水生植物光合作用造成的水體含氧量日變化外(白天由于浮游生物的光合作用產生氧氣使得水體含氧量增高，夜晚則由于無光合作用，生物快速消耗水體含氧)，水溫越低，水體溶解氧越大，而水溫突然升高會造成水體氧的質量濃度下降[9-10]。臺風過程前外圍環(huán)流往往會帶來晴熱天氣[11]，對池塘水溫和水質影響明顯。14—15日受“海鷗”外圍下沉環(huán)流影響電白晴熱天氣明顯，尤其15日日照時數(shù)高達10.2 h，平均氣溫較前一日升高了1.3 ℃，最高氣溫(34.2 ℃)升高了3.6℃。

大氣下沉增溫引起的水溫明顯變化。從圖2試驗站池塘內逐10 min氣溫、水溫、DO曲線分布可見，5 cm深處的水溫，10：40出現(xiàn)了最高水溫53.2 ℃，較前一天上升了6.8 ℃，比較當天的最低水溫(25.3 ℃)升高達27.9 ℃；而50 cm處的水溫，日最高水溫也接近50 ℃(48.9 ℃)，較當天的最低水溫(26.8 ℃)升高了22.1 ℃。由于水溫的異常升高，引起了DO質量濃度迅速下降。研究表明，溶解氧直接影響水產的進食和生長健康，當DO下降時，餌料的消化利用率下降；溶解氧下降至3 mg·L-1以下時，對蝦攝食明顯減少，甚至發(fā)?。蝗芙庋踅档偷?.5 mg·L-1時對蝦幾乎很少攝食，持續(xù)下降到1 mg·L-1以下時，窒息死亡的可能性極高[7-10]。從圖2可見，自14日下午DO質量濃度由超過40 mg·L-1降到15日下午不足1.5 mg·L-1，14日夜間到16日中午絕大部分時次的水體氧的質量濃度都低于5 mg·L-1，對蝦受到影響，進食明顯減少。但幸好該次過程高溫僅維持了1 d，150 cm深處的水溫剛開始小幅上升(溫度介于30～32 ℃之間)，16日起水溫又開始下降，水體溶解氧在16日傍晚前后回升至10 mg·L-1左右(由于伴隨其它一些氣象因子影響制約，回升并非十分明顯)。

圖2　2014年9月14-17日海水養(yǎng)殖場試驗站池塘逐10 min氣溫(單位：℃)、水溫(單位：℃)和水體溶解氧(DO)(單位：mg·L-1)分布

2.2臺風過程中氣壓突然下降對水體的影響

已有研究表明，一定溫度和平衡狀態(tài)下，氣體在液體里的溶解度和該氣體的分壓成正比，對實際大氣，氧分壓p(O2)為實際大氣壓p0的0.231 5，即p(O2)=0.231 5P0[7]。圖3給出了9月14—17日池塘里DO和大氣壓(減去了970 hPa)的時間變化曲線。從圖3中可見，“海鷗”臺風過程氣壓變化與池塘水溶解氧變化密切相關。氣壓變化與臺風中心與當?shù)氐木嚯x達最小值時，當?shù)貧鈮航抵磷畹椭怠?6日09：00前后，當?shù)貧鈮撼霈F(xiàn)谷值970.1 hPa，24 h變壓13.7 hPa，明顯加劇了水體氧質量濃度的下降，同時受寡日照影響，浮游生物光合作用減弱，產生的氧氣量下降，在氣壓谷部(16日)水體氧質量濃度達到了低點(圖2、圖3)。16日傍晚前后(光合作用減弱)，隨著水溫持續(xù)走低和氣壓上升，水體氧質量濃度逐漸增大。

圖32014年9月14-17日海水養(yǎng)殖場試驗站池塘逐10 min大氣壓(單位：hPa)、水體溶解氧(單位：mg·L-1)時間變化

另外，池塘底部的有機物分解時會產生含有甲烷、硫化氫等有毒成分的氣體，以小氣泡的形式相對穩(wěn)定地附著在水底(大氣壓穩(wěn)定時)，大氣壓明顯下降時容易造成有毒氣泡上浮將有毒成分擴撒到對蝦生活的上層水體，是對蝦出現(xiàn)病害的重要影響因素之一[12-13]。由此可見，臺風影響下氣壓急劇下降，對15—16日的對蝦病害，特別是16日白天影響明顯。

2.3臺風過程的大風變化對水體的影響

研究表明，風向改變、風速加大，會造成池塘的水環(huán)流發(fā)生混亂變向，使得聚集在下層和池塘中央的有毒物質擴撒，進而造成對蝦發(fā)病[12]。圖4是9月14—17日自動氣象站風向和風速觀測記錄。圖4a可見，隨著臺風移動路徑的改變，其風場會迅速演變，受“海鷗”進入南海后外圍環(huán)流影響，14日夜間起電白從前期的東南風(100°～160゜)快速轉為偏北風(315°～359°、0°～45°)，氣流出現(xiàn)的南北(反向)切變造成了池塘水流的擾亂和變向，打破原來建立的平衡使得水體下部缺氧層容易上翻，加劇水體含氧量下降。另一方面，由圖4b可見，從15日10：00開始到16日，風速有一個突然增大，然后逐漸減弱的過程，其中16日大風穩(wěn)定在6級以上；過程最大風力達22.6 m·s-1(9級)。風向改變和風速增大構成的大氣環(huán)流變化，使得有毒物質更大擴散，更容易導致對蝦病害。同時，16—17日的大風造成對蝦過激反應，活蝦機體受損傷。18日之后，風向和風速趨于穩(wěn)定減弱，其對蝦病害影響逐漸減小。

圖4　2014年9月14—17日海水養(yǎng)殖場試驗站的逐時最大風風向(a)和小時最大風速(b)變化

2.4臺風降水對養(yǎng)殖場水體的影響

研究表明，池塘pH值下降至弱酸性時，銅、鉛、鐵、鋅、鉻等重金屬離子會游離于水中，對水產產生毒性，pH值降至6以下時，對水中生物產生明顯有害作用；pH值超過8.5也會對水中生物產生一定的不利影響；pH值在6.9～8.1之間的養(yǎng)殖水域最好[5-6]。該次臺風過程降水前，由于養(yǎng)殖場提前及時調整池塘pH至較高水平，15日20：30池塘水體的pH達峰值9.06。臺風帶來的降水從15日20：00開始，一直持續(xù)到了17日07：00，第一場雨pH較低(僅4.95)，屬酸性，隨后降水pH值略有升高，回復到弱酸性-中性。降水結束時，17日06：40池塘水體pH下降至8.37谷值(圖5)?？梢?，由于提前采取防御措施，該次暴雨的降水雖然偏酸性，但過程未對所觀測的養(yǎng)殖場造成明顯影響。

圖5　2014年9月14—17日海水養(yǎng)殖場試驗站大氣逐時雨量、降水的pH值變化

3對蝦養(yǎng)殖業(yè)防御臺風對策建議

綜合上述特征分析，結合相關學者研究成果[13-14]及近兩年利用海水養(yǎng)殖氣象試驗站資料的服務應用情況，針對臺風過程對蝦養(yǎng)殖防御初步形成了以下幾點建議。

1)臺風前防御對策。

一是提前關注天氣預報，了解臺風動態(tài)，為防御贏得時間；二是至少提前3 d進行“肥水控”，控制水體溶氧出現(xiàn)下降期后及時得到補充；三是天氣悶熱時減少投餌，保持不出現(xiàn)殘餌，防止殘餌腐變，形成有毒物質；四是臺前高溫天氣，增加打氧時間，維持池塘良好水循環(huán)和較高溶解氧，特別是如果長時間外圍高溫影響需警惕關注。

2)臺風中防御對策。

一是密切關注了解臺風風力和降雨量，及時調整防御對策。停止打氧，保護供電線路，準備充足增氧機；二是臺風時水循環(huán)被方向多變的強風打亂，下層有毒物質上翻可能致病，確保臺風過后及時開增氧機增氣，重新建立水循環(huán)，防止蝦池海淡水分層，底層缺氧，引起對蝦疾病。

3)臺風后防御對策。

一是關注最新天氣報告，了解降雨量情況、臺風過后是否有連續(xù)降水和是否有西北風(注：電白沿海當?shù)叵募就詵|南風為主，出現(xiàn)西北風意味著風向切變，并造成池塘水流擾亂、逆向)，臺風過后的連續(xù)降水和西北風不利于池塘恢復生態(tài)和良性水循環(huán)，應及時采取應對措施。二是搶收復產，強臺風過后，損失不可避免，視損失情況及時搶收中大蝦，以防傷蝦病變造成更大損失；修理受損的生產設施，迅速復產，減少損失。三是適當排掉池塘一部分表層舊水，注入適量新鮮海水，快速改善水質。四是調整投餌量，在風小無浪的時候可以多投餌，風浪較大時不投餌；風力較大或下暴雨時不投餌。五是加強巡池，臺風過后池塘水質變化較大，對蝦容易出現(xiàn)病害，要仔細觀察是否有病態(tài)以及對蝦攝食及殘餌情況，發(fā)生蝦病時要詳細檢測，對癥用藥，防止亂投醫(yī)濫用藥，以免蝦池帶來二次感染。

4結論

通過對臺風“海鷗”實際個例期間試驗基地大氣和水體觀測分析，對比了各種氣象因子與對蝦發(fā)病情況，得到了以下初步結論：

1)臺風來臨前，受其外圍下沉氣流增溫影響，使得9月15日水體增溫，造成了溶解氧含量下降和對蝦進食下降。但短期(1d)影響，150 cm深處水溫增幅較小。

2)隨著臺風靠近，氣壓的急劇下降不利于水體氧的溶解，還使得底層有毒物質上浮，臺風環(huán)流使得池塘附近環(huán)流顯著改變(風向改變、風速增大)有利于有毒物質擴散，結合陰雨寡照使得水體作物光合作用減少(水體溶解氧減少)，使蝦病害嚴重。過程后期由于各種不利條件減弱(氣溫下降、氣壓上升、環(huán)流穩(wěn)定減弱、日照增加)，水體氧質量濃度增加，使蝦病害得到控制并逐漸好轉。

3)酸性降水對對蝦養(yǎng)殖影響明顯，但通過提前提高pH值防御措施，該次臺風暴雨的降水雖然偏酸性，但未對養(yǎng)殖場造成明顯影響。

因此，臺風過程氣溫、氣壓、風向、風速和降水等多種氣象因子對對蝦養(yǎng)殖環(huán)境影響重大，臺風來臨準確的臺風預報可提高對蝦養(yǎng)殖的防御效率(如提前幾天進行有效的肥水控制、延長有益藻生長期等，可以大大提高對蝦的應激能力)，遇到較強級別臺風時，可及早安排搶收，有效降低損失。另外，臺風過后，也需關注連續(xù)陰雨天受嚴重影響池塘生態(tài)的恢復，防止災害的疊加效應。需要指出的是，本研究僅是利用試驗觀測場資料結合臺風“海鷗”個例對對蝦養(yǎng)殖的一些氣象因子影響和特征進行了初步分析，更多氣象因子與對蝦養(yǎng)殖影響機理，今后仍需結合更多個例進行深入研究。

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收稿日期：2015-04-10

基金項目：廣東省氣象局科技研究項目(2013B01)

作者簡介：彭榮南(1983年生)，男，本科，助理工程師，現(xiàn)主要從事天氣預報及氣象服務工作。E-mail：690080896@qq.com

中圖分類號：P49

文獻標識碼：A

doi:10.3969/j.issn.1007-6190.2016.01.016

彭榮南， 楊杰顏， 吳乃庚.臺風過程氣象因子引發(fā)的對蝦養(yǎng)殖場水質突變分析[J].廣東氣象，2016,38(1)：66-69.