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        福建烤煙種植區(qū)暴雨變化特征分析*

        2017-08-30 01:34:33福建省氣象科學(xué)研究所福建省煙草專賣局煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所馬治國(guó)李文卿王芳彭繼達(dá)
        海峽科學(xué) 2017年6期
        關(guān)鍵詞:南平市煙區(qū)龍巖

        .福建省氣象科學(xué)研究所 . 福建省煙草專賣局煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所 馬治國(guó)李文卿王 芳彭繼達(dá)

        福建烤煙種植區(qū)暴雨變化特征分析*

        1.福建省氣象科學(xué)研究所 2. 福建省煙草專賣局煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所 馬治國(guó)1李文卿2王 芳1彭繼達(dá)1

        利用1971~2014年福建省烤煙種植區(qū)28個(gè)站的降水資料,對(duì)煙區(qū)暴雨日數(shù)和暴雨強(qiáng)度的變化特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明,福建煙區(qū)烤煙主要生長(zhǎng)期內(nèi)暴雨日數(shù)月變化呈現(xiàn)隨烤煙生育進(jìn)程而增加的趨勢(shì),其中南平煙區(qū)暴雨天氣主要發(fā)生在烤煙成熟期,而龍巖和三明煙區(qū)暴雨日數(shù)則在移栽期和成熟期略多,暴雨日數(shù)年際變化總體呈現(xiàn)隨年份遞增而增加的趨勢(shì),其中南平市增加趨勢(shì)不明顯,而龍巖和三明市暴雨日數(shù)增加趨勢(shì)較顯著;烤煙主要生長(zhǎng)期內(nèi)暴雨強(qiáng)度的月變化小,且各地區(qū)差異也小,暴雨強(qiáng)度平均值在67.5~79.8mm/d,暴雨強(qiáng)度年際變化總體呈現(xiàn)隨年份遞增而增加的趨勢(shì),其中南平煙區(qū)暴雨強(qiáng)度略有增加,但增加趨勢(shì)不明顯,而龍巖和三明煙區(qū)年均暴雨強(qiáng)度增加趨勢(shì)較顯著。

        烤煙 暴雨日數(shù) 暴雨強(qiáng)度 氣候特征 福建省

        1 概述

        我國(guó)南方是暴雨多發(fā)地區(qū),很多學(xué)者對(duì)暴雨氣候特征和成因進(jìn)行了相關(guān)研究,取得了許多成果[1-5]。如彭麗英等[6]分析了華南前汛期暴雨降水的氣候特征,指出華南前汛期暴雨降水量和頻次的變化趨勢(shì)都呈略減少的特征,華南的暴雨近50%集中發(fā)生在前汛期,其中又以福建與廣東的西北部為甚,華南的西南部較小。鮑名等[7]分析我國(guó)近40年暴雨發(fā)生頻率的年代際時(shí)空變化特征,夏季暴雨發(fā)生頻率具有明顯的年代際變化,且各地區(qū)暴雨的年代際變化有一定差異。林建等[8]研究得出21世紀(jì)以來(lái)南方地區(qū)暴雨過(guò)程明顯增多,但以短持續(xù)性強(qiáng)降水過(guò)程為主。伍紅雨等[9]得出華南平均年和前、后汛期暴雨日數(shù)呈微弱上升趨勢(shì),但是不明顯。第五次IPCC科學(xué)評(píng)估報(bào)告指出,大多數(shù)陸地上的強(qiáng)降水事件發(fā)生頻率有所上升[10]。我國(guó)極端降水的變化與IPCC評(píng)估報(bào)告的結(jié)論相同,在氣候變暖的背景下,極端降水發(fā)生頻率和強(qiáng)度具有增加的趨勢(shì)[11-15]。

        福建省烤煙種植主要分布在南平、三明和龍巖等西北部?jī)?nèi)陸地區(qū),是當(dāng)?shù)刂饕慕?jīng)濟(jì)作物,常年種植面積在6萬(wàn)ha左右,占全國(guó)產(chǎn)量的6%左右[16]。福建氣候溫和,日照充足,雨量充沛,適合烤煙生長(zhǎng),以清香型特色著稱,已成為全國(guó)卷煙重要基地之一,暴雨是其主要的氣象災(zāi)害,它引發(fā)的洪澇災(zāi)害對(duì)福建烤煙生產(chǎn)影響很大,常導(dǎo)致煙田長(zhǎng)時(shí)間積水,煙株根系活力下降,根系變黑,整株葉片變黃、萎蔫甚至死亡。因此,本文通過(guò)對(duì)福建省烤煙種植區(qū)歷史降水資料的分析,研究烤煙主要生長(zhǎng)期的暴雨分布變化特征,為烤煙安全生產(chǎn)和氣象減災(zāi)服務(wù)提供參考。

        2 材料與方法

        2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

        福建省日降水量數(shù)據(jù)來(lái)自福建省氣象局,降水資料包括福建烤煙種植區(qū)28個(gè)站1971~2014年1~7月的數(shù)據(jù)。烤煙物候期數(shù)據(jù)來(lái)源于福建省煙科所。

        2.2 研究方法

        2.2.1 烤煙主要生長(zhǎng)期的確定

        南平市種植的“CB1號(hào)(翠碧1號(hào))”烤煙品種大田生長(zhǎng)期一般為2月下旬~6月下旬,成熟采收期為5月中旬~6月下旬;南平市種植的“K326”和三明市種植的“云煙87”烤煙品種大田生長(zhǎng)期在3月上旬~7月上旬,成熟采收期在5月下旬~7月上旬;龍巖市種植的“云煙87”品種的大田生長(zhǎng)期在1月下旬~6月下旬,成熟期在4月下旬~6月下旬。因此,本文只分析烤煙大田主要生長(zhǎng)期(1~7月)的暴雨分布特征。

        2.2.2 暴雨日數(shù)和暴雨強(qiáng)度的界定

        暴雨日數(shù)定義為日降水量≥50.0mm的日數(shù),暴雨強(qiáng)度定義為暴雨以上的降水量之和與暴雨日數(shù)之比。

        2.2.3 暴雨變化的分析方法

        使用線性趨勢(shì)分析、多項(xiàng)式擬合法等[17]分析煙區(qū)暴雨日數(shù)和暴雨強(qiáng)度的變化趨勢(shì)特征,并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn);氣候要素的變化趨勢(shì)采用氣候傾向率[17]方法進(jìn)行分析。

        3 結(jié)果與分析

        3.1 暴雨日數(shù)變化特征

        3.1.1 暴雨日數(shù)月際變化特征

        從圖1可見,福建煙區(qū)烤煙主要生長(zhǎng)期暴雨日數(shù)的月變化呈增加趨勢(shì),其線性方程為y = 0.0802x + 0.241,線性系數(shù)為0.08 d/月,通過(guò)置信水平為0.05的顯著性檢驗(yàn),表明烤煙隨著生育時(shí)間推移,遭受暴雨洪澇危害的頻率增大。福建烤煙生育期內(nèi)暴雨日數(shù)出現(xiàn)最多的月份是6月份,平均值為1.0 d;最小的月份是2月份,為0.3 d。

        圖1 福建省烤煙主要生長(zhǎng)期暴雨日數(shù)月變化特征

        從南平、龍巖和三明市各個(gè)縣市來(lái)看,烤煙主要生育期內(nèi)暴雨變化特征可分成兩類變化,一種是以南平市為主,南平市暴雨日數(shù)變化特征是前少后多,1~2月不足0.1d,其后迅速增加,到6月份達(dá)到最大,為1.8d;說(shuō)明南平市烤煙洪澇災(zāi)害主要集中在成熟期。另外一種是龍巖和三明市為主,龍巖和三明市烤煙大田生長(zhǎng)期暴雨日數(shù)分布呈兩頭略多、中間稍少特征,整體表現(xiàn)較為穩(wěn)定,在0~1d之間波動(dòng);其中龍巖1月和7月分別是0.6 d和0.7d,三明最少月是4~5月,平均值是0.4 d,龍巖最小值是0.5 d,分布在2~4月和6月。南平市暴雨日數(shù)月際變化很大,從0.02 d到1.8 d,變異系數(shù)為90;而三明和龍巖煙區(qū),暴雨日數(shù)分布較為均勻,變化相對(duì)較小,變異系數(shù)分別為1.75和1.4。

        3.1.2 暴雨日數(shù)年際變化特征

        從圖2可見,近43年來(lái)暴雨日數(shù)呈增加趨勢(shì),線性方程為y = 0.0165x + 3.8651,每10年增長(zhǎng)了0.165 d,但是變化趨勢(shì)不明顯,沒有通過(guò)顯著性檢驗(yàn),這與鮑名等得出的全國(guó)年平均降水量變化趨勢(shì)不明顯的結(jié)論相一致[7]。43年中,南平市烤煙主要生長(zhǎng)期年最大暴雨日數(shù)出現(xiàn)在1998年,為8.3d;年最小暴雨日數(shù)出現(xiàn)在1991年,為2.1d;多年平均值為4.4d。

        從多項(xiàng)式模擬看南平市烤煙主要生長(zhǎng)期平均暴雨日數(shù)年際變化趨勢(shì),1970年代到1980年代前期、1990年代后期,2006~2014年呈現(xiàn)增加趨勢(shì),屬于多暴雨期;1980年代后期到1990年代前期、2000~2005年呈現(xiàn)減少趨勢(shì),屬于少暴雨期。

        圖2 南平市烤煙主要生長(zhǎng)期暴雨日數(shù)年際變化特征

        從圖3可見,近43年來(lái)暴雨日數(shù)總體趨勢(shì)呈增加趨勢(shì),線性方程分別為:龍巖y = 0.101x + 2.3104,三明y = 0.112x + 2.3425,每10年增長(zhǎng)了1.0 d和1.1d,通過(guò)了置信水平為0.01的顯著性檢驗(yàn)。43年中,龍巖和三明煙區(qū)主要生長(zhǎng)期最大暴雨日數(shù)分別出現(xiàn)在1999年和2004年,其值分別為12.4d和12.5d;三明年最小暴雨日數(shù)為0.4d,出現(xiàn)在1972~1973年、1975年,龍巖為0.3d,出現(xiàn)在1973年;多年平均值為3.6d 和4.8 d。

        龍巖和三明煙區(qū)烤煙主要生長(zhǎng)期平均暴雨日數(shù)年際變化特征還可以分成1972~2005年和 2004~2014年兩個(gè)時(shí)間段來(lái)分析,1972~2006年呈現(xiàn)增加趨勢(shì),暴雨日數(shù)分別以2.8d/10a和3.0d/10a的趨勢(shì)增加,趨勢(shì)系數(shù)分別為0.86和0.84,并通過(guò)置信水平為0.01的顯著性檢驗(yàn);2004~2014年烤煙生育期暴雨日數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢(shì),暴雨日數(shù)分別以6.3d/10a和8.8 d/10a的趨勢(shì)減少,趨勢(shì)系數(shù)分別為0.68和0.76,通過(guò)置信水平為0.01的顯著性檢驗(yàn)。

        圖3 龍巖市和三明市烤煙主要生長(zhǎng)期暴雨日數(shù)年際變化特征

        福建煙區(qū)烤煙主要生長(zhǎng)期暴雨日數(shù)年際變化趨勢(shì)均呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì),表明受氣候變化影響洪澇災(zāi)害的發(fā)生頻次增加,烤煙遭受洪澇災(zāi)害的危險(xiǎn)性增大;其中南平市暴雨日數(shù)年際變化不明顯,而龍巖和三明市年際變化趨勢(shì)較明顯,表明龍巖和三明市更容易引發(fā)暴雨洪澇災(zāi)害,危險(xiǎn)性高于南平市。在多暴雨期,對(duì)烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育危害很大,容易造成烤煙澇災(zāi),嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致絕收或減產(chǎn),且品質(zhì)下降。

        3.2 暴雨強(qiáng)度變化特征

        3.2.1 暴雨強(qiáng)度月際變化特征

        1971~2014年福建省煙區(qū)烤煙主要生長(zhǎng)期平均暴雨強(qiáng)度月變化特征如圖4所示,可看出平均暴雨強(qiáng)度隨著生育進(jìn)程有略微增加的趨勢(shì),線性方程為y = 1.0508x + 68.083,每月平均增加1.05 mm/d,趨勢(shì)系數(shù)為0.81,并通過(guò)置信水平為0.05的顯著性檢驗(yàn)。各月平均暴雨強(qiáng)度的變化差異不大,各個(gè)地區(qū)間的差異也不是很大;平均暴雨強(qiáng)度值在67.5~79.8 mm/d之間,各市最大值出現(xiàn)月份不同,南平市出現(xiàn)在6月,龍巖市在7月份,三明市在4月份。

        圖4 福建省烤煙主要生長(zhǎng)期平均暴雨強(qiáng)度月變化特征

        3.2.2 暴雨強(qiáng)度年際變化特征

        1971~2014年南平煙區(qū)烤煙主要生長(zhǎng)期年均暴雨強(qiáng)度變化見圖5,從中可看出,年均暴雨強(qiáng)度隨著年份的增加呈現(xiàn)略有增加趨勢(shì),線性方程為:y = 0.0174x + 74.689,每10年增加率為0.17 mm/d,但是變化趨勢(shì)不明顯。南平煙區(qū)烤煙主要生長(zhǎng)期平均暴雨強(qiáng)度最小值為58.6 mm/d,出現(xiàn)在1985年;最大值為94.1 mm/d,出現(xiàn)在1982年;多年平均值為75.1 mm/d。從多項(xiàng)式模擬來(lái)看,1970年代到1980年代前期是暴雨強(qiáng)度減弱的時(shí)期,1980年代后期到21世紀(jì)初期是逐漸增強(qiáng)時(shí)期,之后再進(jìn)入減弱期。

        圖5 南平市烤煙主要生長(zhǎng)期年均暴雨強(qiáng)度年變化特征

        1971~2014年龍巖和三明煙區(qū)烤煙主要生長(zhǎng)期年均暴雨強(qiáng)度變化見圖6,從中可看出,兩市變化趨勢(shì)基本一致,暴雨強(qiáng)度隨年份增加總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì),線性方程分別為:龍巖y = 0.3874x + 60.56,三明y = 0.4734x + 59.699,每10年增加率分別為3.87 mm/d和4.73 mm/d,趨勢(shì)系數(shù)分別是0.63和0.52,并通過(guò)0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。1971~2014年龍巖和三明市烤煙主要生長(zhǎng)期平均暴雨強(qiáng)度最小值分別為54.5 mm/d(1975年)和51.1mm/d(1982年),最大值是88.5 mm/d(2014年)和117.1 mm/d(1996年);多年平均暴雨強(qiáng)度值分別為69.3 mm/d和70.4 mm/d。

        圖6 龍巖市和三明市烤煙主要生長(zhǎng)期年均暴雨強(qiáng)度年變化特征

        4 結(jié)論和討論

        (1)從烤煙主要生長(zhǎng)期暴雨月分布來(lái)看,南平煙區(qū)暴雨主要發(fā)生在成熟期,而龍巖和三明煙區(qū)則是各生育期發(fā)生頻率較接近,移栽期和成熟期略多;這與文獻(xiàn)[9]得出的結(jié)論一致。從烤煙主要生長(zhǎng)期暴雨年際分布來(lái)看,福建煙區(qū)主要生長(zhǎng)期暴雨日數(shù)年際變化趨勢(shì)總體呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),其中南平煙區(qū)烤煙主要生長(zhǎng)期暴雨日數(shù)在1970年代到1980年代前期、1990年代后期,2006~2014年呈現(xiàn)增加趨勢(shì),屬于多暴雨期,與全國(guó)變化趨勢(shì)基本一致[9];1980年代后期到1990年代前期、2000~2005年呈減少趨勢(shì),屬于少暴雨期;龍巖和三明煙區(qū)烤煙主要生長(zhǎng)期暴雨日數(shù)在1972~2006年增加趨勢(shì)更顯著,而2004~2014年呈減少趨勢(shì)。

        (2)福建省烤煙主要生長(zhǎng)期各月暴雨強(qiáng)度的變化差異不大,在各個(gè)地區(qū)間的差異也不是很大;暴雨強(qiáng)度值在67.5~79.8 mm/d之間,且各煙區(qū)最大值出現(xiàn)月份不同。南平煙區(qū)烤煙主要生長(zhǎng)期平均暴雨強(qiáng)度隨著年份遞增呈現(xiàn)略有增加趨勢(shì),但變化趨勢(shì)不明顯,這和已有研究結(jié)果一致[9],1970年代到1980年代前期是暴雨強(qiáng)度減弱的時(shí)期,1980年代后期到21世紀(jì)初期是逐漸增強(qiáng)時(shí)期,之后再進(jìn)入減弱期。龍巖和三明煙區(qū)烤煙主要生長(zhǎng)期平均暴雨強(qiáng)度隨著年份遞增均呈增加趨勢(shì)。

        (3)通過(guò)暴雨日數(shù)和暴雨強(qiáng)度指標(biāo)來(lái)分析煙區(qū)暴雨的變化特征,指標(biāo)明確,簡(jiǎn)單易懂,對(duì)烤煙防災(zāi)減災(zāi)具有很好的指導(dǎo)意義,但也會(huì)出現(xiàn)連續(xù)2日以上的降水過(guò)程,雖然單日未達(dá)到暴雨指標(biāo),但若整個(gè)降水過(guò)程累計(jì)降水量達(dá)到或者超過(guò)了烤煙澇害指標(biāo),對(duì)烤煙生產(chǎn)的影響不可忽視,因此,今后仍需對(duì)烤煙過(guò)程致災(zāi)降水進(jìn)行進(jìn)一步研究。

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        中國(guó)煙草總公司福建省公司科技項(xiàng)目(閩煙合同(2014)184號(hào)),通訊作者:李文卿。

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