李 洋
(通遼市氣象局,內(nèi)蒙古 通遼 028000)
通遼市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部,屬于半干旱氣候,經(jīng)統(tǒng)計(jì),1999年以來夏季多干旱少雨,受500hPa環(huán)流特征及東亞阻塞高壓、太平洋副高、青藏高壓等影響較大[1]。因此,為了有效應(yīng)對(duì)干旱問題,確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的水分供應(yīng)充足,在氣候干旱或降雨偏少的夏季,應(yīng)在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上,實(shí)時(shí)開展人工增雨作業(yè),以有效緩解干旱對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)的影響,保證農(nóng)作物持續(xù)健康生長,提升農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì),對(duì)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)有一定的促進(jìn)作用[2]。
通遼市在內(nèi)蒙古東部地區(qū),屬于內(nèi)蒙古下轄地級(jí)市。處于松遼平原西部的邊緣位置,華北與東北交界處,總面積59535km2。東邊靠近吉林省,南鄰遼寧省,西接赤峰市,東、北則分別與錫林郭勒盟、興安盟接壤。
實(shí)際上,通遼市境內(nèi)屬于干旱大陸性季風(fēng)氣候,主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是春季多風(fēng),干旱頻率高;夏季炎熱多雨,降水比較集中;秋季持續(xù)時(shí)間短且涼爽,溫度變化幅度大,南北地區(qū)出現(xiàn)霜凍時(shí)間有一定差異;冬季持續(xù)時(shí)間長且極為寒冷。多年來,通遼市年平均氣溫在0~6.0℃,多年平均降水量為350~400mm,年內(nèi)蒸發(fā)量將近是降水量的5倍,說明蒸發(fā)速率強(qiáng);多年平均日照時(shí)數(shù)為3000h左右,而年內(nèi)≥10℃的活動(dòng)積溫在3000~3200℃;無霜期140~160d;1a中8級(jí)以上大風(fēng)天數(shù)為20~30d。
干旱是指長時(shí)間沒有出現(xiàn)有效降雨,且空氣較為干燥,相對(duì)濕度偏低,大氣和土壤內(nèi)的水分不足等現(xiàn)象,對(duì)不同農(nóng)作物生長發(fā)育的影響較大。在全球氣候變暖的大背景下,通遼市境內(nèi)出現(xiàn)干旱災(zāi)害的幾率較大,其主要特點(diǎn)是出現(xiàn)頻率高、危害強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長、影響范圍廣,不利于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)農(nóng)作物的形成,還會(huì)在很大程度上影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民的經(jīng)濟(jì)收入水平。干旱出現(xiàn)頻率較高,主要以春季干旱為主,除了境內(nèi)庫倫、后期東部出現(xiàn)春季干旱的頻率較低外,其他地區(qū)的春季干旱出現(xiàn)頻率相對(duì)較大,大多在60%以上。近年來,春季干旱出現(xiàn)頻率也有一定程度的下降,通遼市春季干旱平均出現(xiàn)頻率在60%左右,而扎旗、舍伯吐地區(qū)則屬于春季干旱多發(fā)期,其出現(xiàn)頻率在67%~77%。夏季干旱比較少見,平均每2a發(fā)生1次,近年來呈逐漸增加的趨勢(shì)。夏季干旱發(fā)生頻率為60%~77%,尤其是開魯縣,夏季干旱造成的破壞更為嚴(yán)重,發(fā)生頻率為80%。通遼市秋季旱災(zāi)頻率較低,發(fā)生頻率僅為56%左右;舍伯吐秋季旱災(zāi)頻率較高,達(dá)到73%;春夏、夏秋季連續(xù)干旱頻率均為30%~40%,與春夏秋季相比,干旱減少的趨勢(shì)更為明顯,只有舍伯吐出現(xiàn)這種情況的頻率更高。
通遼市旱災(zāi)多發(fā),受災(zāi)范圍較廣,受災(zāi)面積較大。尤其是1967年、1972年、1980年、1982年和1999年這5a,通遼市發(fā)生旱災(zāi),導(dǎo)致當(dāng)?shù)剞r(nóng)田、森林、草原等地出現(xiàn)不同程度的干旱,對(duì)當(dāng)?shù)丶Z食產(chǎn)量和品質(zhì)有很大影響。此外,通遼市的旱災(zāi)也較為明顯。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì),1947—1995年,通遼市因旱災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失達(dá)110億元以上。干旱進(jìn)一步加劇了通遼市荒漠化現(xiàn)象,也是該地區(qū)的主要重大災(zāi)害。
通常,通遼市冬小麥結(jié)合期主要發(fā)生在每年的3月中旬,這段時(shí)間對(duì)小麥水的需求量會(huì)有所增加。隨后,幼穗開始分化,到4月底,小麥逐漸進(jìn)入發(fā)穗、開花、成粒階段,由于該時(shí)期的小麥?zhǔn)钦麄€(gè)生長發(fā)育的關(guān)鍵期,對(duì)水分需求較大。這一時(shí)期水分不足會(huì)不同程度地影響冬小麥的正常穗形成、粒重和粒數(shù)。如果旱災(zāi)發(fā)生在春季,由于這個(gè)階段的冬小麥處于需水旺盛時(shí)期,對(duì)冬小麥的影響比較大。春旱對(duì)冬小麥在高需水期的生長發(fā)育構(gòu)成較大威脅。由于初期底部水分不足,會(huì)加劇春旱危害,進(jìn)而降低冬小麥產(chǎn)量,甚至造成小麥絕收,對(duì)農(nóng)民的影響巨大。
實(shí)際上,玉米對(duì)水分的利用率極高,在玉米全生育期內(nèi),對(duì)水分有較大需求,約為350~400mm,玉米不同生長發(fā)育期內(nèi)對(duì)水分需求有較大差異。若是玉米苗期內(nèi)遇到干旱災(zāi)害,會(huì)使玉米植株生長發(fā)育速度延緩,極易形成細(xì)桿、黃葉;若是玉米喇叭口期出現(xiàn)干旱,則會(huì)阻礙雌穗正常發(fā)育,很容易出現(xiàn)半截穗,同時(shí)上半部分穗則會(huì)隨著時(shí)間的推移而退化,嚴(yán)重的情況下則不利于雌穗的正常發(fā)育,經(jīng)常會(huì)有空穗出現(xiàn);如果旱災(zāi)發(fā)生在穗期早期,會(huì)推遲雄蕊抽出時(shí)間,導(dǎo)致授粉不良,進(jìn)而形成花籽粒;如果干旱災(zāi)害出現(xiàn)在玉米授粉期,花粉活力會(huì)降低,對(duì)授粉的影響會(huì)更加明顯,出現(xiàn)空穗。從外觀上看,細(xì)絲會(huì)從殼中突出,同時(shí)會(huì)出現(xiàn)更長的晶須;如果在玉米灌漿期發(fā)生旱災(zāi),玉米粒不豐滿,玉米芯變得糊狀。干旱持續(xù)時(shí)間長,會(huì)導(dǎo)致玉米葉片變黃、起皺,植株矮小,阻礙生長速度的正常開展,甚至?xí)斐捎衩字仓旮煽菟劳觥?/p>
干旱是通遼市嚴(yán)重的自然災(zāi)害,對(duì)水稻的危害較大。旱災(zāi)會(huì)延緩水稻的生長期,嚴(yán)重影響水稻植株的正常生長。嚴(yán)重的稻田旱災(zāi)將導(dǎo)致吸盤數(shù)量減少,矮化植物數(shù)量增加。如果旱災(zāi)發(fā)生在水稻分蘗期,分蘗時(shí)間較早的水稻將會(huì)出現(xiàn)死亡,進(jìn)而降低有效分蘗速率。在水稻抽穗前5~11d、抽穗期和抽穗后的11~15d,如果發(fā)生旱災(zāi),將導(dǎo)致水稻產(chǎn)量顯著下降。如果旱災(zāi)發(fā)生在稻穗的生長發(fā)育期,不利于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻的形成;如果在稻穗生長早期出現(xiàn)干旱,對(duì)枝條的正常分化極為不利,同時(shí)阻礙穎花的正常形成,減少單穗數(shù)量;如果旱災(zāi)發(fā)生在稻穗生長中期,會(huì)導(dǎo)致穎花發(fā)育不良,畸形穎花增多,對(duì)水稻正常開花坐果極為不利;如果旱災(zāi)發(fā)生在穗花期,就會(huì)影響受精結(jié)實(shí)的正常發(fā)生。
2016年7月上旬,通遼市平均氣溫24.2~28.3℃,與常年同期相比,扎魯特旗、霍林郭勒市高4.9~5.9℃,其余地區(qū)高1.8~3.5℃。全市僅北部的霍林郭勒市、扎魯特旗有2.4~13.8mm降水,其余地區(qū)不足1mm或無降水,與常年同期相比,巴雅爾吐胡碩鎮(zhèn)少70%,其余地區(qū)少90%以上。截至7月18日,全市受前期降水影響,墑情較差,三類墑?wù)急?7.8%,二類墑?wù)急?1.9%,一類墑?wù)急?.4%,無過濕墑。
根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)人影指導(dǎo)產(chǎn)品與通遼市人影中心會(huì)商意見,7月19—21日通遼市有一次明顯降水過程。各級(jí)氣象部門指揮與作業(yè)人員密切監(jiān)測(cè)天氣,根據(jù)天氣形勢(shì)變化,及時(shí)制修訂作業(yè)計(jì)劃,開展人工增雨作業(yè)。
4.2.1 天氣條件分析
從2016年7月19日08∶00—21日20∶00,見圖1,500hPa高空槽由河套地區(qū)向東移動(dòng),在20日08∶00,華北南部地區(qū)形成低渦系統(tǒng)向內(nèi)蒙古東部移動(dòng);700hPa高空槽由河套地區(qū)向東南移動(dòng),并在華北南部地區(qū)形成低壓系統(tǒng)向內(nèi)蒙古東部地區(qū)移動(dòng),850hPa位于華南地區(qū)的低壓發(fā)展增強(qiáng)至華北南部,并向東北方向移動(dòng),配合有風(fēng)場(chǎng)切變存在,地面上內(nèi)蒙古東部地區(qū)處于低壓控制。
圖1 2016年內(nèi)蒙古7月19日08∶00—21日20∶00 500hPa天氣圖
4.2.2 降水過程分析
7月19日10∶00,隨著系統(tǒng)云系移入內(nèi)蒙古東部地區(qū),水汽條件進(jìn)一步轉(zhuǎn)好,內(nèi)蒙古東部地區(qū)赤峰南部出現(xiàn)降水,20日20∶00通遼南部地開始出現(xiàn)降水,21日全天有降水,到22日08∶00,隨著主體系統(tǒng)云系移出通遼市,降水過程結(jié)束。
預(yù)報(bào)通遼地區(qū)上空有可作業(yè)的云系覆蓋,云系較為均勻,自西南向東北方向移動(dòng),云中冰晶濃度較少,降水粒子豐富,適合開展增雨作業(yè)。能夠?qū)嵤┳鳂I(yè)時(shí)段為2016年7月20日20∶00—22日08∶00,建議火箭作業(yè)高度為4000~7000m,發(fā)射仰角50°~70°,發(fā)射方位角0°~360°;建議飛機(jī)作業(yè)高度為3900~6000m,催化劑選取煙條與子焰彈。
第1架次設(shè)計(jì)飛行范圍為通遼南部地區(qū),實(shí)際飛行航線:通遼—開魯—奈曼—庫倫—科左后旗—通遼,庫倫和后旗境內(nèi)實(shí)施作業(yè)區(qū)作業(yè)。實(shí)際飛行也是按照方案設(shè)計(jì)實(shí)施,7月21日05∶28起飛,08∶00落地,飛行時(shí)間152min,在0℃層以上,水汽充沛區(qū)域進(jìn)行催化作業(yè)。
第2架次設(shè)計(jì)飛行范圍為通遼北部地區(qū),實(shí)際飛行航線:通遼—開魯—扎魯特旗—科左中旗—科左后旗—通遼,開魯境內(nèi)實(shí)施作業(yè)區(qū)作業(yè)。7月21日15∶46起飛,18∶50落地,飛行時(shí)間184min。
本次作業(yè)累計(jì)飛行2架次,時(shí)長336min,燃燒煙條30根,發(fā)射子焰彈180枚;地面火箭作業(yè)10點(diǎn)次,發(fā)射火箭隊(duì)102枚,作業(yè)影響區(qū)內(nèi)普降小到中雨,取得明顯增雨效果。
有效降水相較于往年偏少、水資源不足是形成干旱災(zāi)害的主要原因。在供水得不到保障的前提下,農(nóng)作物生長發(fā)育中很容易出現(xiàn)干枯、萎蔫等情況,嚴(yán)重的情況下會(huì)出現(xiàn)死亡。若是區(qū)域內(nèi)的降水量不穩(wěn)定且季節(jié)性降水較大,極易出現(xiàn)干旱災(zāi)害。人工增雨可使區(qū)域內(nèi)的降水量得到增強(qiáng),同時(shí)還能對(duì)水資源進(jìn)行補(bǔ)充,不僅緩解了干旱產(chǎn)生的危害,還能滿足農(nóng)作物生長發(fā)育中的水分需求,可最大限度地降低干旱對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害。
農(nóng)作物全生育期內(nèi)需要保證水分供應(yīng)充足,而外界環(huán)境、氣象條件對(duì)水資源的負(fù)面影響較大。在實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,一旦發(fā)現(xiàn)干旱災(zāi)害需及時(shí)為農(nóng)作物補(bǔ)充水分,對(duì)耕地周圍的水資源進(jìn)行充分利用,以對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行有效灌溉,提升土壤內(nèi)的含水量,以滿足根系生長對(duì)水分需求。在農(nóng)業(yè)灌溉中,人們習(xí)慣選用噴灌、滴灌等方式,而這些灌溉方式則存在一定局限性,水分供應(yīng)很難滿足農(nóng)作物生長發(fā)育需求。因此,農(nóng)業(yè)灌溉中,需充分利用人工增雨,可有效避免浪費(fèi)水資源的現(xiàn)象。
眾所周知,干旱不僅阻礙農(nóng)作物正常生長,還會(huì)影響生態(tài)環(huán)境,加快生態(tài)環(huán)境惡化程度,通過人工增雨的方式可對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行改善,進(jìn)而減少干旱災(zāi)害出現(xiàn)頻率。若是干旱災(zāi)害持續(xù)時(shí)間較長,會(huì)降低糧食產(chǎn)量和水資源量,同時(shí)還會(huì)影響糧食安全,造成飲用水供應(yīng)不足。開展人工增雨作業(yè),在緩解干旱對(duì)農(nóng)作物生長危害的同時(shí),還能增加土壤墑情,確保糧食高產(chǎn)豐收。實(shí)施人工增雨,可在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)水源涵養(yǎng)功能,進(jìn)而擴(kuò)大水域面積,以有效緩解水資源短缺,可促進(jìn)農(nóng)作物和其他植物的生長發(fā)育。對(duì)于干旱區(qū)來說,干旱大都伴隨著高溫災(zāi)害,高溫條件下會(huì)阻礙農(nóng)作物正常生長發(fā)育。開展人工增雨作業(yè),在緩解高溫的同時(shí),還能將高溫對(duì)農(nóng)作物生長的不利影響降到最低。
本次人工增雨作業(yè)區(qū)域覆蓋通遼市大部地區(qū),使用內(nèi)蒙古東部人工影響天氣中心自主研發(fā)效果評(píng)估軟件對(duì)本次作業(yè)進(jìn)行效果評(píng)估,得到作業(yè)影響面積為25150km2,受自然降水與人工增雨作業(yè)共同影響增加降水量約468萬t。本次天氣過程結(jié)束后,通遼市森林草原火險(xiǎn)等級(jí)降低,見圖2,土壤墑情得到明顯改善,三類墑?wù)急?0.5%,二類墑?wù)急?7.8%,一類墑?wù)急?8.7%,過濕墑?wù)急?2.9%,對(duì)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)有積極貢獻(xiàn)。
圖2 2016年7月18日和7月23日通遼市土壤墑情圖