李光玉，劉天宇，呂 軍，王衛(wèi)紅

1.佳木斯市氣象局，黑龍江佳木斯 154004；2.雙鴨山市氣象局，黑龍江雙鴨山 155100

雙鴨山市位于黑龍江省東北部，完達(dá)山脈北麓的安邦河畔；下轄4縣4區(qū)，分別為集賢縣、友誼縣、寶清縣、饒河縣，尖山區(qū)、嶺東區(qū)、四方臺(tái)區(qū)、寶山區(qū)。雙鴨山市地處中高緯度，低溫冷害和霜凍是造成糧食減產(chǎn)和質(zhì)量下降的重要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)初（終）霜依賴性也很大，低溫冷害和霜凍的早到來常使未成熟的莊稼提前結(jié)束生育期，而造成大幅度減產(chǎn)，也影響糧食的商品質(zhì)量[1]。同時(shí)，初霜凍也使夏菜延遲收獲。因此，做好此項(xiàng)分析和預(yù)報(bào)服務(wù)，對(duì)防御農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害有著重要意義。

黑龍江地處中高緯地區(qū)，為農(nóng)業(yè)大省，雙鴨山市地處中溫帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，除東部的饒河縣屬半陸地、半海洋氣候外，其他各市（縣）均屬大陸性季風(fēng)氣候。冬季11—翌年2月，在極地大陸氣團(tuán)控制下，氣候嚴(yán)寒干冷、干燥并漫長(zhǎng)；夏季6—8月受副熱帶海洋氣候的影響，高溫降水多，一年降水夏季占70%，尤其7—8月降水集中，春、秋兩季氣候多變，春季3—5月短，多大風(fēng)、春季回暖快、易發(fā)生干旱。近年來，春季易澇；秋季降溫快，寒潮多發(fā)，易出現(xiàn)早霜。東部饒河縣地理緯度、海拔較高，多山地，積溫較低，熱量資源貧乏，所以熱量條件的變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)尤其是糧食產(chǎn)量影響較大。據(jù)多年資料統(tǒng)計(jì)，在糧食單產(chǎn)較低的25年中，有16年是由于遭受低溫冷害或≥10℃積溫不足而造成的，占歉收年的63%[2-3]。

氣象災(zāi)害是自然災(zāi)害之一，會(huì)對(duì)人類的生命財(cái)產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)等造成直接或間接的損失。影響雙鴨山市的主要?dú)庀鬄?zāi)害有暴雨洪澇、臺(tái)風(fēng)、大風(fēng)冰雹、低溫冷害、干旱、冬季雪災(zāi)、夏天雷擊等等。本文主要分析低溫冷害和霜凍災(zāi)害。

1 低溫冷害與霜凍災(zāi)害的定義

1.1 低溫冷害

低溫冷害是指農(nóng)作物在生長(zhǎng)期內(nèi)因熱量不足延遲生長(zhǎng)發(fā)育，到秋季不能正常成熟，氣溫低于作物所需的臨界溫度，致使作物直接或間接受害，造成生育期延遲或生理障礙而減產(chǎn)的一種氣象災(zāi)害。

1.2 霜凍

霜凍是指在每年4—6月、8—10月的作物生長(zhǎng)季節(jié)里，土壤或植物體表面氣溫下降至0℃或以下時(shí)，使作物遭受傷害或死亡的短時(shí)間凍害現(xiàn)象。兩者均是造成糧食減產(chǎn)和質(zhì)量下降的重要災(zāi)害。當(dāng)?shù)孛孀畹蜏囟冗_(dá)到或低于0℃時(shí)，地面和地面物體上凝結(jié)的冰晶被稱為霜，使農(nóng)作物受到凍害的天氣現(xiàn)象稱為霜凍。霜凍按發(fā)生的時(shí)期，可分為早霜凍和晚霜凍2種。通常把每年由暖季節(jié)向冷季節(jié)過渡時(shí)期出現(xiàn)的霜凍稱為初霜凍；每年由冬季向春季過渡時(shí)期發(fā)生出現(xiàn)的霜凍稱為終霜凍，一般在每年的4—5月。

2 低溫冷害、霜凍的成因

低溫冷害有兩大類型：一是延遲性冷害，二是障礙性冷害。低溫冷害的產(chǎn)生原因主要是天氣原因。首先，從大氣環(huán)流形勢(shì)來看，高空500 hPa極渦多偏在東半球新地島，受烏拉爾山低槽東移控制，西太平洋副熱帶高壓偏東，副高偏弱，受冷低槽控制，易發(fā)生夏季低溫而造成冷害。

霜凍形成的因素取決于氣象條件和自然條件。一般受天氣條件、下墊面、地形的影響，其種類可分為平流霜凍、輻射霜凍及平流輻射霜凍3種類型。雙鴨山市霜多為平流輻射霜，一方面，冷空氣入侵，另一方面，又由于高壓入侵后天空晴朗微風(fēng)，夜間產(chǎn)生強(qiáng)烈輻射冷卻，使土壤表面、植物表面以及近地面空氣層的溫度降至0℃以下。

3 低溫冷害的特點(diǎn)

3.1 低溫冷害的發(fā)生規(guī)律

從年際變化分析，在農(nóng)作物生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)，各個(gè)階段都可能出現(xiàn)低溫，但主要分布在夏季的6—8月，其中6月、8月最多，對(duì)作物的影響也最大。20世紀(jì)50、60年代冷害出現(xiàn)得多，70、80年代出現(xiàn)概率較小。其中，1960、1969、1971年是嚴(yán)重的低溫冷害年。1969年、1983年為低溫冷害最嚴(yán)重的年份，≥10℃積溫全區(qū)較常年偏少350℃·d～400℃·d，糧食嚴(yán)重減產(chǎn)。低溫冷害主要發(fā)生在1983年以前，90年代出現(xiàn)的概率更小，近幾年基本上無低溫冷害發(fā)生。1985年以前，低溫冷害出現(xiàn)概率達(dá)30%，是對(duì)糧食生產(chǎn)危害最大的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。

3.2 低溫冷害指標(biāo)

表1 低溫冷害分級(jí)指標(biāo)表

4 霜凍災(zāi)害的特點(diǎn)

4.1 凍害的時(shí)空分布

霜凍對(duì)雙鴨山市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)危害極大，又多與其他氣象災(zāi)害并發(fā)，不易單獨(dú)統(tǒng)計(jì)災(zāi)情。雙鴨山市凍害主要特點(diǎn)：西部地區(qū)以終霜凍為主，東部地區(qū)以秋霜凍為主，且影響大。初霜日：西部地區(qū)9月29—30日，東部9月25—27日；終霜日：西部地區(qū)4月末—5月初，東部5月7—10日，其中4月占77%～80%、5月占20%～23%；年均無霜期：西部地區(qū)149～152 d，東部134～140 d。

4.2 初霜凍出現(xiàn)規(guī)律

表2 各市（縣）初霜凍出現(xiàn)日期規(guī)律統(tǒng)計(jì)表

從全市地區(qū)分布看，集賢、雙鴨山初霜凍出現(xiàn)日期較相近，寶清、友誼要早2～3 d，饒河要早3～5 d。

4.3 霜凍分級(jí)指標(biāo)

4.4 無霜期及初、終霜變化曲線

從圖1近50年無霜期變化可看出，20世紀(jì)70～80年代無霜期較短，平均140 d，90年代無霜期日數(shù)較70、80年代呈逐年增多趨勢(shì)，增加了6～7 d；近10年，無霜期日數(shù)達(dá)163 d，比70、80年代增加了20 d，較歷年氣候值增加10 d；無霜期最短的年份出現(xiàn)在1980年（126 d），無霜期較長(zhǎng)的年份出現(xiàn)在2007年（167 d）。無霜期較長(zhǎng)的原因?yàn)榻?0年初霜凍處于偏晚背景下，終霜凍偏早，使得無霜期偏長(zhǎng)（圖1）。

圖1 初、終霜變化曲線

5 雙鴨山市低溫冷害、霜凍災(zāi)害分析

（1）1981年5月中旬—7月上旬，8月上旬—9月中旬低溫多雨，農(nóng)作物受災(zāi)面積10萬hm2。

（2）1983年5月11日—7月10日，寶清縣低溫多雨，作物根部潰爛，下部葉子發(fā)黃，約有10%的面積絕產(chǎn)。

（3）1985年5月26—28日，雙鴨山市區(qū)連續(xù)3 d霜凍，農(nóng)田受凍害成災(zāi)666.67 hm2，損失蔬菜秧苗210萬株，嚴(yán)重影響夏菜定植與上市。1986年5月8—22日，寶清凍害面積2 000 hm2。2002年6月、8月低溫寶清農(nóng)作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵季節(jié)氣溫低，影響各種農(nóng)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育，水稻延遲性冷害，糧食減產(chǎn)嚴(yán)重。

（4）1995年9月14日，饒 河 縣 饒 河鎮(zhèn)、西豐鎮(zhèn)、五林洞鎮(zhèn)等地出現(xiàn)嚴(yán)重霜凍，農(nóng)作物受災(zāi)面積678.33 hm2。1997年9月12日，饒河縣饒河鎮(zhèn)、西豐鎮(zhèn)、五林洞鎮(zhèn)等地，農(nóng)作物受災(zāi)面積5.73 hm2。2000年9月21日，饒河縣饒河鎮(zhèn)、西豐鎮(zhèn)、五林洞鎮(zhèn)等地，農(nóng)作物受災(zāi)面積25 hm2。

6 霜凍的天氣形勢(shì)與天氣系統(tǒng)

（1）中高緯度天氣系統(tǒng)：槽、脊、低渦；地面高壓、地面低壓。主要關(guān)注冷空氣活動(dòng)。

（2）中低緯度天氣系統(tǒng)：西北太平洋副熱帶高壓、臺(tái)風(fēng)。主要關(guān)注暖空氣活動(dòng)。預(yù)報(bào)時(shí)，首先，要分析大的環(huán)流形勢(shì)和天氣系統(tǒng)，一般來說，10 d以內(nèi)的環(huán)流形勢(shì)和天氣系統(tǒng)均可作出分析判斷，包括極渦活動(dòng)、槽脊活動(dòng)、冷暖空氣活動(dòng)，尤其西北太平洋副熱帶高壓及臺(tái)風(fēng)的活動(dòng)。2002、2003年大部地區(qū)霜凍正常或偏晚就是西北太平洋副熱帶高壓和臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的結(jié)果。由于冷空氣活躍，副高的暖空氣一般輸送不到黑龍江省北部地區(qū)，導(dǎo)致北部少部分地區(qū)霜凍偏早。

其次，根據(jù)對(duì)形勢(shì)演變的分析訂正850 hPa溫度值的預(yù)報(bào)，訂正地面天氣系統(tǒng)及降水預(yù)報(bào)。

表3 作物受害的霜凍分級(jí)指標(biāo)表

（3）冷空氣強(qiáng)度對(duì)霜凍的影響：當(dāng)冷空氣達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，無論任何路徑還是輻射條件都可出現(xiàn)霜凍。

（4）輻射因子對(duì)霜凍的影響：天空有云和要產(chǎn)生降水時(shí)出現(xiàn)霜凍的可能性較小。但冷空氣達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)仍可能出現(xiàn)霜凍。天氣晴好，風(fēng)力小或者靜風(fēng)，有利于降溫。

（5）山區(qū)和平原的分界較明顯，在天氣形勢(shì)一樣的情況下，夜間山地因輻射冷卻，山區(qū)夜間輻射強(qiáng)，較平原易出現(xiàn)霜凍。

7 霜凍預(yù)報(bào)指標(biāo)與經(jīng)驗(yàn)

（1）預(yù)報(bào)指標(biāo)：高壓中心氣壓值在1 020 hPa以上, 850 hPa溫度值在2℃～4℃，0℃閉合等值線臨近,高壓中心附近有霜凍出現(xiàn)。輻射條件不好情況下，850 hPa溫度值需要在0℃～2℃或者冷平流強(qiáng)才有霜凍出現(xiàn)。個(gè)別在前一日20:00的850 hPa溫度值在5℃～7℃，北來冷空氣有-4℃閉合等值線或有0℃閉合等值線高壓中心控制下高壓值在-1 016 hPa以上，個(gè)別可出現(xiàn)霜凍。

（2）建立多元回歸預(yù)報(bào)方程：y=0.12x1＋0.26x2＋0.03x3－0.4x4+27.9

式中，y為初霜凍預(yù)報(bào)日期；x1為第一次秋雨距初霜凍的間隔日數(shù)；x2為最低氣溫≤8℃的初日距初霜凍的間隔日數(shù)；x3為最低氣溫≤4℃的初日距初霜凍的間隔日數(shù)；X4為最低氣溫≤2℃的初日距初霜凍的間隔日數(shù)

將前期出現(xiàn)的預(yù)報(bào)因子，根據(jù)出現(xiàn)日期與歷年找相似，然后按相似年距預(yù)報(bào)量的間隔日數(shù)，代入多元回歸方程中，即得出雙鴨山市初霜凍的預(yù)報(bào)日期。

初霜凍的短期預(yù)報(bào)，就是預(yù)報(bào)第2天早晨的最低氣溫，當(dāng)預(yù)報(bào)近地面最低氣溫在0℃以下時(shí)，即可預(yù)報(bào)有霜凍，在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立最低氣溫短期預(yù)報(bào)方程：

式中x1為850百帕溫度（48°N,131°E)；x2為本站14:00溫度；x3為本站14:00露點(diǎn)溫度；x4為本站預(yù)報(bào)日的最低氣溫經(jīng)過多年的實(shí)踐，找出預(yù)報(bào)初霜凍的指標(biāo)：

（1）預(yù)報(bào)的前一天或當(dāng)天有降水（概率為86.7%）；

（2）預(yù)報(bào)的前一天或當(dāng)天為偏西風(fēng)或偏北風(fēng)（概率為91%）；

（3）預(yù)報(bào) 日14:00的Td一 般 為負(fù)值，尤其是≤-4℃；

（4）預(yù)報(bào)日14:00的ΔT24一般為負(fù)值；

（5）850 hPa 48°N131°ET 24 h預(yù)報(bào)值大多數(shù)在-4℃～8℃之間。

當(dāng)預(yù)報(bào)方程計(jì)算出的最低氣溫＜0℃且符合預(yù)報(bào)指標(biāo)3～4條以上，即預(yù)報(bào)第2天為初霜凍。

8 應(yīng)對(duì)低溫冷害、霜凍災(zāi)害的對(duì)策和建議

（1）根據(jù)霜凍的預(yù)報(bào)等級(jí)，制作發(fā)布霜凍預(yù)警信號(hào)，及時(shí)上報(bào)市委、市政府及相關(guān)部門，同時(shí)通過國突、電子郵箱、微信公眾號(hào)，媒體、報(bào)刊、手機(jī)短信向社會(huì)發(fā)布。建議政府有關(guān)部門、農(nóng)業(yè)種植大戶按照職責(zé)做好防霜凍準(zhǔn)備工作，對(duì)蔬菜瓜果、農(nóng)作物要采取一定的防護(hù)措施，以加強(qiáng)防護(hù)。

（2）低溫冷害的防御，首先，要選用適度抗寒的豐產(chǎn)品種，適時(shí)播種，培育壯苗；其次，選擇冷空氣難進(jìn)出或背風(fēng)向陽的地段種植；最后，采取地膜覆蓋、風(fēng)障、營建防護(hù)林等調(diào)節(jié)農(nóng)田小氣候，加強(qiáng)田間管理等。適當(dāng)調(diào)整作物比例，促早熟，減少低溫冷害年造成的危害。

（3）霜凍災(zāi)害的防御首先是根據(jù)無霜期的長(zhǎng)短，合理安排早、中、晚熟品種，培育耐寒能力強(qiáng)的作物品種。適時(shí)早播、加強(qiáng)抗寒鍛煉、培育壯苗，提高植株抗寒力，對(duì)種植的種子采取加強(qiáng)鎮(zhèn)壓、培土、合理施肥或噴施促成熟藥劑等促早熟措施。其次，可采用物理方法，如灌水、覆蓋均可提高地溫2℃～3℃，避免或降低霜凍危害。合理安排播期和栽期，使敏感期避開霜凍。

9 結(jié)束語

隨著氣候的大尺度、長(zhǎng)時(shí)期的變化，必然導(dǎo)致氣象災(zāi)害的相應(yīng)改變。在全球氣候變暖的大背景下，氣候明顯變暖，對(duì)雙鴨山市農(nóng)業(yè)而言利大弊小。但由于氣候變暖，降水的時(shí)空分布等發(fā)生了新的變化，從而導(dǎo)致各種災(zāi)害特征也相應(yīng)改變。因此，應(yīng)繼續(xù)掌握氣象災(zāi)害新的實(shí)況，分析新的規(guī)律特征，以便積極防御，達(dá)到興利除弊的目的。