海口市低温阴雨气候特征及对农业的影响
时间：2022-09-12 04:07:56
摘要 基于海口市永庄地面观测站1956―2013年气候整编资料和20个乡镇2008―2013年观测的历史气象资料分析表明：近58年来海口市低温阴雨过程以轻度为主，重度过程具有持续时间偏长的特点。当年12月至次年1月低温阴雨过程以干冷为主，而2月低温阴雨过程以湿冷为主，且持续时间最长，影响程度最重。总体来说，海口市低温阴雨过程年频数和持续日数呈下降趋势，但变异性增大，过程持续日数在4 d和5 d比例最大。从分布空间来看，低温阴雨过程年均日数和次数自西南向东北逐渐递减，且厄尔尼诺发生年的冬季，低温阴雨过程偏轻，拉尼娜发生时，低温阴雨过程偏重。综上所述，海口市12月至次年2月低温阴雨过程强度总体减弱，这对减轻低温阴雨灾害对农业生产的影响有利，但过程变异性增大，这也增大了异常低温阴雨天气对农业生产造成重大灾害的风险，最终加剧了农业生产的不稳定性和不可持续性。故应重视极端气象事件对农业生产的监测与预警，并及时有效采取相应防灾减灾措施，以增强海口市农业生产的避灾防灾能力。
中图分类号 P429 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）03-0270-04
Abstract Based on the meteorological records from 1956 to 2013 in Yongzhuang Ground Weather Observation Stations and historical weather data from 2008 to 2013 of 20 townships in Haikou City，the analysis results showed that： Over the past 58 years，low temperature and rainy weather showed the dry-cold from December to January of next year，however，wet-cold usually occur in February，and have the longer duration and heavier influence.Overall，annual frequency and continuous days of low temperature and rainy weather showed a downward trend，but the variability increased，the proportion of continuous days in 4 days and 5 days was maximum.From the point of distribution in space，the annual average days and times of low temperature and rainy weather gradually decreased from southwest to northeast，when the El Nino occurred，low temperature and rainy weather is light，and La Nina occurred，the process became severe.In summary，the process of low temperature and rainy weather overall weakened，and this had a favorable impact on agricultural production.However，the variability of process been increased，which increased the risk of abnormal meteorological disaster to agricultural production，and ultimately exacerbate the instability of agricultural production.We should strengthen the capacity of monitoring and warning on agricultural production if extreme weather events occurred，and take appropriate measures to enhance capacity of disaster prevention and reduction on agricultural production in Haikou City.
Key words low temperature and rainy weather；climate characteristics；agricultural production；Haikou Hainan
气候条件是影响农业生产的重要因素，其中以极端气候和气候变异影响程度最大[1]。在以全球变暖为主要特征的气候变化背景下，气温和降水格局时刻发生着很大改变，特别是近10年来的异常气候给世界农业生产造成了严重影响，这主要体现在引起农业生产布局和结构的改变，农作物生长发育、品质及病虫害防治等方面[2]。当然，气候变化对农业的影响存在正效应和负效应，这主要取决于不同区域的经济实力、科技水平以及对气候变化采取的适应和减灾对策。近些年，气候变暖造成北极冰盖逐渐消解，以致海面相对温暖气流向寒冷的高空移动，而极地冷空气则在高压系统推动下向北半球大陆地区进发，从而导致我国出现不规律的寒冬，以致低温阴雨气候异常，这严重制约了我国社会经济的发展和农业可持续性生产。我国年初南方地区是低温阴雨灾害的易发多发区域，持续的低温阴雨寡照致使农作物生长发育受到较大影响，而且引发病虫害等次生灾害，这主要体现在南方的早稻育秧、作物幼苗、瓜菜栽培等对气温变化异常敏感的农作物危害方面[3-4]。
海口市属热带季风气候，虽地处热带北缘，但由于受冬季风影响，北方冷空气仍可产生较大影响，导致低温阴雨过程时有发生，并逐渐形成一种灾害性气候过程。海口市低温阴雨灾害一般在每年12月至次年2月发生，对海口市农业生产有较大影响，如橡胶、热带果树和反季节瓜菜等极容易受到低温阴雨气候的危害，造成橡胶两病（白粉病、炭疽病）加重，影响热带果树开花坐果，阻碍冬季瓜菜生长等。为此，统计分析海口市冬季低温阴雨灾害的发生规律和特征，研究其多年的变化趋势及对农业生产的危害，这对海口市农业可持续性生产和农业气象防灾减灾有着重大意义。
1 材料与方法
1.1 资料来源
本文采用海口市永庄气象观测站点（编号59758）1956―2013年的气候整编资料，海口市各乡镇2008―2013年逐日气温和降水资料，农情资料及灾情资料由海口市气象局和海南省气象科学研究所提供。海口市乡镇边界数据资料由海口市气象局提供。
1.2 低温阴雨灾害等级指标
根据海南省低温阴雨划分标准，低温阴雨过程指的是当年12月至次年2月在海南出现的对农业生产有影响的低温、寡照或阴雨天气。由其影响程度可分为轻、中、重3级，划分标准如表1所示。凡达到表1中4种指标之一的则算为一次低温阴雨过程，1次低温阴雨过程中允许期间有1 d不符合条件。低温阴雨的年景趋势依据当年最重的一次低温阴雨过程所属的等级来划分。
1.3 数据处理
采用Excel 2007统计得出海口市1956―2013年12月至次年2月的低温阴雨过程并绘制相应图形。采用Sufer制图软件对自2008―2013年海口市全乡镇的年均低温阴雨过程日数和次数进行区划（因海口市各乡镇自动站建立较晚，大部分从2008年才开始建设使用，故使用2008―2013年的气象统计资料）。
2 结果与分析
2.1 海口市低温阴雨过程总次数和累计日数变化
1956―2013年期间，统计出海口市总共出现低温阴雨天气过程64次，累计418 d，平均每年发生1.1次，平均每次6.5 d。其中，出现轻度低温阴雨过程38次171 d，中度低温阴雨过程13次95 d，重度低温阴雨过程13次152 d，轻、中、重3级低温阴雨过程发生天数分别占总天数的40.9%、22.7%和36.4%（图1）。从低温阴雨过程频次来看，海口市低温阴雨灾害以轻度为主，中度和重度发生次数相同；从发生日数来看，轻度过程累计日数最多，其次才是重度和中度过程。轻度过程发生的总次数虽是重度过程的近3倍，但影响累计日数只相差19 d，这说明重度低温阴雨过程的发生是以较长持续时间为主，其低温程度并不严重。
2.2 海口市低温阴雨过程时间分布特征
海口市1956―2013年12月、1月和2月分别出现7次44 d、34次209 d、23次165 d，分别占总天数的10.5%、50.0%和39.5%，12月的影响总次数和总天数都明显偏少，1月的影响总次数比2月多11次，但影响总天数只相差44 d，说明2月单次出现低温阴雨的平均持续时间相对偏长，影响程度偏重。1月和2月发生轻度低温阴雨过程分别为23次105天、10次43 d，中度过程分别为8次60 d、5次35 d，重度过程3次44 d、8次87 d。1月的轻度过程和中度过程影响总天数和总次数都明显多于2月，特别是轻度过程的总次数和总天数都是2月的2倍之多，而重度过程总次数和总天数却仅是2月的1/2左右，说明重度低温阴雨天气过程主要出现在2月，而中度过程和轻度过程主要出现在12月和1月。其中，12月低温阴雨持续时间最长的是10 d（1984年），1月是12 d（1993年），2月是24 d（1968年）。
海口市冬季气候有变暖趋势，且低温阴雨年频数总体呈现减少趋势，但变异系数有所增大。从图2中看出，20世纪80年代中期至21世纪，低温阴雨年频数减少，特别是1991―2010年，大多数年份仅发生了0～1次低温阴雨过程，最多的年份有2次，只出现在2009年；而20世纪60年代中后期、80年代前中期，低温阴雨年频次偏多，多数年份出现了2次，而1967年则出现了4次之多。总体来说，出现1次低温阴雨过程的年份最多，占了43.1%；其次是没有出现低温阴雨的年份，占29.3%；出现3次及以上的年份较少，只有5年，占有8.6%；而出现4次过程的仅有1年。
以等级0～3分别代表低温阴雨无、轻度、中度和重度影响等级，在这58年中，出现轻度以下低温阴雨的年份偏多，占62.1%，重度低温阴雨年出现的频率比中度高出3.5%，即多2年。通过分析不同等级低温阴雨年频数变化，发现近58年中重度低温阴雨过程有显著减少趋势，与低温阴雨过程年频数变化相似，而轻度过程呈显著增长变化。20世纪80年代中期以前的低温阴雨过程年平均强度偏重，重度年份明显偏多，80年代之后年平均强度偏轻，以轻度过程为主，在1986―2013年中，仅有1993年和2008年出现2次重度低温阴雨过程，中度低温阴雨过程变化不大，而轻度以下低温阴雨过程有明显增加趋势。然而，虽然近58年海口市低温阴雨年频数和过程强度均有减少和减轻的趋势，但近年来个别年份低温阴雨灾害却异常严重。如2008年1月下旬至2月中旬，重度低温阴雨天气过程持续时间长达24 d，低温和寡日照持续天气对农业种植和水产养殖业造成了严重影响，并成为了1951年以来低温冷害经济损失最惨重的一年[5]。2011年1月4日至2月2日也出现了3次轻度低温阴雨天气过程，平均气温低于15 ℃的日数达21 d，影响同样不容小觑。
2.3 海口市低温阴雨过程持续日数和周期变化特征
海口低温阴雨过程持续时间差异较大，据建站以来的气象记录，最短的为4 d，最长的为28 d（1968年2月4日至3月4日、2008年1月24日至2月16日）。1958―2013年，出现持续4 d和5 d的低温阴雨过程概率最大（图3），分别占39.1%和15.6%，即持续4～5 d的低温阴雨过程占总次数的54.7%，超过总次数的1/2。其次是持续6～8 d的过程，占10%左右。持续9 d以上的低温阴雨过程较少，近58年各只出现10次，合计只占15.6%，接近1/6，特别是10 d以上，近58年共出现7次，其中12月内出现1次，1月和2月各出现2次和4次，即主要出现在2月。平均而言，2月的低温阴雨过程持续时间相对明显偏长，12月和翌年1月、2月分别为6.30、6.09、7.43 d。
1956―2013年期间，低温阴雨过程日数最多的是28 d，出现在1968年；最少的是0 d，即无低温阴雨过程发生，分别出现在1965年、1966年、1970年、1979年、1987年、1991年、2000年、2001年、2002年、2003年，在近58年来海口市有10年没有出现低温阴雨天气（图4）。海口市低温阴雨过程年日数总体上出现了3个高锋，分别在1967―1969年，1983―1985年，2008―2011年。由低温阴雨过程年日数变化可知，海口市低温阴雨过程日数总体呈现下降趋势，特别是在1986―2007年的22年当中，共出现低温阴雨过程16次，累计天数92 d，平均每年发生0.73次和4.18 d，平均每次5.75 d，明显小于近58年的平均值，其中1986―1988年、2001―2003年2次连续3～4年没有出现低温阴雨天气过程，其中只出现1次重过程，最长连续日数为12 d。
此外，通过小波分析发现，在1958―1975年有一显著的3年左右的周期，1975―1995年有显著的5～8年周期，1995―2010年有一较为显著的12年左右周期。同时，1968―1975年有15年左右的周期（图5）。
2.4 海口市低温阴雨过程空间分布特征
从海口市各乡镇2008―2013年出现低温阴雨过程的日数来看，西北到西部的永兴镇、遵谭镇、新坡镇、旧州镇最多，从西南到东北递减，新坡最多，演丰最少，其中新坡镇6年出现了103 d，演丰镇51 d。此外，从各乡镇出现低温阴雨过程的次数的来看，平均每年各乡镇出现1～2次的低温阴雨过程。出现较多的为西部和西北部地区的长流镇、西秀镇、石山镇、永兴镇、遵谭镇、新坡镇、旧州镇。同样，低温阴雨过程发生次数也是呈从西南向东北递减的趋势，其中新坡镇最多，为12次；演丰镇最少，为7次（图6、7）。
2.5 海口市低温阴雨过程的干湿特性
按照降温与阴雨特点，低温阴雨过程可分为干型、湿型与混合型3类。1956―2013年出现的64次低温阴雨过程中，干型过程有12次，占总次数的18.8%，湿型过程有23次，占35.9%，混合型过程29次，占45.3%。低温阴雨过程的干湿特性与冷空气路径关系密切。一般而言，西路南下的冷空气多形成干冷天气过程，东路南下的冷空气多形成湿冷天气过程，干湿冷交替型出现机会较多。干冷型主要出现在12月中下旬至次年1月，2月没有出现干冷低温阴雨天气过程，其由较强冷空气从西路南下造成强辐射降温形成。从不同月份来看，2月的低温阴雨过程绝大多数地区以湿冷为主，12月以干冷为主，1月干湿都有。以等级来分析，重度低温阴雨过程以干湿交替为主，占84.6%；中度的干冷偏少，湿冷过程略大于干湿交替，合计占84.6%；轻度的湿冷偏多，占44.7%；干冷过程最少，占23.7%。
2.6 厄尔尼诺与海口市低温阴雨过程事件
研究发现，厄尔尼诺发生年的冬季，东亚极锋锋区位置一般偏北，东亚地区冷空气活动偏弱，东亚冬季风偏弱，南方暖气团势力偏强，有利于海口市冬季偏暖、低温阴雨过程事件偏轻。1956―2013年期间发生的11次中等以上厄尔尼诺事件所对应的这11年冬季，除1983年外，其他10年都为轻度以下低温阴雨年，即其对应的10年都没有出现中度及以上低温阴雨过程，年平均日数≤5 d，年平均次数≤1次；而当拉尼娜事件发生时，海口市冬季气温容易偏低，低温阴雨年景偏重。1956―2013年期间发生10次中等以上拉尼娜事件对应的10年冬季，除1956年外，其他9年均为中度以上低温阴雨年，即其对应的9年都出现中度以上低温阴雨过程，年平均日数7～24 d，年平均次数1～3次。
2.7 海口市低温阴雨对农业生产的影响
海口市冬季出现的低温阴雨过程对农业生产有很大影响，包括水稻、橡胶、热带果树和反季节瓜菜等种植生产。海南东部地区早稻最早于1月中、下旬移栽、分蘖，中部和南部地区处于分蘖期，而北部处于出苗期。海口市若在1―2月出现温度持续偏低且日照时数明显偏少，则会在不同程度上推迟早稻播种期，若早稻已出苗则会产生不同程度的影响，造成生长慢、苗情差的现象。海口市低温阴雨、寡日照天气对瓜菜生长不利，这主要体现在对瓜类作物的开花、授粉和坐果影响方面，甚至造成落花落果现象，同时瓜菜根系生长不良，植株抗性差，易滋生病虫害。低温阴雨天气对海口市橡胶树叶片枯黄和落叶有利，其以五指山以北地区橡胶园落叶比较明显。日照明显偏少，橡胶树易于滋生病害，同时地上潮湿的枯枝烂叶也容易引发病虫害。海南热带果树均属于耐热不耐寒的性质，其对温度的要求比较高，若出现持续低温天气则会有利于海口市中晚熟荔枝和龙眼花芽分化和控梢促花，但对妃子笑等早熟荔枝和芒果开花坐果不利，影响莲雾开花坐果，易造成落花落果现象，同时也对海口市春蕉果实的生长影响很大。此外，海口市水产养殖业受低温影响，各养殖品种摄食和生长较缓，长期低温阴雨、寡照天气影响了水中藻类和其他生物的光合作用，水质受到一定影响，部分地区养殖品种出现水霉病、烂腮病等病害。
3 结论与讨论
通过对海口市近58年来的低温阴雨过程分析得出，海口市低温阴雨过程以轻度为主，而重度过程造成的低温程度有限，但持续时间偏长。从不同月份分析低温阴雨过程可以看出2月出现低温阴雨的平均持续时间最长，影响程度最重，同时也是重度低温阴雨过程出现的月份，而中度和轻度过程则主要出现在1月。从低温阴雨过程的分布空间来看，自海口市西南向东北逐渐递减。
海口市低温阴雨过程的干湿状态主要由南下冷空气的路径决定，西路南下的冷空气多形成干冷过程，东路南下的冷空气多形成湿冷天气过程。海口市干冷型过程主要集中在12月中下旬至次年1月出现，2月没有出现干冷低温阴雨天气过程，这是由较强冷空气从西路南下造成强辐射降温形成。2月的低温阴雨过程绝大多数地区以湿冷为主。此外，重度低温阴雨过程以干湿交替为主，中度的干冷偏少，湿冷过程略大于干湿交替，轻度的湿冷偏多。
海口市低温阴雨过程年频数和持续日数总体呈现下降趋势，但变异系数增大。低温阴雨过程持续日数为4～5 d的比例最大，2月持续时间最长。近58年来重度低温阴雨过程有显著减少趋势，轻度过程则显著增长。此外，厄尔尼诺发生年的冬季，低温阴雨过程偏轻，而当拉尼娜事件发生时，海口市冬季低温阴雨过程偏重，这与林萍等的研究一致[6]。
近58年来，海口市12月至次年2月低温阴雨过程强度总体减弱，但变异性增大，这在一定程度上减轻了低温阴雨灾害对海口市农业生产的危害影响，但同时也增大了异常低温阴雨天气对农业生产造成重大灾害的风险，这无疑加重了海口市农业生产的不稳定性和不可持续性。为此，逐渐加强海口市敏感极端气象事件对农业生产的监测与预警能力建设，准确有效地采取科学合理的防灾减灾措施对保障海口市农业生产健康平稳发展有着举足轻重的作用。
4 参考文献
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