衢州春茶凍害的氣候特征及主要過程分析

陳江鋒，余麗萍，戴小燕

(1.衢州市氣象局，浙江衢州 3 24000;2.江山市天余小學(xué)，浙江江山 3 24100)

茶葉是衢州市特色農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物，衢州產(chǎn)茶歷史悠久，相傳有1 200多年，史有盛名。衢州多山，山地占土地總面積的49%。境內(nèi)有山脈四列，聳立于市域西北緣和東南緣，從北到南平行排列，依次為白際山脈、千里崗山脈、懷玉山脈、仙霞嶺山脈。西北山地有千米以上高峰160座，最高峰為開化的白石尖，海拔1 453.7 m;東南山地有千米以上高峰105座，最高峰為江山的大龍崗，海拔1 500.3 m。整個山地峰巒層疊，坡陡谷深，林木郁郁蔥蔥，終年云霧繚繞。農(nóng)諺:“平地有好花、高山有好茶”“高山云霧出好茶”。從1990年開始，衢州茶業(yè)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中率先從數(shù)量型擴(kuò)張向質(zhì)量提升要效益轉(zhuǎn)變，銳意開發(fā)名優(yōu)茶，優(yōu)化改造茶葉產(chǎn)業(yè)。推廣無性系茶樹良種，主要品種有龍井43、福丁、翠峰、迎霜、烏牛早。茶葉是衢州市主要出口農(nóng)產(chǎn)品之一，自我國加入世貿(mào)組織以來，開化龍頂名茶批量進(jìn)入歐盟市場，在德國開了15家連鎖店，每年出口茶葉額達(dá)近億元人民幣。特別是近10年氣候變暖，春茶開采期提前，茶農(nóng)把重點放在春茶生產(chǎn)上。然而，浙江省地處亞熱帶季風(fēng)線上，3月上中旬，氣溫變化幅度大，常受強(qiáng)冷空氣影響，春茶易遭受凍害［1］。2010年3月9-11日，衢州市茶園均遭受凍害，以早生的名優(yōu)茶受凍明顯，茶農(nóng)遭受巨大損失，直接經(jīng)濟(jì)損失近億元。因此，了解和掌握春茶生產(chǎn)期凍害發(fā)生的氣候特征，可為衢州市茶葉種植的優(yōu)化布局和良種結(jié)構(gòu)的調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)，還可為提高春茶凍害監(jiān)測預(yù)測預(yù)警水平提供重要的參考依據(jù)，這對茶農(nóng)提前做好防御措施，提高春茶生產(chǎn)效益，對茶農(nóng)增收、增效有著重要意義。

1 資料與方法

根據(jù)文獻(xiàn)［2］，春季茶葉凍害等級分為5級，其對應(yīng)的最低溫度分別為-1～0(1級)，-2～-1(2級)，-3～-2(3級)，-4～-3(4級)，≤-4(5級)。根據(jù)衢州市氣象部門資料，采用1970-2013年衢州5個縣市3-4月日最低氣溫氣象觀測資料和2003-2014年3-4月衢州轄區(qū)內(nèi)118個區(qū)域自動觀測站日最低氣溫觀測資料，對春季茶葉凍害進(jìn)行氣候分析;針對歷史上較嚴(yán)重的春茶凍害從大氣環(huán)流背景和影響系統(tǒng)進(jìn)行天氣分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 春茶凍害的氣候

2.1.1 春茶凍害年際分布

開化縣是茶葉主要產(chǎn)地，加之地處山區(qū)，垂直氣候明顯，春季凍害發(fā)生頻率相對較多。以開化縣氣象資料為例，從1970-2013年開化縣春茶凍害年際分布圖 (圖1)可以看出，20世紀(jì)70年代至20世紀(jì)90年代前期春茶凍害發(fā)生頻繁，90年代后期，基本沒有發(fā)生，到了2000年以后，雖然全球氣候變暖，但春茶凍害發(fā)生仍然頻繁，2011年以后，發(fā)生頻率相對較小。1986年春茶凍害發(fā)生次數(shù)最多高達(dá)7次，次之為2005年6次，基于衢州市統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，這2年春茶產(chǎn)量均比上年減產(chǎn)20%。

圖1 1970-2013年開化縣春茶凍害年際分布

2.1.2 春茶凍害發(fā)生頻率

在1970-2013年開化縣氣象資料中，共出現(xiàn)春茶凍害70次，4月僅出現(xiàn)過1次春茶凍害，春茶凍害多出現(xiàn)在3月上中旬。從1970-2013年3月1日至4月5日開化縣各侯春茶凍害發(fā)生頻率玫瑰圖 (圖2)來看，3月第1侯發(fā)生頻率最高達(dá)45%，2侯發(fā)生頻率達(dá)25%，3侯、4侯分別為11%，9%。

2.1.3 春茶凍害強(qiáng)度空間分布及發(fā)生概率

分析2003-2014年3-4月衢州轄區(qū)內(nèi)118個區(qū)域自動觀測站日最低氣溫觀測資料，春茶凍害空間分布見圖3。柯城區(qū)北部山區(qū)七里、灰坪等地發(fā)生凍害頻率最高，次之為開化西北山區(qū)、龍游東南地區(qū)及衢江區(qū)嶺洋、江山市雙溪口等地。龍游中北部、衢江中部、江山大部發(fā)生凍害頻率最低，適宜種植早生春茶。春茶凍害強(qiáng)度空間分布以柯城七里鄉(xiāng)一帶最重，開化西部山區(qū)次之。

圖2 1970-2013年3月1日至4月5日開化縣各侯春茶凍害發(fā)生頻率玫瑰圖

圖3 衢州春茶凍害空間分布

2.2 春茶凍害的天氣

2.2.1 大尺度環(huán)流背景及主要影響系統(tǒng)

分析2005年3月10-13日以及2010年3月8-11日2次天氣過程，2次過程在500 hpa亞歐大陸中高緯為兩槽一脊徑向環(huán)流，在貝加爾湖地區(qū)有強(qiáng)勁的大陸冷高壓，高壓脊前有很強(qiáng)的偏北-西北急流帶，2長波槽分別位于歐洲西部和貝加爾湖以東 (以下簡稱東亞槽)，東亞槽西南部的西北氣流形成一橫槽，使得東西伯利亞超極地冷空氣和西歐東移冷空氣在蒙古國聚積加強(qiáng)。東亞槽中心溫度達(dá)-40℃ (圖4中a，b)，在蒙古國西部700 hpa冷溫度中心已降至-28℃以下，在我國內(nèi)蒙古東部850 hpa冷中心降至-20℃以下 (圖4中c，d)，中東西伯利亞的地面冷高隨著東北氣流加強(qiáng)范圍不斷擴(kuò)大，強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。隨著阻高東北部脊區(qū)向東南方向移動，東亞槽橫槽轉(zhuǎn)豎槽，引導(dǎo)中、東西伯利亞強(qiáng)冷空氣向南迅猛暴發(fā)，造成長江中下游地區(qū)出現(xiàn)雨雪、大風(fēng)、強(qiáng)降溫天氣。

圖4 位勢高度、溫度、風(fēng)場、濕度場分布圖

2.2.2 強(qiáng)降溫形成原因

由熱力學(xué)能量方程可以得出，變壓和氣壓平流引起的溫度局地變化很小，某地溫度的變化主要決定于溫度平流和非絕熱因子的作用。溫度平流主要考慮平流冷暖性質(zhì)和強(qiáng)度，非絕熱因子考慮輻射、水汽凝結(jié)、蒸發(fā)和地面熱感對氣溫的影響。氣溫的非絕熱變化主要表現(xiàn)為氣溫的日變化和氣團(tuán)變性。

2005年和2010年2次天氣過程，東北冷窩南壓朝鮮半島到渤海北部一帶，強(qiáng)度深厚，冷渦位置較常年偏南。東亞槽橫槽轉(zhuǎn)豎槽引導(dǎo)冷空氣向南暴發(fā)，各層均出現(xiàn)強(qiáng)盛冷平流 (圖4中c，d)。衢州地區(qū)850 hpa的溫度2005年72 h降溫18℃，最低降至-8℃，2010年12 h降溫9℃，最低降至-9℃。由于強(qiáng)冷空氣的入侵，2次過程均出現(xiàn)陰雨雪天氣，地面熱能相對減少。地面冷高控制后，降水天氣停止，天氣晴朗，夜間大氣長波輻射使近地面層空氣輻射冷卻，從而形成出現(xiàn)雨雪后連續(xù)2～3 d大面積霜凍天氣過程，大部分地區(qū)最低溫度在-6～-4℃ (圖4中b)。

從霜凍個例分析發(fā)現(xiàn)，高空冷平流引導(dǎo)地面冷空氣急劇南下入侵，形成強(qiáng)冷空氣控制下的夜間晴空強(qiáng)烈輻射冷卻，氣溫急降，冷空氣入侵與夜間晴空輻射冷卻雙重降溫是重霜凍的主要原因，是典型的平流輻射霜凍現(xiàn)象［3］。

3 小結(jié)與討論

以開化縣為例，70年代到90年代前期春茶凍害發(fā)生頻繁，2000年以后，雖然全球氣候變暖，但春茶凍害發(fā)生次數(shù)仍然頻繁。1986年春茶凍害發(fā)生次數(shù)最多高達(dá)7次，次之為2005年6次，基于衢州市統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，這2年春茶產(chǎn)量均比上年減產(chǎn)20%。開化縣各侯春茶凍害3月第1侯發(fā)生頻率最高達(dá)45%，次之2侯發(fā)生頻率達(dá)25%，3侯、4侯分別為11%和9%。柯城區(qū)北部山區(qū)七里、灰坪等地發(fā)生凍害頻率最高，次之為開化西北山區(qū)、龍游東南地區(qū)及衢江區(qū)嶺洋、江山市雙溪口等地。龍游中北部、衢江中部、江山大部發(fā)生凍害頻率最低，適宜種植早生春茶。

分析2005年3月10-13日及2010年3月8-11日2次天氣過程，500 hpa亞歐中高緯為兩槽一脊徑向環(huán)流，在貝加爾湖地區(qū)有強(qiáng)勁的大陸冷高壓，一槽位于歐洲西部，一槽在貝加爾湖以東(簡稱東亞槽)。出現(xiàn)強(qiáng)降溫的凍害主要是強(qiáng)冷空氣平流降溫和雨后天晴輻射降溫共同影響的結(jié)果。通過分析衢州春茶凍害的時間和空間分布，預(yù)報凍害時可在空間上更進(jìn)一步精細(xì)化;在春茶凍害預(yù)報預(yù)警中，根據(jù)歷史發(fā)生個例，把先進(jìn)的預(yù)報方法引進(jìn)到農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)警中來，對農(nóng)民減災(zāi)增收具有十分重要的意義。

［1］ 李祥云.杭州市春茶凍害的調(diào)查分析和對策措施［J］.浙江氣象，2004，25(4):18-19.

［2］ 婁偉平，孫科.浙江茶葉氣象［M］.北京:氣象出版社，2013:66-81.

［3］ 許映蓮，張旭輝，李旭群.蘇南茶區(qū)晚霜凍與茶樹凍害的研究 ［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(8):236-238.