強降溫對設施農業(yè)影響風險研究

葛徽衍，張永紅，韓蓓蓓，張麗娟，達 勇

(渭南市氣象局，陜西渭南 714000)

強降溫是冷空氣活動的一種表現(xiàn)，對設施農業(yè)有明顯的影響和危害。強降溫往往伴隨大風和雨雪天氣過程，降溫幅度大，最低氣溫低，若設施農業(yè)覆蓋不嚴或保護措施不到位，會給設施農業(yè)帶來較重危害。輕則棚內作物發(fā)育遲緩，重則棚膜損壞造成凍害，影響設施農業(yè)的生產(chǎn)和效益。2008年12月20—22日，渭南出現(xiàn)一次較強降溫天氣過程，過程最低氣溫達-15～-12 ℃，風力7級，蔬菜大棚上覆蓋的草簾被刮走或損毀，有的大棚棚體支架塌陷，據(jù)渭南市民政局統(tǒng)計渭南市受損蔬菜大棚8 322座，直接經(jīng)濟損失7 637.6萬元。

國內關于強降溫天氣形勢及成因做過許多研究，主要集中在強降溫形成的天氣形勢和預報上[1-6]。王瓊等[7-8]分析了影響大棚蔬菜的氣象災害變化特點及對策，張永紅等[9-11]對大風、連陰天、暴雪對設施農業(yè)的影響風險進行了研究。專門針對強降溫對設施農業(yè)影響風險研究未見報道。為了進一步降低強降溫對設施農業(yè)的風險，從設施農業(yè)生產(chǎn)的需求出發(fā)，研究關中東部強降溫對設施農業(yè)的危害風險，以提高設施農業(yè)應對強降溫天氣的處置和應對能力，減少和避免損失。

1 資料及來源

采用關中東部11個氣象站1961—2015年設施農業(yè)生長季(當年11月—次年4月)逐日平均氣溫、最低氣溫資料和設施農業(yè)因降溫造成影響的災情資料，氣象資料來源于陜西省氣象局資料檔案館，災情資料來源于渭南市民政局。

2 分析方法

根據(jù)關中東部設施農業(yè)生產(chǎn)調查結果和歷史上設施農業(yè)大棚強降溫致災情況，將強降溫定義為兩個等級，分別為24 h內日平均氣溫下降幅度≥8 ℃，且日最低氣溫下降到2 ℃以下；以及24 h內日平均氣溫下降幅度≥10 ℃，且日最低氣溫下降到2 ℃以下。本文以此作為強降溫的統(tǒng)計標準?；贏RCGIS平臺，分析強降溫對設施農業(yè)影響的危險性、易損性和敏感性指數(shù)。危險性分析分為2個等級，強降溫主要考慮出現(xiàn)的頻率、最多次數(shù)；易損性影響因子主要考慮設施農業(yè)的面積；敏感性主要考慮高程和地形標準差。分別對危險性、易損性和敏感性賦以影響權重，3個因子綜合，形成強降溫天氣對設施農業(yè)影響風險區(qū)劃圖，為設施農業(yè)規(guī)避強降溫影響提供科學依據(jù)。

F(x)=∑(XiAi) (i=1,2,3 ) ，

(1)

F(x)為綜合影響因子，Xi為危險性、易損性和敏感性指數(shù),Ai為危險性、易損性和敏感性影響權重。[12]

3 結果與分析

3.1 設施農業(yè)生長季強降溫危險性分析

按照本文中強降溫的標準，分別統(tǒng)計關中東部各縣(市、區(qū))在蔬菜大棚生長季節(jié)出現(xiàn)強降溫過程的次數(shù)和頻率，發(fā)現(xiàn)11月—次年4月24 h降溫幅度≥10 ℃的強降溫過程每年最多有2次，其中合陽出現(xiàn)頻率最大為27%，其次為白水、澄城為21%，潼關為15%。24 h日平均氣溫下降幅度≥8 ℃的強降溫出現(xiàn)的頻率最多在潼關為87%，其次為合陽76%，澄城、白水分別為69%和63%。其每年最多出現(xiàn)3次，主要分布在北部白水、澄城、韓城、合陽四縣和南部的潼關(表1)。

表1 1961—2015年關中東部蔬菜大棚生長季節(jié)強降溫過程統(tǒng)計

分別對強降溫頻率和出現(xiàn)最多次數(shù)按照0.75、0.25權重，進行加權平均得到關中東部設施農業(yè)24 h降溫≥10 ℃危險性指數(shù)分布圖(圖1a)、設施農業(yè)24 h降溫≥8 ℃危險性指數(shù)分布圖(圖1b)?？梢钥闯?，關中東部設施農業(yè)24 h強降溫≥10 ℃高危險區(qū)在渭北的白水、澄城和合陽縣， 24 h強降溫≥8 ℃的高危險區(qū)在北部的澄城、合陽縣和南部的潼關。強降溫對設施農業(yè)的影響，除了合陽、白水、澄城外，對潼關的影響要引起高度重視。

圖1 關中東部設施農業(yè)24 h降溫≥10 ℃(a)、8 ℃(b)危險性指數(shù)

3.2 設施農業(yè)生長季強降溫易損性分析

設施農業(yè)生長季強降溫易損性因子主要為設施農業(yè)的種植面積。關中東部設施農業(yè)生長季強降溫高易損區(qū)位于華州、富平、蒲城。中等易損區(qū)包括臨渭區(qū)、華州區(qū)、富平、蒲城大荔縣(圖2)。

圖2 關中東部設施農業(yè)生長季強降溫易損性區(qū)劃

3.3 設施農業(yè)生長季強降溫敏感性分析

設施農業(yè)生長季強降溫敏感性因子包括高程和地形標準差，對高程和地形標準差指數(shù)歸一化處理后，基于GIS 平臺分別給予0.4和0.6權重進行加權平均，得到設施農業(yè)生長季強降溫敏感性分布圖。設施農業(yè)生長季強降溫高敏感性區(qū)域位于沿渭河的華州、華陰和潼關的南部地區(qū)(圖3)。

3.4 設施農業(yè)生長季強降溫風險性分析

按照專家打分法，將強降溫對設施農業(yè)大棚的危險性、易損性和敏感性分析指數(shù)，分別按0.6、0.2、0.2權重進行加權平均，在ARCGIS 平臺上，按照高風險區(qū)、中等風險區(qū)和低風險區(qū)劃分，得到設施農業(yè)24 h降溫≥10 ℃風險區(qū)劃圖和設施農業(yè)24 h降溫≥8 ℃風險區(qū)劃圖(圖4)?？梢钥闯?，設施農業(yè)24 h降溫≥10 ℃的高風險區(qū)在白水、澄城和合陽縣；設施農業(yè)24 h降溫≥8 ℃的高風險區(qū)在白水、澄城、合陽、蒲城和潼關。從強降溫風險看，潼關遭遇強降溫的風險性高，不適宜大面積種植設施農業(yè)。蒲城遭遇設施農業(yè)≥8 ℃降溫的風險高，應采取措施加以應對。

圖3 關中東部設施農業(yè)生長季強降溫敏感性區(qū)劃

4 強降溫典型過程與應對措施

4.1 設施農業(yè)生長季各月防御重點

設施農業(yè)生產(chǎn)上尤其應重視11月、3—4月的降溫過程。1—2月氣溫低，人們對設施蔬菜大棚的管理有防護意識，大棚內保護措施比較到位，對設施蔬菜大棚的影響相對較小。3—4月份，由于棚內高溫高濕，大部分設施農業(yè)揭膜通風，沒有任何加溫或保護設施，一旦遇到強降溫，損失就很大。11—12月要考慮強降溫伴隨的大風、降雪的綜合影響。

4.2 歷史上典型降溫致災過程分析

分析關中東部2007—2015年的5次典型強降溫災害過程，發(fā)現(xiàn)由于強降溫造成的設施農業(yè)災害過程，往往伴隨大風、降雪，對設施農業(yè)造成的危害更大。如：2008年12月21—22日強降溫天氣過程，最低氣溫普遍低于-10 ℃，白水、澄城北部低于-18.0 ℃，最大陣風達到7～8級，對設施農業(yè)造成一定的危害，原因是前期12月上中旬氣溫偏高，棚內溫濕度高，大部分棚膜揭開，12月21日突然降溫，24 h降溫幅度5～10.8 ℃，北部和潼關降溫達到8 ℃，12月22日48 h降溫幅度10～14 ℃，過程極端最低氣溫-17.1～-10.4 ℃。2009年11月10—12日暴雪降溫過程，降雪量24.9～45.7 mm，積雪深度達13～23 cm，11月10日24 h降溫幅度5.5(華縣)～8.8 ℃(澄城)，11月11日48 h降溫幅度9.7(臨渭)～13.7 ℃(澄城)，過程極端最低氣溫-3.7～-1 ℃。

圖4 關中東部設施農業(yè)24 h降溫≥10 ℃(a)、8 ℃(b)風險區(qū)劃

4.3 設施農業(yè)防御強降溫應對措施

強降溫天氣的特點是，降溫強度大、風力大，大風可能刮飛、刮破棚膜，損壞大棚設施，進而導致棚內蔬菜受到凍害。因此設施農業(yè)種植戶一定要高度關注氣象部門發(fā)布的寒潮預警信號和大風降溫消息。在氣象部門發(fā)布寒潮預警信號或大風降溫消息時，設施農業(yè)種植戶一要及時加固棚膜，加蓋保溫棉被或草簾，注意防風保暖；二要及時檢查棚膜，防止風鼓毀膜的發(fā)生。三是如果強降溫伴隨中雪以上過程，要及時清掃大棚積雪，以防積雪壓塌大棚，造成重大損失。另外應高度關注連陰天后的強降溫。在晴天時遇強降溫，大棚內溫度下降慢，但是連陰天后遭遇強降溫，就容易造成低溫凍害。有兩種情況容易毀膜，一是棚膜有破損未經(jīng)修補，遇有大風導致破口加大；二是通風口、進出口未及時關閉，持續(xù)大風造成棚膜不停鼓起、落下，出現(xiàn)破口而毀壞破棚。

5 結論與討論

(1)關中東部設施農業(yè)降溫10 ℃以上的高風險區(qū)在白水、澄城和合陽，降溫8 ℃的高風險區(qū)在白水、澄城、合陽、蒲城和潼關。從強降溫風險看，強降溫對設施農業(yè)的影響，除了合陽、白水、澄城外，潼關種植設施農業(yè)的風險高，不適宜大面積種植設施農業(yè)。蒲城設施農業(yè)降溫8 ℃的風險高，應采取措施加以應對。

(2)關中東部設施農業(yè)生長季(11月—次年4月)在10 ℃以上的強降溫每年最多出現(xiàn)2次，8 ℃以上強降溫每年最多次數(shù)為3次。設施農業(yè)生長季連續(xù)3 d降溫最明顯的過程日數(shù)，前10位中11月占15.3%。對設施農業(yè)來說，要高度重視11月、3—4月的降溫過程,1—2月重視持續(xù)低溫造成的影響，11—12月要考慮強降溫伴隨的大風、降雪的綜合影響。

(3) 強降溫對設施農業(yè)的影響往往伴隨大風、降雪，因此相關管理部門和設施農業(yè)種植戶一定要高度關注氣象部門發(fā)布的寒潮預警信號和大風降溫消息，在收到寒潮藍色預警信號后，一定要及時采取應對措施。

(4) 加強技術培訓。強降溫伴隨的大風和降雪過程，對設施農業(yè)影響較大，因此要加大強降溫、大風、降雪天氣應對措施和技能培訓力度。從實際分析來看，強降溫對設施農業(yè)的影響主要在48 h以后，因此設施農業(yè)管理上一定要注意觀察強降溫過程前后3 d以內棚內作物的變化情況，以便及時采取措施。

(5)氣象部門要加強技術攻關，精細化預報預警強降溫天氣，特別是對強降溫伴隨大風的風力等級、降雪強度和積雪厚度能夠精細化準確預報，以便及時采取相應的防風保暖和大棚掃雪措施，這樣才能最大限度地減少損失。