柯橋區茶葉氣候風險區劃

季丹丹，胡燕華，包君俏，周曉燕，周弘媛

（1浙江大學，杭州 310027；2紹興市柯橋區氣象局，浙江紹興 312030）

0 引言

茶葉作為柯橋區的主要農業產業之一，具有悠久的種植歷史，據有關數據統計，全區茶葉種植主要聚集于平水、稽東、王壇、蘭亭四鎮街，2017 年四鎮街組成的南部茶葉集聚區入選為浙江省農業茶葉集聚區，茶園面積4603 hm2，占全區總量的85.5%[1]。茶葉作為露天生長作物受氣象因素較大[2]，受全球氣候變化的影響，近年來早春霜凍[3-4]、夏季熱害[5-7]、冬季凍害[8-9]等農業氣象災害呈現多發態勢，給柯橋區的茶葉生長造成嚴重危害。如2018 年4 月8 日霜凍影響，柯橋區春茶產量顯著下降，全區共有467 hm2茶園受損，影響面積近2000 hm2，直接損失約1500萬元。2017年連續高溫造成柯橋區東方茶廠約33 hm2新茶受損，直接經濟損失30余萬元。

各位專家對茶葉種植適宜性的氣候區劃、氣象災害影響評估、災害風險區劃[11-13]研究已經取得了一定進展。金志鳳等[14]利用模糊綜合評價法[15]研究了整個浙江省的茶葉農業氣象災害風險評價，是針對整個浙江地區而言的，并在研究中將紹興地區劃分為綜合氣象風險綜合指標高風險區[16]，其中茶葉春霜凍害為影響茶葉產量的主要災害之一；李柏貞等[17]在江南茶葉農業氣象災害風險區劃中對江南地區的茶葉進行氣候災害性分析，同樣發現紹興地區處于風險高風險區，說明紹興地區的茶葉種植受氣象因素的影響很大，除了區域性研究還有對單品種的研究，例如浙江新昌大佛龍井[13]、紫陽富硒茶[18]的研究說明名優茶更容易受到氣溫的影響[19-20]，更易導致產量、品質受損。其他地區例如湖北省[21-22]、福建三明市[23]也進行過茶葉氣候區劃分析，但對于僅研究一個區域的研究較少，能適用于柯橋區本地服務的茶葉風險區劃就更少了。

近年來，柯橋區區域站網布局更加緊密，可用的區域站資料更完善，有利于對本地的茶葉風險區劃進行更精細的劃分，本研究基于柯橋區區域站2004—2016年的觀測資料進行分析，從致災因子出發，構建綜合風險評估模型，繪制柯橋區茶葉集聚區風險區劃，以期為優化生產布局，減少損失提供理論依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源

所用氣象數據來源于浙江省40 個區域站2004—2016 年的氣象數據，站點分布見圖1。包括日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫等氣象要素。

1.2 研究方法

1.2.1 茶葉主要致災因子指標的確定 柯橋區茶葉主要農業災害包括早春霜凍、夏季高溫熱害和冬季凍害，相關災害指標參照表1。

1.2.2 歸一化頻次處理 由于各個指標量級不同，且相差較大，對評價指標的影響程度也不同，因此對其進行歸一化處理[2]，見公式(1)。

式中，Ai為第i項氣象災害指標的歸一化頻次(0≤Ai≤1)，xi為第i項氣象災害的頻次；xmax和xmin分別為所有站點頻次年平均的最大值和最小值。

1.2.3 綜合風險評估模型 評估茶葉災害風險的模型采用加權綜合評價法(WCE)，主要考慮早春霜凍，夏季高溫熱害和冬季凍害作為評價指標，見公式(2)。

式中，RI為茶葉風險綜合指標，n為評價因子個數，n=3；Wi為第i項氣象災害對應的權重系數(Wi＞0,，采用層次分析法來確定，權重系數如表2。

1.3 區劃圖繪制

利用ArcGIS中的自然斷點分級法，確定柯橋區茶葉的氣象風險等級標準。根據不同的風險種類，制定不同的區域劃分值。其中，Ⅰ區為低風險區域，Ⅱ區為中風險區域，Ⅲ區為高風險區域。

2 結果與分析

2.1 空間分布適宜性分析

從柯橋茶葉分布來看，柯橋區的茶葉主要集中在柯橋南部和西部山區。其中王壇丹家茶廠地勢較高，海拔600 m。根據地勢、氣象因子來分析柯橋區茶葉的綜合風險區劃。

2.1.1 早春霜凍 如圖2A所示，Ⅰ區主要分布于柯橋北部，此處多為水網和平原，出現早春凍害天數較少，其中濱海地區出現早春低溫現象年平均天數普遍小于50 天。Ⅱ區主要位于平水、漓渚等地，此處平均出現低溫日數為50～100 天。而高危險區（Ⅲ區）主要集中在稽東、王壇、夏履、蘭亭地區，此處出現平均低溫日數普遍在100 天以上。這種分布與柯橋區北地南高，北平原南丘陵的地勢高度為正相關，而柯橋茶葉主要分布在南部，除平水茶廠處于中風險區之外，其余幾個都處于高風險區中。

表1 茶葉主要農業氣象災害指標

表2 氣象災害種類的權重系數

2.1.2 夏季熱害 由于山區升溫比平原快，且最高氣溫較高，因此從圖2B 中可以看出，柯橋區全區基本上都在中風險區及以上，稽東西南部、王壇南部、平水東部由于海拔較高，受到熱害的影響較小，處于適宜區（Ⅰ區）。根據南部實際茶葉分布，除丹家茶場處于Ⅰ區之外，蘭亭、稽東、平水三塊茶葉區均處于中風險區，需要及時做好高溫氣象服務，減少茶樹因高溫造成的損失。

2.1.3 冬季寒害 進入冬季，氣溫較低，茶葉容易遭受凍害，如圖2C所示，寒害發生頻率與海拔高溫為正相關，高風險區主要位于王壇、稽東等地，該地區地勢較高，王壇鎮出現寒害天數均在5 天以上，發生最多頻次的王壇丹家村海拔高度為603 m，稽東海拔高度在100 m以上。中風險區主要位于夏履、平水、蘭亭地區，此處大部分是丘陵，海拔高度基本上在50 m以上。低風險區主要位于海拔高度10 m 以下的平原地區，如柯巖、馬鞍等東北部以及平水東部。

2.2 南北站點對比分析

2.2.1 早春霜凍 選其中時間序列較完整的柯橋區站和中眉岙村站，如圖3A 可以發現2004—2016 年中低溫天數為波動狀態，平均天數南部的中眉岙村（85天）大于北部的柯橋區站（57天），南部地區出現低溫概率明顯多于北部。南部更容易出現低溫霜凍。

根據2 個站的小時數據分析，發現一年中溫差最大的時候是3—4 月的7—9 時，且從表3 中可以發現，南部山區比北部平原溫差更大，最大溫差在8 時為2.69℃，日出前后氣溫、濕度變化最為劇烈，恰好此時正是春茶發芽、采摘期，最易發生早春霜凍。例如近年來2018年4月8日、2019年4月1日茶園大面積春霜凍事件，導致大面積名優茶受損。

2.2.2 夏季熱害 挑選其中時間序列較完整的柯橋區站和中眉岙村站，如圖3B可以發現，除2004年由于建站時間不同所以產生熱害條件的天數相差較大外，產生熱害條件的天數南北變化曲線比較接近，分析數據發現，南部的中眉岙村符合產生夏季熱害條件的平均天數為45天，北部的柯橋區站為41天，因此，在夏天，柯橋區高溫是全區范圍現象，南北差距并不大。

夏季熱害一般發生在7—8 月，根據小時數據分析，南部9—18時、北部9—19時數據均在30℃以上，其中14—15 時到達頂峰，經對比分析發現，北部高溫時間比南部更持久，且最高氣溫更高。由于南部多數為丘陵，林木田地較多，因此南部升溫降溫快，更有利于茶葉生長，發生熱害的情況比北部少。

2.2.3 冬季寒害 挑選其中時間序列較完整的柯橋區站和中眉岙村站，如圖3C分析發現北部的柯橋區平均低溫天數僅為1天，而南部中眉岙村的平均天數為7天，因此冬季出現凍害的天數南部明顯大于北部。更容易出現對茶葉生長不利的低溫天氣。

根據柯橋區站和中眉岙村站的小時氣溫數據進行逐月對比，發現最低氣溫均發生在1月，因此冬季寒害最易發生在1 月，如表3 所示，2 個站的最低氣溫均出現在1 月份的6—8 時，即日出前后。其中，眉岙村站6—8 時最低氣溫平均值均在0℃以下，而北部的柯橋區站該時次最低氣溫平均值在1℃以上，因此南部更容易產生冬季寒害。

2.3 綜合風險區劃

表3 中眉岙村和柯橋區站各時次對比 ℃

茶葉農業氣象災害綜合風險是早春霜凍、夏季熱害和冬季凍害3種農業氣象災害的綜合作用[16]。對于茶葉生產來說，茶葉霜凍是影響最大、最容易受災，其次是冬季寒害，夏季熱害對新苗影響較大，對成年茶樹影響較小，因此綜合危險最輕。根據災害權重計算綜合氣象災害風險，經過標準化處理后，確定茶葉農業氣象災害綜合風險等級，如圖2D所示，高風險區(＞120)最大面積主要位于稽東北部和平水的西部，即平水和稽東交界處，其次位于王壇中部和南部丹家，最后是蘭亭小部分地區。中風險(60～120)主要位于王壇、稽東以及蘭亭大部分地區，此處正是柯橋區主要茶葉種植區。低風險區(＜60)主要是平原地區。

3 結論與討論

茶葉是柯橋區主要經濟作物，其中有較為有名的品牌日鑄茶，但柯橋也是茶葉氣象災害風險的高發區域，金志鳳[20]研究的浙江省茶葉農業氣象災害風險評價中將紹興地區劃分為綜合氣象風險區劃的高風險區域。本研究將柯橋區單獨提出來，作為個例分析，主要研究柯橋地區的茶葉氣象風險。研究發現：柯橋區的早春凍害、冬季寒害風險區劃重合度高，說明低溫造成的災害基本上發生在西部和南部山區，這主要是由于山區的地形特點，升溫、降溫都比較快，對氣溫的敏感度較高，因此南部山區更容易致災。但是柯橋的茶葉種植區正好集中在南部區域，高風區以稽東為最。夏季熱害呈全區分布較均勻，年平均高溫天數在25～44天之間，南北差異并不明顯，大范圍高溫頻發區位于柯橋城區，這是與人類生產生活有關。高溫出現較少的地區均位于海拔相對較高的區域，如稽東西南部、王壇南部，因此高海拔地區的茶場受到熱害的影響較小，要注意做好平水、稽東茶場的高溫氣象預報服務。

研究中發現南北的氣溫對比，低溫的差別較大，且比較顯著，南部更容易受到低溫災害，但高溫變化不大，出現高溫一般是全區性的，柯橋區的預報是以柯橋國家站為準，高溫的預報指向性更好，而低溫預報根據具體地形做修訂。

研究柯橋區的茶葉風險區劃研究為本地的茶葉生產氣象服務保障能力及指導茶葉種植生產布局有重要意義。但是，筆者只研究了氣溫對茶葉生產的影響，而種植地的環境等因素對茶葉災害風險的作用不容忽視，未來可考慮承災體脆弱性和孕災環境，不斷修正區劃指標，將茶葉風險區劃進一步完善。