長沙寒露風災害天氣過程分析

常炬 章竹青 彭夢霜 程理君

(長沙市氣象局，湖南 長沙 410205)

長沙農業生產為雨養型農業，仍為靠天吃飯的產業，災害性天氣是影響制約農業生產及產量的瓶頸。在晚稻生長發育過程中，秋季寒露風是常見氣象災害之一，具有溫度低、日照少、雨水多的特點[1-5]。2020年9月14日—10月8日出現罕見低溫陰雨冷害天氣，晚稻正處于抽穗揚花期，導致抽穗速度減慢，抽穗期延長，穎花不能正常開放、散粉、受精，子房延長受阻，從而造成不育，使空殼率顯著增加；揚花期間導致花粉粒不能正常成熟、受精，從而造成空殼率增加[6-14]。中稻(一季稻)處收獲期，出現倒伏及穗上芽、谷上秧的現象。本文根據氣減函〔2016〕74號《寒露風影響預報與評估業務規定(試行)》寒露風天氣災害標準，與1997年個案進行對比，確定這次災害性天氣過程特點和歷史排位，分析寒露風對農業生產的影響，期望對長沙水稻生產過程氣象服務及災害評估提供技術參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

所用資料采用長沙市氣象局4個氣象站1959—2020年9月14日—10月8日的日平均氣溫、最高最低氣溫、降水量、降水日數、日照時數，長沙市農業農村局種植面積資料、災情資料等。

1.2 寒露風災害指標及等級

根據中國氣象局應急減災與公共服務司氣減函〔2016〕74號關于印發《北方低溫冷害影響預報與評估業務規定(試行)》和《寒露風影響預報與評估業務規定(試行)》的通知，江南寒露風過程等級是以日平均氣溫及其持續天數、日最低氣溫及其持續天數、影響雨日為判別指標，具體劃分標準見表1。同時滿足多個等級時，以程度偏重的等級劃定寒露風過程等級。

表1 江南寒露風過程等級劃分表

2 結果與分析

2.1 天氣實況

2020年9月14日—10月8日，長沙平均氣溫19.3℃，較常年同期偏低2.8℃；累積降水量170.4mm，比常年同期(50.1mm)偏多240%；總日照時數8.0h，比常年同期(125.3h)顯著偏少117.3h，雨日20d,較常年偏多12d。降水量和雨日為歷史最多，日照時數為歷史最低。

低溫陰雨冷害天氣過程分為2個階段：2020年9月14日—10月1日、10月3—8日。

表2 寒露風過程影響等級的分級指標

圖1 2020年9月14日—10月8日各站日降水量

9月14日受高空波動影響，陰天有小雨；9月15日晚—18日白天，受中低層切變及冷空氣南下共同影響，持續陰雨天氣，其中9月16日寧鄉暴雨；9月18日晚—21日，切變線北抬，陰天間多云，有分散陣雨。9月22日晚—23日白天，受中低層切變及冷空氣共同影響，有中雨；9月23日晚—24日，降雨間歇；9月25—27日，低層擾動影響，有中雨；9月28—29日，高空槽東移，小到中雨；9月30日—10月1日白天降水稍有間歇；第2階段10月3—8日，受地面冷空氣入侵影響，各地出現了中雨，降溫幅度達6～8℃，最低氣溫降至9.8℃(蓮花站6日)。

2.2 天氣特點

連陰雨：9月14日—10月8日，長沙市出現罕見陰雨寡照天氣，寧鄉和蓮花站9月20日—10月7日連續18d出現降水，達重度連陰雨標準；長沙縣和瀏陽市9月20—30日連續11d出現降水，達中度連陰雨標準。

圖2 2020年9月14日—10月8日各站日照時數

圖3 2020年9月14日—10月8日各站日平均氣溫

寒露風：長達25d低溫陰雨寡照天氣過程中，全市出現2次重度寒露風，分別出現在9月17—29日連續13d、10月3—8日連續6d。其中,長沙縣17—23日連續7d日平均氣溫低于21℃，達重度寒露風標準；寧鄉20—23日連續4d、25—29日連續5d日平均氣溫低于21℃，達中度寒露風標準；蓮花站17—29日連續13d日平均氣溫低于21℃，達重度寒露風標準；瀏陽市17—30日連續14d日平均氣溫低于23℃，為中度寒露風。10月3—8日，長沙平均氣溫持續6d低于21℃，全市達到重度寒露風標準。

2.2.1 低溫冷害歷史排位

2020年9月14日—10月8日，全市平均氣溫(僅10月2日為23.7℃)均低于23℃。25d日平均氣溫為19.3℃，僅次于1997年18.9℃，位居歷史第2低位。

圖4 2020年9月14日—10月8日歷年同期平均氣溫

2.2.2日照時數創歷史同期新低

2020年9月14日—10月8日，全市平均日照時數為8.0h，刷新有氣象記錄以來的同期最低值(1994年為52.4h)，較常年同期(123.3h)異常偏少117.3h，居歷史同期第1低位。

圖5 2020年9月14日—10月8日歷年同期日照時數

2.2.3 降水量及雨日刷新歷史極值

根據長沙瀏陽、寧鄉、長沙縣、蓮花4個觀測站資料統計，2020年9月14日—10月8日，全市平均降水量為170.4mm，較常年同期50.1mm顯著偏多120.3mm，為1959年有連續氣象記錄以來的最大值(1972年148.2mm)；同時全市雨日平均為20d,為歷史最多。

圖6 2020年9月14日—10月8日歷年同期降水量

圖7 2020年9月14日—10月8日歷年同期雨日數

2.2.4 與歷史個例(1997年)對比分析

通過與1997年重度寒露風天氣過程對比分析：按照持續時間對比，2020年稍弱于1997年,位居有氣象記錄以來第2位；按災害性天氣過程日平均氣溫統計分析，2020年9月稍高于1997年9月，而2020年10月的冷空氣強度帶來的降溫幅度比1997年更強，冷害更嚴重；寒露風期間總降水量(雨日)和日照時數，2020年均刷新歷史極值1997年，降水量(雨日)居歷史同期第1高位，日照時數居歷史第1低位；最低氣溫9.8℃，也刷新記錄。按空間發生等級程度分析，瀏陽2020年9月及1997年10月為中度、寧鄉2020年9月為中度、長沙縣2020年9月24—30日為中度，其它時段均為重度寒露風等級。

綜上所述，2020年與1997年寒露風范圍及等級程度不相上下，2020年低溫濕冷害、陰雨寡照災害更嚴重。

2.3 天氣成因

2020年8月以來，東太平洋赤道附近海域大范圍、長時間的海水偏冷，迅速發展成拉尼娜事件，秘魯以西海水變冷，海水變冷氣流下沉，菲律賓以東和我國南海氣流上升，異常的沃克環流，促使西伯利亞冷空氣容易受到低壓區吸引充分深度南下影響我國，導致冷空氣活動頻繁；同時副熱帶高壓較常年位置偏南，長沙地處于副高西北側，持續偏強的冷空氣和強盛的西南暖濕氣流源源不斷在湖南匯合，導致了長沙秋季極端連續低溫冷害的發生。

表3 寒露風歷史( 2020年與1997年)對比分析

2.4 對水稻的影響及服務情況

2.4.1 晚稻

水稻受害的原因主要是低溫影響了水稻正常的生理機能而形成的內傷。

晚稻抽穗、開花的最佳溫度為25～30℃。在正常條件下，水稻從始穗到齊穗只需要3～5d[15-19]。自西(寧鄉14日)向東(瀏陽17日)連續13～18d日平均氣溫21℃的寒露風(降溫降水)，造成抽穗期延長，并且包頸現象嚴重；有的即使稻穗已經抽出，由于花粉的發育受到抑制，花粉粒變形，花藥不容易開裂，授粉量減少，花粉管的伸長受到明顯阻礙，稻株也不能正常授粉受精，從而造成穎花不育，形成大量空殼。10月3—8日，強冷空氣再次入侵，出現了強降溫和中等強度的降水，冷害致使稻株根系活力下降，頸葉發黃枯死對養分的吸收能力降低。據長沙市農業農村局統計數據長沙晚稻種植面積105813.33hm-2，截至9月21日已齊穗面積68026.67hm-2，正在抽穗28386.67hm-2，未抽穗9400hm-2；受災嚴重的西部寧鄉27266.67hm-2，東部瀏陽市較輕10466.67hm-2，10月初仍未抽穗面積達2000hm-2。

2.4.2 中稻及一季稻

2020年9月中下旬，正值中稻及一季稻收獲期，連續陰雨天氣不適合中稻和一季稻機械化收割，導致許多應收未收中稻占比大，出現穗上芽現象。全市中稻(含一季稻)面積72293.33hm-2，出現穗上芽面積4320hm-2，其中西部寧鄉嚴重為3466.66hm-2。截至10月4日，農業農村廳通報的有關數據，中稻(含一季稻)收獲比率長沙為39.83%，其余由于部分出現倒伏，需要人工收割。

2.4.3 預警服務

2020年9月14日下午，長沙市氣象局與農業農村局聯合發布了農業氣象災害(寒露風)風險預警。提醒水稻種植戶，長沙市將出現3d以上秋季低溫天氣，需加強水稻田間管理，建議在田間灌深水，葉面噴施九二○或者磷酸二氫鉀以提高水稻對低溫的抵抗能力；在9月30日—10月1日降水間歇期及10月6日天氣轉晴前，提醒農戶及時搶收一季稻，將損失降到最低；制作《農業氣象專題》9期、長沙微農直通公眾號圖文消息4期、預警及農事服務通知3期；期間開展下鄉災情調查2次。

3 結論

2020年9月14日—10月8日，長沙出現罕見陰雨寡照天氣過程，期間出現2次重度寒露風災害性天氣。過程低溫陰雨寡照日照時數和降水量(雨日)刷新同期歷史記錄，平均氣溫位于歷史第2低位(僅次于1997年)；寒露風范圍和等級程度，低溫濕冷害、陰雨寡照較1997年嚴重。中稻(一季稻)不宜收獲部分出現倒伏現象；晚稻空殼率嚴重的達50%以上。

針對此次陰雨寡照天氣，氣象部門聯合農業農村局向種糧大戶、各級政府、農業部門、社會大眾等通過各種手段和方式及時發布預警信息，并深入田間地頭開展直通式氣象服務，提出可采取田間灌深水，葉面噴施九二○或者磷酸二氫鉀以提高水稻對低溫的抵抗能力；抓住降水間歇搶收中稻(一季稻)。

氣象部門需進一步提高中長期預測能力,科學指導農民合理安排播種期和品種搭配；同時加強氣象科普宣傳，提高農民防災減災意識，規避寒露風等氣象災害對農業生產的影響。