江口縣暴雨天氣統(tǒng)計(jì)分析及對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

白琴琴，劉英春，張惠珠

1江口縣氣象局，貴州江口 554400；2烏當(dāng)區(qū)氣象局，貴州貴陽 550018；3松桃縣氣象局，貴州松桃 554100

江口縣位于貴州省東北部，地處貴州高原向湘西丘陵過渡的斜波地帶，境內(nèi)地勢(shì)由西、北、南不斷向東傾斜，處于中亞熱帶中緯度地區(qū)，屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，四季分明、降水量充沛、光熱同期，在梵凈山的作用下，存在較為突出的小氣候環(huán)境。暴雨是當(dāng)?shù)刂饕獨(dú)庀鬄?zāi)害性天氣之一，持續(xù)性暴雨會(huì)造成河水暴漲，城市內(nèi)澇，嚴(yán)重威脅著當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)安全，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)順利開展。因此，分析江口縣暴雨天氣特征很有必要。文章選擇江口縣1991—2020年逐日降水資料，統(tǒng)計(jì)分析江口縣暴雨天氣特征，并探討其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，為今后農(nóng)業(yè)氣象防災(zāi)減災(zāi)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)健康發(fā)展提供參考借鑒。

1 研究資料與方法

研究資料主要來源于江口縣氣象部門1991—2020年逐日降水資料，選擇線性回歸法和3年滑動(dòng)平均法對(duì)江口縣暴雨天氣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)合國(guó)家氣象局的有關(guān)規(guī)定，以24 h降水量超過50 mm作為暴雨；超過100 mm為大暴雨；超過250 mm為特大暴雨。以20:00為日界，每出現(xiàn)一次日降水量超過50 mm的天氣稱之為1個(gè)暴雨日。季節(jié)采用常規(guī)劃分標(biāo)準(zhǔn)：春季為3—5月，夏季為6—8月，秋季為9—11月，冬季為12到次年2月。

2 江口縣暴雨天氣統(tǒng)計(jì)分析

2.1 暴雨的年際變化

2.1.1 暴雨日數(shù)的年際變化1991—2020年江口縣暴雨日數(shù)共有114 d，平均每年的暴雨日數(shù)為3.8 d。近30年，江口縣幾乎每年都有暴雨天氣出現(xiàn)，其中年最大暴雨日數(shù)為8 d，出現(xiàn)在1998年，最小暴雨日數(shù)只有1 d，分別出現(xiàn)在1997、2003、2005和2009年，兩者相差7 d，說明江口縣暴雨日數(shù)年際變化較大。

為了對(duì)江口縣暴雨氣候變化趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確掌握，結(jié)合暴雨日數(shù)時(shí)間序列的線性趨勢(shì)曲線和3年滑動(dòng)平均曲線，其中江口縣歷史上暴雨多發(fā)期主要出現(xiàn)在1991—1998、2003—2007、2009—2012年3個(gè)階段，尤其是1991—2020年間的平均暴雨日數(shù)達(dá)到了4.8 d，比多年平均值高出1.0 d，是江口縣暴雨出現(xiàn)最為頻繁時(shí)期。1998—2003、2007—2009及2012—2020年為江口縣暴雨相對(duì)偏少期。結(jié)合暴雨日數(shù)線性變化趨勢(shì)，江口縣暴雨日數(shù)減少趨勢(shì)并不顯著，氣候變化傾向率為-0.449 d/10年。

圖1 1991—2020年江口縣暴雨日數(shù)的年際變化圖

2.1.2 暴雨量的年際變化通過對(duì)1991—2020年江口縣年暴雨量及其與年總降水量比例的年際變化情況進(jìn)行分析，近30年江口縣年平均暴雨量為302.7 mm，是年平均暴雨總量的21.2%。其中年暴雨量的最大值為694.3 mm，出現(xiàn)在1998年，占當(dāng)年總降水量的43.7%；最小值為50.4 mm，出現(xiàn)在1997年，只有當(dāng)年總降水量的3.1%。對(duì)年暴雨量時(shí)間序列作3年滑動(dòng)平均和線性趨勢(shì)分析，其中江口縣歷史上暴雨量相對(duì)偏多期分別為1991—1994、2003—2012年2個(gè)階段；而1994—2003、2012—2012年則屬于相對(duì)偏少的時(shí)期。從線性趨勢(shì)上看，近30年江口縣年暴雨量為-21.836 mm/10年，暴雨量減少趨勢(shì)不太顯著。近30年間江口縣平均每場(chǎng)暴雨的降雨量為79.7 mm，平均每場(chǎng)暴雨降水量的高值為147.1 mm，出現(xiàn)在1995年，低值只有50.4 mm，出現(xiàn)在1997年。

圖2 1991—2020年江口縣年暴雨量的年際變化圖

2.2 暴雨的季節(jié)變化

2.2.1 暴雨日數(shù)的季節(jié)變化

1991—2020年出現(xiàn)在江口縣的144場(chǎng)暴雨在各月的分布情況如下圖，其中江口縣12月到次年3月沒有暴雨天氣出現(xiàn)，其余月份均有可能有暴雨天氣出現(xiàn)，主要在每年的4—9月份出現(xiàn)，共出現(xiàn)108 d，占總數(shù)的75%。其中在前汛期4—6月，暴雨日數(shù)共有53 d，占總數(shù)的36.8%，后汛期7—9月的暴雨日數(shù)共有55 d，占總數(shù)的38.2%。隨著月份的遞增，江口縣暴雨日數(shù)以單峰型變化為主，峰值出現(xiàn)在6月，暴雨日數(shù)高達(dá)33次，占總數(shù)的22.9%，谷值出現(xiàn)在11月，暴雨日數(shù)只有2 d。

另外，通過對(duì)江口縣暴雨日數(shù)的四季變化情況，不難發(fā)現(xiàn)年內(nèi)暴雨日數(shù)主要集中在夏季，暴雨日數(shù)達(dá)到了79 d，占54.9%，以6月（33 d）出現(xiàn)頻率最高，是夏季暴雨日數(shù)41.8%；其次是春季，暴雨日數(shù)有20 d，占13.9%，以5月（14 d）出現(xiàn)頻率最高，是秋季暴雨日數(shù)的70%；秋季暴雨日數(shù)最少，只有15 d，占10.4%，以9月（9 d）出現(xiàn)頻率最高，是秋季暴雨日數(shù)的60%；冬季沒有暴雨天氣出現(xiàn)。

2.2.2 暴雨量的季節(jié)變化江口縣暴雨量月變化呈現(xiàn)出多峰型變化特征，峰值分別出現(xiàn)在7和9月，平均暴雨量分別為88.9、98.7 mm， 谷值分別出現(xiàn)在5、8、11月，平均每場(chǎng)暴雨量分別為63.9、79.8、62.3 mm。汛期內(nèi)的暴雨量較多，同汛期暴雨日數(shù)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。另外，暴雨量四季變化與暴雨日數(shù)四季變化不太一致，以夏季暴雨量最多，暴雨量占總數(shù)的40.8%；其次是秋季，暴雨量占總數(shù)的37.4%；春季相對(duì)較少，暴雨量占總數(shù)的21.8%，冬季沒有暴雨天氣，所有不存在對(duì)應(yīng)的暴雨量（圖4）。

圖4 1991—2020年江口縣暴雨量逐月分布圖

3 典型暴雨環(huán)流型特點(diǎn)

通過對(duì)江口縣2005—2014年的降水資料、33次暴雨天氣過程進(jìn)行歸納分析，根據(jù)每次暴雨天氣過程的500、700、850 hPa及地面主要影響系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析，初步歸納江口縣5種暴雨基本模型。

3.1 冷鋒低槽型暴雨

這種類型的暴雨天氣系統(tǒng)以春季到初夏及秋季出現(xiàn)頻率最高。從地面到500 hPa高度處的鋒面結(jié)構(gòu)完整；500 hPa處分別有高原槽、西風(fēng)槽和高空槽存在；地面冷高壓存在氣旋波或者強(qiáng)冷鋒，從秦嶺有鋒面移出，途經(jīng)四川南部，冷空氣分別以偏北和東北2條路徑對(duì)江口縣產(chǎn)生影響，尤以東北路徑為主。

3.2 長(zhǎng)江橫切變型暴雨

該類型暴雨的天氣系統(tǒng)以6月中旬和7月中旬出現(xiàn)頻率最高。500 hPa高度處的副熱帶高壓維持少動(dòng)，20°N~25°N是脊線所在位置，相較于南段，西風(fēng)帶低槽北段的移動(dòng)速度更大，極易在長(zhǎng)江流域出現(xiàn)橫槽形勢(shì)和東西走向的切變線；在700、850 hPa中低空處，長(zhǎng)江中下游到貴州上空的暖濕氣流，沿著西太平洋高壓脊西側(cè)逐漸北上的過程中，有東西走向的橫切變生成，且低渦切變不斷向東轉(zhuǎn)移，在形成低渦急流后維持不變，且有顯著濕區(qū)存在；在地面圖上，因東北或偏北方的影響，有東西走向的準(zhǔn)靜止鋒或地面輻合線在長(zhǎng)江中下游到貴州一帶生成，同時(shí)鋒面兩側(cè)沒有太大的氣溫差，存在明顯的露點(diǎn)鋒。

3.3 低渦切變型暴雨

這種類型暴雨天氣主要出現(xiàn)在每年的5—7月，以5—6月出現(xiàn)頻率最高。500 hPa處的西太平洋副熱帶高壓始終維持少動(dòng)，再加上強(qiáng)盛的西南氣流，促進(jìn)了來自孟加拉灣與南海洋面上的水汽向江口縣進(jìn)行輸送；700和850 hPa低空處存在低渦切變，在西南急流的作用下，源源不斷的水汽朝著江口縣輸送，在高空槽的引導(dǎo)下，低渦切變向東移動(dòng)的過程中對(duì)江口縣產(chǎn)生影響，為暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展提供了有利條件。

圖3 1991—2020年江口縣暴雨日數(shù)的逐月分布圖

3.4 臺(tái)風(fēng)低壓倒槽型暴雨

這種類型暴雨天氣主要出現(xiàn)在每年的9月。500 hPa高空處的副熱帶高壓以帶狀分布為主，脊線分布在30°N附近，西風(fēng)帶槽分裂后逐漸向東轉(zhuǎn)移，在兩廣地區(qū)臺(tái)風(fēng)低壓倒槽開始登陸，并朝著西北方轉(zhuǎn)移。在700和850 hPa低空處，臺(tái)風(fēng)低壓倒槽在兩廣地區(qū)形成，槽前和槽后分別有偏北大風(fēng)、東南急流，風(fēng)速最大高達(dá)20 m/s，且濕區(qū)極為顯著。在廣東登陸的臺(tái)風(fēng)，隨后向西北方向轉(zhuǎn)移；分布在兩廣地區(qū)的臺(tái)風(fēng)低壓，中心值還不足1 000 hPa，還有東北與正北路徑的冷空氣不斷向南轉(zhuǎn)移。

3.5 兩高切變型暴雨

這種類型暴雨在夏季出現(xiàn)頻率最高。在湖南西部，500 hPa西太陽副熱帶高壓穩(wěn)定少動(dòng)，在110°E大都是西脊點(diǎn)所在位置，因西藏高原高壓系統(tǒng)控制，兩高切變系統(tǒng)對(duì)整個(gè)貴州省產(chǎn)生影響，副熱帶高壓西側(cè)強(qiáng)盛的西南氣流中是江口縣所在位置，促進(jìn)了來自孟加拉灣與南海洋面的水汽向江口縣輸送。700、850 hPa低空處的四川到重慶一帶存在低渦切變系統(tǒng)，同時(shí)有西南急流， 在高空槽東移的作用下，低層低渦切變東南移時(shí)對(duì)江口縣產(chǎn)生影響；地面上部存在明顯的冷空氣活動(dòng)，在沒有冷空氣和冷空偏北時(shí)，不會(huì)作用到貴州北部。

4 暴雨天氣對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

暴雨天氣的出現(xiàn)有利有弊，有利的一面是可以使山塘、水庫容量增加，保證正常供水，而持續(xù)性暴雨和強(qiáng)降雨天氣對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響較大，會(huì)造成作物絕收。在汛期內(nèi)，特別是每年的5—8月，因降水日數(shù)和強(qiáng)度均較大，使得土壤長(zhǎng)期處于飽和狀態(tài)，很難吸收和滲透水分，有很大一部分的雨水將會(huì)涌入到江河湖水中。尤其是暴雨天氣持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，會(huì)出現(xiàn)更為明顯的水勢(shì)，很容易引發(fā)山洪、滑坡等次生災(zāi)害，由于江河泛濫，農(nóng)田積水，農(nóng)田中部分土壤會(huì)遭受沖刷，嚴(yán)重危害著農(nóng)作物生長(zhǎng)。對(duì)于持續(xù)性大暴雨或特大暴雨天氣來說，還會(huì)引發(fā)更大面積的洪澇災(zāi)害。江口縣暴雨天氣在每年5—9月較為集中，該時(shí)期恰好是水稻分蘗、幼穗發(fā)育和開花結(jié)實(shí)期，對(duì)水稻穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重起著決定性作用。暴雨對(duì)江口縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響主要包括以下幾個(gè)方面。

（1）由于暴雨天氣的降水強(qiáng)度較大，此時(shí)光照時(shí)數(shù)不足，不利于水稻露田和曬田工作的正常開展，會(huì)影響水稻壯根、壯穗和壯稈的形成，在后期極易引起莖葉徒長(zhǎng)，根系和葉子在后期會(huì)出現(xiàn)早衰的情況；暴雨天氣結(jié)束后，因溫度快速升高，會(huì)滋生和蔓延水稻病蟲害，如紋枯病和白葉枯病等，降低了水稻產(chǎn)量和品質(zhì)。

（2）暴雨會(huì)對(duì)農(nóng)作物莖葉造成破壞，暴雨出現(xiàn)時(shí)會(huì)損壞葉片、折斷莖稈，對(duì)農(nóng)作物生理機(jī)能有較大影響，阻礙光合作用的正常開展，因幼穗或籽粒內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)成分不足，水稻單穗穎花數(shù)、千粒重、結(jié)實(shí)率均會(huì)降低。

（3）若是在水稻開花期出現(xiàn)暴雨天氣，會(huì)出現(xiàn)“雨打禾花，花而不實(shí)”的現(xiàn)象，主要危害穎花授粉受精的正常開展。若是谷殼被暴雨破壞，也就是水稻貯藏機(jī)能遭受損壞，會(huì)出現(xiàn)大量碎米。結(jié)合相關(guān)調(diào)查資料，在水稻抽穗開花期內(nèi)，若是暴雨天氣持續(xù)時(shí)間為2~3 d，相較于往年平均值，水稻產(chǎn)量會(huì)下降5%~10%，結(jié)實(shí)率與水稻抽穗后6 d的總降水量之間有著較為密切的關(guān)系。

（4）若是在水稻生育后期出現(xiàn)暴雨天氣，嚴(yán)重危害著水稻正常生長(zhǎng)。在暴雨天氣出現(xiàn)后，稻株地面以上的部分會(huì)有雨水附著，增加了整個(gè)植株重量，改變了其的重心高度、彎曲角度和彎曲力，此時(shí)同雨水的拍打作用相結(jié)合，將會(huì)造成大面積水稻倒伏，不利于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻的形成。

5 結(jié)論

（1）江口縣幾乎每年都有暴雨天氣出現(xiàn)，平均每年的暴雨日數(shù)為3.8 d，且暴雨日數(shù)年際變化較大；江口縣暴雨出現(xiàn)的頻繁期在1991—2020年，平均暴雨日數(shù)達(dá)到了4.8 d，比多年平均值高出1 d，且1998年是江口縣暴雨異常偏多的年份，暴雨日數(shù)整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，變化傾向率為-0.449 d/10年。

（2）江口縣暴雨天氣主要在每年的4—9月出現(xiàn)，以6月暴雨日數(shù)最多，11月最少；7月和9月的暴雨強(qiáng)度最大，平均每場(chǎng)暴雨量分別為88.9、98.7 mm。

（3）江口縣主要有5種暴雨模型，分別是冷鋒低槽型暴雨、長(zhǎng)江橫切變型暴雨、低渦切變型暴雨、臺(tái)風(fēng)倒槽暴雨及兩高切變型暴雨。