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哈巴河縣大風氣候特征分析及對農(nóng)業(yè)的影響

2024-03-08 03:13李書嘯
廣東蠶業(yè) 2024年1期
關(guān)鍵詞:風蝕體感風沙

李書嘯

(新疆阿勒泰地區(qū)哈巴河縣氣象局 新疆阿勒泰 836700)

大風是影響哈巴河縣的災害性天氣之一,哈巴河縣一年四季均有大風,春季、冬季多,夏季、秋季少。大風對交通運輸、電力設(shè)施、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面構(gòu)成嚴重威脅,對群眾的生產(chǎn)生活也造成了極大的影響[1]。因此,分析研究哈巴河縣大風的變化規(guī)律,對大風預報及科學地預防風災、改善居民的生產(chǎn)生活具有十分重要的意義。

1 研究資料和方法

大風資料來源于哈巴河縣國家基本氣象站2010年—2022 年的地面氣象觀測資料。本文選取對居民生產(chǎn)生活有較大影響的大風發(fā)生的日數(shù)作為統(tǒng)計分析的對象。

風對人的體感溫度有很大影響。據(jù)科學研究,當氣溫在0 ℃以上時,無風時的體感溫度為10 ℃,3級風(3.4 m/s~5.4 m/s)時的體感溫度為5 ℃,6 級風(10.8 m/s~13.8 m/s)時的體感溫度為-1 ℃,7 級風(13.9 m/s~17.1 m/s)時的體感溫度為-3℃。當氣溫在0 ℃以下時,無風時的體感溫度為-10 ℃,7 級風時的體感溫度為-21 ℃。由此可見,人對冷暖的感覺與風速有著極其密切的關(guān)系。風是影響人們生產(chǎn)生活的重要氣象因素,故本文選取極大風速≥12 m/s、≥15 m/s、≥17 m/s 的發(fā)生日數(shù)作為分析對象。

由于刮風一般是斷斷續(xù)續(xù)的,所以本文統(tǒng)計數(shù)據(jù)時規(guī)定如下:在一天內(nèi)(20?00—次日20?00),凡記載有上述極大風速的現(xiàn)象,無論在此期間出現(xiàn)了多少次大風,均計為一個大風日。

2 大風氣候特征

2.1 年際變化

圖1 為哈巴河縣年大風日數(shù)和年平均大風日數(shù)。由圖1 可知,哈巴河縣13 年出現(xiàn)極大風速≥12 m/s 的年大風日數(shù)共計1 443 次,年平均大風日數(shù)為111 d,其中最多年大風日數(shù)為2010 年的135 d,最少年大風日數(shù)為2022 年的93 d;極大風速≥15 m/s 的年大風日數(shù)共計489 次,年平均大風日數(shù)為37.6 d,其中最多年大風日數(shù)為2010 年的56 d,最少年大風日數(shù)為2022年的22 d;極大風速≥17 m/s 的年大風日數(shù)共計167次,年平均大風日數(shù)為12.8 d,其中最多年大風日數(shù)為2012 年的21 d,最少年大風日數(shù)為2022 年的6 d。

圖1 哈巴河縣2010 年—2022 年年大風日數(shù)和年平均大風日數(shù)

在這13 年中,極大風速≥12 m/s、≥15 m/s、≥17 m/s 的年大風日數(shù)高于平均值的年數(shù)分別為6 年、8 年、5年,低于平均值的年數(shù)分別為7年、5年、8年,總的變化趨勢呈3 個峰值,分別出現(xiàn)在2010 年、2013年—2015 年、2018 年(≥12 m/s 的662 d,≥15 m/s的306 d,≥17 m/s 的88 d),2019 年以來年大風日數(shù)一直低于平均值。從圖1 可知,年大風日數(shù)總體呈下降趨勢,2019 年以后均低于平均值。

2.2 季節(jié)變化

哈巴河縣屬大陸性北溫帶寒冷氣候,春秋較短,冬季較為漫長,通常四季劃分為春季4 月—5 月、夏季6 月—8 月、秋季9 月—10 月、冬季11 月—次年3 月。哈巴河縣2010 年—2022 年累計各季節(jié)大風出現(xiàn)日數(shù)統(tǒng)計見表1,大風日數(shù)隨季節(jié)變化非常明顯,春季和冬季多、夏季和秋季少,尤以冬季最多[2]。冬季風速≥12 m/s、≥15 m/s、≥17 m/s 的大風日數(shù)占年大風日數(shù)(13 年累計)的36.6%、45.6%、38.9%,秋季最少,占年大風日數(shù)(13 年累計)的13.3%、9.4%、9.6%。

表1 哈巴河縣2010 年—2022 年各季大風出現(xiàn)日數(shù)(累計)

2.3 月際變化

圖2 為哈巴河縣月平均大風日數(shù)變化圖。從圖2可以看出,大風在5 月最多,極大風速≥12 m/s、≥15 m/s、≥17 m/s的月平均大風日數(shù)分別為15.5 d、6.8 d、2.7 d,根據(jù)圖1,可以算出分別占對應風速年大風平均日數(shù)的13.9%、18.0%、21.0%;極大風速≥12 m/s的月平均大風日數(shù)3 月次多,為11 d,根據(jù)圖1 得出占對應風速年大風平均日數(shù)的 9.9%;極大風速≥15 m/s、≥17 m/s 的4 月次多,分別為5.0 d、2.2 d,根據(jù)圖1 得出占對應風速年大風平均日數(shù)的13.3%、17.2%;極大風速≥12 m/s、≥15 m/s 的8 月達到最小值(4.6 d、1.2 d),極大風速≥17 m/s 的7 月達到最小值(0.3 d),根據(jù)圖1 得出分別僅占對應風速年大風平均日數(shù)的4.1%、3.2%、2.3%;9月之后開始逐月增加。

圖2 哈巴河縣2010 年—2022 年月平均大風日數(shù)

2.4 風向及其原因

圖3 為哈巴河縣2010 年—2022 年的風玫瑰圖。從圖3 可以看出,哈巴河縣風向以偏東風和偏西風為主,東風出現(xiàn)的次數(shù)最多,其次為西風,其他方向的風出現(xiàn)的次數(shù)較少。哈巴河縣以東、西風為主要風向的原因主要是受地形的影響,哈巴河縣城位于哈巴河縣南部平原,北部為山區(qū),南部與吉木乃接壤,吉木乃南部為高山區(qū),故風向以東、西風為主。

圖3 哈巴河縣2010 年—2022 年風玫瑰圖

2.5 大風類型及季節(jié)變化成因

按大風形成原因區(qū)分,影響哈巴河縣的有寒潮大風、雷雨大風、低壓大風等3 種類型。哈巴河縣大風日數(shù)的季節(jié)分布呈現(xiàn)春季和冬季多、夏季和秋季少的特點,這和影響哈巴河天氣的大氣環(huán)流季節(jié)變化息息相關(guān)[3]。在春季和冬季,蒙古高壓常常盤桓于蒙古高原,這是造成春季和冬季多大風日的主要原因。

3 大風對農(nóng)業(yè)的影響與防范大風對策

3.1 大風對農(nóng)業(yè)的影響

3.1.1 大風調(diào)節(jié)農(nóng)田小氣候環(huán)境

風對農(nóng)田的影響主要體現(xiàn)在增加空氣湍流速率,加快地面與空氣的熱量交換,促進土壤水分蒸發(fā)和植物蒸騰作用。此外,風還能調(diào)節(jié)植物周圍的溫度、水汽和二氧化碳含量,有助于植物進行光合作用。根據(jù)觀測結(jié)果,風速對湍流交換速度的影響取決于風速的大小。當風速不足3 m/s 時,熱力因素對湍流交換速度的影響更大;而當風速超過3 m/s 時,動力因素成為主要影響因素,并與湍流交換速度呈正相關(guān)關(guān)系。因此,大風能夠不斷更新作物群體內(nèi)部的空氣,從而調(diào)節(jié)植株間的溫度、水汽和二氧化碳含量。

3.1.2 風害

風害是指大風對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的危害。直接危害表現(xiàn)為土壤風蝕沙化,對農(nóng)作物造成機械損傷和生理危害,同時還對農(nóng)事活動和農(nóng)業(yè)設(shè)施造成破壞。間接危害體現(xiàn)在大風傳播病蟲害,加速污染物擴散。大風會加快植物蒸騰速度,增加植物對水分的需求,導致氣孔關(guān)閉,降低光合作用強度。在哈巴河縣,春季和夏季的大風會加劇作物的旱害,冬季的大風會加重越冬作物的凍害。強風天氣會導致林木和作物倒伏、斷枝、落葉、落花、落果等現(xiàn)象出現(xiàn),對作物產(chǎn)量和品質(zhì)有較大影響。大風還會加劇干旱情況,加速土壤水分消耗,引發(fā)風蝕問題。由于哈巴河縣屬于干旱地區(qū),一旦干旱季節(jié)出現(xiàn)大風天氣,會加快土壤水分的消耗速度,加劇旱情,同時還會吹走地面的表土,引發(fā)風蝕問題。大風可傳播病原體,使得作物病害進一步蔓延。例如,在春季偏南風的作用下,小麥銹病孢子會向北傳播,到達冷涼地區(qū)越夏,進而影響當?shù)刈魑锷a(chǎn)。大風還會幫助害蟲遷飛,使得其危害范圍不斷擴大。

3.1.3 風沙害

大風天氣出現(xiàn)時,會將地面上的風沙吹起,使得空氣渾濁,能見度不足1 000 m,對農(nóng)業(yè)的危害主要表現(xiàn)有[4]:(1)風沙淹沒農(nóng)作物,侵蝕土壤,影響土壤分離。若農(nóng)作物生長過程中遇到土壤風蝕,會造成根系暴露在空氣中,進而影響作物生長發(fā)育。(2)對冬小麥的影響。相關(guān)研究結(jié)果表明,若風沙出現(xiàn)在小麥出苗后的7 d~14 d 內(nèi),作物干物質(zhì)的損失最為嚴重。在植株長大后,因總?cè)~數(shù)增加,葉片間會有一定的保護,風沙對作物危害強度降低。(3)延緩作物發(fā)育。風沙會延緩冬小麥抽穗時間,冬小麥出苗后遇到風沙災害,可使次年收獲的干重下降;若是在初春時期遇到風沙災害,也會降低小麥穗數(shù),影響產(chǎn)量。

3.2 防范大風對策

3.2.1 提高大風天氣預報服務(wù)的時效性

為了提高大風天氣預警信息的時效性,哈巴河縣氣象局應加強與通信運營商的合作,確保預警信息能夠及時傳達給所有應急責任人。同時,與廣播電視臺合作,共同發(fā)布大風災害性天氣預警信息,確保信息傳達的及時性。除了傳統(tǒng)的電視臺和廣播,還可以通過手機短信、社交媒體等多種渠道將預警信息傳播給相關(guān)單位、農(nóng)戶和農(nóng)業(yè)服務(wù)對象。此外,還可以提供電話直通服務(wù),使大家能夠及時制定防御措施,保護農(nóng)作物免受損害。哈巴河縣氣象局還應不斷拓寬預警信息發(fā)布渠道,以滿足不同人群的需求,幫助他們做好防范大風的準備工作。

3.2.2 加強土地治理,防止土壤風蝕

哈巴河縣可以通過植被的恢復和建設(shè),提高土地的植被覆蓋率,減少風蝕的發(fā)生。(1)采用植樹造林、草原恢復等方式,增加植被覆蓋面積。(2)采用施肥、翻耕、覆蓋等方式,改善土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。加強土地保育和改良,增加土壤的水分和肥力,提高土地的抗風蝕能力。(3)采用喬、灌、草結(jié)合的方式,建設(shè)不同類型的防風林帶,提高防風能力。(4)采用控制流域、建設(shè)護坡、加固道路等方式,降低土地風蝕風險。(5)采用修建溝渠、建設(shè)坡耕地、加固河岸等方式,提高土地的保持能力。

4 結(jié)論

(1)對近13 年大風天氣資料分析表明,哈巴河縣年大風日數(shù)呈現(xiàn)逐年減少趨勢,尤其是2019 年以來年大風日數(shù)一直低于平均值。(2)大風日數(shù)隨季節(jié)變化明顯,春季和冬季多,夏季和秋季少。(3)大風日數(shù)隨月份波動變化,5 月最多,7 月、8 月最少,9 月之后開始逐月增加。(4)哈巴河縣以東、西風為主,東風的頻次高于西風。(5)大風對農(nóng)作物有影響。

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