摘 要:選取1961—2020年吉安市12個國家級氣象觀測站逐日降雨資料,對吉安市暴雨空間分布、隨時間變化特征及對農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)影響進(jìn)行分析。結(jié)果表明:吉安市年平均暴雨量、日數(shù)、暴雨的貢獻(xiàn)率分布總體呈現(xiàn)東部、北部多、西部次之,中部、南部少的特征,暴雨的四季分布各不相同;吉安市年平均暴雨量、日數(shù)、暴雨的貢獻(xiàn)率隨年份波動變化,對年平均暴雨量進(jìn)行M-K檢驗發(fā)現(xiàn),1961—1996年,年平均暴雨量總體呈下降的趨勢,但趨勢不明顯,1996—2020年為增加的趨勢,2002、2006、2008年發(fā)生了突變;小波分析顯示年平均暴雨日數(shù)存在12年的周期和32年的短周期。
關(guān)鍵詞:暴雨;時空分布;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)
中圖分類號:S162.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號:2095–3305(2024)09–0-03
近年來,隨著全球氣候變暖,暴雨事件頻發(fā)。中國暴雨的特征具有明顯的地域差異,呈現(xiàn)出集中性、范圍廣、階段性的特點[1]。許多學(xué)者對暴雨進(jìn)行了研究,并取得了一定成果。張超美等[2]采用多種方法分析了近50年江西不同量級暴雨的時空分布特征,得出結(jié)論:暴雨在不同季節(jié)變化特征存在明顯的差異,空間分布呈現(xiàn)“南少北多、東多西少”的特征。
吉安市地處江西省中部,贛江中游,為亞熱帶濕潤性氣候。暴雨是影響吉安市的氣象災(zāi)害之一,持續(xù)的暴雨天氣會引發(fā)洪澇、地質(zhì)災(zāi)害等次生災(zāi)害,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工程建設(shè)、水利設(shè)施帶來不利影響,給人民群眾的生命財產(chǎn)帶來巨大損失[3]?;诖?,利用1961—2020年吉安市各國家級臺站日降水?dāng)?shù)據(jù),分析其空間分布及隨時間變化特征,以期為暴雨預(yù)報作出指示作用,針對暴雨對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響提出防范措施,更好地服務(wù)于地方防災(zāi)減災(zāi)工作。
1 資料與方法
選取吉安市12個國家級氣象觀測站1961—2020年逐日降水資料,根據(jù)《降水量等級》(GB/T 28592—2012),暴雨日定義為日降水量≥50 mm的日數(shù),暴雨量為暴雨日內(nèi)的降水量總和。
分析年平均暴雨量、年平均暴雨日數(shù)、暴雨貢獻(xiàn)率、各季節(jié)暴雨量的空間分布特征,采用線性回歸分析暴雨日數(shù)和暴雨量隨時間變化特征;采用M-K (Mann-Kendall)法對1961—2020年年平均暴雨量隨時間突變進(jìn)行檢驗;采用小波分析法對年平均暴雨日數(shù)進(jìn)行分析。結(jié)合吉安市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況,對暴雨造成的影響進(jìn)行分析并提出相關(guān)對策。
2 暴雨的空間分布特征
2.1 年平均暴雨量分布特征
由吉安市1961—2020年年平均暴雨量分布情況(圖1)可知,全市各縣年平均暴雨量在231.7~398.1 mm,南北差異明顯,具體分布特征為東部、北部多、西部次之,中部、南部少。大值區(qū)暴雨量≥330 mm,其中,東部永豐縣暴雨量(398.1 mm)最大,其次是峽江縣(365.5 mm);低值區(qū)≤270 mm,其中,南部遂川縣暴雨量(231.7 mm)最小,中部泰和縣次之。暴雨量最大值與最小值差達(dá)166.4 mm。
2.2 年平均暴雨日數(shù)分布特征
吉安市年平均暴雨日數(shù)分布特征與年平均暴雨量相似,全市各縣年平均暴雨日數(shù)在3.3~5.2 d,總體呈現(xiàn)東北至西南遞減的分布趨勢。大值區(qū)暴雨日數(shù)≥5 d,其中,暴雨日數(shù)最多的為東部永豐縣5.2 d,其次是峽江縣5.0 d;低值區(qū)暴雨日數(shù)≤4 d,暴雨日數(shù)最少的為中部泰和縣與南部遂川縣,均為3.3 d。
2.3 暴雨的貢獻(xiàn)率分布特征
吉安市暴雨貢獻(xiàn)率為年平均暴雨量與年平均降雨量的比值,總體呈現(xiàn)東北至西南遞減的分布趨勢。大值區(qū)暴雨貢獻(xiàn)率≥21%,其中,暴雨貢獻(xiàn)率最大為東部永豐縣;低值區(qū)暴雨貢獻(xiàn)率≤18%,其中,暴雨貢獻(xiàn)率最小為南部遂川縣。
2.4 暴雨量的季節(jié)分布特征
根據(jù)定義,春季為3—5月,夏季為6—8月,秋季為9—11月,冬季為12—翌年2月。各季累計暴雨量的計算方法為各年份某個季節(jié)暴雨日的降水量之和。
2.4.1 吉安市春季暴雨量分布
吉安市春季累計暴雨量呈現(xiàn)從東北至西南逐漸遞減的分布形式,大值區(qū)暴雨量≥6 000 mm,主要分布在該市東部、北部和西部、西北部的永豐、新干、峽江等地。其中,春季暴雨量最大值(7 955.2 mm)為永豐縣,其次是新干縣,為7 838 mm;低值區(qū)暴雨量≤4 300 mm,主要分布在該市南部和西南部的遂川、萬安、井岡山等地。其中,春季暴雨最小值(2 421.9 mm)為遂川縣,其次是萬安縣,為3 442.2 mm。春季暴雨量最大值與最小值的差值達(dá)5 533.3 mm,南北差異較為明顯。
2.4.2 吉安市夏季暴雨量分布
吉安市累計夏季暴雨量分布不均??傮w來看,北部縣多于南部縣。大值區(qū)暴雨量≥11 600 mm,主要分布在該市東部永豐縣、中北部吉水縣、峽江縣,中部吉安縣,西南部井岡山茨坪鎮(zhèn)。其中,夏季暴雨最大值(12 939.4 mm)為永豐縣,其次是吉水縣,為12 109.7 mm;低值區(qū)暴雨量≤9 400 mm,主要分布在該市中部、南部、西部縣。其中,夏季暴雨量最小值(7 500.9 mm)為遂川縣,其次是泰和縣,為8 024.8 mm。夏季暴雨量最大值與最小值的差值達(dá)5 438.5 mm。
2.4.3 吉安市秋季暴雨量分布
吉安市秋季累計暴雨量分布與年平均暴雨量的分布特征相反,總體呈東北至西南逐漸遞增的特征,但在東北部低值區(qū)永豐縣雨量大于周圍各縣,西南部大值區(qū)廈坪鎮(zhèn)降水量比周圍縣小。大值區(qū)暴雨量≥3 600 mm,其中,秋季暴雨量最大值(3 908.9 mm)為茨坪鎮(zhèn),其次是遂川縣,為3 620.1 mm;低值區(qū)暴雨量≤1 800 mm,其中,秋季暴雨量最小值(1 642 mm)為新干縣,其次是安??h,為1 802.1 mm。
2.4.4 吉安市冬季暴雨量分布
吉安市冬季暴雨過程出現(xiàn)年份有12年,自20世紀(jì)80年代起,平均每個年代出現(xiàn)冬季暴雨過程有3次。冬季累計暴雨量分布特征為西部少,北、東部多。冬季暴雨最大值(836.7 mm)為峽江縣,其次是新干縣,為584.2 mm。冬季暴雨量最小值(164.3 mm)為永新縣,其次是茨坪鎮(zhèn),為176.3 mm。
2.5 暴雨極值分布特征
吉安市各縣1961—2020年日雨量極值在158.8 ~304.5 mm。日暴雨量最小值為南部遂川縣,最大值為東部永豐縣。雨量極值出現(xiàn)時間在5—9月,最早出現(xiàn)在5月4日(泰和縣),最晚出現(xiàn)在9月20日(遂川縣)。從年代來看,1961—2020年,各縣的日雨量極值出現(xiàn)時間,分布在除90年代以外的其他年代。
3 暴雨的年際變化特征
3.1 年平均暴雨量、日數(shù)、貢獻(xiàn)率隨時間變化特征
吉安市1961—2020年年平均暴雨量為312.4 mm,各年份年平均暴雨量呈現(xiàn)波動變化的特征,不同年份差異明顯,總體呈緩慢上升趨勢。
在此期間,年平均暴雨量最大值(625.9 mm)出現(xiàn)在2002年,最小值(77.9 mm)出現(xiàn)在1978年,最大值和最小值之差達(dá)548.0 mm;1961—2020年年平均暴雨日數(shù)為4.3 d,暴雨日數(shù)隨年份變化與年平均暴雨量相似,年平均暴雨日數(shù)最大值(8.1 d)出現(xiàn)在2002年,最小值(1.3 d)出現(xiàn)在1978年,兩者相差6.8 d;1961—2020年年平均暴雨貢獻(xiàn)率為19%,暴雨貢獻(xiàn)率最大為2019年的33%,最小為1978年的7%,兩者差值為26%。
3.2 年平均暴雨量的M-K檢驗
從1961—2020年年平均暴雨量的M-K檢驗圖(圖2)可知:1961—1996,除了1970、1984年,其余年份UF(K)曲線<0,這表明年平均暴雨量呈下降的趨勢,但未通過顯著性檢驗,說明下降的趨勢不明顯;1996—2020年,UF(K)曲線>0,這表明1996—2020年平均暴雨量為增加的趨勢,2020年超過臨界直線,表明上升趨勢顯著;UF(K)和UB(K)曲線的交點為2002、2006、2008年,且交點在置信區(qū)間內(nèi),表明這三年的年暴雨量發(fā)生了突變。
3.3 暴雨日的小波分析
利用小波分析對吉安市年平均暴雨日進(jìn)行分析(圖3),1961—2020年平均暴雨日數(shù)存在12年的周期,在1961—1990年期間較為明顯。同時,還存在32年的短周期,以1990年以后的時間段較為明顯。
4 暴雨對吉安市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響及防范措施
4.1 吉安市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)概況
吉安市農(nóng)業(yè)資源豐富,是全國商品糧生產(chǎn)基地。該市充分發(fā)揮本地優(yōu)勢,形成了井岡蜜柚、綠色水稻、有機(jī)蔬菜、有機(jī)茶葉、特色藥材、特色竹木六大富民產(chǎn)業(yè)。2023年,吉安市糧食播種面積為64萬hm2,總產(chǎn)量373萬t,六大富民產(chǎn)業(yè)面積突破46.67萬hm2。因此,暴雨防范措施工作顯得尤為重要。
4.2 暴雨對吉安市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響
暴雨災(zāi)害造成農(nóng)田受災(zāi)主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
第一,暴雨會導(dǎo)致田間漬害,讓作物出現(xiàn)根系缺氧的情況,受淹后土壤易板結(jié),抑制根系的生理活動[4]。
第二,暴雨引發(fā)的洪澇災(zāi)害會淹沒農(nóng)田,沖毀水利設(shè)施和設(shè)施農(nóng)業(yè)大棚。
第三,暴雨過后,田間濕度大,作物容易患上病蟲害,對作物的生長造成不良的影響,從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。
4.3 暴雨防范措施
針對水稻:在暴雨天氣來臨前,農(nóng)民應(yīng)及時檢修水利設(shè)施,疏通溝渠;對于處苗期的田塊,應(yīng)及時灌水護(hù)芽;對于抽穗揚花期田塊,雨后及時做好扶苗、洗苗工作,并追施壯籽肥;對已沖毀的田塊,農(nóng)民可根據(jù)實際情況改種其他作物,并做好雨后病蟲害防治工作。
針對果樹:農(nóng)民應(yīng)及時清除果園樹體淤泥、雜枝及殘留的浮渣;剪除傷病果、無果樹枝,被折斷的樹枝傷口易感染病菌,應(yīng)做好病蟲害防治;疏松土壤,及時施肥補(bǔ)充樹體營養(yǎng),養(yǎng)根生根,促進(jìn)樹勢恢復(fù)[5-9]。
針對蔬菜:農(nóng)民應(yīng)及時清除爛葉、病葉,追施葉面肥促生長;待葉片干后立即噴施殺菌劑,減輕病害;針對已沖毀的田塊,應(yīng)及時翻耕補(bǔ)種。
針對水產(chǎn)養(yǎng)殖:農(nóng)民應(yīng)加裝網(wǎng)欄設(shè)施,防止暴雨造成水位猛漲,避免出現(xiàn)魚類或蝦蟹等水產(chǎn)逃逸現(xiàn)象。
5 討論
(1)1961—2020年吉安市年平均暴雨量、年平均暴雨日數(shù)、暴雨的貢獻(xiàn)率總體呈現(xiàn)東部、北部多,西部次之,中部、南部少的分布特征。吉安市春季累計暴雨量呈現(xiàn)從東北至西南逐漸遞減的分布形式;夏季累計暴雨量分布不均,北部縣多于南部縣;秋季累計暴雨量分布與年平均暴雨量的分布相反,總體呈現(xiàn)東北至西南逐漸遞增的分布特征;冬季累計暴雨量呈現(xiàn)西部少,北、東部多的分布特征。
(2)1961—2020年吉安市年平均暴雨量、年平均暴雨日數(shù)及貢獻(xiàn)率隨時間變化呈現(xiàn)波動的特征,總體呈緩慢上升趨勢。1961—1996年,年平均暴雨量總體呈下降的趨勢,但趨勢不明顯;1996年至今平均暴雨量總體為增加的趨勢,2002、2006、2008年發(fā)生了突變;利用小波分析可以看出,1961—2020年吉安市暴雨日數(shù)存在12年的周期和32年的短周期。
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收稿日期:2024-06-11
基金項目:吉安市生態(tài)氣象重點實驗室(2021JEM201)。
作者簡介:胡犁月(1990—),女,江西吉安人,工程師,研究方向為應(yīng)用氣象與預(yù)報服務(wù)。