塔里木河流域作物生长季节一次作物生长季节一次阵风来来大风的长期变化

塔里木河流域作物生长季节一次作物生长季节一次阵风来来大风的长期变化

0气候变化背景下的大风特征塔里木盆地是中国特色林果业的主要产区。由于广阔的地域和优越的水、土、光、热组合条件，已成为中国苹果产业、坚果、枣、杏、葡萄、香梨、石榴等优势品种。然而，低温、风、冰雹和干旱等自然灾害的频繁发生对塔里木盆地特色林果业的发展构成了严重威胁，尤其是大风，这使得整个春天和夏天的生长季节变得严重。春天的风影响了整个春季和秋天的生长季节。夏、秋风影响了大量落果，直接影响了产量。此外，风将沙子袋的灰尘污染农田，并主导了塔里木河下游的沙漠化过程，对该地区的绿洲农业和林业产生了重大影响。因此，我们必须加强对区域风灾发生规律的研究，尤其要加强气候变化背景下风灾发生变化规律的科学不确定性。然而，在目前的科学水平上，在气候变化影响研究中，必须加强对区域气候变化影响的研究，完善对农业、社会和经济等各个领域影响的交叉研究，以减少研究结果的不确定性。本研究是在塔里木河流域44个气候站的影响数据的基础上，分析塔里木河流区生长季节（310月）的风年度变化特征及影响。科学评价气候变化背景下塔里木水量变化的特点及影响，为塔里木灌林的发展提供基础。1土地气象站点塔里木河流域是我国最大的内陆河流域,全长约1321km,流域总面积1.02×106km2,几乎包括了整个南疆地区.这里热量充足,生长季节长,昼夜温差大,是特色林果业生产的最佳地区.然而,这里多大风,年平均8级以上大风日数在12d以上,造成本地区浮尘、扬沙天气较重,是农业和特色林果业的发展的制约因素.本文针对这一问题,选择分布在种植区内的44个气象站点(图1)进行研究.2生长季节大风气压测年数据选择塔里木河流域内44个气象站生长季节(3\_10月)的月大风日数资料,资料长度从1960\_2011年共52a.先分别统计3\_10月、4\_9月生长季节大风的要素值,得出各站生长季节大风日数(8级及其以上大风)资料;44个气象站平均值即代表塔里木河流域大风日数.原数据来源于新疆气象局气象档案馆,经过严格的质量控制.用最小二乘法与二(三)阶主值函数计算塔里木河流域大风日数长期变化趋势,与各站大风日数值趋势分布进行比较,分析流域内生长季节大风日数长期变化趋势的空间分布,了解区内大风的分布特征.用非参数化秩统计量(Z)做趋势的显著性检验,用以检验大风日数变化趋势的显著性.采用Morlet小波分析其振荡周期.最后,结合区内特色林果业的生长特点讨论大风的影响.3结果和分析3.1生长季节降水塔里木河流域位于塔克拉玛干沙漠边缘,气候干燥、多风.表1的前3项是塔里木河流域生长季节内各月大风日数分布及生长季节总值,由表1可见,塔里木河流域大风平均每年为12.7d,最多的1966年生长季节内大风日数为21.7d.可见,生长季节内8级以上大风日数还是比较多的.大风日数各月分布不均,以春末和夏季各月大风日数较多.其中,4\_6月月平均大风日数2～3d,7、8月为1～2d,只有3月和9、10月略少,平均每年不到1d.3.2各月大风用时长塔里木河流域生长季节内各月大风日数分布不仅存在差异,它们的长期变化趋势也有所不同.图2是塔里木河流域生长季节及各月大风日数时间分布图,从图2和表1可以看出,生长季节内大风日数呈现递减规律(图2细实线),而且递减速度较大,为2.6d·(10a)-1,平均每年递减1/4d,用最小二乘法计算的大风日数递减趋势系数为-0.88,通过了95%信度的秩检验,即塔里木河流域生长季节内大风日数有显著的递减趋势.由于这种一致的递减趋势,使得它的距平值呈现很规律的一边倒现象(图2中的细虚线为平均值线),即20世纪80年代中期前,大风日数均高于平均值(为正距平),之后为负距平.比较各月变化趋势可以看出,生长季节内各月大风日数长期变化趋势是有差异的,其中,5\_7月递减最多,4月和8月次之,3月、9月和10月最少,平均每10a分别减少0.5、0.3、0.1d左右;递减速度也一样,5\_8月较快,4月和9月次之,3月和10月相对较少,趋势系数的绝对值分别为0.76、0.50、0.37以上,均通过了95%信度的秩检验.由此可见,整个生长季节大风日数递减趋势系数都是比较高的,不过,总体来讲,4\_9月大风日数递减率更高,决定了整个生长季节大风日数递减率数值的大小.生长季节内各月大风日数年代际分布不尽相同,3\_9月大风日数在20世纪80年代中期前为正距平,80年代中期之后,3\_4月除个别年份外多数为负距平,5\_9月后期一致地为负距平.10月大风日数分布比较特殊,除60年代中期前均多为正距平外,其余年份都在平均值上下浮动.综上所述,4\_9月大风日数递减率和年代际分布与整个生长季节比较相似.因此,4\_9月大风日数分布规律决定了整个生长季节大风日数分布规律.为了进一步说明问题,我们绘制了4\_9月大风日数时间分布图(图2),由图2可见,4\_9月大风日数分布及变化规律与整个生长季节一致.二次和三次系数可以表明近期大风日数序列变化趋势,由图2和表1可以看出,近期3月及5\_8月大风日数的二次和三次系数为正,即大风日数有回升的迹象,也就是说,虽然塔里木河流域生长季节内各月大风日数长期呈现减少趋势,但近期呈现回升的趋势.3.3不同季节大风日一般在生长季节中有重要作用,并有相对重要的影响为了进一步认识塔里木河流域生长季节大风日数分布规律,用Morlet小波分析生长季节各月周期变化,见图3.小波系数为正,表示处于大风的高值期,反之处于低值期,等值线越密集,振荡信号越强,或者说振幅也就越大,年际(年代际)振幅越大.分析发现,各月大风日数都存在几个不同尺度的周期.总体上说,各月大风日数均存在长中短三个贯穿于整个50多年的振荡周期.首先,塔里木河流域生长季节大风日数存在11～16a左右的中期振荡,不同月份的中期振荡周期略有差异.其中,3月和8月为12～15a,5月为12～13a,6月和9月为11～13a,7月和整个生长季节都有11～14a的振荡周期,10月为14～16a;只有4月为中短期振荡,周期为8～11a.需要指出的是,从15～16a周期上看,除了10月外,各月及生长季节均有一个正区域,也就是说,从15～16a周期来讲,大风日数开始有回升的趋势,这与三次系数的分析结果是一致的.塔里木河流域生长季节大风日也存在5～10a的短期振荡,不同月份的短期振荡周期也有差异.其中,3月、6月和整个生长季节的短振荡周期为5～8a,4月为5a,5月、7\_10月的短振荡周期为5～7a.另外,还存在5a以下的小扰动,各月也不尽相同,3月、9月,以及整个生长季节5a以下的小扰动1985年以前强,之后减弱;4月在整个50a中小扰动均强;8月、10月相反,整个50a中小扰动均弱;5\_7月均在1965\_1990年之间小扰动强,之前和之后减弱.从更高的20a频域尺度看,以20世纪80年代中期为界,之前小波系数为正,是大风的高发时期,即处于大风频发期气候背景上的年代际与年际尺度振荡﹔80年代中期之后小波系数为负,是大风的少发时期,各月及整个生长季节的临界点在1985年.这与长期变化分析结果一致.3.4大风用户数量分布图4是塔里木河流域各站生长季节大风日数趋势空间分布图,由图可见生长季节大风日数递减趋势以盆地内部最快,由盆地内部向边缘逐渐减慢;人类活动较多的地区大风日数减少较快,而人烟稀少的民丰、且末等地区大风日数减少相对较慢;山区站塔什库尔干和乌恰,及山间盆地巴音布鲁克的大风日数为弱的递增趋势.造成这种分布的原因,一是盆地内部人类活动使大风观测值有所减少;另外多年来在盆地内部进行了大量的植树造林,也抑制了大风的发生.由图4还可以看出,盆地内部生长季节大风日数递减趋势西部慢,从西向东递减趋势逐渐加快,这可能是近10a来塔里木河下游河道输水使生态逐年恢复,对河流两岸天然植被的恢复起到了明显的效果,生态及植被的恢复抑制了大风发生的结果.从以上分析可知,塔里木河流域内平原地区各站,尤其是东部平原地区各站生长季节大风日数递减趋势对塔里木河流域整体递减趋势的贡献最大.3.5物候期和大风期对苹果产量和品质的影响大风是塔里木河流域特色林果业的主要气象灾害.大风及其由此而产生的风沙对林果造成危害有两个时期,一个是花期及幼果期,另一个是成熟采摘期;花期遇到大风,会影响昆虫传粉,同时造成空气湿度降低,使柱头变干而降低授粉率,甚至使花器损坏、枝芽破碎;另外,8级以上的大风易造成沙尘天气,沙尘使花期的花柱头被尘土覆盖减少光合作用,影响坐果.在幼果膨大初期遇到大风,迎风面的果皮表面组织就会被破坏,产生褐班,严重影响品质,致使丰产不丰收.果实成熟前即8\_9月,风灾轻者造成枝叶擦伤,果实碰伤、擦伤,重者可造成大量落果,直接影响产量和品质.表2给出了塔里木河流域中部特色林果(红枣、核桃、苹果、香梨、杏)物候期统计,由表可见,除了红枣开花期在5月外,核桃、苹果、香梨、杏等花期都在4月,从生长季节内各月大风日数特征分析可以看出,春末是塔里木河流域大风最严重的时期,4月平均每年大风日数2～3d,对果树开花、授粉、受精和坐果影响很大;5\_6月是果树的幼果膨大期,同时期亦是塔里木河流域大风最严重的时期,每年平均大风日数2～3d,使果皮表面产生褐班,威胁果品品质;而8\_9月是林果成熟期,这也是大风严重时期,平均每年大风日数1～2d,造成落果,影响产量和品质.由此可见,从4月开花到9月收获季节,是果树生长的关键时期,同时也是一年中大风的高发期,4\_9月大风日数占整个生长期(3\_10月)的89%.上述生长季节内大风长期变化趋势特征及其周期分析均反映出:虽然各月大风日数有下降趋势,从1960年以来,4\_9月的大风日数从60年代的平均每年14d下降到最近10a的平均每年7d(10a统计平均),年大风日数下降了一半,但仍然没有脱离大风威胁,每年一周的8级以上大风危害依然威胁着塔里木河流域特色林果业的发展,并且,近期大风日数有回升的趋势.因此,做好生长季节里的农田防风工作至关重要.图5是塔里木河流域各站生长季节大风日数空间分布图,比较图4和图5,从大风的空间分布来看,南疆西部大风虽然少,但减少趋势不大,东部虽然大风减少的趋势大,但大风日数的基数大,每年平均大风日数1～2d,没有走出大风威胁,是塔里木河流域生长季节防风重点地区.因此,继续建立防风体系,例如建立防风林带等,有效防止大风灾害,是提高特色林果业发展的必由之路.4主要生长季节大风气象期次(2)周期分析发现,塔里木河流域生长季节大风日数存在11～15a左右的中期振荡,5～8a的短周期振荡,以及5a以下的小扰动;虽然从更高的20a频域尺度看,以20世纪80年代中期为界,之前是大风的高发时期,80年代中期之后是大风的少发时期,但从15～16a周期上看,主要生长季节大风日数亦开始有回升的趋势.(3)春末及夏秋(4\_9月)是塔里木河流域特色林果业的关键生长时期,同时也是一年中大风的高发期,大风日数占整个生长期(3\_10月)的89%,其中,花期的4月和果树的幼果膨大期的5\_6月,平均每年大风日数2～3d,对果树开花、授粉、受精和坐果,以及果品品质影