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第8章 农业气象灾害(1)

(第一节)水分类气象灾害

灾害性天气指能够对人类生产、生活或生存环境造成破坏和损失的特殊天气。有时在天气现象上并不显得特殊,但气象要素持续处于对农业生产不利的状态,也能导致严重的后果。虽然从短期看不属灾害性天气,但仍然可形成农业气象灾害,如干旱、冷害等。

一、干旱

干旱是我国最严重的农业气象灾害,1950~1989年全国年均受旱2067.7万亩,约占播种面积17.2%,其中成灾(减产三成以上)800.4万亩,占所有灾害的60%。1950~1979年全国粮食受各种气象灾害损失3062.2亿公斤,占总产4.8%,其中干旱造成损失占一半以上。

(一)干旱的概念

干旱指长时期降水偏少,造成空气干燥,土壤缺水,水源枯竭,影响农作物和牲畜正常生长发育而减产的一种农业气象灾害。需要指出的是,干旱气候不等于干旱灾害。前者指最大可能蒸发量比降水量大得多的一种气候,我国的干旱气候区集中在西北内陆。干旱灾害则是指某一具体时段降水量比多年平均降水量显著偏少而发生的危害,其发生遍及全国,特别是在北方。

(二)干旱的分类

根据发生原因可分为:

①大气干旱。由于大气的蒸发力很强,使植物蒸腾耗水过多,根系吸收水分不足以补偿蒸腾支出,致使植物体内的水分状况恶化。

②土壤干旱。由于土壤含水量减少,土壤颗粒吸水力增大,根系难以吸收到足够水分以补偿蒸腾消耗,使植物体内水分收支失去平衡,从而影响正常的生理活动。

③生理干旱。由于土壤环境条件不良使根系生理活动遇到障碍,导致植物体内水分失去平衡而发生的危害。如土温过高,通气不良,土壤溶液浓度过高等。

④黑灾。草原冬季持续少雪使牲畜饥渴致死,是牧区干旱的一种形式。

它们既有区别又有联系。长时间的大气干旱会导致土壤干旱,土壤干旱也会加剧近地气层的大气干旱。两种干旱同时发生时的危害最大。生理干旱的危害程度也与大气干旱和土壤干旱有关。但最值得注意的是土壤干旱。

(三)干旱的指标

①降水量指标。

②土壤水分指标。

③水量或能量平衡方法。由于各地年降水量差异很大,用降水量难以确定全国统一指标,因此常用降水距平百分率作为干旱指标,其表达式为:D=(R-R)/R×100%。式中D为降水距平百分率;R为某时段的降水量(mm);R为同期多年平均降水量(mm)。ΔR>0表示降水偏多,ΔR<0表示偏少。

(四)干旱的形成原因

干旱天气主要在高压长期控制下形成,发生范围较大。北方春旱主要由于移动性冷高压控制,升温快,空气干燥,风速大,蒸发强。南方伏旱主要是梅雨结束后副热带高压控制,天气晴热蒸发强所引起。

(五)干旱的防御对策

①建设稳产高产农田。中心是平整土地,保持水土。

②改良和培肥土壤,增加土壤蓄水能力和以肥调水。

③适时耕作。注意耕、耙、耱、压、锄巧妙配合,充分利用降水,控制蒸发。

④少耕免耕。对坡地和风沙地区可减少侵蚀,但黏重且排水不良土壤效果不佳。

⑤地面覆盖。如薄膜、秸秆、稻草、绿肥等覆盖。

⑥节水灌溉。如细流沟灌、低压管灌、喷灌、滴灌、地下灌溉等,需因地制宜。

⑦农田防护林。可防风固沙,保持水土,还可调节农田水分,减少蒸发。

⑧化学控制措施。如覆盖剂、保水剂、抗蒸腾剂等。

⑨利用雨季在水库上游增雨作业以增加蓄水。

二、洪涝和湿害

(一)洪涝灾害的危害

危害面积仅次于干旱,经济损失往往超过其他灾害。1950年以来全国年均洪涝受灾7.33×106亩,成灾4.07×106亩,约占耕地面积4%。以东部发生较多,占3/4以上。1998年长江流域的特大洪涝,6月中下旬至7月下旬中下游许多站降雨量超过或接近历史同期最大值。

(二)洪涝和湿害的分类

一般分为:①洪水。包括江河洪水和山洪,冲垮大坝或堤岸可造成泛滥和冲毁灾难。由暴雨或长时期大量降雨引起,西部也可能由大量融雪引起,沿海可由风暴潮或海啸引起。②涝害。大量降雨后未能及时排水使农田出现积水,使作物受害,房屋被淹。③土壤湿害。土壤长期处于水分饱和状态,使根系缺氧受害,发育不良,又称渍害,可导致多种病害,长江流域的小麦生产上很常见。④凌汛。北方冬末早春河流上游解冻,流冰在下游积聚,冰坝阻断河水漫溢成灾。⑤冻涝。北方农田由于灌溉不当或大量融雪而在冻土层上出现积水。⑥空气湿害。持续阴湿天气作物水分蒸腾受抑制,可诱发多种病害。

按照发生季节和危害特点又可分为:①春涝。江淮和华南春季雨水过多常引发洪涝,长江中下游春季小麦常发生湿害,东北三江平原初春大量融雪和沿江凌汛时也可发生春涝。②夏涝。以洪水为主,涝害其次,局部地区有湿害。由于季风气候雨季集中,以夏涝发生最多,东部地区都可能发生。③秋涝。入秋后,冬季风开始盛行,降雨量迅速减少,涝害比较少,局部地区的大雨、暴雨可引起小范围的积水而发生涝害。遇秋季连阴雨,则可能发生大面积湿害。

(三)洪涝和湿害的成因

①天气因素。引起洪涝的天气通常是暴雨或长时期大量降水。暴雨是一段时间内出现集中的大量降水。如1975年8月7日河南林庄6小时降水830毫米,24小时降水1060毫米。我国季风气候的雨季集中在4~9月,冷暖气团的锋面雨带摆动或停滞,沿海台风登陆后深入内陆停留,高空低涡和东移西风槽配合,都可形成暴雨或连阴雨。

②作物因素。同样的多雨高湿环境,不同作物或不同发育期,危害程度也不同。如水稻、高粱较抗涝,棉花、花生、谷子等抗涝能力弱。玉米苗期极不耐涝,吐丝期相当耐涝。

③地形。冲积扇缘洼地和沿江平原低地排水不畅易发生湿害和沥涝。

④土壤结构。黏土和存在坚实犁底层或夹不透水层土壤易积水成涝。

⑤农事活动。围湖造田、开垦湿地、砍伐森林,都会削弱水体和山林的调蓄功能或加剧水土流失;忽视水利设施维修,损坏防洪设施,都可加重涝害。

(四)洪涝和湿害的防御措施

①加强气候和水文监测预报。

②兴修水利工程防洪。如兴建水库、修筑堤防、整治河道、开辟分洪区、开挖分洪道、山区小流域综合治理等。

③加强农田基本建设。低洼地开沟降低地下水位,沿江沿河地区注意联圩并圩,使内外河分开,抓住有利天气及时进行田间管理,改善土壤通气性,防止地表结皮及盐渍化。

④改良土壤结构。结合深耕多施有机肥,涝害发生后适时中耕。

⑤调整种植结构,实行防涝栽培。调整旱生与水生作物的比例,多涝区选种抗涝作物种类和品种,适当调整播栽期,使作物怕涝的敏感生育期躲开灾害多发期,并实行垄作。

⑥封山育林,增加植被覆盖。可保持水土,改善生态环境。

三、连阴雨

(一)春季连阴雨

华南2~3月或长江中下游3~4月正值早稻播种,遇低温连阴雨会造成烂秧。又可分低温连阴雨和高温连阴雨两种,前者日平均温度低于12℃,后者高于12℃。

(二)秋季连阴雨

长江下游入秋常阴雨连绵,与西风带和副热带环流系统演变及所处位置密切相关。一般发生在9~10月,可使晚稻籽粒发芽霉烂,棉花烂铃落铃。

(四)华西秋雨

发生于陇南、关中、陕南、鄂西、湘西和川黔大部,与副高移动及秋季寒潮入侵形成静止锋有关,出现在8月下旬至11月中旬,以9~10月为集中,易造成作物倒伏、霉烂发芽。

四、冰雪灾害

(一)冰雪灾害的分类

雪灾。冬季降雪过多可形成多种灾害。暴风雪通常伴随强寒潮,可吹散畜群,阻断交通。白灾指积雪过厚、时间过长,牲畜采食困难冻饿掉膘甚至感病死亡。高山春季融雪过快常发生雪崩,威胁道路交通和附近村庄。农区大雪常压垮大棚,积雪过久威胁作物越冬。

冰凌。寒冷潮湿天气由过冷却雨滴凝成的透明或毛玻璃状密实冰层,又叫雨凇、冻雨、积冰,可酿成灾害,导致树木倒折、路面打滑、电线着地。

冻融灾害。东北早春返浆时道路泥泞农田积水,田间作业难以进行,交通阻塞。

(二)草原黑灾和白灾的防御

①加强草原基本建设,改良草场。水热条件较好地区建立饲草基地,冬前备足草料。

②加强牧区水利建设,开发利用各种水源,保证黑灾时能得到足够的饮水。

③根据黑、白灾发生几率调整过冬畜群结构,根据饲料储备确定越冬头数。

④白灾不重时先放马群踏雪,再放牛群、羊群。冰雪很厚时开动破冰铲雪机械。

⑤黑灾严重时及时转移到有水草场。白灾严重时选择适宜天气转移到积雪浅的牧场。

⑥发展定居、半定居放牧方式,种植牧草和饲料作物,打井、建暖棚。

五、冰雹

(一)冰雹的概念

冰雹是一种局地性强、季节性明显、来势急、持续时间短,以砸伤为主的气象灾害,对农业、交通、建筑设施和生命财产危害很大。我国冰雹灾害较为严重,有20多个省市区几百个县经常受灾,甘肃省几乎年年有雹。

(二)冰雹的形成

冰雹形成必须具备两个最基本的条件,即充足的水汽供应和十分强烈的空气对流。发展旺盛的积雨云垂直厚度一般在8000米以上,云顶温度常达-40℃以下,云滴为冰晶和雪花;中部-40℃~0℃,为过冷却水滴和冰晶;云底高于0℃,由水滴组成。云体移动前方为上升气流,后方为下沉气流。具备适当的动力或热力条件,云内对流就迅速发展,云体中上部形成水分聚集区,下层云滴抬升与冰晶、雪花相碰冻结形成雹核并增大。雹体随对流运动上下往复,粒径变大重量增加。直至云中上升气流再也托不住时,即落地成雹。冰雹云边缘常发黄红色,带有推磨似的雷声,常伴随大风和暴雨天气。

(三)冰雹的时空分布

各地降雹日数年际变化很大,并有明显的季节变化。2~3月主要在西南、华南和江南;4~5月主要在长江流域、淮河流域和四川盆地;6~9月在西北、华北和东北。从全国看4~9月占总数84%,5~6月为高峰,各占22%。中纬度地区午后到傍晚降雹为主,四川盆地和湘西、鄂西夜间为主。多雹区主要在高原和大山脉,成带状分布。大都有常发的源地和主要路径,一般沿山脉或河谷成带状分布,有时还呈跳跃式。带宽几到几十千米,长几十千米,最长的数百千米。

(四)冰雹的防御和补救

①提高监测和预报冰雹的水平。应用气象雷达跟踪探测,总结强对流天气模式,应用计算机数值预报。还可肉眼识别雹云,一般移动快,云体发黄,有的中间灰暗,常伴有连续不断的沉闷雷声,多有横闪。

②改造下垫面。植树种草,绿化荒山,扩大灌溉面积等,缩小下垫面热力差异,削弱上升运动,从而减少雹灾。

③调整农业结构,以防为主。多雹地区适当加大林牧业比重,种植业调整作物比例,早期多雹地段增加再生能力强的作物;生长后期多雹的增加耐雹力强的作物。调整播种期,使最不抗雹的生育期错开多雹时段。

④人工消雹。在冰雹云中播撒凝结核,加速凝结成雨,避免成雹。

⑤雹灾后的补救。根据灾情、作物、生育期等,及时中耕松土提高地温,追施速效肥并浇水,促进植株恢复生长。

(第二节)温度类气象灾害

一、寒潮

(一)寒潮的概念

寒潮指大范围强冷空气活动引起气温下降的天气过程。中国气象局制定全国性寒潮标准是:凡一次冷空气入侵后,使长江中、下游及以北地区在48小时内降温超过10℃,长江中、下游或春秋季的江淮地区的最低气温等于或小于4℃,陆上有大面积5级以上大风,在我国近海海面上有7级以上大风,即为寒潮。若降温在48小时内达14℃以上则为强寒潮。

(二)寒潮源及路径

入侵我国的冷空气多发源于新地岛以西北冰洋寒冷洋面,约占总次数的49%。新地岛以东洋面约占18%。此外冰岛以南洋面常有冷空气堆积,约占33%。以上冷空气活动有95%移向关键区(43°~65°N,70°~90°E)且汇集增强,然后分三路进入我国各地。

①东路。从关键区经蒙古到达内蒙古及东北,主力继续东移,但低层冷空气折向西南从渤海经华北,可直达两湖盆地。

②中路(或西北路)。从关键区经蒙古到达河套附近南下,直达长江中下游及江南地区。

③西路。从关键区经我国新疆、青海、青藏高原东侧南下。

(三)寒潮的危害

形成寒潮的天气系统在地面主要有强冷高压和强冷锋,高空有高空大槽。冷锋过境时风向突变,锋后往往有偏北大风,常伴有降水,温度剧降,气压很快升高。

寒潮产生的灾害性天气包括霜冻、冷害、冻害、大风、风雪及风沙等。西北和内蒙古常出现沙暴、雪暴等,华中、西南出现冰凌,在南方尤其是华南常有大范围持久阴雨。

二、冷害

(一)冷害的概念

农业生物在零度以上相对低温受到的伤害,可使作物生育延迟,或使生殖器官生理活动受阻,造成减产。延迟型冷害作物外观常无明显变化,故有“哑巴灾”之称。

(二)冷害的成因

春季冷空气入侵长江流域及以南地区常出现持续低温阴雨,引起早稻烂秧死苗。一般在东亚槽深厚、副热带高压减弱的情况下,容易形成秋季低温天气。夏季低温主要发生在东北。

(三)冷害的类型

一般可以分为:①低温、寡照、多雨的“湿冷型”。出现在长江中下游及华南。

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