塔里木河流域作物生長(zhǎng)季節(jié)一次作物生長(zhǎng)季節(jié)一次陣風(fēng)來(lái)來(lái)大風(fēng)的長(zhǎng)期變化

塔里木河流域作物生長(zhǎng)季節(jié)一次作物生長(zhǎng)季節(jié)一次陣風(fēng)來(lái)來(lái)大風(fēng)的長(zhǎng)期變化

0氣候變化背景下的大風(fēng)特征塔里木盆地是中國(guó)特色林果業(yè)的主要產(chǎn)區(qū)。由于廣闊的地域和優(yōu)越的水、土、光、熱組合條件，已成為中國(guó)蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)、堅(jiān)果、棗、杏、葡萄、香梨、石榴等優(yōu)勢(shì)品種。然而，低溫、風(fēng)、冰雹和干旱等自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生對(duì)塔里木盆地特色林果業(yè)的發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，尤其是大風(fēng)，這使得整個(gè)春天和夏天的生長(zhǎng)季節(jié)變得嚴(yán)重。春天的風(fēng)影響了整個(gè)春季和秋天的生長(zhǎng)季節(jié)。夏、秋風(fēng)影響了大量落果，直接影響了產(chǎn)量。此外，風(fēng)將沙子袋的灰塵污染農(nóng)田，并主導(dǎo)了塔里木河下游的沙漠化過(guò)程，對(duì)該地區(qū)的綠洲農(nóng)業(yè)和林業(yè)產(chǎn)生了重大影響。因此，我們必須加強(qiáng)對(duì)區(qū)域風(fēng)災(zāi)發(fā)生規(guī)律的研究，尤其要加強(qiáng)氣候變化背景下風(fēng)災(zāi)發(fā)生變化規(guī)律的科學(xué)不確定性。然而，在目前的科學(xué)水平上，在氣候變化影響研究中，必須加強(qiáng)對(duì)區(qū)域氣候變化影響的研究，完善對(duì)農(nóng)業(yè)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域影響的交叉研究，以減少研究結(jié)果的不確定性。本研究是在塔里木河流域44個(gè)氣候站的影響數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析塔里木河流區(qū)生長(zhǎng)季節(jié)（310月）的風(fēng)年度變化特征及影響?？茖W(xué)評(píng)價(jià)氣候變化背景下塔里木水量變化的特點(diǎn)及影響，為塔里木灌林的發(fā)展提供基礎(chǔ)。1土地氣象站點(diǎn)塔里木河流域是我國(guó)最大的內(nèi)陸河流域,全長(zhǎng)約1321km,流域總面積1.02×106km2,幾乎包括了整個(gè)南疆地區(qū).這里熱量充足,生長(zhǎng)季節(jié)長(zhǎng),晝夜溫差大,是特色林果業(yè)生產(chǎn)的最佳地區(qū).然而,這里多大風(fēng),年平均8級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)在12d以上,造成本地區(qū)浮塵、揚(yáng)沙天氣較重,是農(nóng)業(yè)和特色林果業(yè)的發(fā)展的制約因素.本文針對(duì)這一問(wèn)題,選擇分布在種植區(qū)內(nèi)的44個(gè)氣象站點(diǎn)(圖1)進(jìn)行研究.2生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)氣壓測(cè)年數(shù)據(jù)選擇塔里木河流域內(nèi)44個(gè)氣象站生長(zhǎng)季節(jié)(3\_10月)的月大風(fēng)日數(shù)資料,資料長(zhǎng)度從1960\_2011年共52a.先分別統(tǒng)計(jì)3\_10月、4\_9月生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)的要素值,得出各站生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日數(shù)(8級(jí)及其以上大風(fēng))資料;44個(gè)氣象站平均值即代表塔里木河流域大風(fēng)日數(shù).原數(shù)據(jù)來(lái)源于新疆氣象局氣象檔案館,經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制.用最小二乘法與二(三)階主值函數(shù)計(jì)算塔里木河流域大風(fēng)日數(shù)長(zhǎng)期變化趨勢(shì),與各站大風(fēng)日數(shù)值趨勢(shì)分布進(jìn)行比較,分析流域內(nèi)生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日數(shù)長(zhǎng)期變化趨勢(shì)的空間分布,了解區(qū)內(nèi)大風(fēng)的分布特征.用非參數(shù)化秩統(tǒng)計(jì)量(Z)做趨勢(shì)的顯著性檢驗(yàn),用以檢驗(yàn)大風(fēng)日數(shù)變化趨勢(shì)的顯著性.采用Morlet小波分析其振蕩周期.最后,結(jié)合區(qū)內(nèi)特色林果業(yè)的生長(zhǎng)特點(diǎn)討論大風(fēng)的影響.3結(jié)果和分析3.1生長(zhǎng)季節(jié)降水塔里木河流域位于塔克拉瑪干沙漠邊緣,氣候干燥、多風(fēng).表1的前3項(xiàng)是塔里木河流域生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)各月大風(fēng)日數(shù)分布及生長(zhǎng)季節(jié)總值,由表1可見(jiàn),塔里木河流域大風(fēng)平均每年為12.7d,最多的1966年生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)大風(fēng)日數(shù)為21.7d.可見(jiàn),生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)8級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)還是比較多的.大風(fēng)日數(shù)各月分布不均,以春末和夏季各月大風(fēng)日數(shù)較多.其中,4\_6月月平均大風(fēng)日數(shù)2～3d,7、8月為1～2d,只有3月和9、10月略少,平均每年不到1d.3.2各月大風(fēng)用時(shí)長(zhǎng)塔里木河流域生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)各月大風(fēng)日數(shù)分布不僅存在差異,它們的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)也有所不同.圖2是塔里木河流域生長(zhǎng)季節(jié)及各月大風(fēng)日數(shù)時(shí)間分布圖,從圖2和表1可以看出,生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)大風(fēng)日數(shù)呈現(xiàn)遞減規(guī)律(圖2細(xì)實(shí)線),而且遞減速度較大,為2.6d·(10a)-1,平均每年遞減1/4d,用最小二乘法計(jì)算的大風(fēng)日數(shù)遞減趨勢(shì)系數(shù)為-0.88,通過(guò)了95%信度的秩檢驗(yàn),即塔里木河流域生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)大風(fēng)日數(shù)有顯著的遞減趨勢(shì).由于這種一致的遞減趨勢(shì),使得它的距平值呈現(xiàn)很規(guī)律的一邊倒現(xiàn)象(圖2中的細(xì)虛線為平均值線),即20世紀(jì)80年代中期前,大風(fēng)日數(shù)均高于平均值(為正距平),之后為負(fù)距平.比較各月變化趨勢(shì)可以看出,生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)各月大風(fēng)日數(shù)長(zhǎng)期變化趨勢(shì)是有差異的,其中,5\_7月遞減最多,4月和8月次之,3月、9月和10月最少,平均每10a分別減少0.5、0.3、0.1d左右;遞減速度也一樣,5\_8月較快,4月和9月次之,3月和10月相對(duì)較少,趨勢(shì)系數(shù)的絕對(duì)值分別為0.76、0.50、0.37以上,均通過(guò)了95%信度的秩檢驗(yàn).由此可見(jiàn),整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日數(shù)遞減趨勢(shì)系數(shù)都是比較高的,不過(guò),總體來(lái)講,4\_9月大風(fēng)日數(shù)遞減率更高,決定了整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日數(shù)遞減率數(shù)值的大小.生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)各月大風(fēng)日數(shù)年代際分布不盡相同,3\_9月大風(fēng)日數(shù)在20世紀(jì)80年代中期前為正距平,80年代中期之后,3\_4月除個(gè)別年份外多數(shù)為負(fù)距平,5\_9月后期一致地為負(fù)距平.10月大風(fēng)日數(shù)分布比較特殊,除60年代中期前均多為正距平外,其余年份都在平均值上下浮動(dòng).綜上所述,4\_9月大風(fēng)日數(shù)遞減率和年代際分布與整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)比較相似.因此,4\_9月大風(fēng)日數(shù)分布規(guī)律決定了整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日數(shù)分布規(guī)律.為了進(jìn)一步說(shuō)明問(wèn)題,我們繪制了4\_9月大風(fēng)日數(shù)時(shí)間分布圖(圖2),由圖2可見(jiàn),4\_9月大風(fēng)日數(shù)分布及變化規(guī)律與整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)一致.二次和三次系數(shù)可以表明近期大風(fēng)日數(shù)序列變化趨勢(shì),由圖2和表1可以看出,近期3月及5\_8月大風(fēng)日數(shù)的二次和三次系數(shù)為正,即大風(fēng)日數(shù)有回升的跡象,也就是說(shuō),雖然塔里木河流域生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)各月大風(fēng)日數(shù)長(zhǎng)期呈現(xiàn)減少趨勢(shì),但近期呈現(xiàn)回升的趨勢(shì).3.3不同季節(jié)大風(fēng)日一般在生長(zhǎng)季節(jié)中有重要作用,并有相對(duì)重要的影響為了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)塔里木河流域生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日數(shù)分布規(guī)律,用Morlet小波分析生長(zhǎng)季節(jié)各月周期變化,見(jiàn)圖3.小波系數(shù)為正,表示處于大風(fēng)的高值期,反之處于低值期,等值線越密集,振蕩信號(hào)越強(qiáng),或者說(shuō)振幅也就越大,年際(年代際)振幅越大.分析發(fā)現(xiàn),各月大風(fēng)日數(shù)都存在幾個(gè)不同尺度的周期.總體上說(shuō),各月大風(fēng)日數(shù)均存在長(zhǎng)中短三個(gè)貫穿于整個(gè)50多年的振蕩周期.首先,塔里木河流域生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日數(shù)存在11～16a左右的中期振蕩,不同月份的中期振蕩周期略有差異.其中,3月和8月為12～15a,5月為12～13a,6月和9月為11～13a,7月和整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)都有11～14a的振蕩周期,10月為14～16a;只有4月為中短期振蕩,周期為8～11a.需要指出的是,從15～16a周期上看,除了10月外,各月及生長(zhǎng)季節(jié)均有一個(gè)正區(qū)域,也就是說(shuō),從15～16a周期來(lái)講,大風(fēng)日數(shù)開(kāi)始有回升的趨勢(shì),這與三次系數(shù)的分析結(jié)果是一致的.塔里木河流域生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日也存在5～10a的短期振蕩,不同月份的短期振蕩周期也有差異.其中,3月、6月和整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的短振蕩周期為5～8a,4月為5a,5月、7\_10月的短振蕩周期為5～7a.另外,還存在5a以下的小擾動(dòng),各月也不盡相同,3月、9月,以及整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)5a以下的小擾動(dòng)1985年以前強(qiáng),之后減弱;4月在整個(gè)50a中小擾動(dòng)均強(qiáng);8月、10月相反,整個(gè)50a中小擾動(dòng)均弱;5\_7月均在1965\_1990年之間小擾動(dòng)強(qiáng),之前和之后減弱.從更高的20a頻域尺度看,以20世紀(jì)80年代中期為界,之前小波系數(shù)為正,是大風(fēng)的高發(fā)時(shí)期,即處于大風(fēng)頻發(fā)期氣候背景上的年代際與年際尺度振蕩﹔80年代中期之后小波系數(shù)為負(fù),是大風(fēng)的少發(fā)時(shí)期,各月及整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的臨界點(diǎn)在1985年.這與長(zhǎng)期變化分析結(jié)果一致.3.4大風(fēng)用戶數(shù)量分布圖4是塔里木河流域各站生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日數(shù)趨勢(shì)空間分布圖,由圖可見(jiàn)生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日數(shù)遞減趨勢(shì)以盆地內(nèi)部最快,由盆地內(nèi)部向邊緣逐漸減慢;人類活動(dòng)較多的地區(qū)大風(fēng)日數(shù)減少較快,而人煙稀少的民豐、且末等地區(qū)大風(fēng)日數(shù)減少相對(duì)較慢;山區(qū)站塔什庫(kù)爾干和烏恰,及山間盆地巴音布魯克的大風(fēng)日數(shù)為弱的遞增趨勢(shì).造成這種分布的原因,一是盆地內(nèi)部人類活動(dòng)使大風(fēng)觀測(cè)值有所減少;另外多年來(lái)在盆地內(nèi)部進(jìn)行了大量的植樹(shù)造林,也抑制了大風(fēng)的發(fā)生.由圖4還可以看出,盆地內(nèi)部生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日數(shù)遞減趨勢(shì)西部慢,從西向東遞減趨勢(shì)逐漸加快,這可能是近10a來(lái)塔里木河下游河道輸水使生態(tài)逐年恢復(fù),對(duì)河流兩岸天然植被的恢復(fù)起到了明顯的效果,生態(tài)及植被的恢復(fù)抑制了大風(fēng)發(fā)生的結(jié)果.從以上分析可知,塔里木河流域內(nèi)平原地區(qū)各站,尤其是東部平原地區(qū)各站生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日數(shù)遞減趨勢(shì)對(duì)塔里木河流域整體遞減趨勢(shì)的貢獻(xiàn)最大.3.5物候期和大風(fēng)期對(duì)蘋(píng)果產(chǎn)量和品質(zhì)的影響大風(fēng)是塔里木河流域特色林果業(yè)的主要?dú)庀鬄?zāi)害.大風(fēng)及其由此而產(chǎn)生的風(fēng)沙對(duì)林果造成危害有兩個(gè)時(shí)期,一個(gè)是花期及幼果期,另一個(gè)是成熟采摘期;花期遇到大風(fēng),會(huì)影響昆蟲(chóng)傳粉,同時(shí)造成空氣濕度降低,使柱頭變干而降低授粉率,甚至使花器損壞、枝芽破碎;另外,8級(jí)以上的大風(fēng)易造成沙塵天氣,沙塵使花期的花柱頭被塵土覆蓋減少光合作用,影響坐果.在幼果膨大初期遇到大風(fēng),迎風(fēng)面的果皮表面組織就會(huì)被破壞,產(chǎn)生褐班,嚴(yán)重影響品質(zhì),致使豐產(chǎn)不豐收.果實(shí)成熟前即8\_9月,風(fēng)災(zāi)輕者造成枝葉擦傷,果實(shí)碰傷、擦傷,重者可造成大量落果,直接影響產(chǎn)量和品質(zhì).表2給出了塔里木河流域中部特色林果(紅棗、核桃、蘋(píng)果、香梨、杏)物候期統(tǒng)計(jì),由表可見(jiàn),除了紅棗開(kāi)花期在5月外,核桃、蘋(píng)果、香梨、杏等花期都在4月,從生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)各月大風(fēng)日數(shù)特征分析可以看出,春末是塔里木河流域大風(fēng)最嚴(yán)重的時(shí)期,4月平均每年大風(fēng)日數(shù)2～3d,對(duì)果樹(shù)開(kāi)花、授粉、受精和坐果影響很大;5\_6月是果樹(shù)的幼果膨大期,同時(shí)期亦是塔里木河流域大風(fēng)最嚴(yán)重的時(shí)期,每年平均大風(fēng)日數(shù)2～3d,使果皮表面產(chǎn)生褐班,威脅果品品質(zhì);而8\_9月是林果成熟期,這也是大風(fēng)嚴(yán)重時(shí)期,平均每年大風(fēng)日數(shù)1～2d,造成落果,影響產(chǎn)量和品質(zhì).由此可見(jiàn),從4月開(kāi)花到9月收獲季節(jié),是果樹(shù)生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期,同時(shí)也是一年中大風(fēng)的高發(fā)期,4\_9月大風(fēng)日數(shù)占整個(gè)生長(zhǎng)期(3\_10月)的89%.上述生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)大風(fēng)長(zhǎng)期變化趨勢(shì)特征及其周期分析均反映出:雖然各月大風(fēng)日數(shù)有下降趨勢(shì),從1960年以來(lái),4\_9月的大風(fēng)日數(shù)從60年代的平均每年14d下降到最近10a的平均每年7d(10a統(tǒng)計(jì)平均),年大風(fēng)日數(shù)下降了一半,但仍然沒(méi)有脫離大風(fēng)威脅,每年一周的8級(jí)以上大風(fēng)危害依然威脅著塔里木河流域特色林果業(yè)的發(fā)展,并且,近期大風(fēng)日數(shù)有回升的趨勢(shì).因此,做好生長(zhǎng)季節(jié)里的農(nóng)田防風(fēng)工作至關(guān)重要.圖5是塔里木河流域各站生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日數(shù)空間分布圖,比較圖4和圖5,從大風(fēng)的空間分布來(lái)看,南疆西部大風(fēng)雖然少,但減少趨勢(shì)不大,東部雖然大風(fēng)減少的趨勢(shì)大,但大風(fēng)日數(shù)的基數(shù)大,每年平均大風(fēng)日數(shù)1～2d,沒(méi)有走出大風(fēng)威脅,是塔里木河流域生長(zhǎng)季節(jié)防風(fēng)重點(diǎn)地區(qū).因此,繼續(xù)建立防風(fēng)體系,例如建立防風(fēng)林帶等,有效防止大風(fēng)災(zāi)害,是提高特色林果業(yè)發(fā)展的必由之路.4主要生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)氣象期次(2)周期分析發(fā)現(xiàn),塔里木河流域生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日數(shù)存在11～15a左右的中期振蕩,5～8a的短周期振蕩,以及5a以下的小擾動(dòng);雖然從更高的20a頻域尺度看,以20世紀(jì)80年代中期為界,之前是大風(fēng)的高發(fā)時(shí)期,80年代中期之后是大風(fēng)的少發(fā)時(shí)期,但從15～16a周期上看,主要生長(zhǎng)季節(jié)大風(fēng)日數(shù)亦開(kāi)始有回升的趨勢(shì).(3)春末及夏秋(4\_9月)是塔里木河流域特色林果業(yè)的關(guān)鍵生長(zhǎng)時(shí)期,同時(shí)也是一年中大風(fēng)的高發(fā)期,大風(fēng)日數(shù)占整個(gè)生長(zhǎng)期(3\_10月)的89%,其中,花期的4月和果樹(shù)的幼果膨大期的5\_6月,平均每年大風(fēng)日數(shù)2～3d,對(duì)果樹(shù)開(kāi)花、授粉、受精和坐果,以及果品品質(zhì)影