湖南省常德市一次寒露风天气过程分析

寒露风对农作物生产影响较大,由于低温,晚稻花粉粒无法正常成熟和受精,水稻易出现空粒。在灌浆前期若晚稻遇到大风低温天气,会产生倒伏现象,并阻碍其灌浆过程,导致减产。因此,从环流角度分析寒露风的成因、根据天气变化特点预测寒露风天气的发生、对农业生产进行指导,能够有效减少农作物的损失。本文基于2022年10月4日至9日湖南省常德市发生的强寒露风天气过程,利用ERA-5再分析资料和站点观测资料,从大气环流角度分析了此次寒露风的成因。研究结果表明,此次寒露风天气过程是在长江流域长时间较同期高温干旱的背景下,高纬度冷高压迅速南移伴随的强冷空气南下所致。由于2022年10月3日前副热带高压偏北,南方气温较高,日平均气温达到30℃以上;而在之后冷空气南下时副热带高压迅速南撤,冷空气控制常德地区,温度急剧下降;日平均气温在15℃以下,由此导致剧烈降温;同时因为常德地区较为干旱,因此2022年10月4日之后常德地区出现了较长时间的低温少雨天气。研究结果对常德市的寒露风预报具有一定科学意义。

1970—2022年九江市寒露风灾害变化趋势研究

为提升九江市水稻寒露风防灾减灾的科学水平,利用九江市内9个国家气象观测站1970—2022年的气象数据计算寒露风指数,以寒露风指数为统计标准对九江市寒露风的变化趋势进行分析,最后基于均生函数对未来10年九江市寒露风指数进行了预测。结果表明:寒露风指数的高值区主要集中在九江市西部的修水和武宁站、北部的瑞昌站和中部的德安站,其中20世纪80年代为1970—2022年各年代际的最高值;武宁、瑞昌和永修3站的寒露风指数随时间推移呈现出显著的递减趋势,下降速度分别为3.58/10 a、3.13/10 a和2.32/10 a;武宁站寒露风指数的突变年份为1994年,瑞昌和修水站的出现在2010年前后,其他站点的出现在2020年;未来10年九江市的寒露风指数可能会出现1~2个极小值,出现时间集中在2025—2028年,其中北部的瑞昌和湖口站、中部的德安站、西部的修水站寒露风指数的预测数值较高。

基于Morlet小波的长沙寒露风周期分析

本文利用Excel、Matlab、Surfer等软件,采用Morlet复小波对1959~2023年长沙寒露风指数时间序列进行小波分析,分析了长沙寒露风振荡和周期变化规律。结果表明,长沙寒露风存在4年、20年、12年3类尺度的周期变化。其中第二主周期20年在20世纪80年代振荡开始加强,90年代后振幅越来越剧烈,说明气候变暖,长沙寒露风侵袭不但没有变弱,而且越来越强,为中度–重度寒露风和极轻度和无寒露风交替出现态势,研究成果为长沙农业生产防灾减灾提供理论依据。

广西寒露风初日变化特征以及对双季晚稻抽穗安全期的影响

基于广西1961-2020年88个气象站观测资料,分析寒露风初日时空变化特征、50%及80%保证率初日,并结合水稻发育期资料对广西双季晚稻抽穗安全期进行分析。结果显示:(1)在时间上,广西寒露风初日以0.23 d/10a(P<0.05)的速率呈微弱提前趋势,呈不对称的“W”形特征;在空间上,广西寒露风初日呈高纬度早、低纬度晚,山区早、平地晚的“阶梯式”分布特征。(2)广西寒露风初日存在22年、12年、8年、3年4个周期变化,其中22年是广西寒露风初日的主要周期,未发生明显突变。(3)广西双季晚稻平均齐穗期以0.22 d/10a(P<0.05)的速率推迟,抽穗扬花期遭遇寒露风影响频率为21.9%。建议适当调整晚稻播种期,使其齐穗期提早3~7 d。桂中北地区应谨慎推广晚稻中晚熟品种,以避免受突发性的寒露风灾害影响。

近60年来湖南省寒露风时空演变特征分析

利用1961~2020年湖南省6个代表站点9月份逐日气象数据,采用距平分析、Manner-Kendall(MK)检验与Morlet小波分析法,研究湖南省气温与寒露风天气的时空变化特征。研究发现,对于时间序列,湖南省60年来9月份月平均气温、月平均最低气温与月最低气温升高幅度分别为0.134、0.206与0.326℃·10 a^(-1);寒露风在60年间强度呈高低交替循环趋势,强度演变主周期为13年,以1997年为界限,1997年后各周期内寒露风强度变化更剧烈;在经历最后一次突变后,寒露风强度自1987年开始呈下降趋势,但在1997~2020年仍发生多次重度寒露风。对于空间序列,6个地区月平均气温、月平均最低气温与月最低气温在60年间均呈上升趋势,寒露风强度呈下降趋势;寒露风发生频率从湘北-湘中-湘南地区呈降低趋势,同时6个地区寒露风不同强度发生频率与总日数均为轻度>重度>中度。60年来湖南省9月份存在气温升高、寒露风发生强度降低趋势,但并不能认为寒露风造成的危害正在降低。受极端气候事件频发影响,1997年后晚稻遭遇重度寒露风侵袭强度更大,对晚稻生产造成更严重威胁。研究可为湖南省晚稻防御寒露风及生产上防灾减灾提供依据。

柳州市柳江区寒露风天气特征分析

基于柳江国家气象观测站1958—2020年逐日平均温度资料和1985—2015年柳江区晚稻种植面积和晚稻产量资料,对柳江区出现的寒露风天气发展演变规律进行统计分析。结果显示:柳江区1958—2020年出现的寒露风天气主要出现在10月上旬和下旬,平均首次寒露风出现的日期为10月7日。柳江区出现的寒露风天气主要以轻度为主,中度次之,重度相对较少,并多受湿冷型寒露风天气影响。结合晚稻产量数据分析,寒露风天气过程对柳江区晚稻产量的影响较小,主要受轻度寒露风天气影响。

荆州市近68年寒露风变化特征及其对水稻(籼稻)的影响

基于1953—2020年近68年荆州国家气象观测站气象资料,确定当前主要水稻品种的寒露风等级指标,分析荆州市寒露风的发生状况及演变规律,并以2020年为例,分析寒露风对水稻(籼稻)的影响。结果表明,不同水稻品种对低温抗性不同,籼型杂交稻寒露风指标应为连续3 d或以上日平均气温低于23℃、籼型常规稻寒露风指标应为连续3 d或以上日平均气温低于22℃。寒露风最早可发生在8月中下旬,最晚发生在10月初,9月中下旬至10月上旬中度、重度寒露风频率较高。2000年以后,寒露风始期提前较明显,且振幅加剧。2020年寒露风天气造成一季晚、虾稻、双季晚稻和再生稻不同程度的减产。从安全齐穗的角度考虑,荆州市籼型常规稻安全齐穗期为9月13日,籼型杂交稻安全齐穗期为9月12日,双季晚稻、一季稻、直播虾稻应合理安排播期。

贵港市近60年寒露风特征及对晚稻生长的影响

以地方标准中的晚稻寒露风防御技术规程为灾害指标,利用贵港市3个国家级地面气象观测站(贵港、桂平、平南)1961年—2020年逐日平均气温、降雨量和贵港市农业农村局播种以及晚稻抽穗扬花期等晚稻生产资料,找出贵港市晚稻抽穗扬花和灌浆乳熟期的寒露风天气发生的基本特征。结果表明:平南受轻、中、重3种等级寒露风影响相对较小,桂平居中;湿冷型寒露风发生日数为贵港最多,其次是平南,贵港市3站点的晚稻敏感期寒露风加强发生的周期基本相似,其日数序列存在相同的时间特征尺度:10年、30年。其中30年的振荡周期相对偏强,8年的振荡周期偏弱。

贵港近30年寒露风气候特征分析及对晚稻的影响

利用贵港国家气象观测站1991-2020年9月和10月的逐日日平均气温,对贵港的寒露风气候特征进行统计分析,结果表明,贵港1991-2020年共出现34次寒露风天气过程,平均每年有1.1次,最多年份出现3次;寒露风平均开始出现日期为10月13日,最早出现在9月20日,最晚出现在10月29日;寒露风总日数为167 d,平均每次寒露风天气过程日数为4.9 d,最长一次达13 d;贵港以轻度寒露风为主,21世纪以来贵港寒露风出现次数和危害日数较20世纪呈明显减少趋势。

1981-2020年湘潭市寒露风气候特征分析

基于湘潭市国家气象观测站1981-2020年9月逐日平均气温资料和湖南省气候影响定量化评估业务平台的寒露风指数,统计分析逐年寒露风初日、日数及强度的变化趋势和突变特征,以及气温变化对寒露风的影响程度。结果表明:湘潭地区出现寒露风的初日在9月15日左右,平均出现日数约7 d,平均每年发生1.3次;寒露风初日呈推迟趋势、日数呈减少趋势,总体对晚稻生产有利,其中1981-1990年初日最早、1991-2000年日数最多;初日总体呈推迟趋势,寒露风日数以波动变化为主,在2015年以后有明显减少的趋势;寒露风强度的逐年变化呈增强趋势,最强时期为1991-2000年,韶山寒露风强度最大;湘潭地区寒露风初日和日数与9月平均气温具有显著的相关性,9月平均气温每升高1℃,寒露风初日推迟约4 d,出现日数将减少约4 d。

基于寒露风时空特征的湖南双季晚稻抽穗扬花安全期分析

根据湖南省地方标准,以连续3d或以上日平均气温≤20℃、≤22℃分别作为常规稻和杂交稻的寒露风指标.利用湖南省96个气象站1951年（建站）-2010年每年9月的日平均气温资料,统计寒露风发生最早初日、50％保证率初日、80％保证率初日和9月份的逐日发生频率.结果表明,≤20℃寒露风的初日比≤22℃初日迟7～10d,≤20℃寒露风在9月上旬的逐日发生概率＜5％、中旬发生概率＜10％,下旬发生概率明显增加;≤22℃寒露风在9月8日前的逐日发生概率＜5％,之后随着时间的推移,发生概率呈线性增加.综合安全齐穗期80％的保证率和逐日频率分析,湘北、湘中双季晚稻齐穗期可在原定日期基础上适当后延3～5d,不论是常规稻还是杂交稻,均可由原来的早熟品种改为中迟熟品种.

寒露风对双季晚稻品种产量构成和品质的影响

试验采用12个品种,分2个播种期研究了双季晚稻结实率、千粒重、产量和稻米品质受寒露风影响的差异变化,以期为江西双季晚稻生产提供抗寒露风品种。结果表明：由于2013年9月26～28日进贤县发生低温寒潮天气,期间平均温度低于21℃,所以播种期（2013年6月30日至7月2日）的晚稻品种正处于灌浆结实期,寒露风导致水稻的结实率降低,千粒重减轻,产量下降,出糙率、精米率、整精米率、垩白度、直链淀粉含量下降,粒长、粒型长宽比无明显变化,垩白粒率、胶稠度上升。金优207、江科736、天丰优101、丰源优272受寒露风的影响低于其他品种。

开花期寒露风对江西晚稻功能叶生理特性及产量的影响

以晚稻品种‘268’为试材,于2013年8-10月(晚稻开花期)采用人工气候箱模拟江西寒露风发生的气象模式,试验温度设定为22℃/17℃(昼/夜),处理时间分别为3、6、9、12和15d,以外界环境条件32℃/25℃(昼/夜)为对照(CK),对各处理晚稻叶片保护酶活性、光合色素、光合参数、荧光参数以及晚稻产量及构成进行测定。结果表明:(1)叶片过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量随着低温胁迫时间延长逐渐增加,低温处理15d后细胞受到严重损伤。(2)与CK相比,处理15d后叶片的最大光合速率及最大羧化速率分别下降65.99%和67.44%,同时叶片光化学淬灭(qP)、最大光化学效率(Fv/Fm)及光电子传递速率(ETR)依次减少了19.50%、10.25%及42.77%,而非光化学淬灭(qN)略有上升。(3)低温影响下,光合色素合成受到抑制,叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量显著降低。(4)在产量及产量构成方面,开花期低温处理的穗长、有效分蘖数、一次枝梗及二次枝梗数、结实率及千粒重均显著低于CK,从而导致产量显著下降,处理15d后产量下降幅度达48.42%。可见,晚稻开花期若遇寒露风可明显抑制功能叶的生理活性并导致产量显著下降。

气候变化背景下广东寒露风特征及其对晚稻产量的影响

利用广东省86个气象站1961—2010年气温资料,借用数理统计方法分析气候变暖背景下广东省寒露风变化特点;再利用广东省1983—2010年晚稻产量资料,采用正交多项式等方法分析广东省寒露风对晚稻产量的影响。结果表明:1997年以来,全省寒露风过程总次数减少3成多;寒露风发生强度变轻;重度寒露风出现时间提前;重度寒露风发生次数、天数及频率与晚稻产量有明显的负相关关系。按照目前的晚稻播期制度,中部及东南部晚稻抽穗期是该地区重度寒露风的平均出现时间。在此基础上,提出广东省中部地区晚稻生产需要合理安排的防灾减灾建议。

广东省寒露风时空分布特征

利用广东逐日平均气温资料，统计分析了广东寒露风时空分布特征．广东寒露风有北部早南部迟；北部长南部短；北部严重，南部较轻；

提前喷施叶面肥对增强翻秋晚稻抵御寒露风能力的分析

近年来,翻秋种植(早稻品种作晚稻直播栽培)以其节本高效、缓解双季稻季节矛盾等优势得以迅速发展,但翻秋晚稻抽穗期迟于移栽晚稻,更易受寒露风影响而减产。本研究以始穗期寒露风来临前2d设置喷施清水(CK)、喷施宝(T1)、寒露风来临当天施喷施宝(T2)3个处理,研究提前喷施叶面肥对翻秋晚稻抵御寒露风能力的影响及其机理,以期为提高翻秋晚稻应对寒露风的避灾减灾能力提供技术支撑及理论依据。结果表明:与CK及T2相比,提前喷施叶面肥(T1)可促进翻秋晚稻安全齐穗,缩短生育期3~4d;有利于增加灌浆期的净光合速率,促进后期叶片SPAD值与净光合速率的正常衰减,提前喷施叶面肥后植株的C、N营养更协调,干物质运转更通畅,从而显著提高籽粒灌浆速率,增加结实率9.5~13.9个百分点,增产15.8%~23.7%;提前喷施叶面肥还可改善翻秋晚稻稻米的外观品质及加工品质。可见,通过气象预警,提前喷施叶面肥可有效增强翻秋晚稻抵御寒露风的能力。

基于CLDAS数据的广西晚稻寒露风监测精准度评估

为广西晚稻生产寒露风低温冷害的监测提供参考,利用中国陆面同化系统(CLDAS)气温产品,结合多源卫星数据库的水稻种植本底信息,参考寒露风灾害监测指标,对广西2011年9月19—27日的晚稻寒露风低温过程进行动态监测,以验证CLDAS提供数据的精准度。结果表明:此次寒露风造成广西晚稻重度受灾面积3 159.76km^2,中度受灾面积559.77km^2,轻度受灾面积2 452.14km^2;CLDAS反演气温与12个验证气象站点实测气温的相关系数均大于0.93,日平均温差为0.3℃;CLDAS反演的最高气温和最低气温与气象站点实测相应气温的时间差小于1h。CLDAS提供的气温数据与实际监测的气温数据较一致,并具有快速详细监测当地晚稻寒露风灾害等级分布状况的优势,且精准度较高。CLDAS可用于广西地区晚稻生产的寒露风天气监测。

“寒露风”情景下广西晚稻千粒重和灌浆速度的模拟模型

【目的】评估寒露风对晚稻生长发育的不良影响,建立晚稻抽穗期间千粒重和灌浆速度的模拟模型,为预测晚稻灌浆速度及评估产量提供科学支撑。【方法】选取晚稻超级稻"甬优6号"在国家农业气象一级观测站柳州沙塘站进行分期播种试验,观测记录晚稻生育期各阶段的开始日期至末期和千粒重数据,以及同期的温、光、水等逐日气象数据,研究分析晚稻千粒重、灌浆速度与播种期、气象因子的关系。【结果】影响晚稻千粒重的主要因素是抽穗日序,在晚稻适宜播种期期间,晚稻播种期越偏晚,抽穗日数可能越短,从而影响千粒重,最终影响晚稻产量。寒露风影响年份,晚稻灌浆速度主要受抽穗日序、日平均气温和日照时数的影响,日平均气温越低、日照时数越少则灌浆速度越慢。【结论】寒露风出现在晚稻抽穗期会对晚稻灌浆速度产生抑制作用。建立的晚稻千粒重和灌浆速度的模拟模型显著性水平高,可用于广西晚稻千粒重和灌浆速度的预测。

安徽省寒露风初日的时空分布特征及气候趋势预测

利用安徽省沿江江南日平均气温资料,统计分析了安徽省寒露风初日的时空分布特征及其与9月气温的联系,在此基础上,利用逐步回归法构建基于前期物理因子的区域寒露风初日趋势预测模型。结果表明：气候平均态下,寒露风初日江南早于沿江,沿江东部早于西部,1981—2010年相对1961—1990年寒露风初日平均值明显推迟2~3天;在气候变暖背景下,1961—2013年沿江江南大部地区寒露风初日呈现推迟趋势,其中沿江东部最为显著,其次是江南东部和南部,再次是江南北部。寒露风初日与9月平均气温不论是气候平均态和多年变化趋势的空间分布型,还是两者在1961—2013年的时间演变特征均十分一致,为利用9月平均气温趋势预测寒露风初日趋势提供科学依据。1961—2013年区域寒露风初日虽然趋于推迟,但仍会出现异常偏早的情况。构建了基于前期物理因子的区域寒露风初日趋势预测模型,该预测模型不论在1981—2010年交叉检验时段,还是在2011—2013年独立检验时段,对于寒露风初日趋势的预测正确率明显优于目前业务上直接利用9月平均气温距平符号的趋势预测方法。

广东晚稻寒露风保险风险区划

农业保险能够有效地分散农业自然灾害风险,提升农业生产水平。农业保险风险区划则是发展农业保险必不可少的基础研究工作,国内外经验普遍表明发展农业保险必须进行风险区划。以广东省晚稻寒露风灾害为例,基于1980—2012年广东省86个气象站的气象资料和2001—2010年《广东农村统计年鉴》21个市的晚稻单产数据,选用日平均气温≤23℃积寒指数、晚稻生产力水平构建晚稻寒露风保险风险区划指标体系,借助GIS技术制作1 km×1 km广东省晚稻寒露风保险风险专题图,将研究区域划分为低风险区、次低风险区、中等风险区和高风险区4个等级并进行评述。结果表明:晚稻生产水平指数和寒露风致灾风险高的区域,对产量影响大,风险高;反之对产量影响小,风险低。高风险区主要分布在北部的韶关和清远地区,中等风险区主要分布在东北部、中部偏西地区,次低风险区主要分布在珠江三角洲的北部和南部沿海地区,低风险区主要分布在珠江三角洲南部地区。区划结果可为保险公司开发寒露风保险产品、厘定差别的保险费率提供参考。