荆门市连阴雨气候特征及其对农业的影响

赵碧云 何盛浩 王东仙

摘要：利用1958—2017年荆门市国家气象观测站建站以来的日降水数据，对连阴雨天气过程进行了气候分析，并通过线性倾向估计、频次分析、严重程度分析等方法，结合其对农业的影响分析，总结了荆门市连阴雨天气的气候特点。结果表明，荆门市连阴雨发生频次春季最多，夏季、秋季次之，冬季最少;荆门市连阴雨发生频次年际变化总体呈下降趋势;连阴雨累积距平曲线呈“两降一升”型变化;荆门市轻度连阴雨占比61.4%，中度连阴雨占比30.2%，重度连阴雨占比8.4%。轻度连阴雨发生频次总体呈上升趋势，中度和重度总体呈下降趋势，2013年以后中度和重度连阴雨发生频次有上升迹象;荆门市连阴雨对农业影响较大，尤其是发生在春、秋季的中度和重度连阴雨，易造成严重减产，带来巨大损失。

关键词：荆门市;连阴雨;气候特征;农业影响

中图分类号：P426.615         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）20-0056-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.20.012           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Climatic characteristics of continuous rain in Jingmen city

and its impact on agriculture

ZHAO Bi-yun，HE Sheng-hao，WANG Dong-xian

（Jingmen Meteorological Bureau，Jingmen 448000，Hubei，China）

Abstract： The climatological characteristics of the continuous precipitation events in Jingmen city， as well as their impacts on agriculture， using daily precipitation data since the founding of Jingmen National Meteorological Observatory from 1958 to 2017， facilitated by linear trend estimations， frequency analyses and severity analyses. The results show that the frequency of the continuous rain in Jingmen city is the highest in spring， followed by summer and autumn， and the lowest in winter; The frequency of continuous precipitation in Jingmen city shows a declining trend annually; The cumulative anomaly curve of the continuous rain shows a "two-fall-one-up" type of variation; The proportion of light continuous rain in Jingmen city is 61.4%， moderate continuous rain in Jingmen takes 30.2%， and severe continuous rain takes about 8.4%. The occurrence of the mild continuous rain shows an increasing trend， while moderate and severe continuous rain show a declining trend. After 2013， the occurrence of moderate and severe continuous rain shows a sign of increase; Jingmens continuous rain has great impacts on agriculture， especially the moderate and severe continuous rain during spring and autumn， which can easily lead to serious yield reduction and enormous financial losses.

Key words： Jingmen city; continuous rain; climatic characteristics; agricultural impact

荆门市位于湖北省中部，汉江中下游，地处江汉平原北部地区，属北亚热带季风气候，四季分明，雨热同期，灾害天气频繁发生。主要灾害性天气有暴雨、干旱、雷暴、大风、寒潮、倒春寒及连阴雨等。根据季节的不同连阴雨会给农业生产造成不同的影响。荆门主要种植作物包括水稻、小麦、油菜、玉米等，其中水稻作为主要农作物，易受连阴雨天气影响而减产，尤其是春季连阴雨和秋季连阴雨对其影响甚大[1-6]。

连阴雨指连续3～5 d以上的阴雨天气现象（中间可以有间断出现无雨）。由于连阴雨时空分布呈现出明显的季节性与地域性，各省对连阴雨的定义和标准不尽相同，其研究成果也带有很强的地域性。王荣等[7]对长江中下游地区连阴雨的变化特征进行了分析;史瑞琴等[8]對华中三省秋季连阴雨时空变化特征及风险开展了研究分析，这些研究结果显示至2010年前后，近50年来长江中下游地区连阴雨出现日数和频次总体是减少的[9-13]。本研究对荆门市连阴雨天气进行了气候分析，通过线性倾向估计、累积距平分析、频次分析、严重程度分析等方法，结合其对农业的影响分析，总结了荆门市连阴雨天气的气候特点，为当地决策气象服务提供历史参考依据。

1  资料与方法

1.1  资料来源

气象数据资料来源于荆门市国家气象观测站建站以来的历史数据，资料年限为1958—2017年，主要气象要素为日降水量。统计中，日降水量≥0.1 mm为一个雨日。

气候影响评价及灾情资料来源于荆门市气象局资料室，资料年限为2010—2017年。

农业方面资料包括钟祥市水稻、小麦生育期资料，来源于钟祥市气象局农业气象观测站，资料年限为2010—2017年。

1.2  连阴雨指标

荆门市连阴雨定义为连续4 d及以上观测站日降水量大于或等于0.1 mm的降雨过程称为连阴雨天气过程，期间允许有不连续的1 d间隔出现微量降水或无降水，但降水过程的持续时间必须在5 d或以上，连续2 d观测站无大于等于0.1 mm降水，则认为连阴雨天气结束。

连阴雨季节划分：3—5月，春季连阴雨;6—8月，夏季连阴雨;9—11月，秋季连阴雨;12月至次年2月，冬季连阴雨（雪）。

当出现连阴雨跨季时，按连阴雨发生日数较多的所在季节划分，若两个季节发生日数相等，则按连阴雨发生开始时间划分。

连阴雨按年划分：以自然年（1月1日至12月31日）划分，当出现连阴雨跨年时，按连阴雨发生日数较多的所在年份划分，若两个年份发生日数相等，则按连阴雨发生开始时间划分。

1.3  程度评估标准

采用武汉区域气候中心气候灾害监测分析业务系统的规定，按连阴雨持续天数将连阴雨分为轻度、中度、重度共3级。4～6 d为轻度;7～10 d为中度;10 d以上为重度。

1.4  分析方法

1.4.1  线性倾向估计法  线性倾向估计是一种特殊的线性回归形式，用一条合理的直线yi=a+bti（i=1，2，…，n）表示连阴雨次数y与其时间t之间的关系。其中，回归系数b为倾向值，倾向值正（负）表明连阴雨随时间呈上升（下降）趋势。

1.4.2  累积距平法  累积距平是气象上一种常用的、由曲线直观判断变化趋势的方法。对序列x，其某一时刻的累积距平表示为：

将n个时刻的累积距平值全部算出，就可绘出累积距平曲线进行趋势分析。通过对连阴雨的年发生频次、年发生日数作累计距平分析，可分析连阴雨多寡的年际变化趋势，根据拐点大致判断突变年份。

2  结果与分析

2.1  连阴雨频次分布特征

通过1958—2017年数据统计，荆门市连阴雨发生频次年平均值为10.4次/年，其中轻度连阴雨6.4次/年，中度连阴雨3.1次/年，重度连阴雨0.9次/年。荆门市四季连阴雨发生次数年代际分布如表1所示。20世纪80年代连阴雨发生次数相对较多，为117次，70年代相对较少，为98次。20世纪60、70、90年代四季中春季连阴雨发生次数最多，20世纪80、90年代和21世纪前10年四季中夏季连阴雨发生次数最多。从季节分布来看，春季连阴雨发生概率最高，合计191次，占比31.6%;夏季次之，合计170次，占比28.1%;秋季排第三位，合计149次，占比24.7%;冬季最少，合计94次，占比15.6%。

荆门市连阴雨年际发生次数排序如表2所示，发生次数最多的是1989年，为18次，第二位的是1964年，为15次，第三位的是2002年，为14次，第四、第五位有较多年份并列。

2.2  连阴雨日数分布特征

通过统计，荆门市连阴雨发生日数年平均值为68.3 d/年，春季平均值为21.6 d/年，夏季平均值为19.9 d/年，秋季平均值为16.5 d/年，冬季平均值为10.7 d/年。荆门市四季连阴雨日数年代际分布如表3所示，其中20世纪80年代连阴雨发生日数最多，合计754 d，90年代相对较少，合计571 d。总体来说春夏两季连阴雨较重，连阴雨日数较多，20世纪70年代、21世纪前10年春季连阴雨发生日数最多，20世纪80、90年代夏季连阴雨发生日数最多，20世纪60年代春、夏两季发生日数相近。从季节分布来看，春季连阴雨发生日数最多，合计1 229 d，占比31.6%;夏季次之，合计1 162 d，占比29.8%;秋季排第三位，合计876 d，占比22.5%;冬季最少，合计629 d，占比16.1%。

荆门市连阴雨年际发生日数排序如表4所示，发生日数最多的是2002年，为112 d，第二位的是1989年，为106 d，第三位的是1963年，为105 d，第四位的是1964年，为100 d，第五位的是1973年，为96 d。

2.3  连阴雨年际变化趋势

对荆门市1958—2017年年际连阴雨频次数据进行线性倾向估计，并求得建站60年以来荆门市年际连阴雨累积距平值（图1）。从图1可以看出，荆门市年际连阴雨发生次数总体呈微弱减少趋势，倾斜率b=-0.000 2，说明这种减少趋势不明显。连阴雨累积距平曲线呈“两降三升”型变化，存在明显的偏多年和偏少年。其中，20世纪60年代初呈上升趋势，到1965年出现拐点，开始呈下降趋势，连阴雨年际次数明显减少，到1978年为拐点，之后开始逐渐上升，从70年代末至90年代中期呈明显上升趋势，荆门市进入连阴雨多发阶段，其中1989年变化最为显著，出现18次连阴雨，为建站以来最多年份，累积距平也在该年由负转正，而1994年之后至2017年，荆门市连阴雨频次总体呈波动下降趋势，总体上进入连阴雨少发阶段，尤其是近10年，连阴雨发生频次呈现明显减少趋势。

由1958—2017年荆门市连阴雨发生日数年际变化趋势（图2）可以看出，荆门市年际连阴雨日數总体呈减少趋势，线性趋势线倾斜率b=-0.074 5。连阴雨累积距平值曲线波动起伏较大，1962—1964年明显增多，1965—1979年总体呈下降趋势，1979年为拐点，之后呈波动上升趋势，到1993年达到峰值，之后至2013年呈波动下降趋势，期间出现明显异常年份，分别是2002年异常偏多和2004、2011年异常偏少，2013年以后连阴雨日数又出现显著上升趋势。

2.4  不同程度连阴雨变化特征

荆门市1958—2017年连阴雨持续日数排序情况如表5所示。根据连阴雨标准，持续时间最长的连阴雨出现在1983年，从1983年6月19日开始至7月18日结束，历时30 d，之后依次是1985年的24 d，1998年的21 d，2010年的20 d，1963、1975、2002年均为19 d，位列第五。

荆门市1958—2017年共出现连阴雨630次，其中轻度连阴雨387次，占比61.4%;中度连阴雨190次，占比30.2%;重度连阴雨53次，占比8.4%。从图3可以看出，荆门市轻度连阴雨发生频次总体呈上升趋势，趋势线倾斜率b=0.014 1。从累积距平曲线可以看出，拐点出现在1974年，之前呈下降趋势，之后呈上升趋势，1990年至今出现多次波动。

荆门市中度和重度连阴雨则出现相反情况。从图4可以看出，荆门市中度连阴雨发生频次总体呈下降趋势，趋势线倾斜率b=-0.013 4。累积距平曲线显示，1968年以前呈上升趋势，之后便出现波动下降趋势，一直持续至2017年均无明显上升迹象。

荆门市重度连阴雨的频次和累积距平曲线见图5，其发生频次年际变化总体呈下降趋势，趋势线倾斜率b=-0.002 8。而累积距平曲线显示，1978年以前呈波动上升趋势，之后则出现波动下降趋势，一直持续到2013年，之后开始有上升迹象。

2.5  连阴雨对农业的影响

荆门市主要农作物有水稻、小麦、油菜、玉米、蔬菜等，以钟祥市水稻为例，通过对比分析2010—2017年钟祥市中稻（2010、2011年品种为两优2176，其他年为新两优8号）的全生育天数、地段每平方米产量与其生育期5—9月的连阴雨日数、连阴雨雨量（表6）可以看出，中稻生育期期间的连阴雨日数和全生育天数呈一定的正相关关系，但这种正相关并不是一一对应。当连阴雨日数较多时，全生育天数较长，2014年连阴雨日数最多，达到60 d，而其全生育天数也是最长，为149 d，但由于其全生育天数最长，产量也是最高的;而2011年连阴雨日数最少，对应的全生育天数为137 d，接近平均水平，当年产量较高。总体来说，钟祥市中稻生育期期间的连阴雨日数对全生长天数有一定影响，连阴雨日数偏多将导致全生育天数变长，但对产量的影响不起决定性作用，而连阴雨雨量相较于连阴雨日数对中稻的产量影响更大，2010年、2013年和2016年这3年的连阴雨雨量排前三位，其稻产量都较低，尤其是2016年，连阴雨雨量最大，达到了627.8 mm，当年中稻产量也是最低，地段每平方米产量为815.43 g。

通过对比分析2010—2017年钟祥市小麦（品种为9023-8和郑麦9023）的全生育天数、地段每平方米产量与其生育期上年10月20日至当年5月的连阴雨日数、连阴雨雨量（表7）可以看出，小麦生育期期间的连阴雨日数、雨量和全生育天数、地段每平方米产量呈一定的正相关关系，但不是一一对应。当连阴雨日数、雨量较少时，全生育天数较短，产量也较低，2011年连阴雨日数最少，为8 d，雨量也最少，为34.9 mm，而其全生育天数也较短，为207 d，其产量是最低的，为304.18 g，其次是2012年较低，为315.36 g，当年连阴雨日数较少，为35 d，雨量也较少，为170 mm;而2010年、2013—2016年这5年产量均较高，对应的连阴雨日数较多、连阴雨雨量也较大。2017年全生育天数异常偏少，是个例外，除此之外也符合雨多产量高的規律。总体对小麦而言，生育期的连阴雨日数和雨量的多少与产量大致呈正比关系，与全生育天数有一定的正相关关系。

根据荆门市2010—2017年的气候影响评价，荆门市农业方面每年都不同程度地受到连阴雨的影响，其中2016年出现12次连阴雨，排历史第四位，对农业产生较大影响。2016年造成减产的主要原因是5月的春季连阴雨和11月的秋季连阴雨。2016年5月共出现3次连阴雨，分别为6—9日、19—23日、25—28日。6—9日出现荆门全市范围的连阴雨，并伴有强降温和局地大风，全市48 h最高温度降幅达11.9～13.3 ℃，其中7日白天到夜间全市普降中到大雨。19—22日持续4 d日照时数为0，其中19日白天到夜间全市普降中到大雨。25—28日持续4 d日照时数为0，且26—28日持续3 d日平均气温<20 ℃，影响早稻颖花分化和枝梗数，甚至引起颖花败育和不孕，不利于形成大穗，造成早稻减产。而11月则有两段较长时间的连阴雨天气，分别为6—9日、16—23日，尤其是16—23日，日照偏少极为明显，长时间的日照不足加上降水偏多导致田间土壤持续偏湿，不利于油菜、小麦根系生长，对蔬菜生长也造成影响。

2017年4月3—10日荆门市以连阴雨天气为主，其中5日北部小到中雨，南部大雨，9日全市普降大雨，局部暴雨。4月上旬正是荆门市夏粮油作物处于生长发育关键阶段，也是小麦赤霉病侵染的高峰期，油菜菌核病发病盛期，这次连阴雨过程持续时间较长，程度较大，气温对小麦赤霉病、条锈病以及油菜菌核的发展和蔓延十分有利，对夏粮油作物的品质与产量产生十分不利的影响。同时中南部地区出现了轻度湿渍害，对春玉米、棉花育苗等农事活动产生不利影响。

2017年9月1日至10月19日，荆门市先后出现8次降水，共计三段连阴雨天气过程，分别是9月1—6日、9月22日至10月6日、10月10—19日，连阴雨日数达到31 d，其中9月22日至10月6日出现15 d的重度连阴雨。三段连阴雨相继出现形成了历史罕见的超长连阴雨天气过程，降水量偏大、雨日偏多、日照时数严重不足、气温偏低。超长连阴雨天气严重影响了荆门市秋收秋播，造成大量中稻倒伏，穗上发芽发霉现象，损失惨重，同时9月中下旬是晚稻灌浆的关键时期，光照严重不足，灌浆受阻，晚稻空秕粒大大增加。此外部分花生、大豆、晚茬玉米、棉花出现霉烂;油菜等秋播作物受湿渍害影响，已播种的发芽出苗率不足，未播种的油菜、小麦等作物播种均推迟。据民政部门统计，自2017年9月1日至10月14日，荆门全市农作物受灾面积3.97万hm2，其中成灾面积2.91万hm2，绝收面积1.99万hm2，直接经济损失达7.6亿元。

以上案例显示连阴雨对荆门市农业影响较大，尤其是发生在春、秋季的中度和重度连阴雨，易造成农作物严重减产。

3  小结

通过对荆门市连阴雨的气候特征及其对农业影响的分析，得出以下主要结论。

1）荆门市连阴雨发生频次及日数春季最多，夏季次之、秋季第三，冬季最少;年际发生次数最多为18次，出现在1989年;年际发生日数最多为112 d，出现在2002年;连阴雨日数最长为30 d，出现在1983的6月19日至7月18日。

2）荆门市连阴雨发生频次、发生日数年际变化总体呈微弱下降趋势;连阴雨累积距平曲线呈“两降三升”型变化，存在明显的偏多年和偏少年。1964年为第一个拐点，由升转降;其次是1978年为第二个明显拐点，之后由下降转为上升趋势，荆门市进入连阴雨多发阶段，其中1989 年变化最为显著，当年出现18次连阴雨，为建站以来最多年份，连阴雨日数为106 d，排历史第二位;1994年为第三个拐点，荆门市进入连阴雨少发阶段，期间2002年出现了气候突变，连阴雨异常偏多;2013年是第四个拐点，之后荆门市进入连阴雨多发阶段。

3）荆门市轻度连阴雨占比61.4%，中度连阴雨占比30.2%，重度连阴雨占比8.4%。轻度连阴雨发生频次总体呈上升趋势，中度和重度总体呈下降趋势，近几年中度和重度连阴雨发生频次有上升迹象。

4）荆门市中稻生育期期间的连阴雨日数对全生长天数有一定影响，但对产量的影响不起决定性作用，而连阴雨雨量的大小对中稻的产量影响更大;荆门市小麦生育期的连阴雨日数和雨量的多少与产量大致呈正比关系，与全生育天数有一定的正相关关系。总体而言，荆门市连阴雨对农业影响较大，尤其是发生在春、秋季的中度和重度连阴雨，易造成农作物严重减产。

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