长沙寒露风灾害天气过程分析

常炬 章竹青 彭梦霜 程理君

(长沙市气象局，湖南 长沙 410205)

长沙农业生产为雨养型农业，仍为靠天吃饭的产业，灾害性天气是影响制约农业生产及产量的瓶颈。在晚稻生长发育过程中，秋季寒露风是常见气象灾害之一，具有温度低、日照少、雨水多的特点[1-5]。2020年9月14日—10月8日出现罕见低温阴雨冷害天气，晚稻正处于抽穗扬花期，导致抽穗速度减慢，抽穗期延长，颖花不能正常开放、散粉、受精，子房延长受阻，从而造成不育，使空壳率显著增加；扬花期间导致花粉粒不能正常成熟、受精，从而造成空壳率增加[6-14]。中稻(一季稻)处收获期，出现倒伏及穗上芽、谷上秧的现象。本文根据气减函〔2016〕74号《寒露风影响预报与评估业务规定(试行)》寒露风天气灾害标准，与1997年个案进行对比，确定这次灾害性天气过程特点和历史排位，分析寒露风对农业生产的影响，期望对长沙水稻生产过程气象服务及灾害评估提供技术参考。

1 资料与方法

1.1 资料来源

所用资料采用长沙市气象局4个气象站1959—2020年9月14日—10月8日的日平均气温、最高最低气温、降水量、降水日数、日照时数，长沙市农业农村局种植面积资料、灾情资料等。

1.2 寒露风灾害指标及等级

根据中国气象局应急减灾与公共服务司气减函〔2016〕74号关于印发《北方低温冷害影响预报与评估业务规定(试行)》和《寒露风影响预报与评估业务规定(试行)》的通知，江南寒露风过程等级是以日平均气温及其持续天数、日最低气温及其持续天数、影响雨日为判别指标，具体划分标准见表1。同时满足多个等级时，以程度偏重的等级划定寒露风过程等级。

表1 江南寒露风过程等级划分表

2 结果与分析

2.1 天气实况

2020年9月14日—10月8日，长沙平均气温19.3℃，较常年同期偏低2.8℃；累积降水量170.4mm，比常年同期(50.1mm)偏多240%；总日照时数8.0h，比常年同期(125.3h)显著偏少117.3h，雨日20d,较常年偏多12d。降水量和雨日为历史最多，日照时数为历史最低。

低温阴雨冷害天气过程分为2个阶段：2020年9月14日—10月1日、10月3—8日。

表2 寒露风过程影响等级的分级指标

图1 2020年9月14日—10月8日各站日降水量

9月14日受高空波动影响，阴天有小雨；9月15日晚—18日白天，受中低层切变及冷空气南下共同影响，持续阴雨天气，其中9月16日宁乡暴雨；9月18日晚—21日，切变线北抬，阴天间多云，有分散阵雨。9月22日晚—23日白天，受中低层切变及冷空气共同影响，有中雨；9月23日晚—24日，降雨间歇；9月25—27日，低层扰动影响，有中雨；9月28—29日，高空槽东移，小到中雨；9月30日—10月1日白天降水稍有间歇；第2阶段10月3—8日，受地面冷空气入侵影响，各地出现了中雨，降温幅度达6～8℃，最低气温降至9.8℃(莲花站6日)。

2.2 天气特点

连阴雨：9月14日—10月8日，长沙市出现罕见阴雨寡照天气，宁乡和莲花站9月20日—10月7日连续18d出现降水，达重度连阴雨标准；长沙县和浏阳市9月20—30日连续11d出现降水，达中度连阴雨标准。

图2 2020年9月14日—10月8日各站日照时数

图3 2020年9月14日—10月8日各站日平均气温

寒露风：长达25d低温阴雨寡照天气过程中，全市出现2次重度寒露风，分别出现在9月17—29日连续13d、10月3—8日连续6d。其中,长沙县17—23日连续7d日平均气温低于21℃，达重度寒露风标准；宁乡20—23日连续4d、25—29日连续5d日平均气温低于21℃，达中度寒露风标准；莲花站17—29日连续13d日平均气温低于21℃，达重度寒露风标准；浏阳市17—30日连续14d日平均气温低于23℃，为中度寒露风。10月3—8日，长沙平均气温持续6d低于21℃，全市达到重度寒露风标准。

2.2.1 低温冷害历史排位

2020年9月14日—10月8日，全市平均气温(仅10月2日为23.7℃)均低于23℃。25d日平均气温为19.3℃，仅次于1997年18.9℃，位居历史第2低位。

图4 2020年9月14日—10月8日历年同期平均气温

2.2.2日照时数创历史同期新低

2020年9月14日—10月8日，全市平均日照时数为8.0h，刷新有气象记录以来的同期最低值(1994年为52.4h)，较常年同期(123.3h)异常偏少117.3h，居历史同期第1低位。

图5 2020年9月14日—10月8日历年同期日照时数

2.2.3 降水量及雨日刷新历史极值

根据长沙浏阳、宁乡、长沙县、莲花4个观测站资料统计，2020年9月14日—10月8日，全市平均降水量为170.4mm，较常年同期50.1mm显著偏多120.3mm，为1959年有连续气象记录以来的最大值(1972年148.2mm)；同时全市雨日平均为20d,为历史最多。

图6 2020年9月14日—10月8日历年同期降水量

图7 2020年9月14日—10月8日历年同期雨日数

2.2.4 与历史个例(1997年)对比分析

通过与1997年重度寒露风天气过程对比分析：按照持续时间对比，2020年稍弱于1997年,位居有气象记录以来第2位；按灾害性天气过程日平均气温统计分析，2020年9月稍高于1997年9月，而2020年10月的冷空气强度带来的降温幅度比1997年更强，冷害更严重；寒露风期间总降水量(雨日)和日照时数，2020年均刷新历史极值1997年，降水量(雨日)居历史同期第1高位，日照时数居历史第1低位；最低气温9.8℃，也刷新记录。按空间发生等级程度分析，浏阳2020年9月及1997年10月为中度、宁乡2020年9月为中度、长沙县2020年9月24—30日为中度，其它时段均为重度寒露风等级。

综上所述，2020年与1997年寒露风范围及等级程度不相上下，2020年低温湿冷害、阴雨寡照灾害更严重。

2.3 天气成因

2020年8月以来，东太平洋赤道附近海域大范围、长时间的海水偏冷，迅速发展成拉尼娜事件，秘鲁以西海水变冷，海水变冷气流下沉，菲律宾以东和我国南海气流上升，异常的沃克环流，促使西伯利亚冷空气容易受到低压区吸引充分深度南下影响我国，导致冷空气活动频繁；同时副热带高压较常年位置偏南，长沙地处于副高西北侧，持续偏强的冷空气和强盛的西南暖湿气流源源不断在湖南汇合，导致了长沙秋季极端连续低温冷害的发生。

表3 寒露风历史( 2020年与1997年)对比分析

2.4 对水稻的影响及服务情况

2.4.1 晚稻

水稻受害的原因主要是低温影响了水稻正常的生理机能而形成的内伤。

晚稻抽穗、开花的最佳温度为25～30℃。在正常条件下，水稻从始穗到齐穗只需要3～5d[15-19]。自西(宁乡14日)向东(浏阳17日)连续13～18d日平均气温21℃的寒露风(降温降水)，造成抽穗期延长，并且包颈现象严重；有的即使稻穗已经抽出，由于花粉的发育受到抑制，花粉粒变形，花药不容易开裂，授粉量减少，花粉管的伸长受到明显阻碍，稻株也不能正常授粉受精，从而造成颖花不育，形成大量空壳。10月3—8日，强冷空气再次入侵，出现了强降温和中等强度的降水，冷害致使稻株根系活力下降，颈叶发黄枯死对养分的吸收能力降低。据长沙市农业农村局统计数据长沙晚稻种植面积105813.33hm-2，截至9月21日已齐穗面积68026.67hm-2，正在抽穗28386.67hm-2，未抽穗9400hm-2；受灾严重的西部宁乡27266.67hm-2，东部浏阳市较轻10466.67hm-2，10月初仍未抽穗面积达2000hm-2。

2.4.2 中稻及一季稻

2020年9月中下旬，正值中稻及一季稻收获期，连续阴雨天气不适合中稻和一季稻机械化收割，导致许多应收未收中稻占比大，出现穗上芽现象。全市中稻(含一季稻)面积72293.33hm-2，出现穗上芽面积4320hm-2，其中西部宁乡严重为3466.66hm-2。截至10月4日，农业农村厅通报的有关数据，中稻(含一季稻)收获比率长沙为39.83%，其余由于部分出现倒伏，需要人工收割。

2.4.3 预警服务

2020年9月14日下午，长沙市气象局与农业农村局联合发布了农业气象灾害(寒露风)风险预警。提醒水稻种植户，长沙市将出现3d以上秋季低温天气，需加强水稻田间管理，建议在田间灌深水，叶面喷施九二○或者磷酸二氢钾以提高水稻对低温的抵抗能力；在9月30日—10月1日降水间歇期及10月6日天气转晴前，提醒农户及时抢收一季稻，将损失降到最低；制作《农业气象专题》9期、长沙微农直通公众号图文消息4期、预警及农事服务通知3期；期间开展下乡灾情调查2次。

3 结论

2020年9月14日—10月8日，长沙出现罕见阴雨寡照天气过程，期间出现2次重度寒露风灾害性天气。过程低温阴雨寡照日照时数和降水量(雨日)刷新同期历史记录，平均气温位于历史第2低位(仅次于1997年)；寒露风范围和等级程度，低温湿冷害、阴雨寡照较1997年严重。中稻(一季稻)不宜收获部分出现倒伏现象；晚稻空壳率严重的达50%以上。

针对此次阴雨寡照天气，气象部门联合农业农村局向种粮大户、各级政府、农业部门、社会大众等通过各种手段和方式及时发布预警信息，并深入田间地头开展直通式气象服务，提出可采取田间灌深水，叶面喷施九二○或者磷酸二氢钾以提高水稻对低温的抵抗能力；抓住降水间歇抢收中稻(一季稻)。

气象部门需进一步提高中长期预测能力,科学指导农民合理安排播种期和品种搭配；同时加强气象科普宣传，提高农民防灾减灾意识，规避寒露风等气象灾害对农业生产的影响。