灾害性天气对廊坊市设施农业的影响及气象预报预警技术

李敬海，管 林*，马 瑛，乐章燕，张 颖，魏渠成

1.廊坊市气象局，河北廊坊 065000；2.廊坊市农业技术推广站，河北廊坊 065000

设施农业是一种利用现代化设施和技术在室内或有限空间中进行农业生产的方式，其范围涵盖种植、养殖等。在可控的环境下，设施农业运用人工技术精确控制光照、温度、湿度以及二氧化碳浓度等条件，为农作物提供最适宜的生长环境。当土地和水资源有限时，设施农业能够充分利用空间节约水源，减少农药和化肥的使用量，有助于降低对土地和水资源的压力，减少对环境的污染，实现农业的可持续发展。此外，设施农业也具有较大的经济效益。设施农业对农作物生长环境的精准控制，提高了农产品的质量和产量，使其更具竞争力。

虽然设施农业的发展降低了气候条件对农业生产的影响，但灾害性天气会造成农作物减产、品质下降，甚至绝产，并威胁着农业设施的安全。因此，进一步深入研究灾害性天气对设施农业的影响，提升灾害性天气预报预警技术，对保障设施农业的可持续发展具有重要意义。

1 廊坊市的气候特征

廊坊市位于河北省中部偏东的区域，北部与北京相邻，南部与沧州交接，东部交接于天津市，西部连接保定市，地理位置极为优越。廊坊市地貌平缓，整体以平原为主，部分区域由于洪积、冲积及河流改道的作用，呈现出洼地、沙丘等地形。由于地处中纬度地带，廊坊市的气候属于温带大陆性季风气候，四季较为分明，春季干旱多风沙天气，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冷热适宜，冬季寒冷干燥。

廊坊市年平均气温为11.9 ℃，其夏季平均气温为25～30 ℃，冬季平均气温为-10～-6 ℃。廊坊市的年均降水量为554.9 mL，降水主要集中在夏季，6—8月降水量较多，春季和秋季的降水较少。全市日照较为充足，年平均日照时数为2 660 h左右，日照时数最多的月份为5—6月。廊坊市的风速一般为1.5～2.5 m/s之间，夏季偶有东南风，冬季一般为西北风。

廊坊市优越的地形及气候条件推动了农业的生产发展。廊坊市丰富的热力和光照条件，为农业生产提供了必要的气候资源。同时，由于其降水和热量集中在同一季节，有助于农作物的生长。然而，廊坊市时常发生暴雨、寒潮、冰雹及干热风等灾害性天气，严重威胁廊坊市设施农业设备的安全性，并影响着农作物的产量和质量。

2 灾害性天气对廊坊市设施农业的影响

2.1 暴雨洪涝

廊坊市夏季炎热多雨，6—8月的降水量最多，这一阶段也极易发生暴雨洪涝灾害。廊坊市的设施农业主要依赖于温室大棚和其他人工设施进行种植和养殖，而暴雨洪涝灾害极易损坏设施农业的设备。暴雨洪涝会淹没、破坏大棚和其他设施，致使种植的作物和养殖的动物等受到损失。同时，暴雨洪涝灾害引发的大水容易滞留在农田中，造成田地积水，从而影响底层土壤的通气性和排水性，妨碍农作物的生长发育。农田积水还易引发病虫害，限制农作物的生长，使得农作物产量减少甚至直接绝产。此外，暴雨洪涝带来的泥石流、山洪等自然灾害，会对设施农业造成更加严重的破坏。暴雨洪涝灾害给廊坊市设施农业造成设备受损、农作物损失、水土流失等一系列问题，给农业生产者带来了较大的经济损失，也给廊坊市的农业产业发展带来了一定的挑战[1]。

2.2 寒潮

廊坊市位于华北平原，地势平坦。受大气环流的影响，北方或西北方的冷空气在南下到廊坊市时基本没有阻力，导致廊坊市极易发生寒潮天气。寒潮天气对廊坊市设施农业的影响主要体现在以下几个方面。

2.2.1 强降雪寒潮灾害伴随的强降雪容易导致温室、大棚的屋顶和结构受到压力而损坏，甚至倒塌。强降雪的发生会导致水源、灌溉管道结冰，导致灌溉系统运作困难，无法正常使用。强降雪还会对农产品的储藏设施造成影响。大雪堆积会堵塞集中储藏和运输设施的通道，使得农产品难以收集、储存和转运。寒潮引发的强降雪还会压弯或折断农作物及果树的枝干，进而影响作物的健康生长。

2.2.2 极度低温寒潮天气会造成廊坊市温度骤降，进而出现霜冻、强降雪等现象，使得破坏农作物的细胞结构遭到破坏，植物中的水分也会减少，农作物的叶片会变黄、枯萎甚至死亡，农作物的茎部组织也会受损。寒潮带来的极低温度会使设施农业中的农作物受冻，发生冻害，影响作物的生长发育、产量。寒潮期间，极低的温度会使植物的生长速度减慢，光合作用受到限制，难以吸收足够的养分，导致农作物生长缓慢，株型矮小，果实质量下降。寒潮灾害发生期间，日照时间减少，光照强度下降，极低的温度会降低农作物光合作用的效率，使农作物叶片黄化，影响作物的生长和产量。此外，冰雪会使农田土壤中的水分结冰形成冻土，致使土壤密度增加，通气性变差，给作物提供的养分和氧气也会减少[2]。

2.2.3 农业成本增加寒潮期间，气温骤降，为了保护农作物免受寒潮的影响，设施农业的温室大棚和其他人工设施需要投入更多的能源来保持适宜的温度，而这些额外的保温措施会增加能源消耗和设施升级的成本。同时，在寒冷的环境中，设施农业的设备、设施更容易受损，设施农业的生产者需要增加设备的维护和修理成本，如修复受冻损坏的灌溉系统、修补受雪压倒塌的温室等，这也在一定程度上提高了生产成本。

2.3 冰雹

廊坊市冰雹灾害发生的概率较高，冰雹灾害对设施农业农作物、设备的破坏性极为严重，且对农作物的损伤存在不可修复。廊坊市一年中的3—10月都可能发生冰雹灾害，但主要集中在5—7月，其中6月冰雹的发生率最高。冰雹是雨滴在云中受冷却结冰形成的坚硬冰粒，在其降落过程中，冰粒的撞击会对设施农业中的植物造成物理损伤。较大的冰雹可能会导致植物叶片和茎秆受伤，进而出现撕裂、断裂或破损，甚至死亡。遭受冰雹击打后的农作物，其生长发育速度、生产能力都会发生不同程度的下降。冰雹灾害严重时，会致使果实不成熟、裂果、变形或掉落，降低农作物的产量。冰雹落下砸伤农作物时，会使作物表皮受伤，进而导致农作物质量下降，如果皮破损、变色或变形等。较大的冰雹还会毁损设施农业中的温室、遮阳网、覆盖物等[3]。

2.4 连阴雨

连阴雨一般是指6 d或6 d以上的天阴雨，并且没有日照。廊坊市一年四季均可能发生连阴雨天气，且连阴雨对廊坊市的影响范围也较广。由于连阴雨天气下，当地缺乏充足的光照，并且伴随降水，空气较为潮湿，温度也较低。因此，农作物会由于缺乏足够的光照进行光合作用而影响其生长发育，进而影响农作物产量。如果阴雨天气持续时间过长，温度也过低，农作物甚至可能死亡[4]。阴雨天气下，作物还可能受过湿的环境影响，出现根部腐烂和病虫害的滋生。此外，设施农业农作物的生长一般在大棚或温室等环境中，温度、灌溉等都需要通过智能工程设备进行控制。而连阴雨天气会导致设施农业区域内水分过多，提高灌溉的难度。

2.5 大风

廊坊市大风灾害性天气发生的时间主要集中在春季和秋季，冷空气南下或者受气旋和低气压影响都会导致大风灾害性天气的发生。大风灾害会导致设施农业使用的温室或大棚结构受损，如玻璃、塑料薄膜等覆盖物会遭到破坏，甚至使整个结构倒塌，进而严重影响作物的正常生长，导致作物暴露在恶劣气候中，增加其损伤、死亡的风险。

同时，大风天气发生时，空气的流动较快，会改变温室或大棚内的温度分布。当大风持续或加强时，室内可能会出现局部冷热气体的不均匀分布，对不同阶段的作物生长和发育产生不利影响，作物可能会因此出现叶片烧伤、裂果等问题。

此外，大风会加快水分的蒸发速度，使设施农业中暴露在外的土壤和作物表面的水分蒸发变快、增多，导致土壤干旱和水分不足，从而影响作物的生长发育。

3 灾害性天气的应对措施

3.1 健全灾害性天气监测和预报预警体系

健全灾害性天气监测和预报预警体系，是保障设施农业安全、减少灾害损失的重要举措。第一，廊坊市气象部门要不断健全其灾害性天气监测及预报预警体系，并根据廊坊市冰雹、暴雨、寒潮及大风等气象灾害的发生特点，开展更精准的灾害性天气预报。

第二，廊坊市气象部门要提高气象监测设备、技术的研发力度，提高当地预警系统的观测、数据收集和分析能力，确保天气预报的准确性和及时性[5]。在具备丰富监测数据的基础上，充分利用人工智能、大数据等新兴技术，提升天气监测和预报能力，实现更精准的灾害性天气预警和决策支持。

第三，针对灾害性天气，廊坊市气象部门需建立科学、合理的预警级别和标准，确保预警信息准确、及时地传达到公众，并要加大对预警信息的宣传力度，增强公众的灾害防范意识和应对能力。

健全灾害性天气监测和预报预警体系需要加强政府、科研机构、企业和公众之间的合作，通过技术创新、制度建设提高灾害防范和减灾的能力，保障设施农业设备的安全及农作物的高效生产[6]。

3.2 开展针对设施农业的专业气象服务

廊坊市气象部门应在设施农业区域建立气象监测站和观测设备，监测和记录关键气象因素(如温度、湿度、光照强度、风速等)，实时获取更精准的气象数据，并根据气象要素的变化情况，建立预报模型，精确预测设施农业生产区域内的气象变化，从而为农业生产者提供准确的农业气象灾害预警信息，使其根据灾害的趋势、气象风险预警来制定更科学的防御措施。例如，设施农业生产者应根据寒潮天气下的具体气象数据，及时调整温室内的温度、湿度等，以确保在外界环境的影响下，温室内的环境条件仍符合农作物的生长需要。

开展针对设施农业的专业气象服务能够为设施农业生产提供准确的预测和决策支持，有助于优化农作物种植、管理和产量，提高农业生产效益，并减少农业气象风险，需气象部门与农业科研机构、设施农业生产者等多方共同参与，以共同推动设施农业的可持续发展。

3.3 增强灾害性天气预报预警的时效性

灾害性天气预报预警时效性的增强，可以为防灾减灾工作的开展预留更多的防御时间，从而有效避免气象灾害给设施农业带来的损失。

第一，廊坊市气象部门应引进先进的雷达、卫星等气象观测设备，并将其应用于气象观测网络中，准确监测和掌握气象变化，以更及时地获取、分析和传输相关的气象数据，为预报提供更为可靠的基础。

第二，廊坊市气象部门要发展和完善气象预报模型，利用高性能计算平台进行模拟预报，提高模型的分辨率和精度，并根据气象要素的变化，不断改进模型算法和参数方案，使得预报结果更准确、更实时、更有针对性[7]。

第三，廊坊市气象部门需建立健全气象预报系统和运维体系，高效收集、处理和传输气象数据。在此基础上，加强灾害性天气预警制度建设，完善预警发布渠道和机制，确保预警信息能够及时、准确地传递给设施农业生产者，提高生产者对灾害性天气预警信息的接收和响应能力[8]。

3.4 完善灾害性天气联合防灾减灾机制

针对暴雨洪涝、冰雹、大风、连阴雨及寒潮等气象灾害，廊坊市气象部门、应急管理部门、农业部门、交通运输部门等应加强沟通、协作，建立健全联合指挥体系和工作机制，明确各部门的职责分工，形成统一决策、统一指挥、统一行动的合力。同时，要建立专门的信息共享平台，各部门之间通过平台共享实时的气象观测数据、天气预报研判结果、灾害风险评估报告等信息实现实时信息共享、交流，以便于准确评估、判断灾害风险，提前采取相应的防灾减灾措施[9]。

廊坊市气象部门还应加强对灾害性天气的宣传力度，提高设施农业生产者对灾害性天气的认知和应对能力，进而提升其防灾减灾意识和防御技术水平。加强不同部门之间的协作与合作，提高信息共享和交流的效率，使得各部门在发生灾害性天气时能够更加高效地实施联合防灾减灾措施，减少灾害性天气对设施农业造成的损失。

4 结束语

随着科技的发展和社会的进步，我国大力推进农业的现代化进程。作为现代农业生产方式，设施农业提高了我国农业生产的质量和产量，保障了粮食供给，并推动了经济的发展。灾害性天气严重威胁着设施农业的安全，因此，气象部门应分析灾害性天气对设施农业的影响，更好地把握和评估灾害性天气对农作物种植、设施建设和管理的影响程度，并及时开展更有效的防御措施。预报预警技术可以精准监测灾害性天气的发生和发展数据，为设施农业生产者提供准确的灾害信息，帮助设施农业生产者采取科学的防御措施，对保障设施农业安全具有重要意义。