景德鎮(zhèn)茶葉春霜凍災害風險評估及防御

雷玄肆，陳鮑發(fā)，蔡俊峰，黃龍飛，陳 昆

（景德鎮(zhèn)市氣象局，江西景德鎮(zhèn) 333000）

1 引言

景德鎮(zhèn)產茶歷史悠久，自公元863年前就被廣為稱謂，承傳千年，造就了“江西浮梁，千年茶都”之美譽。唐代出現了“浮梁歙州，萬國來求”的興盛局面。白居易的“商人重利輕別離，前月浮梁買茶去”更是說明景德鎮(zhèn)茶的聲名遠播。民國四年（1915年），浮梁縣嚴臺村“天祥茶號”生產的工夫紅茶，獲得了“巴拿馬萬國博覽會”的金獎。

景德鎮(zhèn)市海拔500米以上的山地面積較多，土壤多為紅壤和黃壤，水、熱、生物資源豐富，茶園遍布山坡、丘陵。茶葉面積達1333公頃，總產量達9200噸；茶樹種植品種以地方群體種為主，福鼎大白、浙農117、迎霜、龍井43、烏牛早、平陽特早等品種也有種植〔1〕。

2 資料與方法

2.1 霜凍風險分析方法

自然災害風險指未來若干年內可能達到的災害程度及其發(fā)生的可能性。在區(qū)域自然災害風險形成過程中，危險性(H)、敏感性(E)、脆弱性(V)和防災減災能力(R)是缺一不可的，是四者綜合作用的結果。

用公式表示為：

自然災害風險度=危險性(H)×敏感性(E)×脆弱性(V)×防災減災能力(R)

加權綜合評價法(WCА)是假設由于指標i量化值的不同，而使每個指標i對于特定因子j的影響程度存在差別，用公式表達為：

其中CVj是評價因子的總值，QVij是對于因子j的指標i(QVij≥0)，WCi是指標i的權重值(0≤WCi≤1)，通過АHP方法計算得出，m是評價指標個數。

為了消除各指標的量綱和數量級的差異，需對每一個指標值進行規(guī)范化處理，轉換為0-10內的值。

規(guī)范化公式：

根據標準自然災害風險數學公式，利用加權綜合評價法(WCА)和層次分法(АHP)，建立如下災害風險指數模型：

其中，DRI是災害風險指數，用于表示災害風險程度，其值越大，則災害風險程度越大；H，E，V，R的值分別表示致災因子的危險性、孕災環(huán)境敏感性、脆弱性和防災減災能力；WH，WE，WV，WR相應地表示其權重；Xk是指標k標準化后的值；變量a是常數(0≤a≤1)，用來描述防災減災能力對于減少總的DRI所起的作用。

2.2 霜凍風險分析資料

本文采用的資料為景德鎮(zhèn)國家基本氣象觀測站、區(qū)域自動氣象觀測站和氣象哨所觀測數據，歷史災情資料，地理信息數據（高程、土地利用類型、行政邊界等數據）等。

2.3 霜凍風險評估

2.3.1 致災因子危險性評估

茶樹是一種喜溫的葉用植物，霜凍是茶葉生產中最常見的一種自然災害。早春氣溫回暖，茶芽萌動后，茶樹抗寒能力減弱，如果氣溫突降至0℃或0℃以下，已萌動的茶芽會產生凍害〔2〕。

根據李柏楨、孔萍等〔3〕研究，結合景德鎮(zhèn)茶葉霜凍的調查情況，我們將景德鎮(zhèn)國家氣象觀測站的最低氣溫TD≤4℃作為景德鎮(zhèn)茶葉春霜凍的指標，統(tǒng)計1981-2020年3-5月景德鎮(zhèn)國家基本氣象觀測站出現的頻次，結果見表1。

表1 景德鎮(zhèn)國家氣象觀測站的最低氣溫TD≤4℃出現的頻次

根據景德鎮(zhèn)氣象哨所和區(qū)域自動氣象觀測站資料分析，海拔每升高100米，低溫日數平均增加2天左右，我們利用АRCGIS10.2軟件，對景德鎮(zhèn)的春霜凍進行DEM高程數據分析計算，并進行均一化處理，得到春霜凍頻次分布圖〔4-8〕。

2.3.2 孕災環(huán)境敏感性評估

主要對高程進行處理，利用АRCGIS10.2軟件對高程進行均一化處理，并保存均一化后的高程圖，作為孕災環(huán)境敏感性分布圖。

2.3.3 承災體脆弱性評估

主要對土地利用類型處理，根據土地利用類型進行重新賦值計算，得到賦值后的土地利用類型圖層，作為承災體脆弱性分布圖。

表2 土地利用類型低溫影響賦值表

2.3.4 防災減災能力評估

主要對人口處理，利用АRCGIS10.2軟件對人口進行均一化處理，并保存均一化后的人口圖，作為防災減災能力分布圖。

2.3.5 霜凍風險評估

我們假設霜凍頻次的權重為0.5、孕災環(huán)境敏感性權重為0.2，承災體脆弱性權重為0.2，防災減災能力權重為0.1，利用柵格計算器，計算得到霜凍風險分布圖〔9-10〕。

霜凍災害=霜凍頻次×0.5+敏感性×0.2+脆弱性×0.2+能力×0.1

圖1 景德鎮(zhèn)茶葉春霜凍風險評估

2.3.6 霜凍風險評估結論

從景德鎮(zhèn)茶葉春霜凍風險評估結果來看，景德鎮(zhèn)茶葉存在一定的春霜凍風險，霜凍風險南部丘陵地區(qū)低于北部山區(qū)，城區(qū)低于鄉(xiāng)村，低海拔地區(qū)小于高海拔地區(qū)。

茶葉春霜凍高風險區(qū)主要分布在高海拔的樂平市洪巖鎮(zhèn)、浮梁縣的瑤里、西湖、經公橋、臧灣、黃壇、鵝湖和蛟潭等鄉(xiāng)鎮(zhèn)山區(qū)。

3 霜凍的預報服務及防御

3.1 霜凍的種類

霜凍按其形成的原因可分為三種：平流霜凍、輻射霜凍、平流輻射霜凍。平流霜凍是由北方強冷空氣南下直接引起的霜凍。這種霜凍常見于早春和晚秋，在一天的任何時間內都可能出現，影響范圍很廣，而且可以造成區(qū)域性的災害。輻射霜凍是由夜間輻射冷卻而引起的霜凍。這種霜凍只出現在少云和風弱的夜間或早展。平流輻射霜凍是由平流降溫和輻射冷卻同時作用而引起的霜凍。這種霜凍的后期可轉為輻射霜凍。

景德鎮(zhèn)春季茶葉霜凍災害主要輻射霜凍，冷空氣過后，晴朗無風輻射降溫達到霜凍標準，使茶葉遭受霜凍危害。

根據景德鎮(zhèn)春霜凍出現的天氣情況進行總結，建立了霜凍預報模型供預報員參考〔8〕。

3.2 霜凍的預報

春霜凍主要是由低溫引起的，因此我們除了預報冷空氣外，還要著眼于最低溫度的預報。

我們利用2010年以來，在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)建立的自動氣象觀測站資料，與景德鎮(zhèn)國家基本氣象站進行回歸分析，建立各鄉(xiāng)鎮(zhèn)點的3-4月最低溫度預報方程如下（方程通過F檢驗，顯著水平α=0.01）。

表2 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)點的最低溫度預報方程

同時我們根據溫度垂直遞減率每100米降低0.6℃左右，對不同海拔高度的最低溫度進行預報。

Y=X+0.36-0.006H

其中：Y為不同海拔高度的最低溫度預報值，X為預報的景德鎮(zhèn)的最低溫度，H為海拔高度。

當3-4月預報景德鎮(zhèn)最低溫度在4℃以下時，根據天氣類型研判是否有霜凍出現。預報的景德鎮(zhèn)最低溫度越低，霜凍影響越大。根據有關研究，我們以最低溫度在3-5℃為輕度霜凍；1-3℃為輕到中度霜凍；0℃為中度霜凍；-1℃為較重霜凍；-3℃為嚴重霜凍〔11-12〕。

3.3 霜凍的服務

當預報有霜凍影響時，通過各種渠道對外發(fā)布，提醒采取有效措施防范。向政府部門報送決策服務材料；向茶葉局、農業(yè)局、茶葉協(xié)會等單位報送服務材料；向茶葉種植大戶、茶農等發(fā)送服務材料；通過微信、微博、報紙、網站及今日頭條、12379、預警廣播等對外發(fā)布霜凍預報。

3.4 霜凍的防御

①提前采收。在霜凍來臨前采收可采收的茶葉，減少損失。

②煙霧法。在霜凍來臨前的夜晚，保護地段的上風方向均勻設置，雜草、樹葉或化學藥劑等物垛，使煙幕能籠罩整個防護地段，減少地面有效輻射冷卻，提高近地層空氣溫度，減輕霜凍或者不出現，達到防霜目的。

③覆蓋法。采用塑料薄膜或葦草覆蓋茶樹，隔絕茶葉與外界空氣的接觸，達到防御霜凍目的〔13-15〕。