西林縣高溫熱浪時空特征及對農作物影響分析

楊萱萱，他文波，黃上鸝

西林縣氣象局，廣西西林 533500

0 引言

有研究表明，21世紀以來地球氣候變化主要體現在全球變暖問題上，而全球變暖是高溫熱浪等極端天氣事件頻發誘因之一。近50年來，我國夏季高溫熱浪的頻次、日數和強度總體呈增多、增強的趨勢[1]，高溫熱浪不僅給自然生態系統造成不可逆轉的沖擊,也對人類經濟社會與健康產生巨大的負面影響[2]。

許多學者對高溫熱浪進行了一系列的研究，黃卓等[3]根據熱浪所具有的氣溫異常偏高通常要持續一段時間這2個特征，研究設計了綜合表征炎熱程度和過程累積效應的熱浪指數作為熱浪的判別指標，并提出了熱浪的分級標準；黃小梅等[4]利用相關分析方法，討論了近56年來四川盆地夏季高溫熱浪各項指標與同期西太平洋副高環流指數的聯系；覃衛堅等[5]利用廣西氣象資料，分析了高溫天氣的氣候變化特征表明北半球夏季副高異常偏強、西太副高異常偏西、印緬槽異常偏弱，是造成高溫熱浪偏強的重要原因；蔡元剛等[6]采用 REOF法，分析了四川省高溫熱浪的時空變化特征，用“取最小分類值法”將四川高溫熱浪劃分為盆地盛夏熱浪區、盆周盛夏熱浪區、攀西南部初夏熱浪區、盆南盛夏熱浪區和常年無熱浪區5個區域；徐金芳等[7]全面綜述了高溫熱浪氣象災害在危害特點、標準與類型、氣候特征、形成原因、對全球氣候變暖的響應、監測和預測與預警技術、減災技術及應對策略等8個方面的研究成果；何慧等[8]分析了廣西高溫日數的分布特征及其變化規律，結果表明：廣西年高溫日數呈顯著的階段性特征和突變特征。

西林縣位于廣西壯族自治區的最西端，地處廣西、云南、貴州三省交界，高溫日數多，持續時間長，每年3—9月均會發生高溫熱浪天氣。高溫熱浪成為當地較為突出的一種氣象災害，逐漸被社會和政府部門等關注和重視。目前關于西林縣高溫熱浪方面的研究相對較少，因此，通過對西林縣高溫熱浪時空特征分析，以便提早部署氣象服務計劃，幫助當地區積極應對高溫熱浪天氣帶來的災害影響，對其經濟、社會等發展提供科學依據具有十分重要的意義。

1 材料與方法

選用西林國家地面觀測站1965—2021年和西林縣區域自動站自建站以來的逐日最高氣溫氣象資料數據，數據由廣西壯族自治區氣象信息中心提供。為了保證數據的質量和可靠性，對數據進行了檢驗和控制，剔除缺測、漏測和異常的數據。

高溫日與高溫熱浪事件的評判依據采用中國氣象局的規定: 日最高氣溫≥35℃ 為一個高溫日，將高溫日持續3 d及以上定義為一次高溫熱浪事件。選用高溫熱浪發生頻次、強度、持續時間3個指標來分析西林縣高溫熱浪特征。其中頻次為各站每年高溫熱浪事件發生次數之和；強度采用有效積溫（Effective Accumulated High Tem-perature，EAHT）指標進行計算，EAHT 計算的是高溫熱浪期間，每日最高氣溫與35℃閾值之差的累積和，單位為℃，EAHT值越大，表明高溫熱浪造成的炎熱程度越重，高溫危害越大[9]；持續時間是各站每年發生高溫熱浪事件中高溫日數之和（如某站某年共發2次高溫熱浪事件，第一次持續3 d，第二次持續4 d，則該站該年高溫熱浪持續時間記為7 d）。

通過統計各站高溫熱浪頻次、強度及持續時間，采用線性分析法，分析了近57年西林國家地面觀測站高溫熱浪的年際和月變化特征，利用ArcGIS作出西林縣高溫熱浪空間分布圖并得出分布特征，通過分析其時空特征，進一步闡述了高溫熱浪對西林縣經濟作物的影響，相應地提出有關種植建議。

2 結果與分析

2.1 年際變化與月變化

1965—2021年，西林縣共發生高溫熱浪92次，年平均1.61次。圖1（a）～（c）分別是西林國家地面觀測站多年平均高溫熱浪頻次、強度和持續時間的歷年變化和一元線性回歸曲線。由圖1可以看出，西林在2015年發生高溫熱浪頻次最高，為7次，持續天數與1991年均最長為22 d，高溫熱浪強度最強出現在1991年為46.9℃。高溫熱浪頻次、強度和持續時間均呈現出線性增加趨勢，三者增加速率分別為 0.38次/10年、2.83 ℃/10年、1.48 d/10年，對應的趨勢系數為 0.19、0.21、0.18，變化趨勢均不顯著（均未通過0.05顯著性檢驗) 。相關分析顯示，1965—2021年，西林高溫熱浪頻次與強度相關系數為0.82，熱浪強度與持續時間相關系數為0. 94，熱浪頻次與持續時間相關系數為0.94，表明三者之間正相關關系較好。西林年均高溫熱浪頻次、強度及持續時間分別為1.61次、10.00℃及6.28 d，波動范圍分別為0～7次、0～46.9℃、0～22 d。這3項 指標排名前3位中，高溫熱浪頻次有3次出現在2000年后，分別為2015年7次、2006年5次及另3年（2003年、2010年、2011年）均為4次；高溫熱浪強度2次均在2000年后，分別為2015年的34.9℃、2012年的29.4℃；高溫熱浪持續時間2次也在2000年后，分別為2015年的22 d、2006年的19 d。這表明進入21世紀以來，在全球變暖的大氣候背景下，西林高溫熱浪過程明顯增多增強。

圖1 1965—2021年西林縣高溫熱浪發生頻次、強度及持續時間的年際變化

將西林縣國家地面觀測站1965—2021年高溫熱浪頻次、強度及持續時間進行月統計，如圖2所示，發現西林縣高溫熱浪出現在3—9月，以4—5月出現次數最多且最強，其中5月占比最高為37.0%，持續時間最長為137 d，強度最強為274.8℃，4月次之（占比32.6%，持續時間113 d，強度193.4℃）。

圖2 1965—2021年西林縣高溫熱浪發生頻次、強度及持續時間的月變化

西林縣位于廣西壯族自治區最西端，地處廣西、云南、貴州三省交界處。地理坐標在24°01′～24°44′N，104°29′～105°36′E之間，全縣以山區為主，屬于亞熱帶季風氣候。造成西林縣春季出現高溫熱浪的主要原因是西南暖低壓。在每年的春季（3—5月）由于冬季風的減弱或中斷，當印度至緬甸一帶高空處于南支西風脊前西南氣流控制下，氣流翻山越嶺在下沉過程中不斷增暖，地面氣壓降低，使中南半島西北部至我國西南地區一帶常常會出現一個干熱低壓系統（也稱作西南熱低壓），其一旦加強東進，往往會引起我國四川南部、云南、廣西、廣東雷州半島、海南等地的劇烈升溫，造成高溫天氣[10]。受活躍的西南暖低壓影響，西林縣升溫早，回溫迅速，對春耕時節農作物的生長十分有利。砂糖橘是西林特色農產品，升溫對砂糖橘開花期光照的累積非常有利，并且決定砂糖橘產量。但持續的高溫天氣也容易導致干旱，不利于農作物的生長。

2.2 空間分布

圖3a～圖3c為西林縣高溫熱浪年均頻次、強度和持續時間的空間分布圖。從圖3中可以看出，西林縣年均高溫熱浪頻次呈現東西部多，兩邊往中部遞減的特征。東部地區位于馱娘江沿線的那勞鎮，西部地區的馬蚌鎮八大河村、古障鎮者黑村一帶年均發生頻次為6.8～9.0次。中部地區的八達鎮、普合鄉巖臘村一帶，東南部地區的那佐鄉龍潭水庫一帶、足別鄉一帶年均頻次在全縣表現最少，為1.0～3.1次。其余鄉鎮處于中間水平頻次，年均3.1～6.8次。西林縣年均高溫熱浪強度、持續時間的分布與年均頻次的分布較為類似。西部地區的馬蚌鎮八大河村、東部地區的那勞鎮年均強度達到了90.9℃～111.8℃，其中那勞鎮年均持續時間為36.3～44.5 d，八大河村和者黑村一帶為28.2～36.3 d。

圖3 西林縣高溫熱浪發生頻次、強度及持續時間空間分布特征

2.3 高溫熱浪對西林縣農作物的影響及種植建議

2.3.1 砂糖橘 砂糖橘是西林縣的主要經濟作物，具有品質優，產量高、味甘甜、營養佳等特點，獲得了中國地理標志產品認證。西林縣3—9月特別是在那勞鎮、馬蚌鎮等鄉鎮均會發生高溫熱浪天氣，而且發生頻次高、強度強、持續時間長。持續的高溫熱浪天氣會引發干旱，導致植株水分不足，影響其生理活動，對砂糖橘的生長不利。高溫烈日曝曬會導致砂糖橘日灼病，特別是日照時間長、土壤水分不足將加劇日灼病的發生，主要危害葉片、果實和樹皮。高溫干旱天氣不僅抑制沙糖橘葉片光合作用，還會減弱養分積累，導致落葉、落果和縮果，從而嚴重影響沙糖橘的產量和品質[11]。因此種植砂糖橘時，如遇高溫熱浪、熱害天氣，可給果樹在早晚適量灌溉以補充水分、對果樹噴水降溫、進行中耕松土、增施氮肥鉀肥等，從而改善果園小氣候，提高果樹的抗旱能力，從而提升砂糖橘果實產量及品質。

2.3.2 茶樹茶樹作為西林縣第二大經濟作物，其中西林縣古障鎮素有“廣西茶葉第一鎮”稱號。溫度是茶樹一年內生長發育期的重要影響因素，氣溫過高或過低都不利于茶樹的生長。研究表明，當日均氣溫為22℃～23℃時，茶樹生長速度最快，品質最優。此后隨著氣溫的升高，茶樹的生長速度開始逐漸降低。當日最高溫度高于30℃且伴隨低濕天氣時，茶樹的生長將停止。持續多天35℃以上的高溫、低濕天氣會使茶樹葉片出現燒傷現象，當氣溫上升到48℃時，葉片受害后就不能復原[12-13]。因此，在進行茶樹種植時，要加強茶園的基礎設施建設，完善茶園的灌溉系統，篩選適合當地氣候的品種進行栽植。可在茶樹行間鋪草，降低地溫與氣溫、增加茶園相對濕度，合理施肥，提升茶樹有機物的積累，從而提高植株的抗旱能力。

3 結論

21世紀以來，在全球變暖的大氣候背景下，西林縣高溫熱浪天氣明顯增多和增強，發生頻次、強度和持續時間均呈現出線性增加趨勢，三者增加速率分別為0.38次/10年、2.83℃/10年、1.48 d/10年。西林縣高溫熱浪出現在3—9月，以4—5月出現次數最多且最強，呈現東西部多（強），兩邊往中部減少（弱）的特征，其中那勞鎮、馬蚌鎮、古障鎮一帶年均發生頻次為6.8～9.0次，是全縣高溫熱浪發生時最高、強度最強、持續時間最長的地區。

西林縣砂糖橘、茶樹等經濟作物，受氣溫影響較大，持續的高溫熱浪天氣，容易引發干旱，影響作物的生理活動，不利于作物生長。統計西林縣高溫熱浪時空特征，結合西林縣作物實際栽培情況，可提早部署相關氣象服務工作。建議做好種植園小氣候條件管理與施肥等，提高作物的抗旱能力，以應對溫熱浪對經濟作物帶來的不利影響，從而達到增產增質、提高經濟效益的目的。