2017年11月中旬博樂一次暴雪天氣過程對農業生產的影響

姚新明

新疆建設兵團 第五師雷達站，新疆博樂 833400

暴雪是新疆常見的災害性天氣之一，對社會經濟發展和人民日常生活的影響較大，同時還會損害設施農業、阻礙交通運輸或人員及牲畜死傷等。暴雪是多種尺度天氣系統共同作用的結果，產生的機理較為復雜，預報中存在很大難度。當前，國內外學者和具備豐富經驗的預報人員通過分析和解釋有關個例，總結了暴雪天氣出現時的環流背景、動力、熱力等條件[1]。除此之外，在數值模擬實驗的基礎上，得出了暴雪天氣出現的原因和相關機理。國外對暴雪天氣研究開展的時間較早，如Bennetts[2]、Emanuel[3]等提出了在解釋降水帶分布形式的過程中習慣選用飽和空氣中的對稱不穩定特性。國內學者在暴雪天氣形成機理方面也開展了很多研究工作[4-6]。另外，劉紅武等[7]通過分析湖南省一次極端低溫暴雪天氣過程和環流異常特征，得出了中高緯度烏山阻塞高壓與低緯度南支槽異常強烈，西伯利亞冷空氣堆和副熱帶鋒區異常強盛是此次過程的大尺度環流背景場；苗愛民等[8]認為特大暴雪、大暴雪云系的生成、發展與移動過程中與700 hPa處切變線、低空急流密切相關；有學者總結了河南省2014年暴雪天氣過程的三維空間結構特征；李津等[9]通過診斷分析華北地區的一次大暴雪天氣過程，在對鋒生函數、能量收支、輸氣輸送等物理量進行診斷分析后，得出了暴雪天氣的形成原因。

博樂市位于新疆西北部，在地形地勢的共同影響下，山區氣候特點突出，增加了降水預報難度。2017年11月16—18日，博樂地區出現了持續性暴雪、低溫天氣過程，主要特點是持續時間長、降雪強度大、影響范圍廣、氣溫偏低，對社會影響較大，同時給當地農業、林業、畜牧業帶來了不同程度的危害。從環流形勢、物理量場等方面分析了這次暴雪天氣過程，并探討了對農業生產的影響，為日后博樂市同類型暴雪天氣預報和防災減災提供參考。

1 環流形勢

1.1 高空環流形勢

在未出現暴雪天氣前，200 hPa高空處出現高空急流，而43°N所在位置存在高空急流軸，且急流中心最大風速達到了54 m/s。11月15日08:00，高空急流仍舊維持少動，只是急流軸位置發生了一些變化。此時，博樂市位于西南急流出口的北側區域，且存在高空輻合，而南側則表現為高空輻散區，直接導致南北兩側分別有上升與下沉氣流的出現，使得低層存在輻散區，風向也隨之改變，較為有利于形成次級環流，同時提高了層結的不穩定性水平。14日08:00，500 hPa高度處主要表現為“北脊南槽”，西伯利亞出現一高壓脊，并不斷延伸到極地，促進脊前的冷空氣不斷向蒙古高原輸送，并在脊前與低值中心配合，中心強度達到了520 gpm，同時對應-40℃的冷中心。由于槽前存在中亞低槽，在其作用下，塔里木盆地輸送大量暖濕氣流，加上上游存在正渦度平流，進一步降低了來自西伯利亞高壓脊的脊頂強度。在脊前偏北與偏西急流的共同作用下，此時出現波狀急流，冷空氣直接在烏拉爾山到西西伯利亞一帶停滯。因中亞與東亞低槽疊加，導致溫度槽落后高度槽，有利于槽的加深。隨著時間的推移，直到16日08:00，隨著烏拉爾山槽的東移趨勢不斷加深，出現在中亞低槽前的暖平流不斷向東北地區輸送，促進了新疆脊的發展與加強。另外，由于冷空氣從西西伯利亞后到達巴爾喀什湖，最終在博樂地區境內堆積，有利于降水天氣的出現。

1.2 地面形勢

結合地面形勢場，11月13日20:00，蒙古高壓對博樂地區產生影響，且隨著時間的推移分裂向東轉移；850 hPa低空處存在密集的等溫線，而博樂東部有0℃等溫線，西側溫度比東側低；14日20:00，出現在蒙古國的高壓分裂后不斷東移南下，暖空氣從西南方北上進而對博樂地區產生影響。溫泉縣西側存在閉合高壓中心，其強度達到了1 020 hPa，而里海和咸海地區存在一冷高壓中心，高達1 025 hPa；中西伯利亞也有一冷中心，達到了1 037.5 hPa，由于受到西南暖空氣的影響，冷空氣途徑中西伯利亞—西西伯利亞，最終到達烏拉爾山；15日20:00，來自中西部利亞與里海、咸海的低壓打通后合并，東南壓趨勢明顯，有一道綿長的冷鋒出現在巴爾喀什湖到貝加爾湖一帶。16日08:00，來自西伯利亞高壓與里海、咸海的高壓徹底合并，在貝加爾湖以西存在冷中心。巴爾喀什湖的冷鋒從貝加爾湖不斷北上，冷鋒尾部經過博州后，引發了博樂地區的降水天氣。再加上地面3 h正變壓的配合作用，直接造成850 hPa低空處存在等溫線密集區，0℃線向精河西部移動，而在塔城北部仍有-4℃線，進而造成博樂前期以雨夾雪天氣為主。

1.3 溫度場變化

通過分析11月14—16日中低層的溫度變化情況，不難發現博樂市溫度變化趨勢極為明顯。在冷空氣入侵前，南支冷槽、北支冷槽分別出現在烏拉爾山、中亞地區，槽底部幾乎接近阿曼灣，底層處存在密集的等溫線。其中，11月15日，500 hPa處的南支槽向東移動速度較快，而配合北支槽的緯向疊加，直接造成巴爾喀什湖的西部存在冷中心，強度為-29℃，暖平流輸送明顯，促進了新疆脊不斷北抬。博樂市上空的溫度基本維持在-22℃左右，700、850 hPa高度處的溫度分別為-1℃~-3℃、-2℃~-7℃。16日冷空氣入侵后，500、700和850 hPa不同高度處的溫度分別下降至-30℃、-15℃和 -5℃，低層出現明顯的降溫現象，降溫幅度高達8℃~12℃。通過分析北疆地區的溫度下降幅度，不難發現冷鋒鋒區對博樂的影響較大，且呈現明顯的加強趨勢，同時南壓至45°N左右。在強降雪時段，博樂上空中低層氣溫下降幅度較大，850 hPa低空處氣溫只有-5℃，基本對應新疆降雪天氣出現時的最低氣溫閾值。

2 物理量場診斷分析

2.1 水汽條件

低層不斷聚集的水汽為博樂降雪天氣的出現提供了充足的水汽條件。在沒有出現暴雪天氣前，大西洋東岸沿著東北方向不斷向里海、咸海一帶輸送水汽，然后在低空西南急流的作用下，巴爾喀什湖在補充水分后不斷向博樂上空輸送水汽。結合水汽通量散度變化，16日08:00，在沒有出現降水天氣前，500~850 hPa博樂到若羌一帶的水汽輻合明顯，而850 hPa低空處存在水汽輻合區，石河子市附近有輻合中心，中心強 度 高 達-7.0×10-5g/（cm2·hPa ·s），而此時的博樂地區則位于水汽輻合外圍區，隨著時間的推移導致水汽輻合強度不斷減弱。

結合水汽通量散度剖面圖，在博樂市850 hPa處存在水汽輻合中心，在新疆脊前西北氣流的作用下，輻合區位置稍微偏南，在水汽輸送帶西段是博樂市所在位置，因受到槽底西南急流的影響，使得700 hPa處的輻合區偏北。在出現降雪天氣后，在槽底西南氣流的影響下，700~850 hPa高度處存在風速輻合與切變。17日08:00，低層水汽輻合強度減弱，并逐漸分裂成東、西2個水汽中心，水汽輻合強度下降，影響博樂市的降雪天氣基本結束。

2.2 動力條件

結合博樂站渦度剖面圖，16日08:00、20:00的降水落區主要位于正渦度前側和負渦度后側，槽前正渦度平流促進了地面氣旋的發展，進而造成地面輻合上升加強。因降雪強度不斷增強，負渦度開始向上層250 hPa高度處延伸，上強下弱形勢明顯，渦度中心位于300 hPa高度處。結合16日20:00渦度坡面，暴雨落區出現在正渦度與負渦度交匯曲率最高區域，呈現出“w”形。在700~400 hPa高度處有正渦度區侵入，近地面到700 hPa高度處受到負渦度控制，中層到低層呈現正負渦度區交錯，交匯區域則是暴雨大值落區。

2.3 溫度平流

結合溫度平流可反映出短時間內溫度變化情況。16日20:00到17日08:00，在北疆地區低層850~700 hPa處，除了伊犁地區存在較強的暖平流外，北疆其他區域均表現為冷平流，同時在北疆沿天山偏西一帶存在明顯的冷平流中心，說明該區域短時間內有較大幅度的降溫天氣。在500 hPa高度以上，因橫槽切渦不斷向東轉移，槽前冷平流強度增強并東移，使得新疆地區氣溫快速下降，為雨轉雪天氣提供了有利的低溫條件。

3 暴雪天氣對農業生產的影響

3.1 對越冬作物的影響

（1）小麥。降雪天氣的出現對冬小麥的影響有利有弊，且利大于弊。首先，對于越冬期的小麥來說，因積雪的覆蓋作用，其遭受凍害的概率大幅度下降；其次，暴雪天氣出現時會伴隨大幅度降溫天氣，低溫天氣可使小麥旺長勢頭減緩，有利于改善群體結構，低溫天氣出現時還會凍死部分晚弱苗，增強群體結構的合理性；再次，暴雪低溫天氣的出現會使越冬期的蟲口密度銳減，阻礙病害的進一步蔓延，可有效降低來年病蟲害對農作物的危害程度。暴雪天氣對小麥的弊端主要包括：若降雪天氣持續時間長且降雪強度大，一旦覆蓋在小麥上的冰雪層融化，因氣溫長期處于0℃以下，小麥極有可能遭受凍害，不利于優質高產冬小麥的形成，影響農民經濟收入。

（2）油菜。暴雪對油菜的危害程度主要取決于降雪強度和持續時間，對于持續時間長和雪量大的降雪天氣來說，較高和脆弱的油菜植株均經不起重壓，很容易引發機械損傷，如折斷莖稈等；對于持續性的低溫雨雪天氣來說，尤其是有時會出現凍雨，對油菜的危害也會不斷加重，凍害對早播開盤的油菜危害更大；長期雨雪過程會使農田土壤濕度不斷增加，極其不利于油菜壯苗的形成。

3.2 對設施農業的影響

設施農業生產過程中受暴雪天氣的影響較大，尤其是對大棚蔬菜的危害最大。若暴雪天氣持續數日，會造成棚上積雪過厚，棚內溫度下降，透光性變差，對大棚蔬菜的正常生長發育極為不利。加上暴雪天氣伴隨著低溫天氣的出現，會導致大棚蔬菜和露地蔬菜遭受不同程度的凍害。嚴重的情況下，會使博樂市大部分地區的蔬菜大棚、食用菌棚出現倒塌，甚至壓垮家禽大棚。連續性的暴雪低溫天氣會加大管理大棚蔬菜的難度，使得大棚遭受嚴重的經濟損失，對反季節蔬菜的供應產生影響。

3.3 對林業的影響

林業生產過程中遭受暴雪天氣的危害極大，積雪會壓斷大量果樹的樹枝，苗木被積雪壓塌。再加上此時的氣溫偏低，樹木上的冰掛很容易壓裂、壓倒枝條，甚至壓斷。與此同時，若出現長期陰雨雪天氣，極易造成圃地、林地、果園地出現積水，相對濕度較大，不利于根系呼吸作用的正常開展。

3.4 對養殖業和漁業的影響

寒冷天氣會造成大量牲畜失熱，使得體重下降速度過快，因寒流降溫的影響，使得幼畜、病弱畜、家禽死亡。同時，會造成博樂市的牲畜圈舍倒塌受損，甚至出現砸死牲畜的情況，對牧民的影響較大。

3.5 對畜牧業的影響

積雪對牧草越冬保溫的防御作用較為明顯，若是當年降雪較多，來年旱季積雪融化時可增加土壤含水量，為牧草返青生長提供有利條件；積雪是無水或缺水冬春草場的主要水源，可有效解決人畜飲水問題。由于出現暴雪時的雪量較大，積雪不斷變厚，會增加牲畜吃草難度，甚至影響放牧的正常開展，極易形成雪災。暴雪對畜牧業的危害主要表現在以下幾個方面：若積雪掩蓋草場，且超過一定的深度，雖然有的積雪不深，但密度較大，或者雪面覆冰，有冰殼形成，會增加牲畜扒開雪層吃草的難度，引起牲畜饑餓；由于冰殼較為銳利，有時會劃破羊、馬的蹄腕，進而出現凍傷，使得牲畜瘦弱，經常出現牲畜流產，降低了仔畜成活率，使得老弱幼畜饑寒交迫，增加了牲畜死亡率。與此同時，暴雪還會破壞交通、通訊、輸電線路等生命線工程，影響牧民生命安全和日常生活的正常開展。

4 暴雪天氣防災減災對策

因暴雪天氣出現時產生的影響較大，博樂地區氣象部門應及時向社會大眾發布災害性天氣對社會經濟、人民生活各方面的影響，采取的應對措施，以及服務建議，同時啟動氣象災害應急預案，嚴格按照當地氣象災害應急預案的有關要求，全力做好加密觀測、預報服務工作，充分發揮出重點單位和鄉鎮信息員的作用，進而指導廣大民眾做好應對暴雪、低溫天氣的災害性天氣防范工作，同時要及時收集災情信息，可以借助于廣播、電視臺、手機、網絡、微信、微博等方式及時發布預警信息。另外，當地氣象部門還要向交通、電力、設施農業、鐵路、重點單位發布針對性強的暴雪防災減災指導服務建議，確保相關單位提前做好準備工作。