災害性天氣對廊坊市設施農業(yè)的影響及氣象預報預警技術

李敬海，管 林*，馬 瑛，樂章燕，張 穎，魏渠成

1.廊坊市氣象局，河北廊坊 065000；2.廊坊市農業(yè)技術推廣站，河北廊坊 065000

設施農業(yè)是一種利用現代化設施和技術在室內或有限空間中進行農業(yè)生產的方式，其范圍涵蓋種植、養(yǎng)殖等。在可控的環(huán)境下，設施農業(yè)運用人工技術精確控制光照、溫度、濕度以及二氧化碳濃度等條件，為農作物提供最適宜的生長環(huán)境。當土地和水資源有限時，設施農業(yè)能夠充分利用空間節(jié)約水源，減少農藥和化肥的使用量，有助于降低對土地和水資源的壓力，減少對環(huán)境的污染，實現農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。此外，設施農業(yè)也具有較大的經濟效益。設施農業(yè)對農作物生長環(huán)境的精準控制，提高了農產品的質量和產量，使其更具競爭力。

雖然設施農業(yè)的發(fā)展降低了氣候條件對農業(yè)生產的影響，但災害性天氣會造成農作物減產、品質下降，甚至絕產，并威脅著農業(yè)設施的安全。因此，進一步深入研究災害性天氣對設施農業(yè)的影響，提升災害性天氣預報預警技術，對保障設施農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 廊坊市的氣候特征

廊坊市位于河北省中部偏東的區(qū)域，北部與北京相鄰，南部與滄州交接，東部交接于天津市，西部連接保定市，地理位置極為優(yōu)越。廊坊市地貌平緩，整體以平原為主，部分區(qū)域由于洪積、沖積及河流改道的作用，呈現出洼地、沙丘等地形。由于地處中緯度地帶，廊坊市的氣候屬于溫帶大陸性季風氣候，四季較為分明，春季干旱多風沙天氣，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冷熱適宜，冬季寒冷干燥。

廊坊市年平均氣溫為11.9 ℃，其夏季平均氣溫為25～30 ℃，冬季平均氣溫為-10～-6 ℃。廊坊市的年均降水量為554.9 mL，降水主要集中在夏季，6—8月降水量較多，春季和秋季的降水較少。全市日照較為充足，年平均日照時數為2 660 h左右，日照時數最多的月份為5—6月。廊坊市的風速一般為1.5～2.5 m/s之間，夏季偶有東南風，冬季一般為西北風。

廊坊市優(yōu)越的地形及氣候條件推動了農業(yè)的生產發(fā)展。廊坊市豐富的熱力和光照條件，為農業(yè)生產提供了必要的氣候資源。同時，由于其降水和熱量集中在同一季節(jié)，有助于農作物的生長。然而，廊坊市時常發(fā)生暴雨、寒潮、冰雹及干熱風等災害性天氣，嚴重威脅廊坊市設施農業(yè)設備的安全性，并影響著農作物的產量和質量。

2 災害性天氣對廊坊市設施農業(yè)的影響

2.1 暴雨洪澇

廊坊市夏季炎熱多雨，6—8月的降水量最多，這一階段也極易發(fā)生暴雨洪澇災害。廊坊市的設施農業(yè)主要依賴于溫室大棚和其他人工設施進行種植和養(yǎng)殖，而暴雨洪澇災害極易損壞設施農業(yè)的設備。暴雨洪澇會淹沒、破壞大棚和其他設施，致使種植的作物和養(yǎng)殖的動物等受到損失。同時，暴雨洪澇災害引發(fā)的大水容易滯留在農田中，造成田地積水，從而影響底層土壤的通氣性和排水性，妨礙農作物的生長發(fā)育。農田積水還易引發(fā)病蟲害，限制農作物的生長，使得農作物產量減少甚至直接絕產。此外，暴雨洪澇帶來的泥石流、山洪等自然災害，會對設施農業(yè)造成更加嚴重的破壞。暴雨洪澇災害給廊坊市設施農業(yè)造成設備受損、農作物損失、水土流失等一系列問題，給農業(yè)生產者帶來了較大的經濟損失，也給廊坊市的農業(yè)產業(yè)發(fā)展帶來了一定的挑戰(zhàn)[1]。

2.2 寒潮

廊坊市位于華北平原，地勢平坦。受大氣環(huán)流的影響，北方或西北方的冷空氣在南下到廊坊市時基本沒有阻力，導致廊坊市極易發(fā)生寒潮天氣。寒潮天氣對廊坊市設施農業(yè)的影響主要體現在以下幾個方面。

2.2.1 強降雪寒潮災害伴隨的強降雪容易導致溫室、大棚的屋頂和結構受到壓力而損壞，甚至倒塌。強降雪的發(fā)生會導致水源、灌溉管道結冰，導致灌溉系統運作困難，無法正常使用。強降雪還會對農產品的儲藏設施造成影響。大雪堆積會堵塞集中儲藏和運輸設施的通道，使得農產品難以收集、儲存和轉運。寒潮引發(fā)的強降雪還會壓彎或折斷農作物及果樹的枝干，進而影響作物的健康生長。

2.2.2 極度低溫寒潮天氣會造成廊坊市溫度驟降，進而出現霜凍、強降雪等現象，使得破壞農作物的細胞結構遭到破壞，植物中的水分也會減少，農作物的葉片會變黃、枯萎甚至死亡，農作物的莖部組織也會受損。寒潮帶來的極低溫度會使設施農業(yè)中的農作物受凍，發(fā)生凍害，影響作物的生長發(fā)育、產量。寒潮期間，極低的溫度會使植物的生長速度減慢，光合作用受到限制，難以吸收足夠的養(yǎng)分，導致農作物生長緩慢，株型矮小，果實質量下降。寒潮災害發(fā)生期間，日照時間減少，光照強度下降，極低的溫度會降低農作物光合作用的效率，使農作物葉片黃化，影響作物的生長和產量。此外，冰雪會使農田土壤中的水分結冰形成凍土，致使土壤密度增加，通氣性變差，給作物提供的養(yǎng)分和氧氣也會減少[2]。

2.2.3 農業(yè)成本增加寒潮期間，氣溫驟降，為了保護農作物免受寒潮的影響，設施農業(yè)的溫室大棚和其他人工設施需要投入更多的能源來保持適宜的溫度，而這些額外的保溫措施會增加能源消耗和設施升級的成本。同時，在寒冷的環(huán)境中，設施農業(yè)的設備、設施更容易受損，設施農業(yè)的生產者需要增加設備的維護和修理成本，如修復受凍損壞的灌溉系統、修補受雪壓倒塌的溫室等，這也在一定程度上提高了生產成本。

2.3 冰雹

廊坊市冰雹災害發(fā)生的概率較高，冰雹災害對設施農業(yè)農作物、設備的破壞性極為嚴重，且對農作物的損傷存在不可修復。廊坊市一年中的3—10月都可能發(fā)生冰雹災害，但主要集中在5—7月，其中6月冰雹的發(fā)生率最高。冰雹是雨滴在云中受冷卻結冰形成的堅硬冰粒，在其降落過程中，冰粒的撞擊會對設施農業(yè)中的植物造成物理損傷。較大的冰雹可能會導致植物葉片和莖稈受傷，進而出現撕裂、斷裂或破損，甚至死亡。遭受冰雹擊打后的農作物，其生長發(fā)育速度、生產能力都會發(fā)生不同程度的下降。冰雹災害嚴重時，會致使果實不成熟、裂果、變形或掉落，降低農作物的產量。冰雹落下砸傷農作物時，會使作物表皮受傷，進而導致農作物質量下降，如果皮破損、變色或變形等。較大的冰雹還會毀損設施農業(yè)中的溫室、遮陽網、覆蓋物等[3]。

2.4 連陰雨

連陰雨一般是指6 d或6 d以上的天陰雨，并且沒有日照。廊坊市一年四季均可能發(fā)生連陰雨天氣，且連陰雨對廊坊市的影響范圍也較廣。由于連陰雨天氣下，當地缺乏充足的光照，并且伴隨降水，空氣較為潮濕，溫度也較低。因此，農作物會由于缺乏足夠的光照進行光合作用而影響其生長發(fā)育，進而影響農作物產量。如果陰雨天氣持續(xù)時間過長，溫度也過低，農作物甚至可能死亡[4]。陰雨天氣下，作物還可能受過濕的環(huán)境影響，出現根部腐爛和病蟲害的滋生。此外，設施農業(yè)農作物的生長一般在大棚或溫室等環(huán)境中，溫度、灌溉等都需要通過智能工程設備進行控制。而連陰雨天氣會導致設施農業(yè)區(qū)域內水分過多，提高灌溉的難度。

2.5 大風

廊坊市大風災害性天氣發(fā)生的時間主要集中在春季和秋季，冷空氣南下或者受氣旋和低氣壓影響都會導致大風災害性天氣的發(fā)生。大風災害會導致設施農業(yè)使用的溫室或大棚結構受損，如玻璃、塑料薄膜等覆蓋物會遭到破壞，甚至使整個結構倒塌，進而嚴重影響作物的正常生長，導致作物暴露在惡劣氣候中，增加其損傷、死亡的風險。

同時，大風天氣發(fā)生時，空氣的流動較快，會改變溫室或大棚內的溫度分布。當大風持續(xù)或加強時，室內可能會出現局部冷熱氣體的不均勻分布，對不同階段的作物生長和發(fā)育產生不利影響，作物可能會因此出現葉片燒傷、裂果等問題。

此外，大風會加快水分的蒸發(fā)速度，使設施農業(yè)中暴露在外的土壤和作物表面的水分蒸發(fā)變快、增多，導致土壤干旱和水分不足，從而影響作物的生長發(fā)育。

3 災害性天氣的應對措施

3.1 健全災害性天氣監(jiān)測和預報預警體系

健全災害性天氣監(jiān)測和預報預警體系，是保障設施農業(yè)安全、減少災害損失的重要舉措。第一，廊坊市氣象部門要不斷健全其災害性天氣監(jiān)測及預報預警體系，并根據廊坊市冰雹、暴雨、寒潮及大風等氣象災害的發(fā)生特點，開展更精準的災害性天氣預報。

第二，廊坊市氣象部門要提高氣象監(jiān)測設備、技術的研發(fā)力度，提高當地預警系統的觀測、數據收集和分析能力，確保天氣預報的準確性和及時性[5]。在具備豐富監(jiān)測數據的基礎上，充分利用人工智能、大數據等新興技術，提升天氣監(jiān)測和預報能力，實現更精準的災害性天氣預警和決策支持。

第三，針對災害性天氣，廊坊市氣象部門需建立科學、合理的預警級別和標準，確保預警信息準確、及時地傳達到公眾，并要加大對預警信息的宣傳力度，增強公眾的災害防范意識和應對能力。

健全災害性天氣監(jiān)測和預報預警體系需要加強政府、科研機構、企業(yè)和公眾之間的合作，通過技術創(chuàng)新、制度建設提高災害防范和減災的能力，保障設施農業(yè)設備的安全及農作物的高效生產[6]。

3.2 開展針對設施農業(yè)的專業(yè)氣象服務

廊坊市氣象部門應在設施農業(yè)區(qū)域建立氣象監(jiān)測站和觀測設備，監(jiān)測和記錄關鍵氣象因素(如溫度、濕度、光照強度、風速等)，實時獲取更精準的氣象數據，并根據氣象要素的變化情況，建立預報模型，精確預測設施農業(yè)生產區(qū)域內的氣象變化，從而為農業(yè)生產者提供準確的農業(yè)氣象災害預警信息，使其根據災害的趨勢、氣象風險預警來制定更科學的防御措施。例如，設施農業(yè)生產者應根據寒潮天氣下的具體氣象數據，及時調整溫室內的溫度、濕度等，以確保在外界環(huán)境的影響下，溫室內的環(huán)境條件仍符合農作物的生長需要。

開展針對設施農業(yè)的專業(yè)氣象服務能夠為設施農業(yè)生產提供準確的預測和決策支持，有助于優(yōu)化農作物種植、管理和產量，提高農業(yè)生產效益，并減少農業(yè)氣象風險，需氣象部門與農業(yè)科研機構、設施農業(yè)生產者等多方共同參與，以共同推動設施農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.3 增強災害性天氣預報預警的時效性

災害性天氣預報預警時效性的增強，可以為防災減災工作的開展預留更多的防御時間，從而有效避免氣象災害給設施農業(yè)帶來的損失。

第一，廊坊市氣象部門應引進先進的雷達、衛(wèi)星等氣象觀測設備，并將其應用于氣象觀測網絡中，準確監(jiān)測和掌握氣象變化，以更及時地獲取、分析和傳輸相關的氣象數據，為預報提供更為可靠的基礎。

第二，廊坊市氣象部門要發(fā)展和完善氣象預報模型，利用高性能計算平臺進行模擬預報，提高模型的分辨率和精度，并根據氣象要素的變化，不斷改進模型算法和參數方案，使得預報結果更準確、更實時、更有針對性[7]。

第三，廊坊市氣象部門需建立健全氣象預報系統和運維體系，高效收集、處理和傳輸氣象數據。在此基礎上，加強災害性天氣預警制度建設，完善預警發(fā)布渠道和機制，確保預警信息能夠及時、準確地傳遞給設施農業(yè)生產者，提高生產者對災害性天氣預警信息的接收和響應能力[8]。

3.4 完善災害性天氣聯合防災減災機制

針對暴雨洪澇、冰雹、大風、連陰雨及寒潮等氣象災害，廊坊市氣象部門、應急管理部門、農業(yè)部門、交通運輸部門等應加強溝通、協作，建立健全聯合指揮體系和工作機制，明確各部門的職責分工，形成統一決策、統一指揮、統一行動的合力。同時，要建立專門的信息共享平臺，各部門之間通過平臺共享實時的氣象觀測數據、天氣預報研判結果、災害風險評估報告等信息實現實時信息共享、交流，以便于準確評估、判斷災害風險，提前采取相應的防災減災措施[9]。

廊坊市氣象部門還應加強對災害性天氣的宣傳力度，提高設施農業(yè)生產者對災害性天氣的認知和應對能力，進而提升其防災減災意識和防御技術水平。加強不同部門之間的協作與合作，提高信息共享和交流的效率，使得各部門在發(fā)生災害性天氣時能夠更加高效地實施聯合防災減災措施，減少災害性天氣對設施農業(yè)造成的損失。

4 結束語

隨著科技的發(fā)展和社會的進步，我國大力推進農業(yè)的現代化進程。作為現代農業(yè)生產方式，設施農業(yè)提高了我國農業(yè)生產的質量和產量，保障了糧食供給，并推動了經濟的發(fā)展。災害性天氣嚴重威脅著設施農業(yè)的安全，因此，氣象部門應分析災害性天氣對設施農業(yè)的影響，更好地把握和評估災害性天氣對農作物種植、設施建設和管理的影響程度，并及時開展更有效的防御措施。預報預警技術可以精準監(jiān)測災害性天氣的發(fā)生和發(fā)展數據，為設施農業(yè)生產者提供準確的災害信息，幫助設施農業(yè)生產者采取科學的防御措施，對保障設施農業(yè)安全具有重要意義。