基于危害指數的河套地區干熱風時空分布特征

摘 要：將干熱風日最高氣溫、相對濕度、風速三要素換算成干熱風危害指數，更利于評判干熱風危害程度。隨著氣候變暖，干熱風危害指數有加重的趨勢。干熱風在河套地區的發生程度南部強于北部。60年內，干熱風發生程度呈上升趨勢，南部北部干熱風指數增幅分別為41.698/10年和10.686/10年。干熱風在河套地區的發生程度南部強于北部。從各旬干熱風危害指數發生程度來看，前20年從6月下旬到7月中旬，逐漸加重；中20年6月上旬居第二位，后20年南部6月上旬雖位居第二，但危害指數107.8與位居第一的7月中旬的108.3非常接近；北部后20年7月上旬位居第一，6月下旬位居第二，7月中旬位居第三。隨著時間的推移，不論南部和北部，干熱風危害指數最高值有提前趨勢。從歷史變化趨勢來看，嚴重干熱風2001—2020年出現最多，為5次，發生頻率為25%；1981—2000年次之，為3次，發生頻率為15%；1961—980年僅出現1年，發生頻率為5%；中等偏重干熱風2001—2020年出現4次，發生頻干熱風危害指數最高值有提前趨勢，發生頻率為20%；1961—1980、1981—2000年均出現2次，發生頻率均為10%。

關鍵詞：干熱風；危害指數；地域分布；發生趨勢

中圖分類號：S42 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）02–0-04

近年來，全球氣候變化造成的極端氣候事件越來越多，改變了我國農業氣象災害格局，對我國農業生產及糧食安全造成了顯著的影響[1-4]。干熱風是小麥灌漿期發生的一種農業氣象災害，是由高溫、低濕，并伴有一定風力這3種氣象因子的綜合作用，對小麥灌漿造成水分脅迫而形成的一種災害，也是危害我國北方麥區的主要農業氣象災害之一[5]。干熱風發生指標是研究干熱風發生程度的基礎，是干熱風區劃、預報和采取防御措施的依據。

目前，北方干熱風單項指標主要采用霍治國等[6]制定的氣象指標，干熱風的評估氣象指標既要能夠客觀地反映干熱風天氣過程的特點，又要考慮到氣象服務和農業生產上使用方便。鄭劍非等[7]在研究廊坊地區干熱風指標時，綜合分析了高溫持續時數、旗葉落黃速度和作物發育時期等因素，考慮冬小麥灌漿前期和后期對干熱風災害的抵御能力不同，所制訂的指標也有差別。簡慰民等[8]統計飽和差和溫度之間存在極顯著正相關，故以飽和差綜合代表新疆地區干熱風情況。牛晉源等[9]以日蒸散量作為參考值，對干熱風進行了等級劃分。王春乙等[10]對干熱風發生時段的溫度、相對濕度、風速，利用綜合權重法計算出干熱風綜合指數DHW，可用于定義干熱風年、干熱風災害預報，并考慮到了某時期內干熱風的累積及瞬時變化效應對干熱風的危害。李樹軍等[11]按照小麥干熱風災害等級，應用M-K檢驗、小波分析及空間插值等方法，分析了干熱風發生的時間突變性、周期性變化規律及空間分布特征。孔德胤等[12]采用基于日最高氣溫、14：00濕度和風速3個要素建立的干熱風危害指數劃分干熱風年型。不同地區干熱風有不同特點，最高氣溫、空氣濕度和風速對干熱風均有一定影響，因此，探究以上3個要素對干熱風的綜合影響，能較為準確評估干熱風的危害[13]。

1 研究區概況

內蒙古河套平原總面積為11 195 km2，年降水量為136～211 mm；年蒸發量為1 992～2 393 mm；全年大于10 ℃積溫為3 137～3 339 ℃·d，年日照時數為3 131～

3 214 h，年輻射量為199～204 W/m2，僅次于西藏南部，

無霜期為146～154 d，農業種植一季有余，但兩季不足。春小麥是河套灌區主要糧食作物，干熱風是影響河套灌區小麥灌漿期最重要的農業氣象災害。

2 資料與方法

2.1 資料來源

資料來源于內蒙古大氣探測中心，選擇內蒙古河套灌區磴口、臨河、杭錦后旗、五原和烏拉特前旗5個氣象站，統計1961—2020年逐年干熱風發生時各氣象三要素變化情況。

2.2 干熱風危害指數的計算

2.2.1 傳統干熱風危害的單日氣象指標

輕干熱風為日最高氣溫≥32 ℃，14：00相對濕度≤30%，14：00風速≥2 m/s；重干熱風為日最高氣溫≥34 ℃，14：00相對濕度≤25%，14：00風速≥3 m/s。

2.2.2 干熱風危害指數

干熱風對小麥危害的發育期為開花至成熟期，在河套灌區，這一發育時段的多年均值為6月下旬至7月中旬，因此，查找各站逐年6月下旬7中旬的干熱風三要素，結合傳統輕干熱風危害指標中的日最高氣溫（Tg≥32 ℃），特引入危害積溫的概念：∑（Tg-32），即日最高氣溫＞32 ℃就會產生危害，日最高氣溫越高，則危害越嚴重。綜合危害高溫出現當天14：00濕度、14：00瞬時風速建立小麥干熱風危害指數公式：

式（1）中，E為干熱風危害指數；Tg為日最高氣溫＞32 ℃時的具體數值，∑（Tg-32）為日最高氣溫＞32 ℃

的危害積溫，與E值呈正比；∑V14為Tg＞32 ℃的前提下，14：00瞬時風速累計值，與E值呈正比；∑U14為Tg＞32 ℃的條件下，14：00相對濕度累計值，與E值呈反比。

2.3 干熱風危害程度計算

干熱風指數等級劃分將1961—2020年干熱風指數劃分為嚴重、中等偏重、中等、中等偏輕和正常5個等級，具體指標見表1。河套灌區等級確定：5個站評分合計≥12，確定為河套灌區嚴重干熱風年；評分為9～11，定為中等偏重年；評分為6～8時，定為中等發生年；評分為3～5，為中等偏輕年；評分≤2為正常年。

3 小麥干熱風危害指數的變化趨勢

3.1 不同年代小麥干熱風危害指數變化

由表2可以看出，南部干熱風危害指數最高值出現在2001—2010年，為336.3，次高值出現在2011—2020年為272.1，第三高值年為1991—2000年，為239.9；北部最高值出現在1991—2000年，為130.7，次高值出現在2001—2010年為115.9，第三高值年為2011—2020年，為99.0。

3.2 不同地區小麥干熱風危害指數的變化趨勢

由表2和圖1可以看出，河套南部與北部小麥干熱風危害指數均呈增加趨勢，南部增幅41.698/10年，北部增幅為10.686/10年，干熱風的加重，小麥成熟期提前，為復種作物增加了更多的熱量資源。

3.3 各旬干熱風危害指數變化情況

由表3可以看出，1961—1980年，南部和北部干熱風危害指數均值最高值均為7月中旬，分別為57.0和39.7，最低值為6月下旬，分別為30.5和16.8；1981—2000年，南部和北部干熱風危害指數均值最高值均為7月中旬，分別為73.7和40.3，最低值為7月上旬，分別為59.9和26.5；2001—2020年，南部干熱風危害指數值最高值均為7月中旬，為108.3，最低值為7月上旬，為103.8；北部干熱風危害指數均值最高值為7月上旬，為48.5，最低值為7月中旬，為34.2。

從各旬干熱風危害指數發生程度來看，前20年從6月下旬到7月中旬，逐漸加重；中20年6月上居第二位，后20年南部6月上旬雖位居第二，但危害指數107.8與位居第一的7月中旬的108.3非常接近；北部后20年7月上旬位居第一，6月下旬位居第二，7月中旬位居第三。隨著時間的推移，不論南部和北部，干熱風危害指數最高值有提前趨勢。南部干熱風危害指數均值最高值為磴口縣2001—2020年6月下旬，為143.9；北部最高值為五原縣2001—2020年7月上旬，為69.9。

3.4 干熱風危害程度的地域分布特征

將60年的各站出現頻率等級列于表4，由此可以看出，嚴重干熱風西南部磴口最大出現頻率為22%、烏拉特前旗、臨河、杭錦后旗分別為13%、11%、2%，五原未出現；中等偏重干熱風臨河最大，出現頻率為12%，烏拉特前旗、磴口、五原、杭錦后旗分別為10%、7%、5%、2%；中等磴口最大出現頻率為27%，臨河、烏拉特前旗、杭錦后旗、五原出現頻率分別為 20%、12%、12%、10%。干熱風在河套地區干熱風發生程度總趨勢為西部強于東部，南部強于北部。

將1961—2020年逐年6月下旬至7月中旬的干熱風三要素用公式（1）計算，確定對應年份的干熱風危害指數。用干熱風危害指數作為指標，判斷各站逐年干熱風年型。

3.5 干熱風年型劃分及發生趨勢

將各站干熱風分類年型不同年代出現頻率列于表5。由表5可以看出，1961—2020年河套各站嚴重干熱風年為9年，發生頻率為15.0%；中等偏重年為8年，發生頻率為13.3%；中等發生年為6年，發生頻率為10.0%；中等偏輕年和正常年份數量分別17年和20年，發生頻率分別為28.3%和33.3%。從歷史趨勢來看，嚴重干熱風2001—2020年出現最多，為5次，發生頻率為25%；1981—2000年次之，為3次，發生頻率為15%；1961—1980年僅出現1年，發生頻率為5%。中等偏重干熱風2001—2020年出現4次，發生頻率為20%，1961—1980、1981—2000年均出現2次，發生頻率均為10%。按照干熱風等級劃分，隨著氣候變暖，干熱風有加重的趨勢。

4 結論

（1）1961—2020年，干熱風發生程度呈上升趨勢，南部和北部的干熱風指數增幅分別為41.698/10年和10.686/10年。

（2）從各旬干熱風危害指數發生程度來看，隨著氣候變暖，干熱風危害指數最高值有提前趨勢。

（3）從歷史趨勢來看，干熱風發生頻率呈增加趨勢，嚴重干熱風發生頻率增加趨勢更多。

參考文獻

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