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一、定义
每年的10月下旬至11月中旬期间,“霜降”节气前后,常有冷空气入侵广东,致使日平均气温≤18°C并持续三天或以上,常影响晚稻正常的灌浆结实,造成晚稻产量下降。在农业气象上,人们习惯称之为“霜降风”过程,有时又称其为霜降风害过程。霜降风出现时间的早、晚直接影响到晚稻的灌浆结实,出现时间越早,影响越大,这主要由于晚稻灌浆初期是灌浆期对温度比较敏感的时期。因此,确保晚稻安全灌浆结实是夺取晚稻高产稳产的关键因素之一。
晚稻灌浆的前期、中期、后期受温度的影响程度有差别,加上天气型和水稻品种不同,其反应也不一样,为统一比较和叙述,在目前试验资料尚不足的情况下,采用粗线条的霜降风害指标,即在每年10月21日至11月20日期间,由于北方冷空气的入侵,出现连续3天或以上日平均气温≤18°C,并伴有较大北风的天气过程,视为一次霜降风害天气过程,并根据霜降风的持续天数来划分霜降风强度,即持续3~4天的为轻,5~6天的为中,7天以上的为重。
二、时空分布特征
(1)出现的初始时期
北部最早于10月21日出现,最南部的徐闻最早于10月30日出现,其它地区最早出现日期介于10月21日至10月31日之间。北部的连州最迟出现初期是11月9日,湛江、汕头等南部地区最迟出现初期是11月18日,其它地区最迟出现初期介于11月9日~11月18日之间。全省各地平均出现初期是10月30日~11月12日之间。
(2)出现次数和天数
霜降风出现的次数和天数,一般粤北多,粤中、南少。
A、出现次数
年平均出现次数,粤北1.2~2.4次,粤中0.6~1.2次,粤南0.2~0.6次;年最多出现次数,粤中、北2~4次,雷州半岛1~2次。
粤北的韶关52年中有3年霜降风年出现4次,占霜降风出现年数的0.6成;有14年的年出现次数为3次,占有霜降风年数的2.8成;年出现2次的有18年,占有霜降风年数的3.6成;年出现1次的有15年,占有霜降风年数的3成。粤中的广州仅有1年出现3次霜降风过程,占有霜降风年数的0.3成;年出现2次的有5年,占有霜降风年数的1.7成;出现1次的有24年,占
有霜降风年数的8成。粤西南的湛江年出现2次的有2年,占有霜降风年数的1.4成;出现1次的有12年,占有霜降风年数的8.6成。
B、出现天数
年平均霜降风天数,粤北大部分7~16天,粤中、南1~7天。过程最多天数粤北20天左右,粤中、南7~12天。1973年和1994年在连山出现持续26天的霜降风过程是全省持续最长时间的霜降风过程。一般过程天数粤北5~8天,粤中、南3~5天。
(3)霜降风出现的概率
根据1951~2002年的资料统计,除粤北偏北地区每年都出现霜降风外,其余大部不是每年都出现霜降风。粤北偏北地区霜降风出现的概率达100%,粤北的其余地区大部85%~98%,粤中大部50%~70%,粤南40%左右,雷州半岛21%~24%左右。
(4)霜降风出现的类型和强度
10月下旬开始,登陆本省的热带气旋活动基本结束,本省以变性冷高压控制为主,降水减少,气候干燥,日照充足,冷空气活动增多。因此,虽然不同年份、不同时期的霜降风害过程的天气类型不同,但总体上,以干冷天气较多,即使有一定的降水,雨量一般也不会太大。
A、类型
为便于统计,将霜降风过程的雨日作为划分霜降风类型的依据,若过程的雨日数与总过程天数相比≥0.6,则为湿型霜降风;若过程无雨日数与总过程天数相比≥0.6,则为干型霜降风,其余为混合型霜降风。
一般情况下,广东省10月下旬已进入干季,因此各地霜降风类型大部分以干型居多,混合型霜降风与湿型的霜降风害出现概率较小。干型霜降风出现概率,粤北占其出现总数的50%~80%,粤中、南的大部分地区占其出现总数的70%~90%;湿型霜降风的出现概率,大部分站点占其出现总数的10%~25%;混合型霜降风的出现概率,大部分站点占其出现总数的10%以下。
B、强度
霜降风害的强度,轻级霜降风占所出现霜降风的百分率,粤北大部分为30%~40%,粤中为50%~60%,粤南部为70%~80%;中级霜降风,粤北大部分为15%~25%,粤中为15%~35%,粤南部大部分为10%~25%;重级霜降风,粤北大部分为40%~55%,粤中为10%~15%,粤南部为5%~20%。可见粤中、南出现重的霜降风的百分率低于粤北,且粤南部由于出现霜降风的年份明显少于粤北,特别是粤南部沿海和雷州半岛有60%~80%的年份不出现霜降风害,其出现的总次数明显少于粤北地区。如粤北的韶关从1951~2002年共出现20次重的霜降风害过程,占出现霜降风总次数的19%;粤中的广州仅出现3次重的霜降风害过程,占总次数的8%;粤西南的湛江仅出现1次重霜降风害过程,占6%。因此,无论是重霜降风害出现的次数和所占的百分率,粤南部均明显低于粤北。
三、阶段性变化
(1)逐年月平均气温的阶段性变化
对广州1908~2002年的10月、11月的平均气温作5点平滑处理后,绘制相应的10月、11月逐年平均气温变化曲线,从中可以看出这两月逐年的冷暖变化趋势。
10月的第一个冷期出现于20世纪20年代,第二个大冷期出现于50年代前期至70年代后期,是20世纪的最冷阶段,大约持续了30年之久,40年代中期也曾出现一个小谷。相对暖期分别出现于20世纪10年代的中期、30年代中期至40年代前期、80年代前期至90年代中期(其中1992年前后出现小谷),40年代后期至50年代前期也曾出现一个小峰期。20世纪末和21世纪头两年的平均气温有上升的趋势。
对11月的逐年平均气温变化曲线图进行分析可见,温暖期分别出现在如下几个阶段:20世纪的10年代后期至20年代前期;30年代前期至40年代后期(1947年前后有一小谷);50年代后期至60年代中期;80年代后期至21世纪初。低温期分别出现如下几个阶段;10年代中期前后;50年代前中期;60年代后期至70年代后期。其中60年代后期至70年代后期是20世纪最冷期,且持续时间最长;50年代前中期是20世纪次冷期。
(2)出现次数的阶段性变化
若以韶关为例进行年代统计,从1951~2002年共出现105次,其中20世纪50年代出现19次,60年代出现20次,70年代出现18次,80年代出现20次,90年代出现20次,2000年至2002年出现了8次,年代之间没有明显的差别,而且由于年最多出现4次的年数只有2年,不出现霜降风的年数也只有2年,因此没有明显的霜降风集中期。粤中的广州出现霜降风的次数则明显减少,1951~2002年仅出现37次,其中未出现霜降风害的年份有22年,占总年数的42%,年出现1次的有24年,年出现2次的有5年,仅有1年出现3次。广州20世纪50年代出现9次,60年代出现3次,70年代出现10次,80年代出现8次,90年代出现3次,2000年至2002年出现4次。出现年代之间的起伏明显大于粤北地区,且变化趋势也不同于粤北地区,70年代仅1年未出现霜降风,出现时期相对集中,而80年代以后有下降趋势,但在21世纪初又有上升的趋势。粤西南的湛江出现霜降风害次数则更少,1951~2002年仅出现16次,不及粤中广州的一半,不及粤北韶关的1/6,1951~2002年的52年中,未出现霜降风害的年份达38年,占73%,可见霜降风害的影响主要影响粤北地区,粤中地区基本是1.4年一遇,南部则是3.3年一遇。
(3)霜降风害总天数的阶段性变化
各年各地霜降风的总天数变化很大,粤北的韶关1951~2002年共出现霜降风害602天,年均11.6天,过程最多天数是26天。从各年代看:20世纪50年代出现105天,年均11.7天;60年代94天,年均9.4天;70年代124天,年均12.4天,80年代109天,年平均10.9天,1990~1999年123天,年均12.3天,2000年至2002年共47天。年代之间除60年代平均天数略偏少外,其余各年代之间差异不明显。粤中的广州1951~2002年共出现150天,其中20世纪50年代出现29天,年均3.2天;60年代13天,年均1.3天;70年代51天,年均5.1天,80年代32天,年均3.2天,90年代10天,年均1.0天,2000年至2002年共15天。
(4)霜降风害强度的阶段性变化
由表1可见,粤北的韶关各年代强度平均值差异不大,在3.0~3.8之间,粤中的广州在0.3~1.4之间,粤南部的湛江在0.1~0.8之间,各站点均以70年代强度平均值最大。
表1、各年代霜降风出现的次数、天数和强度
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地点
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年代
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出
现 年
份
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总次数
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年均次数
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总天数
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年均天数
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年均强度
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无霜降风年数
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韶关
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1951~1959
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1951、1952、1953、1954、1955、1956、1957、1958、1959
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19
|
2.1
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105
|
11.7
|
3.2
|
0
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1960~1969
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1960、1961、1962、1963、1964、1965、1966、1967、1968、1969
|
20
|
2
|
94
|
9.4
|
3
|
0
|
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1970~1979
|
1970、1971、1972、1973、1974、1975、1976、1977、1978、1979
|
18
|
1.8
|
124
|
12.4
|
3.8
|
0
|
|
1980~1989
|
1981、1982、1983、1985、1986、1987、1988、1989
|
20
|
2
|
109
|
10.9
|
3.1
|
2
|
|
1990~1999
|
1990、1991、1992、1993、1994、1995、1996、1997、1998、1999
|
20
|
2
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123
|
12.3
|
3.3
|
0
|
|
2000~2002
|
2000、2001、2002
|
8
|
|
47
|
|
|
0
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|
梅县
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1951~1959
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1953、1954、1955、1956、1957、1958、1959
|
12
|
1.5
|
52
|
6.5
|
1.9
|
2
|
|
1960~1969
|
1960、1962、1963、1964、1968、1969
|
9
|
0.9
|
36
|
3.6
|
1.3
|
4
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1970~1979
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1970、1971、1972、1973、1974、1975、1976、1977、1978、1979
|
17
|
1.7
|
84
|
8.4
|
2.5
|
0
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|
1980~1989
|
1981、1982、1983、1985、1986、1987、1988、1989
|
14
|
1.4
|
65
|
6.5
|
1.8
|
2
|
|
1990~1999
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1990、1991、1992、1993、1994、1995、1996、1997、1999
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11
|
1.1
|
49
|
4.9
|
1.3
|
1
|
|
2000~2002
|
2000、2001、2002
|
5
|
|
20
|
|
|
0
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广州
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1951~1959
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1953、1954、1955、1957、1958、1959
|
9
|
1
|
29
|
3.2
|
1.4
|
3
|
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1960~1969
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1962、1964、1969
|
3
|
0.3
|
13
|
1.3
|
0.4
|
7
|
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1970~1979
|
1970、1971、1973、1974、1975、1976、1977、1978、1979
|
10
|
1
|
51
|
5.1
|
1.4
|
1
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|
1980~1989
|
1981、1982、1983、1987、1988、1989
|
8
|
0.8
|
32
|
3.2
|
1.2
|
4
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1990~1999
|
1992、1997、1999
|
3
|
0.3
|
10
|
1
|
0.3
|
7
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2000~2002
|
2000、2001、2002
|
4
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|
15
|
|
|
0
|
|
湛江
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1951~1959
|
1953、1955、1959
|
4
|
0.4
|
12
|
1.3
|
0.7
|
6
|
|
1960~1969
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1969
|
1
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0.1
|
4
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0.4
|
0.1
|
9
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1970~1979
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1970、1971、1975、1976、1977、1979
|
6
|
0.6
|
25
|
2.5
|
0.8
|
4
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1980~1989
|
1981、1988
|
3
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0.3
|
10
|
1
|
0.3
|
8
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1990~1999
|
1992
|
1
|
0.1
|
3
|
0.3
|
0.1
|
9
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2000~2002
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2001
|
1
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4
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2
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注:霜降风强度~3代表强,2代表中等,1代表轻,0代表无。将各年代的霜降风强度的和除以年代中的年数即得各年代的年平均强度。
四、典型年份
(1)1955年
粤北偏北地区10月下旬初出现了霜降风害天气过程,此时正值该地区晚稻灌浆结实期,但由于霜降风害持续时间短,故对晚稻生产危害较小;11月上旬前中期,受较强霜降风害影响,粤北偏北地区从11月3~20日,持续18天日平均气温≤18°C,其中有11天左右日平均气温≤15°C,最低日平均气温为10°C左右;粤北大部分地区从11月4~13日,持续≤18°C,其中有3天左右日平均气温≤13°C,最低日平均气温12°C左右;11月上旬后期至11月中旬前期,粤中、南部地区均出现3天左右≤18°C的低温过程。此时,全省大面积晚稻正处灌浆结实期,故对晚稻生产影响较大,加上前期又受寒露风害影响,造成全省晚稻比上年减产0.6亿多公斤。
(2)1959年
11月上旬后期受强冷空气影响,全省自北到南均出现一次较强的霜降风害过程,其中粤北地区持续6天左右,日平均气温≤15°C,最低日平均气温8°C~10°C;粤中、南地区持续5天左右日平均气温≤18°C。此时晚稻正处灌浆充实期,全省总产比上年减4125万公斤,其中原梅县地区减产最多达1021万公斤,其次是原湛江地区。
(3)1964年
1964年11月上旬中后期,至11月20日,粤北地区持续8~12天日平均气温≤18°C,其中11月13~15日日平均气温在12°C或以下,粤中地区和南部沿海也出现了6天左右的霜降风害过程,加上当年春季出现严重低温阴雨天气,晚稻季节有所推迟,使大面积灌浆充实的晚稻受到较严重的危害,因而出现了全省性的晚稻减产,全省比上年平均每公顷减195公斤(13公斤/亩),总产减4.3亿公斤,其中原汕头地区减产最多,每公顷减1005公斤(67公斤/亩),总产减2.1亿公斤,其次是原惠阳地区,每公顷减315公斤(21公斤/亩),总产减0.78亿公斤。
(4)1970年
粤北地区于10月26日出现霜降风害,直至11月上旬中后期结束;11月15日第二次霜降风害波及全省范围,南部沿海均受其害,加上9月底和10月中旬受寒露风危害,全省比上年平均每公顷减540公斤(36公斤/亩),总产减9.4亿公斤。其中原佛山地区减产最多,每公顷减675公斤(45公斤/亩),总产减2.37亿公斤;其次是原肇庆地区,每公顷减615公斤(41公斤/亩),总产减1.36亿公斤。
(5)1976年
粤北地区在10月24日和11月初先后两次遭受霜降风危害后,11月中旬前中期又第三次受霜降风害侵袭,这次霜降风害强度大,过程波及全省范围,粤北持续10~11天,三连地区达16天;粤中、南地区持续7~9天。由于当年春季倒春寒害严重,使早、晚稻生产季节推迟,许多地区在“立秋”至“处暑”后才插秧;加上当时不少地区推广三季水稻连作,并普遍采用迟熟品种,整个生产季节明显推迟,故当受第三次霜降风害袭击时,大面积正处灌浆中后期的晚稻,受害极其严重。因此,在1975年晚稻减产的基础上,全省平均每公顷又减产390公斤(26公斤/亩),总产减7.05亿公斤。
(6)1978年
10月下旬中后期一股强冷空气,即霜降风害席卷全省范围,粤北达寒潮标准,24小时日平均气温降温幅度:粤北达10°C~12°C,粤中达7°C~9°C,粤南达4°C~6°C,过程极端最低气温:粤北达3°C~5°C,粤中6°C~8°C,沿海部分地区11°C~12°C,是建国以来同期最低值,粤北局部地区出现初霜,也是建国后最早的初霜。11月上旬末出现第二次霜降风害过程,粤北山区持续6~7天,其余地区持续3~5天,加上10月中旬受强寒露风危害,致使全省晚稻平均每公顷比上年减510公斤(35公斤/亩),总产减10.65亿公斤。其中原佛山地区危害最重,每公顷比上年减892.5公斤(59.5公斤/亩),总产减3.04亿公斤;其次是肇庆地区,每公顷比上年减780公斤(52公斤/亩),总产减1.74亿公斤。
(7)1981年
10月下旬前中期,第一次霜降风害袭击粤北和粤中地区,粤北持续5~6天(连山8天),粤中持续3~4天;过程日平均气温:粤北13°C~15°C,粤中16°C~18°C;过程极端最低气温:粤北和粤中偏北地区10°C以下(连山5.8°C),粤中偏南10°C~12°C。11月上旬前期,又出现全省范围的第二次霜降风害过程,粤北持续10~12天(连山18天),南部沿海(含雷州半岛)3~5天,本省其余地区6~9天。由于两次霜降风害过程气温低,持续阴雨寡照时间长,严重影响晚稻灌浆结实。据南海调查,当年晚稻平均结实率仅72.6%,比1980年减15.2%,千粒重降低1~3.2克,减少10%左右,秕粒明显增加。加上10月上旬末曾受寒露风危害,致使全省晚稻平均每公顷比上年减585公斤(39公斤/亩),总产减12.31亿公斤。其中原佛山地区减产最多,每公顷减1305公斤(87公斤/亩),总产减4.2亿公斤;其次是原汕头地区,每公顷减1050公斤(70公斤/亩),总产减2.14亿公斤。
(8)1988年
10月下旬后期受强冷空气入侵影响,全省大部分地区出现了日平均气温降幅达10°C以上,并持续3天以上霜降风害天气过程,极端最低气温:粤北10°C~11°C,粤中12°C~13°C,并持续阴雨寡照,使正处灌浆乳熟的晚稻茎叶早衰枯萎、灌浆充实受阻,晚稻结实率和千粒重明显降低,全省平均每公顷比上年减390公斤(26公斤/亩),总产减7.08亿公斤。
(9)1992年
年内出现2次霜降风过程,第一次影响北部局部地方,第二次影响全省范围,每个台站都出现霜降风。对晚稻迟熟品种危害较大,造成减产,属于重年景。
10月21~28日,北部有8个台站出现第一次霜降风过程。过程天数为3~5天。过程平均气温为16.5°C~17.6°C,极端最低气温为8.0°C~10.6°C。过程平均日照时数每天在8小时以上,无降雨,以晴朗天气为主。
11月7~18日,全省所有台站都出现第二次霜降风过程。过程天数北部地区为9~11天,中部地区为6~8天,南部及沿海地区为3~5天。过程平均气温,北部地区为12°C~13°C,中部地区为14°C~15°C,南部及沿海地区为16°C~17°C;极端最低气温,北部地区为2°C~5°C,许多地方出现初霜,中部地区为6°C~8°C,南部及沿海地区为9°C~10°C。过程平均日照时数,北部和中部偏北地区多为3~5小时,中、南部地区为6~9小时,北部和中部偏北地区部分地方有1~3天降雨,北部和中部偏北地区以多云天气为主,中南部地区以晴天间少云天气为主。
由于全省范围内出现霜降风天气,自北至南气温明显下降,气温低并吹干燥的北风。致使晚稻禾苗茎叶迅速枯黄早衰,不利灌浆充实,谷粒不饱满,千粒重减轻,部分迟熟种甚至不能灌浆结实,出现“早收尸”的现象,尤其中南部受危害较严重,造成较大减产。中山市本年晚稻亩产比1991年每亩减产28公斤,其次潮州市每亩也比1991年减产21公斤。本年全省晚稻总产量比1991年减产3.56亿公斤。
五、防御对策
(1)根据气候规律科学搭配品种和适时播植
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