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摘要 利用辽宁省常规气象观测站气温资料，1981—2010年美国环境预报中心（NCEP）500hPa高度场、850 hPa温度场、地面气压资料，依据辽宁省水稻各生长期低温冷害指标，从农作物秧苗期到分蘖成熟期，分析不同阶段低温冷害分布特征和致灾的天气学成因，总结低温冷害预报规律。
关键词 水稻；低温冷害；分布特征；天气学分型；辽宁省
中图分类号 S166 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）14-0228-02
Distribution of Rice Chilling Damages and Its Meteorological Factors in Liaoning Province
SUN Xiao-wei 1 JIANG Da-kai 1 WANG Ming-hua 1 WANG Sai-di 2 SANG Ming-gang 1 SHI Hong-ru 3
（1Liaoning Province Meteorological Observatory，Shenyang Liaoning 110016； 2 Fushun Meteorological Observatory； 3 The Meteorological Centers of Northeast ATMB of CAAC）
Abstract Used the temperature datas of automatic weather stations and NCEP 500 hPa height field and 850 hPa temperature field and surface pressure data from 1981 to 2010 to analyze the distribution characteristics and its meteorological factors leading to disaster at different stages of rice growing on the basis of growth indicators of rice.At the end，summarized the law of forecasting the rice chilling damages.
Key words rice；chilling damages；distribution characteristics；circulation type in meteorology；Liaoning Province
水稻作为我国第一大粮食作物，种植面积占总粮食作物的1/3以上，产量占40%以上，是我国近2/3人口的主食，也是辽宁省主要粮食作物，2004—2007年辽宁省水稻种植面积逐年增加，水稻产业的健康发展对辽宁省粮食安全具有重要作用。因辽宁省地理纬度高、气候寒冷、无霜期短，所以低温冷害对水稻的产量影响较大，东北地区每隔2～3年就有一次较明显的障碍型冷害，冷害年减产20%以上。北京大学王绍武等[1]分析水稻生产与夏季低温的关系，结果发现夏季低温对我国的农作物是可能产生相当作用的。由于气候异常的事件增多，年内气温波动幅度加大，使农作物障碍型低温冷害有频繁和严重的趋势。郑维忠等[2]通过诊断分析发现，影响东北夏季气温的关键海域是热带西太平洋暖池和中纬西太平洋，前期冬季热带西太平洋暖池SSTA和前期春季中纬西太平洋SSTA是预测东北夏季低温冷害的强信号。刘 刚等[3]人研究出夏季阻塞高压与东北冷涡活动天数呈显著的同期正相关，与长春、哈尔滨两地8月和夏季温度呈显著的同期负相关，表明亚洲阻塞高压是东北夏季低温的重要影响系统。目前，关于农作物低温冷害与气象要素关系的研究大多为气候学领域，侧重于观测事实和统计特征分析[4-5]，而对天气学发生机理和预测的研究则相对较少。因此，本文结合辽宁省地形特征、作物各生长期适宜生长条件，分析不同生长期灾害发生规律和致灾天气类型，提前做出水稻易出现低温冷害预报，对安排水稻生长区域、播种时间，有效防御水稻低温冷害起到参考作用。
1 资料与方法
本文选取资料为1981—2010年辽宁省常规气象观测站实况气温观测资料中的日最低气温、平均气温；1981—2010年美国环境预报中心（NCEP）资料中的500 hPa高度场、850 hPa温度场、地面气压资料。应用统计方法对水稻低温冷害的时空分布特征进行研究，应用天气学方法对发生水稻低温冷害的个例进行天气学分型和致灾规律分析。
2 各生长期水稻低温冷害发生规律
2.1 水稻低温冷害指标
水稻低温冷害通常指水稻遭遇生育最低临界温度以下的低温影响，从而导致水稻不能正常生长发育而减产[6]。本文的低温冷害指标针对辽宁省水稻作物的秧苗期（5月11日至6月10日）、分蘖期（6月10—30日）、夏季低温（7月1日至8月30日）3个生长时期对气温的要求不同进行选择，每个生长期的时间段选取依据辽宁省水稻多年观测生长发育情况的平均日期。
2.2 水稻低温冷害时间分布规律
通过对30年满足发生水稻低温冷害条件的站数从不同生长期分布来看，各时期水稻低温冷害中，夏季发生水稻低温冷害的天数最多，分蘖期发生的次数最少，其中夏季轻度低温次数约为重度低温的2倍之多。水稻低温冷害站数年分布特征表明，1989年水稻低温冷害较为严重，1994年低温冷害灾害最轻（图1），并且水稻低温冷害发生次数整体有减少的趋势。从旬分布特征来看，8月中旬和下旬发生低温冷害的次数最多（图2）。
2.3 各生长期水稻低温冷害地域分布特征
从地域分布特征可以看出，水稻低温冷害易发区在辽宁省的西北部和东北部地区有2个中心，其中沿海地区气温条件要明显好于内陆地区（图3）。水稻秧苗期中，低温冷害易发区在辽宁省的西北部和东北部地区，其中葫芦岛、锦州、盘锦、大连、鞍山、营口地区无水稻秧苗期低温冷害发生。水稻分蘖期中，低温冷害发生次数较少，只有朝阳北部、抚顺、本溪和丹东北部地区有水稻分蘖期低温冷害发生。水稻夏季低温中，轻度低温除大连南部地区外，全省基本都有发生，以沿海地区发生较少，中心集中在抚顺、清源、本溪县附近；中度低温冷害主要出现在辽宁省的西部和东北部地区，中心在朝阳西部和西丰、新宾；重度低温发生总数明显减少但阶梯形地域分布更加明显，建平以及西丰、清源、新宾一带为2个中心，在2个中心位置发生的重度低温冷害次数与轻度和重度低温冷害次数相当甚至更多。 3 各生长期水稻低温冷害天气学特征分析
3.1 大气环流场分型
造成水稻秧苗期低温冷害的天气类型主要为冷涡型和西北气流型（图4）。冷涡型较多，冷涡中心主要位于黑龙江省附近，中心气压为530～540 hPa。高压脊前西北气流型次之，发生的站点中，西北和东北部地区以冷涡型为主；北部地区发生低温冷害次数反而少，致灾天气类型主要为高压脊前西北气流。造成分蘖期低温的天气类型主要为冷涡型，冷涡中心主要位于吉林省附近，影响地区为辽宁东部地区。
水稻夏季低温按不同标准分为重度、中度和轻度3种。轻度夏季低温中，天气类型主要为冷涡型、西北气流型和两槽一脊型。其中西北气流型最多，冷涡型次之，两槽一脊型较低涡型最少。水稻夏季中度低温的影响天气类型与轻度低温一致，也为冷涡型、西北气流型、两槽一脊型，其中西北气流所占次数与冷涡型相当，两槽一脊型较少。造成重度水稻夏季低温的500 hPa天气形势场主要表现为冷涡型和西北气流型，其中西北气流型较多。
3.2 致灾天气类型分析
对大气环流场分型进行分析，水稻分蘖期低温冷害影响天气类型为冷涡型。水稻秧苗期，冷涡天气的影响大于西北气流型。夏季低温冷害中，两槽一脊型不能够形成重度低温，而且随着灾害程度的加剧次数明显减少。冷涡天气随灾害严重程度的加重而呈明显增加的趋势，说明冷涡天气造成的低温比较严重。
4 结论
（1）水稻低温冷害易发区在辽宁省西北部和东北部地区，有2个中心，其中沿海地区气温条件要明显好于内陆地区。
（2）夏季低温冷害影响高于水稻秧苗期和分蘖期，1989年是水稻低温冷害最严重的一年，8月下旬低温冷害最易发生。
（3）水稻的整个生长期中，冷涡型是对灾害程度影响最大的天气类型。冷涡位置不同，影响的低温冷害区域也不同。
5 参考文献
[1] 王绍武，马树庆，陈莉，等.低温冷害[M].北京：气象出版社，2009.
[2] 郑维忠，倪允琪.热带和中纬太平洋海温异常对东北夏季低温冷害影响的诊断分析研究[J].应用气象学报，1999，10（4）：394-401.
[3] 刘刚，沈柏竹，廉毅，等.亚洲阻塞高压分类及其与东北冷涡活动和东北夏季低温的联系[J].地理科学，2012，32（10）：1269-1274.
[4] 丁士晟.东北地区夏季低温的气候分析及其对农业生产的影响[J].气象学报，1980，38（3）：234-241.
[5] 陈卫军.宿迁市水稻生产现状及发展对策[J].现代农业科技，2010（20）：106-108
[6] 袁家峰.一次低温霜冻过程总结分析[J].云南大学学报（自然科学版），2012，34（增刊2）：343-346.
关键词 水稻；低温冷害；分布特征；天气学分型；辽宁省
中图分类号 S166 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）14-0228-02
Distribution of Rice Chilling Damages and Its Meteorological Factors in Liaoning Province
SUN Xiao-wei 1 JIANG Da-kai 1 WANG Ming-hua 1 WANG Sai-di 2 SANG Ming-gang 1 SHI Hong-ru 3
（1Liaoning Province Meteorological Observatory，Shenyang Liaoning 110016； 2 Fushun Meteorological Observatory； 3 The Meteorological Centers of Northeast ATMB of CAAC）
Abstract Used the temperature datas of automatic weather stations and NCEP 500 hPa height field and 850 hPa temperature field and surface pressure data from 1981 to 2010 to analyze the distribution characteristics and its meteorological factors leading to disaster at different stages of rice growing on the basis of growth indicators of rice.At the end，summarized the law of forecasting the rice chilling damages.
Key words rice；chilling damages；distribution characteristics；circulation type in meteorology；Liaoning Province
水稻作为我国第一大粮食作物，种植面积占总粮食作物的1/3以上，产量占40%以上，是我国近2/3人口的主食，也是辽宁省主要粮食作物，2004—2007年辽宁省水稻种植面积逐年增加，水稻产业的健康发展对辽宁省粮食安全具有重要作用。因辽宁省地理纬度高、气候寒冷、无霜期短，所以低温冷害对水稻的产量影响较大，东北地区每隔2～3年就有一次较明显的障碍型冷害，冷害年减产20%以上。北京大学王绍武等[1]分析水稻生产与夏季低温的关系，结果发现夏季低温对我国的农作物是可能产生相当作用的。由于气候异常的事件增多，年内气温波动幅度加大，使农作物障碍型低温冷害有频繁和严重的趋势。郑维忠等[2]通过诊断分析发现，影响东北夏季气温的关键海域是热带西太平洋暖池和中纬西太平洋，前期冬季热带西太平洋暖池SSTA和前期春季中纬西太平洋SSTA是预测东北夏季低温冷害的强信号。刘 刚等[3]人研究出夏季阻塞高压与东北冷涡活动天数呈显著的同期正相关，与长春、哈尔滨两地8月和夏季温度呈显著的同期负相关，表明亚洲阻塞高压是东北夏季低温的重要影响系统。目前，关于农作物低温冷害与气象要素关系的研究大多为气候学领域，侧重于观测事实和统计特征分析[4-5]，而对天气学发生机理和预测的研究则相对较少。因此，本文结合辽宁省地形特征、作物各生长期适宜生长条件，分析不同生长期灾害发生规律和致灾天气类型，提前做出水稻易出现低温冷害预报，对安排水稻生长区域、播种时间，有效防御水稻低温冷害起到参考作用。
1 资料与方法
本文选取资料为1981—2010年辽宁省常规气象观测站实况气温观测资料中的日最低气温、平均气温；1981—2010年美国环境预报中心（NCEP）资料中的500 hPa高度场、850 hPa温度场、地面气压资料。应用统计方法对水稻低温冷害的时空分布特征进行研究，应用天气学方法对发生水稻低温冷害的个例进行天气学分型和致灾规律分析。
2 各生长期水稻低温冷害发生规律
2.1 水稻低温冷害指标
水稻低温冷害通常指水稻遭遇生育最低临界温度以下的低温影响，从而导致水稻不能正常生长发育而减产[6]。本文的低温冷害指标针对辽宁省水稻作物的秧苗期（5月11日至6月10日）、分蘖期（6月10—30日）、夏季低温（7月1日至8月30日）3个生长时期对气温的要求不同进行选择，每个生长期的时间段选取依据辽宁省水稻多年观测生长发育情况的平均日期。
2.2 水稻低温冷害时间分布规律
通过对30年满足发生水稻低温冷害条件的站数从不同生长期分布来看，各时期水稻低温冷害中，夏季发生水稻低温冷害的天数最多，分蘖期发生的次数最少，其中夏季轻度低温次数约为重度低温的2倍之多。水稻低温冷害站数年分布特征表明，1989年水稻低温冷害较为严重，1994年低温冷害灾害最轻（图1），并且水稻低温冷害发生次数整体有减少的趋势。从旬分布特征来看，8月中旬和下旬发生低温冷害的次数最多（图2）。
2.3 各生长期水稻低温冷害地域分布特征
从地域分布特征可以看出，水稻低温冷害易发区在辽宁省的西北部和东北部地区有2个中心，其中沿海地区气温条件要明显好于内陆地区（图3）。水稻秧苗期中，低温冷害易发区在辽宁省的西北部和东北部地区，其中葫芦岛、锦州、盘锦、大连、鞍山、营口地区无水稻秧苗期低温冷害发生。水稻分蘖期中，低温冷害发生次数较少，只有朝阳北部、抚顺、本溪和丹东北部地区有水稻分蘖期低温冷害发生。水稻夏季低温中，轻度低温除大连南部地区外，全省基本都有发生，以沿海地区发生较少，中心集中在抚顺、清源、本溪县附近；中度低温冷害主要出现在辽宁省的西部和东北部地区，中心在朝阳西部和西丰、新宾；重度低温发生总数明显减少但阶梯形地域分布更加明显，建平以及西丰、清源、新宾一带为2个中心，在2个中心位置发生的重度低温冷害次数与轻度和重度低温冷害次数相当甚至更多。 3 各生长期水稻低温冷害天气学特征分析
3.1 大气环流场分型
造成水稻秧苗期低温冷害的天气类型主要为冷涡型和西北气流型（图4）。冷涡型较多，冷涡中心主要位于黑龙江省附近，中心气压为530～540 hPa。高压脊前西北气流型次之，发生的站点中，西北和东北部地区以冷涡型为主；北部地区发生低温冷害次数反而少，致灾天气类型主要为高压脊前西北气流。造成分蘖期低温的天气类型主要为冷涡型，冷涡中心主要位于吉林省附近，影响地区为辽宁东部地区。
水稻夏季低温按不同标准分为重度、中度和轻度3种。轻度夏季低温中，天气类型主要为冷涡型、西北气流型和两槽一脊型。其中西北气流型最多，冷涡型次之，两槽一脊型较低涡型最少。水稻夏季中度低温的影响天气类型与轻度低温一致，也为冷涡型、西北气流型、两槽一脊型，其中西北气流所占次数与冷涡型相当，两槽一脊型较少。造成重度水稻夏季低温的500 hPa天气形势场主要表现为冷涡型和西北气流型，其中西北气流型较多。
3.2 致灾天气类型分析
对大气环流场分型进行分析，水稻分蘖期低温冷害影响天气类型为冷涡型。水稻秧苗期，冷涡天气的影响大于西北气流型。夏季低温冷害中，两槽一脊型不能够形成重度低温，而且随着灾害程度的加剧次数明显减少。冷涡天气随灾害严重程度的加重而呈明显增加的趋势，说明冷涡天气造成的低温比较严重。
4 结论
（1）水稻低温冷害易发区在辽宁省西北部和东北部地区，有2个中心，其中沿海地区气温条件要明显好于内陆地区。
（2）夏季低温冷害影响高于水稻秧苗期和分蘖期，1989年是水稻低温冷害最严重的一年，8月下旬低温冷害最易发生。
（3）水稻的整个生长期中，冷涡型是对灾害程度影响最大的天气类型。冷涡位置不同，影响的低温冷害区域也不同。
5 参考文献
[1] 王绍武，马树庆，陈莉，等.低温冷害[M].北京：气象出版社，2009.
[2] 郑维忠，倪允琪.热带和中纬太平洋海温异常对东北夏季低温冷害影响的诊断分析研究[J].应用气象学报，1999，10（4）：394-401.
[3] 刘刚，沈柏竹，廉毅，等.亚洲阻塞高压分类及其与东北冷涡活动和东北夏季低温的联系[J].地理科学，2012，32（10）：1269-1274.
[4] 丁士晟.东北地区夏季低温的气候分析及其对农业生产的影响[J].气象学报，1980，38（3）：234-241.
[5] 陈卫军.宿迁市水稻生产现状及发展对策[J].现代农业科技，2010（20）：106-108
[6] 袁家峰.一次低温霜冻过程总结分析[J].云南大学学报（自然科学版），2012，34（增刊2）：343-346.