(三)风雹灾
1.什么是风雹灾害
夏天,积雨云强烈发展,云塔急剧增高,云砧迅速伸展,随之乌云密布,电闪雷鸣,狂风大作,继而冰雹倾砸、大雨滂沱的天气来临。人们称这种与降雹相伴的强对流天气为雹暴。雹暴及冰雹合称为风雹灾害,是我国的主要气象灾害之一。1970—1990年对我国风雹灾害的统计数据表明,我国风雹灾害的年平均受灾面积为421.21万公顷,占各类自然灾害受灾面积的10.77%。1983年我国遭受严重的风雹灾害,受灾面积占各类自然灾害总受灾面积的16.51%。
(1)雹暴的种类及其降雹强度
雹暴根据发生条件、发展过程和降雹强度可分为气团雹暴、飑线雹暴、冷锋雹暴三种。在稳定的大型天气系统中,一个单一气团在大气不稳定且能量很大时,只要有较弱的扰动就能形成气团雹暴。气团雹暴中,气流的垂直切变小,是一种弱降雹天气,因其很少移动,所以降雹范围也小,只波及几个乡或几个县,所降冰雹大多是小冰雹,伴随风力也不大,危害较轻或基本无危害。飑线雹暴是在一个较强的启动天气系统中,当潮湿不稳定大气的对流运动猛烈发展时形成的。飑线雹暴中,气流的垂直切变大,移动快,降雹强度大,所降冰雹大多是大冰雹,降雹范围大,一条飑线雹暴活动通常造成十几个县甚至几十个县严重受灾。冷锋雹暴的发生往往和冷锋系统有关,在冷锋雹暴中一般产生几条飑线,它们一起从冷锋上迅速向暖区移动,形成几条与冷锋垂直(有的是平行的)降雹带。冷锋雹暴也是一种强降雹天气,降雹范围较大,一次冷锋雹暴活动也会造成数十个县甚至几十个县受灾。我国大范围的风雹灾害主要是由冷锋雹暴和飑线雹暴造成的。
(2)雹暴的活动特点
降雹区域常呈带状。这是因为雹云单体直径一般只有10~30公里,而在其中能够形成冰雹的部分就更小了,雹云的生命期一般只有半小时左右,以每小时几十公里的速度移动的雹云,所经之处只能是一条狭长的雹击带。
在雹击带内,冰雹断断续续出现,雹灾区域跳跃式分布。这是因为一个雹暴系统中存在几个雹云单体,各个单体又常常是间歇性发展起来的,因此雹击带中雹灾出现轻重相间的现象。
雹暴活动有比较固定的路径。雹暴活动不但与天气系统有关,而且与地形有关。在一定的天气系统影响下,因地形热力和动力的作用,使某地容易形成雹云,而且雹云受地形影响,逢山口夺路而出,沿山脉择河谷而行。这就使雹暴活动有比较固定的区域。比如,我国西部山区是一个多雹地区,我国东部地区南北方又各形成一条相对密集的多雹地带。
2.风雹灾害的时空分布
(1)风雹灾害地理分布
雹暴活动不仅与天气系统有关,而且受地形、地貌的影响也很大。我国地域辽阔,地形复杂,地貌差异也很大,而且我国有世界上最大的高原,使大气环流也变得复杂了。因此,我国的风雹天气波及范围大,风雹灾害地域广。
根据资料分析,我国青藏高原是雹日最多的地区,四川省的理塘和松潘以西,大部分地区年平均降雹日数在8天以上,其中还有两个多雹日中心,一个是唐古拉山周围地区,年平均雹日在20天以上;一个是西藏的黑河,年平均雹日是35天。这两个地区之所以雹日多,是因为海拔高度高,0℃等温线离地面较近,雹云中的霰粒、软雹、雹丸及小冰雹没能在空中融化,全部落到地面上,所以尽管雹日多,因为雹粒小,灾害一般不重。
青藏高原以东广大农业区,雹日较少,但一般雹粒比较大,灾害较重。广大农业区南北方各有一个相对的多雹日带。南方的多雹日带,从云贵高原向东出武陵山经幕阜山到天目山断续分布。这个多雹日带年平均有雹日1~3天。这支多雹日带的多雹灾地区主要分布在海拔1000~2000米的云贵高原和向东延伸到湖南西部山地和四川、湖北两省交界处山地。
北方多雹日带从青藏高原东北部出祁连山经黄土高原到蒙古高原,包括河北省北部和辽宁、吉林、黑龙江的一些地区。这是我国最宽、最长的一个多雹日带,年平均雹日是1~7天。这条多雹日带以海拔1000~2000米的黄土高原北部、蒙古高原南部及一些山脉的东侧雹灾最重。另外,年降雹日数较多的地方还有天山、秦岭、大巴山、长白山以及沂蒙山区等。我国平原地区、大沙漠、大盆地降雹较少。但是,伴有龙卷风的雹灾天气多出现在平原地区,如东北平原、华北平原、长江中下游平原及珠江三角洲平原等地。
(2)风雹灾害的时间分布
降雹日分布。尽管一日内任何时间均有降雹,但全国在各个地区都有一个相对集中的降雹时段。资料表明,我国大部地区的降雹时间70%集中在地方时13:00~19:00之间,以14:00~16:00之间为最多。湖南西部、四川盆地、湖北西部一带降雹多在夜间,青藏高原上的一些地方多在中午降雹。
降雹的月分布。我国各地降雹有明显的月份变化,其变化和大气环流的月变化及季风气候特点相一致,降雹区是随着南支急流的北移而北移,而且各个地区降雹带到来比雨带到来早一个月左右。一般说来淮河以南地区2月~5月多风雹天气,比如福建、江西、湖北、湖南3月~4月多风雹天气;黄淮地区5月~6月多风雹天气;东北、华北地区6月~10月为多风雹天气;青藏高原和其他高山地区6月~9月为多水雹月。
降雹的年分布。由于降雹有非常强的局地性,所以各个地区以至全国的年际变化都很大。从降雹范围看,用降雹县(市)次来表示,1980—1989年10年间,1987年风雹波及全国2150个县(市)次,是最多年;1980年、1981年、1984年、1988年为900个县(市)次,是最少年。可见,最多年的降雹次数是最少年的两倍多。江苏省,最多年1985年是61个县(市)次,最少年1980年是14个县(市)次,最多年是最少年的5倍。河北省,最多年1987年为194个县(市)次,最少年1988年为34个县(市)次,最多年是最少年的6倍。山东省,最多年1982年是126个县(市)次,最少年1981年是11个县(市)次,最多年是最少年的11倍。
3.风雹灾害特征
冰雹造成的危害,其特征是范围小、强度大。其强度与雹块大小、雹粒多少、降雹时间长短、降雹范围广度以及所伴随的风力和雨量有关。雹块的大小是冰雹能否造成灾害和造成灾害轻重的主要决定因素。通常直径小于2厘米的叫小冰雹,一般不会造成灾害,只有当数量特别多或持续时间很长时才会致灾。直径3~5厘米的叫大冰雹,一般会造成灾害。直径大于6厘米的叫特大冰雹,一般会造成严重灾害。据理论研究,直径为16~18厘米、重量在3公斤以下的冰雹,是有可能存在的;直径为30厘米、重量达11~12公斤的冰雹为罕见。不少研究报告提出,云中30厘米的雹块,需要60米/秒的上升气流支持,如果雹块再大,上升气流就支持不住了。因此,再大一些的冰雹只能是在地面上滚压复合而成,不可能是空中自然降落下来的。重量几百克到几千克的冰雹,其降落速度是30~60米/秒,相当于100~200千米/小时,比一般火车的速度还快2~3倍。它们能直接砸坏汽车、房屋、门窗、农作物或砸死砸伤人畜。例如,1964年6月14日,安徽太和县连降两次冰雹,每次大风和冰雹持续20分钟左右,严重的平均积雹达两三指厚,雹块大的如鸡蛋,小的似豆粒,并伴有8级以上大风,农作物普遍受害,受灾面积2.4万公顷,刮毁房屋4328间,砸伤283人。1967年3月26日,浙江嘉兴地区发生了历史上罕见的大风(龙卷风)灾害和冰雹灾害,影响长兴、吴兴、桐乡、嘉兴、嘉善等县。伴随大风而来的冰雹一般如煤球大,有的如鸡蛋大,最大的如拳头大,有些地方地面积雹13~17厘米厚,人畜被砸死砸伤,作物受到严重破坏。仅吴兴县就有35个公社、3个镇受灾,倒塌房屋5276间,损坏房屋3818间,87人丧生,510人受伤(其中重伤283人),沉农船20艘,伤亡牲畜46头。
冰雹数量的多少,也是决定冰雹致灾严重性的又一个重要原因。其表示法,一是平地积雹深度,一是单位面积上的雹粒数。地面积雹在20厘米以下的情况,在我国东部地区出现的雹暴天气中是较常见的,20~35厘米的情况较少见,35厘米以上的情况罕见。例如,1966年6月下旬,一场风雹天气突袭内蒙古自治区的察哈尔右翼前旗,平均地面积雹33厘米。1987年5月20日,甘肃定西县降冰雹,个别低洼处堆积冰雹达一米多深。1987年6月19日,山东潍坊、烟台降冰雹,一般地面积雹3~4厘米,最厚处达30厘米。经查阅多年降雹情况记录,比较常见的是每平方米50~70粒,100~400粒的属少见,再多属罕见。1987年7月4日,辽宁省兴城县降冰雹,每平方米面积上有810个雹粒,实属罕见。
降雹时间长短也是决定灾害轻重的因素之一。据统计,单次降雹持续时间,一般5~15分钟,最短的一分钟,最长的是间歇性降雹,可长达4~5小时,例如湖北省宜昌市1959年2月16日,持续降雹5小时22分钟。降雹间歇现象是极常见的。有报道,降雹持续时间在20分钟以上者50%是有间歇的。例如,根据河南省遂平县气象站资料,1959年4月28日下午该县一个半小时内下了三场冰雹,而且每次冰雹都铺满地面。降雹连日出现的概率也很大。我国甘肃、四川、云南、华北各省都有连续两天的降雹记录,有的地方可5天连续降雹。西藏的黑河1954年9月11日~21日,连续11天降雹,其连续降雹日数之多,为全国罕见。
一次雹暴活动波及范围的大小又是影响灾害危害程度的因素之一。一次雹暴活动一般造成几个县到十几个县受灾,几十个县受灾的情况也较常见。一百个以上的县受灾较少见。雹暴天气是雷暴天气强烈发展的结果。因此,降雹时常常伴有雷雨和大风(有时伴有龙卷风),导致破坏更加严重。例如,1987年9月8日,甘肃省天水市遭风雹袭击,风雹灾并不重,主要是伴有大雨,半小时降水量26毫米,引发山洪,冲走两人,另外造成13人受伤。又如,1974年4月12日,湖北省黄陂、孝感、大悟、麻城、红安等市(县)出现风雹天气,其中黄陂、麻城、红安伴有龙卷风,最大风力12级,龙卷风所到之处,房屋倒塌,塘水被吹干,人畜被卷入空中,损失十分严重。又如,1977年8月11日,山西榆次、平定、昔阳、太原等11个县市遭风雹袭击,冰雹造成的灾害并不重,主要是受风灾,风力一般为6~9级,阵风12级,风雹共历时半小时左右,造成118万亩农作物、1万多株树木倒伏或折断。
(四)低温冷冻
中国地域辽阔,地形复杂,气候类型多样。地区间的农、林、牧、渔分布和多种经营的农业布局类型各异。热量条件不足或异常变化造成的低温霜雪冻危害常因不同地区、不同季节、不同作物等而有差异。低温冷冻主要包括低温冷害、霜冻害、冻害三种。
1.什么是低温冷害
农作物生长期内,因温度偏低,影响正常生长,或者使农作物生殖生长过程发生障碍而导致减产的灾害,通常称为低温冷害。不同地区的低温冷害有较大差异。
(1)东北地区低温冷害
东北地区是中国重要的商品粮生产基地之一。但因其纬度较高,农作物生长期短且农作物生长期内热量条件不稳定,年际变化大,致使高温年增产、低温年欠收。所以,夏季低温就成为东北地区粮豆生产的主要气象灾害。20世纪60年代以后,1969和1972年由于气温低,热量明显不足,造成全区农作物大幅度减产。低温冷害引起了人们的广泛重视,“低温冷害”这个名词也正式开始使用。东北地区粮豆产量的年际波动,一般在50亿公斤以下,有些年份则超过50亿斤,而低温冷害是导致粮豆减产的一个重要因素。据研究,东北地区低温冷害发生频率高,1950年以来就发生了八次,其中造成粮豆减产的严重低温年有五次(即1954年、1957年、1969年、1972年和1976年)。黑龙江省平均减产30%以上,吉林省东部地区减产30%左右,辽宁省减产接近20%。其中三次严重冷害年(1969年、1972年、1976年)均使东北地区粮食总产量比上年减产50亿公斤左右。
低温冷害,按作物的影响时期和作物的受害机理,可分为延迟型冷害和障碍型冷害两大类。延迟型冷害是指农作物因生长期内温度长期偏低,热量不足,使作物生长进程减慢,出苗迟、发株晚、成熟迟、粒重降低、产量减少。延迟型冷害是东北地区的主要冷害是障碍型冷害。延迟型冷害是指农作物在孕穗、抽穗、开花时期,温度短时间明显偏低,影响作物正常的生殖生长,使其生殖器官的生理功能受阻,甚至完全不能受精,导致空壳,降低产量的低温冷害。上述两者同时出现则称为“混合型冷害”。统计表明,自新中国成立以来,冷害较重年集中在1951—1960年、1968—1977年这两段时间。东北地区冷害频繁,大约每四年有一次,而较大范围的低温冷害大约六年一次。黑龙江省冷害出现的频率最大,辽宁省最小。