农业气象灾害

第四章　农业气象灾害

农业气象灾害是自然灾害的一种，一般是指农业生产过程中所发生的导致农业减产的不利天气或气候条件的总称。天津主要的农业气象灾害有干旱、洪涝、冰雹、大风、倒春寒、冬小麦冻害、麦收连阴雨、小麦干热风、霜冻等，其中以旱灾最为常见，对天津农作物的生长和收成产生不同程度的影响。

4.1　干旱

天津位于中纬度欧亚大陆东岸，华北平原东北部，处于北温带季风气候区，干湿分明是其主要气候特征之一。天津降水年际变化非常大，统计1951年以来来天津各区县降水资料显示，年降水量年际差值最大的是静海县，达944.8mm，地区之间差异最大为669.9mm，相当于一年多的降水量。另外，天津降水主要集中在夏季，约占70％。由于降水的时空分布不均匀，因而，旱灾、涝灾时常发生，以旱灾为主。表4.1给出天津市各区县年降水量最大年际差值。

表4.1　天津各区县1971～2000年年降水量最大年际差值（mm）

干旱是指因久晴无雨或少雨，降水量较常年同期明显偏少而形成的一种气象灾害。干旱问题十分复杂，涉及的面也很广，可分为气象干旱、农业干旱、水文干旱等。干旱作为一种由气象因素引发的自然灾害，具有出现频率高、持续时间长、波及范围广的特点。

评估干旱的方法很多，有些主要考虑本地降水与常年差异程度，有些考虑降水与蒸发，有些不仅考虑降水多少，还考虑农业或农作物的需水特征来评估干旱。为了更好地反映天津干旱灾害情况，这里分别就气象干旱和农业干旱进行了分析与叙述。

4.1.1　气象干旱

该方法能客观评价本地区降水与常年降水比较时的盈亏程度，可以反映降水的变化趋势，对当前作物的干旱评估有一定的指示意义。这里采用不同时间尺度的降水距平百分率来划分干旱等级（见表4.2）。

表4.2　降水距平百分率划分干旱标准

天津市一年四季均可有干旱发生，干旱范围较大，发生次数较多，素有”十年九旱”之称，并以春旱最严重，还常出现冬春、春夏或夏秋连旱，甚至冬春夏、春夏秋连旱、连续多年干旱等。特别是20世纪80年代以来，天津进入干旱少雨阶段，干旱发生更为频繁。全市范围最长连旱时间达4年，如1980～1983年。由于降水年内分布不均，有70％～80％的年份出现阶段性干旱。根据年降水量统计，全市各区县旱和大旱的发生率为30％～48％，其中塘沽最高，北辰区最低，图4.1显示了天津各区县1951年以来干旱发生机率。

图4.1　天津各区县1951～2000年年降水表现出的干旱机率（％）

4.1.1.1　春旱

春季是天津旱情最重、影响也最大的季节。全市各区县1971～2000年30年的统计中，旱年一般出现12～19年。影响范围大、持续时间最长的一次连旱发生在20世纪70年代的1971～1976年，其次是1994～1997年。30年中，70年代春旱出现次数最多，其次是90年代，80年代相对较少。春旱的发生给春季播种造成很大的影响，当干旱发生时，土壤湿度不能满足种子的发芽生长，降低出苗率，严重影响农业生产。

表4.3　天津各区县1971～2000年春季干旱发生次数

4.1.1.2　夏旱

夏季是天津的多雨季节，各区县季降水量在380～500mm之间，占全年降水量的73％～76％，故旱情比春季轻。干旱出现的频率少于各季，旱情大多呈间歇性，隔年或隔几年出现一次，并且各地夏季干旱不完全同步，这与降雨地区分布不均关系很大。夏旱严重的年份有1951、1968、1972、1980、1983、1997、1999、2000年等。1971～2000年30年间天津市各区县出现夏旱的年份在10～16年，其中20世纪90年代出现频率最多，10年中多达5～7年，而70年代夏旱出现相对较少，一般仅有2～3年，80年代居中。盛夏干旱平均约两年一次，有时也连年发生。夏季、盛夏期正是农作物生长的旺季，水分需求量最多，干旱的出现，严重影响了农作物的生长发育，造成严重危害，尤其是进入90年代以来，夏季连年少雨干旱，给农业生产带来极为不利的影响。1989年盛夏干旱，7月下旬和8月上旬降水不足10mm，全市农作物157万多亩受灾，99万多亩成灾。1999年盛夏干旱，8月份降水仅40.9mm，全市302万多亩农作物受灾，229万多亩成灾。

表4.4　天津各区县1971～2000年夏季干旱发生次数

4.1.1.3　秋旱

天津各区县秋季降水量一般在77～94mm之间，占全年总降水量的13％左右，比春季稍多。统计分析1971～2000年30年内天津市各区县秋季干旱状况，秋旱年份一般为10～15年左右。其中80年代秋旱出现频率最高，一般为5～6年，70和90年代出现频率大体相近，为3～4年左右。干旱较严重的年份主要有1975、1979、1981、1982、1994、2000年等，秋旱的发生严重影响作物抽穗、灌浆及蜡熟期的生长，是大秋作物产量下降的主要原因，严重秋旱还影响小麦播种等。

表4.5　天津各区县1971～2000年秋季干旱发生次数

4.1.1.4　连旱

几季连旱对农作物影响更大，1971～2000年30年间天津出现连旱的年份有22年，只有1973、1977、1978、1985、1987、1988、1991、1995年全市无一区县出现连旱现象，其他年份都在某区县出现过连旱。其中：1972年的春夏连旱、1982年的春夏秋连旱、1989年春夏连旱或春夏秋连旱、1992年春夏连旱、1993年春夏秋连旱、1997年春夏或春夏秋连旱、1999年夏秋连旱以及2000年的夏秋或春夏秋连旱基本上为全市范围内的连旱。进入20世纪90年代以来，连旱现象有增加的趋势。

表4.6　天津各区县1971～2000年各年连旱统计

4.1.2　农业干旱

黎贞发结合天津地区农业特点采用两种干旱指数进行农业干旱评估。一种为降水指数，它主要考虑本季降水量，同时考虑上季降水对土壤底墒的贡献；另一种为积分湿度指数，该方法既考虑本季降水量，又考虑了农业需水量与需水规律和供水量与供水规律及其配合程度，很适用于农业干旱的评估。

（1）降水指数法

降水指数既考虑了本季降水量，又考虑了上季的降水，所以该方法对评估生长期比较长的作物干旱，如冬小麦、玉米、水稻等，较为准确和实用，有更明确的生物学意义。

计算方法：

式中：I——干旱指数

　　　P₁——本季降水量

　　　P₂——上季降水量

　　　——本季降水量多年平均

　　　——本季降水量多年平均

　　　a₁ a₂——权重系数

用I的距平划分干旱指标：

用此方法可计算季干旱，也可以分析多季连旱状况。

表4.7　降水指数法干旱评估指标

结果及分析：

用此方法对全市9个区县计算结果得出：全市平均，春季干旱年比例占55％，其中重旱占15％，中旱占25％，轻旱占15％；夏季干旱年比例占40％，其中重旱占6％（静海占14％），中旱占16％，轻旱18％；秋季干旱年比例占52％，其中重旱年占5％，中旱年占23％，轻旱年占24％；冬季干旱对本地农业意义不大，未做统计。

从发生干旱的时间分布来看，春旱以20世纪90年代最重，有60％的年份发生干旱，其中，重旱年份占26％，其次是50～60年代，70～80年代较轻，为48％；夏旱从50年代到90年代成明显加重趋势，从50～60年代的38％到90年代的55％；而本市秋旱呈现下降趋势，由50～60年代的60％下降到90年代的34％。从发生的地域分布来看，春旱以静海、大港、津南等南部地区发生越来越严重，发生重旱的年份从50～60年代的17％上升到90年代的40％～50％，另外，宝坻、武清等中部地区春秋旱有加重的趋势。

（2）积分湿度指数法

积分湿度指数主要考虑了本季降水对农业需水的满足程度，因此，用该方法更适合于评估诸如油料作物、蔬菜等生长期短的作物，以及评估冬小麦、玉米、水稻等大田作物的某一发育期的干旱发生程度。

计算方法：

式中：I——干旱指数

　　　K——月湿润指数

　　　T_i——月平均气温（℃）

　　　n——月平均气温大于0℃的月数

　　　其中：K=R/（0.19^*（20+T）²（1-R））

　　　R——月降水量

　　　T——月平均气温

　　　R_a——月湿度平均值

表4.8　积分湿度指数法干旱指标

结果及分析

统计表明，全市平均，春季干旱年比例达97％，其中极旱43％，重旱占26％，中旱占26％，轻旱占2％；夏季干旱年比例占12％，其中重旱占1％，中旱占4％，轻旱7％；秋季干旱占95％，其中极旱8％，重旱24％，中旱55％，轻旱8％。值得注意的是90年代春夏旱加重，尤其夏旱发生频率明显增加，秋旱有减弱趋势。

4.2　涝灾

4.2.1　雨涝

1951～2000年间近50年来，天津雨涝年少于干旱年，尤其是20世纪80年代以来，雨涝年明显减少，但雨涝危害相当大。50年内全市范围出现涝灾最长的为1953～1956年连续4年。天津年降水量最多年份为1977年，全市年平均降水量923mm。各区县年最大降水量最多的出现在蓟县，达1213.3mm（1978年）。降水主要集中于夏季，尤其是7月下旬至8月上旬降水最多，全年中降水量超过100mm以上的旬约有56％出现在该期间。统计天津年降水量显示，全市涝和大涝的发生率为19％～41％，北部蓟县和东部沿海涝的发生率最大。全市降水量偏多30％以上的大涝年占总年数的13.5％。雨涝和降雨强度的关系很大，多雨年不一定至涝，少雨年也不一定不涝，主要取决于降雨的时间长短和强度。

4.2.2　洪涝

天津境内河流纵横，海河是上游多条河系的入海口，海河上游流域降水多而集中时，常常造成天津洪涝。客水造成的洪涝，记录中较早的是1801年，当年7月中旬至8月中旬，上游的滏阳河、滹沱河、大清河、永定河、潮白河、蓟运河等先后降大暴雨。各河河水猛烈下泻至津，天津大地一片汪洋。其后比较突出的是1939年，当时市区被淹泡一个半月，受灾人口80多万。1951年以后影响较大的洪涝是1963年，当年8月海河上游普降暴雨，太行山东麓发生历史上罕见的特大暴雨，暴雨中心降水量达1300～2050mm，洪水来势凶猛，很快逼近天津市，天津市周围水库的水位都超出市区数米。进入20世纪90年代以来华北虽以干旱为主，但1996年8月上旬海河流域上游出现大暴雨，局地出现特大暴雨，石家庄月雨量达500mm以上。由于暴雨强度大，雨势猛，造成海河流域发生大洪水，直接威胁天津的安全。

4.3　暴雨

天津暴雨多发期在夏季，尤其集中在7月下旬到8月上旬的20天内。天津地区大部地势低平，雨水不易宣泄，暴雨后在低洼地区易形成积水，造成雨涝。天津的暴雨最早出现于4月20日（宁河1987年），最晚结束于11月5日（市区1940年）。1971～2000年30年间，天津各区县暴雨一般在56～71天之间，平均每年2～3天，东部沿海和北部山区是天津暴雨相对较多的地区。一年之中,暴雨日数最多可达6天（宁河1984年,蓟县1996年），但部分干旱年份无一次暴雨过程出现。进入20世纪90年代以来，暴雨出现频率明显低于70和80年代，无暴雨出现的年份也比70、80年代增多，如北辰30年间有3年未出现暴雨，均出现在90年代。

表4.9　天津各区县1971～2000年暴雨出现日数（单位：d）

4.4　冰雹

冰雹突发性很强，直接危害农、林、果、牧业和温室、大棚等，经济损失明显。天津上空为西风环流和锋系活跃区，一般除冬季外各季都可能降雹。由于天津地形北高南低的特点，尽管北部低山丘陵仅占5％，但对冰雹的产生影响很大。

4.4.1　时空分布

天津各区县多年平均雹日为0.8～1.7天，蓟县最多，武清县和津南区最少。冰雹主要出现在3月下旬至10月中旬，但也有特殊例外，如：蓟县1985年10月30日降雹。初、终雹日期的年际差别悬殊，最早和最迟可差80～100天。各月雹灾日数以6、7月份最多。一天中14时至20时降雹机率最大，可达73％，其中16时为降雹高峰。多数降雹日只有一次降雹，偶尔也有一天内几次降雹，如：1980年9月1日，津南区从11时至13时30分，先后三次降雹，全区有73％的农田被毁。海上与陆地冰雹的日变化区别较大，白天雹云移入海面上空往往减弱或消失，夜间则有可能加强。

图4.2　天津降雹次数日变化

表4.10　天津各区县1971～2000年各月冰雹出现天数（单位：d）

近50年来天津市冰雹日数总体呈现减少态势（图4.3）。20世纪50年代初至60年代末冰雹天气发生频率较高，多数年份在1～3天，发生概率为70％，70年代初至80年代末相对减少，而90年代以来冰雹天气发生概率明显降低，仅为37.5％。

图4.3　1951～2000年天津市冰雹日数变化

4.4.2　冰雹路径

影响天津的冰雹主要有六条路径，多数从北京平谷县或河北省香河县、霸县、玉田县、丰润县侵入，为东西向路径，少数从河北省大成县北上，影响静海县，这是一条南北向路径。常因此路径上独流碱河的阻挡而使静海县南部降雹机率增加。另外，东丽区大毕庄、东丽区与大港区和津南区交界处，也相对多雹。

图4.4　天津市冰雹路径示意图

4.5　大风

4.5.1　空间分布

由于各地地表热力和动力性质多有不同，且地面粗糙度有明显差异，天津大风分布的地区差异显著，总趋势为沿海多于内陆，平原多于山区。统计表明天津地区大风的年平均日数为7～48天，塘沽为多发中心，蓟县为少发中心。每年大风日数存在很大的差异，塘沽区1966年大风日数多达78天，而1953年仅14天。而在大风出现较少的蓟县年最多大风日数仅37天（1966年），1988、1989年全年无大风日。

图4.5　1971-2000年天津平均大风日数（d）空间分布

4.5.2　时间分布

天津大风日数在时间呈现明显的季节特征，春季大风日数最多，占全年的39％，冬季次之，秋季、夏季大风依次减少。大风在各月的分布中，4月份大风最常出现，各地平均在1.3～6.7天，8月份大风最少，各地平均在0.2～2.1天。

表4.11　天津大风日数季节分布表（单位：0.1d）

表4.12　天津平均大风日数月分布（单位：0.1d）

统计塘沽区1951年以来大风（≥17m/s）变化趋势发现（图4.6），20世纪50、60年代大风日数呈明显上升趋势、70年代至80年代中期变化较为平稳、而从80年代中后期开始大风出现了明显减少趋势。

图4.6　1951～2000年天津市塘沽区逐年大风日数

1991～2000年大风日数比此前年平均减少10～29天，减少最大的在我市西部。以西青为例，年减少27天。各月大风都变少，5月份减少得最多。

图4.7　天津1991～2000年比90年代前平均减少的大风日数（d）

4.6　倒春寒

倒春寒是春季回暖过程中由冷空气活动造成的气温持续低于同一时期侯平均值、并对农业生产等造成影响的天气气候现象。倒春寒发生的时段为3月1日至4月30日。气象指标为倒春寒发生日期内日平均气温或最低气温24小时降幅首次达到3℃或以上的日期；终止日期是指倒春寒天气发生后，日平均气温稳定回升到当日所在滑动侯的平均气温气候标准值的日期。倒春寒的等级由最大降温幅度、气温距平和持续时间三个要素决定。

统计天津地区各区县1971～2000年春季气温显示，天津出现倒春寒的几率不大，30年中有仅有7年出现程度不同的倒春寒。1976年最为严重，全市13个区县全部达到严重倒春寒标准，1979年宁河、北辰、市区、东丽、汉沽、塘沽亦出现严重倒春旱。20世纪80年代仅1987年在静海、北辰、市区等部分区县出现一般倒春旱。1990年蓟县、宝坻、武清、静海、西青、北辰、天津也出现了一般倒春寒。90年代有3年出现了一般倒春寒，分别为：1991年的蓟县、宁河、静海、市区、东丽、塘沽；1993年的大港；1996年的蓟县、武清、静海。因此可以发现近年来天津倒春寒发生的趋势是随着春季温度整体升高，气温变幅的加大，倒春寒出现几率增多，不过程度较轻，且范围不大。

4.7　干热风

小麦干热风是小麦扬花灌浆期间出现的一种高温低湿并伴有一定风力的综合性农业气象灾害。干热风是通过高温、干燥和强风三者的综合作用，轻则造成籽粒秕，植株早衰，重则加速植株死亡，从而造成小麦不同程度的减产。遇轻干热风的年份，可减产5％～10％；重的年份，可减产10％～20％，有时可达30％以上，而且影响小麦的品质及降低出粉率。统计1971～2000年天津冬小麦灌浆期（5月上旬至6月中旬）干热风出现情况显示，天津干热风出现的空间分布极不均匀，30年中，静海高达155天，而宁河仅有37天，汉沽也仅有38天。1970年至2000年中，80年代干热风最多，70年代和2000年代基本持平。

表4.13　天津各区县1971～2000年干热风出现日数（单位：d）

从时间段上看，5月下旬和6月上旬最多，约占冬小麦灌浆期干热风的70％，5月上旬至6月中旬出现较少。其中天津市发生的干热风灾害一般以轻干热风为主，重干热风只占全部干热风的23％～41％。

表4.14　5月上旬至6月中旬各区县干热风出现日数（单位：d）

4.8　冬小麦冻害

不同的小麦品种，其耐寒程度不同，当极端最低气温小于-14℃时，冬性品种遭受冻害；当极端最低气温小于-12℃时，弱冬性品种遭受冻害；当极端最低气温小于-10℃时，半冬性品种遭受冻害。统计天津地区1971～2000年冬季极端最低气温小于-14℃、-12℃、-10℃的出现几率显示，北部地区高于南部，市区、塘沽低于郊区。20世纪80年代后期开始，冻害程度低于70～80年代。

表4.15　1971～2000年不同小麦品种平均受冻害天数（单位：d）

4.9　麦收连阴雨

麦收连阴雨是指6月上旬和中旬小麦收获期内连续3天或以上，总雨量≥20mm的阴雨天气（过程可有间歇，但这天的日照时数必须≤6小时），将影响小麦收割、打场，严重的使小麦发芽霉烂，造成丰产不丰收。天津麦收期间出现连阴雨天气较少，1971～2000年30年间，一般只有3～4年出现。1979年6月3～6日以及18～20日出现了2次连阴雨天气过程；1989年各区县连阴雨天气一般为4天，蓟县5天，宝坻多达8天。

表4.16　1971～2000年麦收连阴雨总体情况

4.10　霜冻

霜冻是指在初秋春末季节里，由于冷空气的入侵，温度骤降，当气温在短时间内下降到农作物生长所需的最低温度以下时，使农作物遭受冻害的现象。霜冻以地温（地面最低温度）首次下降0℃或者以下，作为初霜冻出现的指标。通常把秋季第一次发生的霜冻称为初霜冻，因为初霜冻总是在悄无声息中就使农作物受害，所以有农作物“秋季杀手”的称号。温度降的越低，霜冻的威力就越大，造成的损失也越严重。而终霜冻是指春季地温（地面最低温度）最后一次出现在0℃或者以下。

天津市初霜冻一般出现在10月中下旬，最早出现在9月27日，最晚出现在11月19日。天津市各区县平均每年的霜冻期在48～77天之间，一般情况北部比中部、南部多，20世纪90年代以来，霜冻日数明显减少，初霜晚、终霜早。终霜冻最早结束在1月30日，最晚于5月2日才结束，一般结束于3月中下旬至4月初。

表4.17　1971～2000年天津各区县霜冻日数（单位：d）

表4.18　天津各区县初（终）霜出现日期（日/月）