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第7章 高温干燥的气流——干热风

2009年6月初,在我国的山东省济南市刮起了干热风,由于长时间的干燥与高温,给市民造成了很多不适。实际上,干热风是气象学上的一个特殊概念,起初人们对它的认识只是干热风会给农业带来灾害。如五月底六月初正是小麦灌浆的时期,持续的高温和干燥会严重影响到小麦的灌浆。其实干热风对人的影响也是不可忽视的。在干热风盛行的5月底和6月初,由于这一段时间降水偏少、温度较高,所以在干热风天气中人们很容易出现皮肤酸痛红肿、眼睛发红、视力受损、神经紊乱、心情烦躁等症状,严重时还会出现虚脱、中暑等现象。由于干热风对面部皮肤的损害尤其严重,所以专家提示,在干热风天气里,外出时一定要采取防护措施,如戴上墨镜,在皮肤上涂一层防晒霜等。

1.干热风概述

从上面的内容中,我们可以了解到干热风的危害,那么什么是干热风呢?干热风又叫“干旱风”、“热干风”,习惯上也称“火南风”或“火风”。它是农业气象灾害的一种,常常出现在温暖季节,导致小麦乳熟期受害秕粒的干而热的风。

在干热风发生时,大气温度显著升高,而湿度却明显下降,并且伴随着一定的风力。这样的气象条件会使地面和小麦叶面的蒸腾加剧,根系吸水不足,从而导致小麦灌浆不足,情况严重时甚至导致小麦的枯萎死亡。热干风在我国的华北、西北和黄淮地区春末夏初时期都有出现。干热风通常可以分为高温低湿和雨后热枯两种类型,但均以高温危害为主。

关于干热风危害的气象指标,其研究结果因研究者的不同、冬麦春麦的不同、地区之间的差异而不同。一般而言,对于高温低湿型,可以分为轻干热风和重干热风两种。通常,日最高气温大于、等于29℃~34℃,14时风速大于、等于2~3米/秒为轻干热风。日最高气温大于、等于32℃~36℃,14时相对湿度小于、等于20%~30%,14时风速大于、等于2~4米/秒为重干热风。对于雨后热枯型,一般情况下小麦成熟前10天内有一次降雨过程,雨后转晴升温,2~3天内日最高气温达30℃以上。

2.干热风的成因

干热风的成因与各地的自然特点密切相关,一般而言,干热风发生地区的自然条件不同就会形成不同的干热风。在我国内陆地区,每到初夏,就会出现气候炎热、雨水稀少、增温强烈、气压迅速降低的天气现象,这样一来就会在内陆地区形成一个势力很强的大陆热低压。围绕这个热低压,就形成一个由外而内的气压梯度力,并且气压梯度力随着气团温度的增加而升高。在气压梯度力的作用下,干热的气流就会围着热低压旋转起来,从而形成一股又干又热的风,这就是干热风。干热风是一种气象灾害,强烈的干热风对当地的农作物如小麦、棉花、瓜果等会造成相当大的危害。不仅如此,据近几年的专家研究资料显示,干热风也会给人们带来不适。

在蒙古和我国河套以西与新疆、甘肃一带,由于气候干燥,这里经常产生大陆热低压。当热低压离开源地后,由于沿途经过干热的戈壁沙漠,所以空气会变得更加干热,因而干热风就会加剧。著名的塔里木盆地因为地处欧亚大陆中心,常年降水量很少,气候极端干旱,强烈冷锋越过天山、帕米尔高原后产生的“焚风”,常常给本地带来大范围的干热风天气。

而在黄淮平原,热干风的形成原因与前面几个地区又有所不同。这一地区干热风的形成主要是由于大气干旱造成的。春末夏初时期,北半球正值太阳直射角最大的时候,而此时北方在干燥气团的控制下,干燥少雨,天晴风多,地面增温快(平均最高气温可达25℃~30℃),凝云致雨的机会少,给干热风的形成提供了有利条件。这个时候刮起的干热风,对该地区小麦后期的生长发育极为不利。受中部山地的影响,再加上夏季刮东南风,胶东半岛北部就成了背风坡,到了夏季,这里同样会有干热风出现。虽然胶东半岛处在沿海位置,但由于受地形的影响,夏季气温要比同纬度的其他沿海地区高得多,降水相对也很少。

受太平洋副热带高压西部的西南气流的影响,我国江淮流域也有干热风出现。太平洋副热带高压自地面到高空都是由暖空气组成的,是一个深厚的暖性高压系统。这个高压在春夏之际停留在江淮流域上空,以后逐渐向北移动。在高压区内,风向是顺时针方向吹的,因此在副热带高压的西部,盛行西南风。正是由于这股西南风的影响,位于副热带高压的偏北部和西部地区,就会出现干热风天气。初夏时,北方还会有冷高压不断南下,不过势力呈逐渐减弱的趋势,最后发生变性。这股冷高压气流与副热带高压合并的时候,会使副热带高压的势力进一步增强,从而使晴好天气继续维持,而此时干热风则表现得更加明显。

在长江中下游平原,梅雨结束后往往出现“伏旱”天气,这时的天气晴朗干燥,再加上偏南干热风的出现,对双季早稻、中稻抽穗扬花的影响很大。

每年5月中下旬到6月上中旬之间,东亚大槽主体东移,在强度上也会明显减弱。不过,在东经120°附近还会有小槽出现,中亚的高脊也会继续存在。与此同时,由于受青藏高原的地形影响,西风气流和地形存在的摩擦作用,会使气流在东部的陕、晋、豫交界一带的低空形成一个反气旋环流。这个反气旋环流有两个峰区,分别在它的南、北两侧。与两个峰区相对应的,在地面上有两条峰带。其中,一条在北纬40°以北的中国内蒙古东北,另一条则在华南地区。处在高空槽后脊前的西北气流控制中的黄淮海地区,由于低空和地面处在两条锋带之间的反气旋区内,所以表现为天气晴朗,持续高温,空气干燥,很容易导致干热风天气的形成和加剧。我们可以将干热风分为三种类型,即西北气流型、高压脊型和高压后部型。

(1)西北气流型

从等压线分布图上我们可以看出,欧亚上空有两槽一脊,东海岸为一深槽,乌拉尔山为一低槽,华北和西伯利亚平原是一宽广高压脊。在这种气压分布的影响下,黄淮海地区受西北气流控制,加上上游暖平流的输送、空气湿度又小,所以在这一带通常表现为晴朗的天气,太阳辐射很强,在高空槽线过境后24~36小时后,干热风天气就开始盛行,这样的天气一般会维持3~4天左右。据相关数据表明,这一类型的干热风出现的几率比较大,大概占42%。

(2)高压脊型

在等压线分布图上,欧亚出现一脊一槽,东海岸为一深槽,而脊出现在黄淮海至西伯利亚平原地区。受西北气流控制,沿北纬35°~40°有一个高压伴随着温度暖舌逐渐东移,到达河套地区后形成华北暖高压脊,所以在这一带会出现干热风天气。不过,由于河套小高压是移动性的,所以干热风的持续时间不会太长,大概维持1~2天左右,强度并不大。这一类型的干热风出现的几率大概占30%。

(3)高压后部型

从其本质上来说,高压后部型天气形势与第二种类型有联系,也就是说这种类型的干热风天气往往是由高压脊内部转至高压脊后部时产生的,这时候空气的湿度还没来得及增加,而且当时的气温很高,所以会出现干热风天气。但随着脊后偏南气流随时间的增长而增强,空气的湿度增加,云层也就更容易形成,这时候干热风天气也就会逐渐消失了。高压后部型干热风天气的持续时间也很短,通常为1~2天,强度也比较小,发生的几率大约为28%。

在我国的西北地区,干热风的形成主要源自中亚地区东移过来的高压脊,这一高压脊在青藏高原和西北地区发展并增强。此外,青藏高原原地暖高压脊的向北挺进也是西北地区干热风的成因之一。受高压脊影响的地区,中、低层气柱维持下沉气流,天气晴朗,且不断有暖平流输送,最终形成干热风天气。大多数情况下,西北地区的干热风是由以上两类过程的共同作用而形成,发生时间大概在二十四节气的芒种前半个月。

3.防御措施

我们可以从前面的内容知道,作为一种自然灾害,干热风对农作物和人类的危害是不可小觑的。为了避免干热风给我们造成损失,对其采取一些防御措施是必不可少的。

通过多年的经验总结,我们对干热风采取的有效防御措施有:营造防护林带,搞好农田水利建设以便灌溉(浇灌、喷灌)以及施用化学药剂等。

(1)给小麦适时浇足灌浆水。一般情况下,小麦的灌浆水应选在麦收前两到三周浇足。如果在小麦生长前期就干旱少雨,灌浆水应该提前浇。

(2)根据实际情况浇好麦黄水。对于高肥水麦田,浇麦黄水可能会引起减产。因此对于这类麦田只要在小麦灌浆期没下透雨,就应在小雨后把水浇足,最好不要浇麦黄水。而对于对保水性较差的地块,如果土壤缺水,则需要在麦收前8~10天浇一次麦黄水。如果预测到近几天内有5级以上大风,则不要进行浇水,所以在浇麦黄水之前需要了解一下近两三天的天气情况。

(3)给小麦喷施磷酸二氢钾肥。为了增强小麦的抗干热风的能力,可在小麦孕穗、抽穗和扬花期,分三次对小麦喷施0.2%~0.4%的磷酸二氢钾溶液,以提高麦秆内磷钾含量。剂量把握在每1/15公顷喷50~75千克左右。值得注意的是,磷酸二氢钾溶液不可以与碱性化学药剂混合使用。此外还可以在小麦发育后期对其喷施硼、锌肥,这样有利于增强小麦的抗逆性和结实。

(4)在小麦开花期和灌浆期,喷施萘乙酸、氯化钙溶液,有利于增强小麦的抗干热风能力。

(5)喷洒食醋、醋酸溶液也可以起到预防干热风的作用。该溶液的喷洒应该选在孕穗和灌浆初期两个阶段,各喷一次。方法如下:取食醋300克或醋酸50克,加水40~50千克,可喷洒1/15公顷小麦。

4.干热风在新疆

地处我国西北地区的新疆是我国干热风危害最严重的地区之一。干热风天气多发生在春夏之间,以高温、低湿并伴有一定风速为主要特征。这种天气的出现,严重影响农作物的产量,尤其影响到正处在灌浆期的小麦,此外,干热风对棉花、玉米、瓜果等作物的影响也很明显。

发生在新疆的干热风有以下三种类型:

第一类是以高温低湿为主,并伴有一定的风速,我们称之为高温低湿型干热风。该类型的干热风,多出现在小麦扬花灌浆期,它的出现会使小麦灌浆速度缓慢,千粒量下降从而造成减产,在新疆,这类干热风发生次数比较多,是干热风的主要类型。

第二类干热风以风速大湿度小为特点,此类干热风发生时温度不一定很高,所以被称为大风低湿型干热风。由于它常与焚风同行,所以同样对农作物构成了威胁。

第三类干热风则是以高温为主,但通风性不是很好,所以我们把它叫做高温窝风型干热风。目前,我们对这类干热风的研究还不多,对它的形成作用机制还不清楚。不过这类干热风发生的次数比较少。

新疆干热风发生的特点为:南疆多于北疆,东部多于西部,盆地内部多于边缘地区。根据干热风发生的天数和频率的不同,我们可以把新疆划分为四个干热风区:

(1)严重干热风区:该地区全年发生干热风的天数在10天以上,出现的频率在15%以上。这一地区主要包括吐鲁番盆地、塔里木盆地东部铁干里克、若羌一带和哈密北部的淖毛湖戈壁一带。

(2)较重干热风区:该地区全年干热风出现的天数为5~10天,出现的频率为10%~15%。这一地区包括哈密南戈壁、准噶尔盆地腹部和西南、塔里木盆地北部和南部、三塘湖戈壁一带。

(3)轻干热风区:该区域内每年干热风出现的天数大概l~5天,出现频率不足10%。这一区域包括塔里木盆地西部、准噶尔盆地石河子至奇台一线的农区,额尔齐斯河河谷、塔城盆地、伊犁河谷、傅乐塔拉河谷。

(4)无干热风区:这一地区基本上没有干热风出现。这一区域包括北疆海拔在1000~1400米以上的地区,还有南疆和东疆1500~2000米以上的地区。

新疆干热风发生的时间大概在4月到9月之间,主要集中在6月到8月,以7月前发生的频率为最高。一次干热风的持续时间长短与当地的干旱情况有关,通常,在干旱地区,干热风的影响越严重,持续天数也就越长。如在干旱的吐鲁番盆地和淖毛湖戈壁,干热风的持续时间多在10天以上,而在其他地区一般在10天以内就结束了。在新疆地区,干热风的危害程度以轻微的占绝大多数,但在严重干热风地区,重干热风所占比重较大,因而,危害程度也要大得多。