甘肃沙尘暴变化特征及其对农业生产的影响

甘肃沙尘暴变化特征及其对农业生产的影响 甘肃沙尘暴变化特征及其对农业生产的影 响 第26卷第6期 2008年11月 干旱地区农业研究 AgriculturalResearchintheAridAreas Vo1.26NO.6 NOV.2008 甘肃沙尘暴变化特征及其对农业生产的影响 孙兰东,-,刘德祥2 (1.中国气象局兰州干旱气象研究所,甘肃兰州730020;2.-~'hl区域气侯中心,甘肃兰州730020) 摘要:利用甘肃省年代较长的75个地面气象站1960,2006年历年逐日沙尘暴资料,采用相关和小波 分析方法,对沙尘暴变化特征进行分析.得出各季沙尘暴日数近47a总体呈减少趋势,小波分析显现出各季沙尘 暴日数都存在6a和9a准周期变化振荡,也分析了沙尘暴对甘肃农业生产的影响,对沙尘暴的监测预警和防御对 策提出了见解. 关键词:沙尘暴;变化特征;农业生产;甘肃省 中图分类号:S162.5文献标识码:A文章编号:1000.7601(2008)06.0212.05 沙尘暴是在特定地理环境和气候条件下形成的 一 种特殊的气象灾害.它所引发的大气环境问, 对经济社会影响问题,土地沙化问题,人民群众生命 财产安全问题和生产安全问题等,已经得到全社会 的高度关注,并相继开展了大量的研究工作,取得了 较大进展.这些研究涉及沙尘暴的气候特征【卜5l, 变化趋势[6-8],形成机制[,引,短期预测[,]等. 这些成果的取得,对沙尘暴变化的预测起到积极作 用.甘肃是全国沙尘暴发生频率比较高的地区,尤 其是河西走廊北部毗邻巴丹吉林沙漠和腾格里沙 漠,境内沙漠,戈壁广布,气候干燥,成为全国沙尘暴 发生频率最高的地区之一,每年都要遭受不同程度 的沙尘暴灾害.但是以往对春季沙尘暴的研究比较 多,对其它季节的沙尘暴有所忽略,其实,在冬季,春 季,夏季,秋季都有沙尘暴发生.本文重点研究各季 沙尘暴日数的变化规律及沙尘暴对农业生产的影 响,为防治沙尘暴灾害提供科学依据. 1资料与方法 选用甘肃省资料年代较长的75个地面气象站 1960--2006年历年逐Et沙尘暴资料,分别计算了历 年冬季(上年12月,翌年2月),春季(3,5月),夏 季(6,8月),秋季(9,11月)沙尘暴日数,平均值用 1960--2006年数据计算.对沙尘暴日数进行了标 准化处理,用二阶主值函数示各季沙尘暴日数随 时间的变化趋势,用小波方法分析其周期变 化[19,20l. 2沙尘暴的变化特征 2.1沙尘暴日数的年代际变化 全省各季沙尘暴日数以20世纪70年代最多, 60年代次多,60年代至70年代呈增加趋势,2O世 纪80年代至本世纪初呈迅速减少趋势(表1).进 一 步分析近47a(1960,2006年)沙尘暴日数随时 间的变率,沙尘暴日数随时间的变化总体呈迅速减 少趋势.全省年总沙尘暴平均日数随时间的变化呈 显着的负相关,相关系数为一0.8012,显着性水平超 过了0.001,线性趋势变化率为,1.03d/lOa.全省 冬季,春季,夏季和秋季沙尘暴平均日数随时间的变 化呈显着负相关,相关系数分别为一0.6802, 一 0.7198,一0.7776和一0.5348,显着性水平都超 过了0.001,线性趋势变化率分别为一0.24d/10a, 一 0.49d/10a,一0.22d/10a和一0.07d/lOa. 2.2沙尘暴日数的历年变化规律 冬季沙尘暴Et数近47a来的变化总体呈波动 减少趋势,1960,1983年是多沙尘暴期,大多数年 份多于平均值;1984,2006年是少沙尘暴期,全部 年份都少于平均值,1984年是由多向少的转变年 份.用二阶主值函数拟合的沙尘暴日数随时间变化 曲线呈现出抛物线型(图1a上),1984年以后呈迅 速减少趋势.小波分析显现出冬季沙尘暴日数存在 6a,9a和12a准周期变化振荡(图la下). 春季沙尘暴日数近47a来的变化总体呈波动 减少趋势,1960,1985年是多沙尘暴期,大多数年 份多于平均值;1986,2006年是少沙尘暴期,全部 收稿日期:2008.03.17 基金项目:中国气象局气候变化专项"气候变化对祁连山区冰雪水资源的影响研 究"(CCS2007—26);中国气象局业务轨道建设项目 "气象灾害风险区划一沙尘暴灾害区划" 作者简介:孙兰东(1968一),女,河南叶县人,高级工程师,从事干旱气候变化和影响 评估研究.E-mail:sldlydia@yahoo.00113..cn. 第6期孙兰东等:甘肃沙尘暴变化特征及其对农业生产的影响213 年份都少于平均值,1986年是由多向少的转变年 份.用二阶主值函数拟合的沙尘暴日数随时间变化 曲线呈现出抛物线型(图b上),1986年以后呈迅速 减少趋势.小波分析显现出春季沙尘暴日数存在6 a和9a准周期变化振荡(图lb下). 表1甘肃省各季沙尘暴日数年代际变化(d) Table1DecadalchangeofseasonalsandstormdaysinGansuProvince ,;, . 2 矗 踩 匿 l/y 196Ol965197O1975198O19851990199520O020O5 年份Year . 宝 矗 踩 暇 一 . f 196019651970197519801985199019952OOO2OO5 年份Year 1960196519701975198019851990199520oO20051960196519701975198019851990 199520002005 3.O 2.5 2.O 麟. 1.O . 1.5 _2.0 . :,\f 1960196519701975198019851990199520002005 年份Year 30 —25 2O 15 膝 匾lO 5 3.O 2.5 2.0 1.5 . 1.O . 1.5 -2.O d 196019651970197519801985199O19952OOO2OO5 . 年份Year 30 —25 2O 15 踩 蟹1O 5 ?挚, , n .fl妻(07 . 1960196519701975198019851990l99520002005l96O1965197019751980198519901 9952Ooo2O05 图1甘肃省各季沙尘暴日数化值的历年变化 (a:冬季b:春季e:夏季d:秋季) Fig.1ChangesinthevalueofstandardizationofseasonalsandstorminGansuProvince (a:winterb:springe:summerd:autumn) 夏季和秋季沙尘暴日数近47a来总体都呈波动减少趋势,多沙尘暴期和少沙尘暴 期出现的时间 O5O5O5O5O5O 3221l0OO1I2 II田8 6666石6 i;,?nvOJ 墨N?0 214干旱地区农业研究第26卷 两者都相同.1960,1987年是多沙尘暴期,大多数 年份多于平均值;1988,2006年是少沙尘暴期,大 部年份都少于平均值,1988年是由多向少的转变年 份.用二阶主值函数拟合的沙尘暴日数随时间变化 曲线呈现出抛物线型(图1c上,图1d上),1986年 以后呈迅速减少趋势.小波分析显现出夏季和秋季 沙尘暴日数都存在6a,9a和12a准周期变化振荡 (图1c下,图1d下). 3沙尘暴对甘肃农业生产的影响 沙尘暴是甘肃省的主要气象灾害之一,沙尘暴 携带的大量沙尘蔽日遮光,轻者可使大量牲畜患染 呼吸道及肠胃疾病,严重时将导致大量"春乏"牲畜 死亡,刮走农田沃土,种子和幼苗.沙尘暴还会使地 表层土壤风蚀,沙漠化加剧,覆盖在植物叶面上厚厚 的沙尘,影响正常的光合作用,造成作物减产. 3.1沙尘暴对甘肃农业生产的影响 甘肃沙尘暴每年都有发生,只是对农业影响的 程度不同而已.根据对1971,2006年甘肃沙尘暴 灾情资料统计分析,全省多年平均沙尘暴受灾面积 约为2.55万hm. 从图2可以看到,1971,2006的37a,甘肃春 季沙尘暴呈现出明显减少趋势0 年份Year 图2甘肃省春季沙尘暴日数标准化值和农作物受灾面积标准化值的历年变化 Fig.2Changesinthevalueofstandardizationofseasonalsandstormandimpactedcropareain GansuProvinceinspring 3.2沙尘暴灾情 近47a来,有几次特强沙尘暴给甘肃农业生产 及人民生命安全带来严重损害.如1993年5月5 日,在河西走廊的金昌至中部地区的北部靖远,白银 一 带,发生了一次自有气象记录以来少见的大范围 区域性强沙尘暴(黑风)给河西走廊和陇中北部的农 业生产和人民生活造成了极大的破坏.其中受灾农 田16.95万hm2,死亡61人,伤208人,丢失牲畜 71304头(只);92594株树木被风刮倒吹断;刮倒吹 断高低压线杆464根;倒塌房屋门楼,厩棚1209间, 造成直接经济损失2.42亿元.大风刮起的流沙埋 压了兰新铁路,造成客,货车迟发,晚点和停运达42 列之多,经济损失达百万元以上.这次"5?5"黑风灾 害,引起党中央国务院的高度重视.2006年,沙尘 暴主要出现在河西走廊,陇中北部和陇东北部,据不 完全统计,全省受灾人口5.4181万人,并造成2人死 亡,农作物绝收面积2.2402万hm2,死亡大牲畜 6873头,直接经济损失达到1.63亿元(表2). 4减灾对策 虽然,在当前或今后相当长的时间内,人类还无 法控制或改变大范围突发性的灾害性天气,但是实 践经验和研究证明,控制或减轻沙尘暴天气的危害 还是可以办到的. 4.1发展有效的强沙尘暴天气防护体系 包括建立甘肃省的沙尘暴中尺度监测网;沙尘 暴天气预报,警报系统;沙尘暴天气防御决策与管理 支持系统;沙尘暴天气联防网.有了这些防护体系, 才能在沙尘暴灾害性天气出现之前,由气象部门作 出准确的预报,并及时向各级领导和人民群众发布 警报,以便采取有力的抗灾救灾措施,把灾害造成的 损失减少到最小程度. 第6期孙兰东等:甘肃沙尘暴变化特征及其对农业生产的影响215 酒泉,张掖,武威,金昌,白银市,平凉,庆阳出现大风沙尘暴.有8261.5hm2农田受灾,273.7hm2压沙地的沙子被风 刮走,刮坏916个塑料大棚,造成直接经济损失421.39万元. 1991 1992 1994 1995 1998 1999 酒泉,张掖,皋兰,景泰出现了9级大风并伴有沙尘暴,造成共计7.22万hm2农田受灾,丢失羊100多只,刮坏树木 370棵,刮倒电杆16根,吹坏塑料大棚157个,经济损失1.6万元. 酒泉市,靖远县春小麦受害近0.1468万hIn2,687个塑料大棚,温室被大风刮破. 河西走廊的金昌一带至中部地区的北部靖远,白银一带,发生了一次自有气象记录以来少见的区域性大范围的强沙 尘暴(黑风).黑风致使农作物受灾11.872万hm2,农作物成灾面积2.1089万hm2,毁坏大棚温室720个,94421株 树木被风刮倒吹断,人员伤亡245多人,其中死亡5O人,失踪12人;丢失大小牲畜71304(头)只;刮倒吹断高低压线 杆1269根.倒塌房屋门楼,厩棚1534间,埋压防风固沙林1474.7hm2,造成的经济损失25200.35万多元.大风刮起 的流沙埋压了兰新铁路,造成客,货车迟发,晚点和停运达42列之多,经济损失达百万元以上. 酒泉,武威,张掖,白银,平凉受灾面积达0.3725万hm2,掩埋农渠8278km,蔬菜塑料大棚有3299个被损坏,23161 人受灾,共死亡牲畜4206头(只),经济损失达392.29万元. 酒泉,古浪,永昌,景泰,皋兰,兰州出现大风沙尘暴,1.6956万hm2春小麦受损,刮破节能大棚2305个,刮倒低压线 杆15根,树木340棵,掩埋渠道11.16km,共计损失高达1765.5万元. 酒泉,张掖,武威和庆阳受沙尘暴袭击,致使工厂停工,学校停课,交通中断.7.0726万hm2耕地受灾,绝收1146.6 hm.;塑料大棚1566个受损,刮断树木39476棵,刮坏电杆382根,输电线路147.7km,沙埋渠道174.8多km,刮倒 房屋678间,丢失死亡大畜,羊16986多头(只),经济损失16572万元,大风沙尘暴使5名小学生落水遇难身亡. 敦煌,安西,玉门,金塔,静宁,平凉等地出现大风沙尘暴.造成农作物受灾面积2.5813万hm2,成灾面积3723.9 hm2,159个大棚,温室受损,44个畜圈吹毁,死亡大畜36匹,羊1720只,沙埋渠道23.5km,67572人受灾.直接经 济损失约2385.2万元. 河西大部分地方出现大风,沙尘暴天气,农作物受灾面积达到4.2887万hm2,成灾0.984万hm2,476个养畜暖棚,温 室大棚被刮掉,死亡85头牛,138只羊,12万株杨树苗受灾,吹倒90棵树木,直接经济损失757.4万元. 酒泉,民勤,张掖出现大风,沙尘暴,有1.822万hm2农作物受灾,大风撕揭卷走和毁坏棚膜,养殖暖棚,蔬菜温棚,育 苗棚等392个.直接经济损失1702.5万元. 河西五市,景泰,靖远,平凉市,天水出现大风或沙尘暴.大风沙尘暴造成农作物受灾面积6.1525万hrn2,成灾面积 24332.7hm2,损坏大棚32405个,烧毁民房6问,伤亡羊495只,刮倒畜圈27问,树木4920株,沙埋林带3km,埋没 防洪渠28kra,刮断电线杆17根,受灾人口21.O4万人,共损失7218.82万元. 河西走廊及陇中北部出现大风沙尘暴,最小能见度0m.受灾面积3.8274万hm2,成灾面积10536.5hm2,摧毁房屋 68间,树木20161棵,刮坏11146座大棚,沙埋水渠276.46km,死亡牲畜1530头(只),刮断通信线路3.5km,经济 损失8446.17万元. 敦煌,安西,玉门,金塔,高台,武威出现强沙尘暴,瞬间最大风速25m/s,最小能见度 0m.受灾面积0.2171万hm2, 刮坏1145座大棚,沙埋水渠25.9km,刮倒树木20137棵,丢失死亡牲畜3145头(只),经济损失1437.17万元. 敦煌,安西,玉门,金塔,大风沙尘暴,受灾面积0.66万hm2,成灾1191.3hm2,伤亡牲畜400头,刮坏277座大棚,畜 圈125间.刮倒树木1700棵,刮断电线2400m,经济损失932.39万元. 玉门,民勤,庆城大风沙尘暴,受灾面积0.1027hln2,成灾115.9hrnz,7死亡羊6只,倒塌房间3间,经济损失1446.3 万元. 农作物受灾面积4.5915万hm2,受灾人IZI77483人,经济损失6440.25万元. 沙尘暴主要出现在河西走廊,陇中北部和陇东北部.全省受灾人口5.4181万人,并造成2人死亡,农作物受灾面积 4.1159万hnl2,毁坏房屋25问,伤亡牲畜6873头,经济损失16268.7万元. 4.2加强环境治理,采取有力措施,防止土地沙化 和沙漠化 加强法制建设,保护环境,无疑也是防治沙尘暴 灾害的重要措施.沙漠,沙漠化土地和干旱半干旱 地区的生态系统极为脆弱,不但自然抗灾能力弱,而 且沙助风威,可以加大沙尘暴天气发生的机率及破 坏力.通过保护沙生植被,治理沙漠化土地,科学经 营保护干旱半干旱地区国土资源,控制沙漠化土地 扩展,不断扩大沙漠绿洲,以改善西北地区生态环 境,提高抗灾能力,削减风沙灾害强度,减少损失则 是完全可能的. 4.3加强防护林建设和退化生态区域的恢复治理. 扩大林草覆盖面积 经对比分析历史灾例发现,凡是防护林体系比 较完整的绿洲,天然植被和人工植被覆盖度达30% 左右且地表有结皮的草场,有防护林带或灌木一草 木植被带保护的铁路干线及支线,基本上不受沙尘 暴的危害.而危害最严重的是无防护林体系的新垦 绿洲,老绿洲周围和内部开阔的新垦荒沙地以及未 设防的工矿,交通沿线.应加强对天然植被的保护, 23456????吣2222 216干旱地区农业研究第26卷 严禁乱砍滥伐,适当封育,使林草恢复繁衍. 5小结 1)各季沙尘暴日数20世纪70年代最多,60年 次多,60,70年代呈增加趋势,80年至本世纪初呈 迅速减少趋势.各季沙尘暴日数近47a总体呈减 少趋势,1960,1986年多数年份偏多,1986,2006 年持续减少.小波分析显现出各季沙尘暴日数存在 6a,9a和12a的准周期变化振荡. 2)沙尘暴天气携带的大量沙尘蔽日遮光,轻者 可使大量牲畜患染呼吸道及肠胃疾病,严重时将导 致大量"春乏"牲畜死亡,刮走农田沃土,种子和幼 苗.沙尘暴还会使地表层土壤风蚀,沙漠化加剧,覆 盖在植物叶面上厚厚的沙尘,影响正常的光合作用, 造成作物减产. 3)应该采取发展有效的强沙尘暴天气防护体 系,加强环境治理,采取有力措施,防止土地沙化和 沙漠化,加强防护林建设和退化生态区域的恢复治 理,扩大林草覆盖面积等方法来防御,减少沙尘暴带 来的损失. 参考文献: [1]周自江,王锡稳,牛若芸.近47年中国沙尘暴气候特征分析 [J].应用气象,2002,13(2):l93—2o0. 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Therefore,thestudiesonsandstorm,sandstormdamageandhowtocontrol,monitorandpredictsandstorm shouldbereinforced. Keywords:sandstorm;changecharacteristics;agrieulturalproduction;GansuProvince