2022年夏季陕西关中持续高温干旱天气成因及对农作物的影响

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0020

农学学报 ›› 2023, Vol. 13 ›› Issue (12): 60-67.doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0020

2022年夏季陕西关中持续高温干旱天气成因及对农作物的影响

乔丹杨¹^,²(), 高萌¹(), 卢晔³, 王瑾婷¹, 王瑾¹, 刘帆¹

¹ 咸阳市气象局，陕西咸阳 712000
² 陕西省气象局秦岭和黄土高原生态环境气象重点实验室，西安 710016
³ 宝鸡市气象局，陕西宝鸡 721000

收稿日期:2023-01-09 修回日期:2023-04-05 出版日期:2023-12-20 发布日期:2023-12-19
通讯作者:
高萌，女，1989年出生，陕西渭南人，工程师，硕士，研究方向：天气预报方向。通信地址：712000 陕西省咸阳市秦都区中华西路17号咸阳市气象局，Tel：029-33315870，E-mail：280189595@qq.com。
作者简介:
乔丹杨，女，1992年出生，陕西咸阳人，工程师，硕士，研究方向：天气预报方向。通信地址：712000 陕西省咸阳市秦都区中华西路17号咸阳市气象局，Tel：029-33315870，E-mail：295308821@qq.com。
基金资助:
陕西省自然科学基础研究计划青年课题“关中平原城市群致灾性强对流天气网格客观预报方法研究”(2023-JC-QN-0311); 陕西省气象局秦岭和黄土高原生态环境气象重点实验室青年基金课题“基于相似预报的高时空分辨率强对流预报研究”(2020Y-7)

Analysis of Persistent High Temperature and Drought in Summer of 2022 and Its Impacts on Crops in Guanzhong of Shaanxi Province

QIAO Danyang¹^,²(), GAO Meng¹(), LU Ye³, WANG Jinting¹, WANG Jin¹, LIU Fan¹

¹ Xianyang Meteorological Bureau, Xianyang 712000, Shaanxi, China
² Key Laboratory of Eco-Environmental Meteorology for Qinling Mountains and Loess Plateau, Shaanxi Meteorological Bureau, Xi’an 710016, Shaanxi, China
³ Baoji Meteorological Bureau, Baoji 721000, Shaanxi, China

Received:2023-01-09 Revised:2023-04-05 Online:2023-12-20 Published:2023-12-19

摘要/Abstract

摘要：

2022年夏季陕西关中出现持续高温干旱天气，对玉米、苹果和猕猴桃等农作物生长发育造成严重影响。为研究此次高温干旱发生机制，利用关中地区46个自动气象站观测数据、欧洲中心ERA-5逐小时和月平均再分析资料等，研究主要高温时段大气环流特征和成因。结果表明：（1）主要高温时段为6月中下旬和8月上中旬，关中大部分地区出现中到重旱；（2）2个高温阶段均表现出下沉气流强盛的特征，但成因不同。6月高空异常的脊前负涡度平流输送在关中地区造成强烈的下沉运动，8月副高和南亚高压叠置，气候态正异常在陕西上空表现为异常强的下沉运动；（3）6月强盛的西北气流和8月副高异常偏西偏强使低层偏南气流减弱，阻断了水汽来源，均表现出水汽通量散度正异常，不利于出现有效降水；（4）高温干旱对粮食和经济作物产量和品质有一定影响，建议高温前采取有效措施，及时灌溉，降低田间温度，补充植株水分，增强植株蒸腾作用，降低农作物高温胁迫程度。

关键词: 高温, 干旱, 农作物, 关中地区

Abstract:

Persistent high temperature and drought occurred in Guanzhong of Shaanxi Province in summer of 2022, causing serious impacts on the growth and development of crops such as maize, apple and kiwifruit. To study the mechanisms of the occurrence of heat and drought, observations from 46 automatic meteorological stations in Guanzhong area, and ERA-5 hourly and monthly mean reanalysis data were used to study the characteristics and causes of atmospheric circulation during the main high temperature periods. The results showed that (1) the main high temperature periods were mid-late June and early-mid August, with moderate to severe drought in most parts of Guanzhong. (2) Both high-temperature periods were characterised by strong sinking currents, but the causes were different. In June, strong sinking movements were maintained by anomalous pre-ridge negative vorticity advective, while in August, the superposition of the subtropical high and South Asian high caused the positive climate state anomalies and strong sinking movements over Shaanxi. (3) The strong northwesterly airflow in June and the abnormally westerly and strong subtropical high in August weakened the southerly airflow and blocked the source of water vapour, both showing positive anomalies of water vapour flux dispersion, which were not conducive to the occurrence of precipitation. (4) High temperatures and drought had an impact on the yield and quality of food and cash crops. It was recommended that effective measures should be taken before high temperatures to lower field temperatures, replenish plant water, enhance plant transpiration and reduce the degree of crop heat stress.

Key words: high temperature, drought, crops, Guanzhong

乔丹杨, 高萌, 卢晔, 王瑾婷, 王瑾, 刘帆. 2022年夏季陕西关中持续高温干旱天气成因及对农作物的影响[J]. 农学学报, 2023, 13(12): 60-67.

QIAO Danyang, GAO Meng, LU Ye, WANG Jinting, WANG Jin, LIU Fan. Analysis of Persistent High Temperature and Drought in Summer of 2022 and Its Impacts on Crops in Guanzhong of Shaanxi Province[J]. Journal of Agriculture, 2023, 13(12): 60-67.

图/表 11

等级	类型	MCI
1	无旱	-0.5<MCI
2	轻旱	-1.0<MCI≤-0.5
3	中旱	-1.5<MCI≤-1.0
4	重旱	-2.0<MCI≤-1.5
5	特旱	MCI≤-2.0

表1. 气象干旱综合指数等级划分表

图1. 2022年夏季（6—8月）陕西关中地区≥35℃高温日数空间分布图 d

地区	≥35℃站次	≥37℃站次	≥40℃站次	轻旱站次	中旱站次	重旱站次	特旱站次	平均无雨日数/d	中雨以上日数/d
西安	309	175	25	371	265	120	20	61	1
咸阳	323	161	8	493	259	95	17	63	2
渭南	310	129	4	412	237	75	4	62	6
宝鸡	246	102	2	251	63	4	0	62	2
铜川	26	5	0	130	83	31	5	61	0
关中	1214	572	39	1657	907	325	46	62	8

表2. 2022年夏季（6—8月）陕西关中地区高温、干旱出现站次及无雨日数和中雨日数统计

图2. 2022年夏季（6—8月）陕西关中地区降水距平百分率(a，%)和无雨日数距平(b，d)

图3. 陕西关中地区第一阶段(a)和第二阶段高温(b)平均日最高气温距平空间分布图(℃)

图4. 陕西关中地区2022年6月25日(a)和8月24日(b)气象干旱综合指数空间分布图

图5. 第一阶段高温100 hPa (a)与500 hPa (b)位势高度平均场、第二阶段高温100 hPa (c)与500 hPa (d)位势高度平均场图b、d中加粗实线为588 dagpm特征线，单位：dagpm

图6. 第一阶段高温(a)、第二阶段高温(b)垂直环流沿34° N、106—110° E剖面阴影为下沉气流区，箭头为垂直风矢，单位：m/s

图7. 第一阶段高温100 hPa (a)与500 hPa (b)位势高度距平场、第二阶段高温100 hPa (c)与500 hPa (d)位势高度距平场 dagpm

图8. 第一阶段高温(a)与第二阶段高温(b)水汽通量散度距平场黑色框线内为关中区域，单位：×10-3 kg/(s·m2)

地区	玉米		猕猴桃		苹果
地区	6月	8月	6月	8月	6月	8月
关中北部	七叶期	乳熟期	果实膨大期		果实第一次膨大期	花芽分化期
关中南部	出苗—三叶期	开花—吐丝期	果实膨大期		果实第一次膨大期—春梢停长期	花芽分化—秋梢抽梢期

表3. 2022年陕西关中极端高温（6月中下旬和8月上中旬）期间主要农作物生育期

参考文献 29

[1]	CAPUTI N, KANGAS M, DENHAM A, et al. Management adaptation of invertebrate fisheries to an extreme marine heat wave event at a global warming hot spot[J]. Ecology and evolution, 2016, 6(11):3583-3593. doi: 10.1002/ece3.2137 pmid: 28725352
[2]	LEE W K, LEE H A, LIM Y H, et al. Added effect of heat wave on mortality in Seoul, Korea[J]. International journal of biometeorology, 2016, 60(5):719-26. doi: 10.1007/s00484-015-1067-x pmid: 26428482
[3]	IPCC. Climate change 2021: the physical science basis[R]. Cambridge: Cambridge University Press, 2023.
[4]	ZSCHEISCHLER J, SENEVIRATNE S I. Dependence of drivers affects risks associated with compound events[J]. Science advances, 2017, 3(6):e1700263. doi: 10.1126/sciadv.1700263 URL
[5]	SARHADI A, BURN D H. Multidimensional risk in a nonstationary climate: Joint probability of increasingly severe warm and dry conditions[J]. Science advances, 2018, 4(11):eaau3487. doi: 10.1126/sciadv.aau3487 URL
[6]	YU R, ZHAI P. Changes in compound drought and hot extreme events in summer over populated eastern China[J]. Weather and climate extremes, 2020, 30:100295. doi: 10.1016/j.wace.2020.100295 URL
[7]	杨阳, 赵娜, 岳天祥. 1980—2018年中国极端高温事件时空格局演变特征[J]. 地理科学, 2022, 42(3):536-547. doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2022.03.018
[8]	吴锦成, 朱烨, 刘懿, 等. 中国热浪时空变化特征分析[J]. 水文, 2022, 42(3):72-77.
[9]	韩雪云, 赵丽, 张倩, 等. 西北干旱区极端高温时空变化特征分析[J]. 沙漠与绿洲气象, 2019, 13(4):17-23.
[10]	许婷婷, 杨霞, 周鸿奎. 1981-2019年新疆区域性高温天气过程时空特征及其环流分型[J]. 干旱气象, 2022, 40(2):212-221. doi: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-02-0212
[11]	马双梅, 祝从文, 刘伯奇. 2019年4-6月云南持续性高温天气的大气环流异常成因[J]. 大气科学, 2021, 45(1):165-180.
[12]	彭京备, 刘舸, 孙淑清. 2013年我国南方持续性高温天气及副热带高压异常维持的成因分析[J]. 大气科学, 2016, 40(5):897-906.
[13]	王颖, 刘丹妮, 张玮玮. 1951—2015年杭州市炎热高温天气特征及影响因子[J]. 干旱气象, 2017, 35(4):611-618+625. doi: 10.11755/j.issn.1006-7639(2017)-04-0611
[14]	吴遥, 唐红玉, 蒋兴文, 等. 重庆市一次特强区域性高温天气过程诊断[J]. 干旱气象, 2019, 37(5):817-826.
[15]	黄照亮, 王世强, 谢霞, 等. 珠海市高温天气变化趋势及其与台风的关系[J]. 广东气象, 2021, 43(1):6-10.
[16]	余谙迪, 李玄, 肖微. 2019年6月四川攀枝花一次持续高温天气的诊断分析[J]. 高原山地气象研究, 2022, 42(S1):88-92.
[17]	林汇丰, 张玫, 张秋明, 等. 广东省2018年5月极端高温天气的特征及成因分析[J]. 广东气象, 2020, 42(2):12-16.
[18]	杨秋明. 长江下游夏季低频温度和高温天气的延伸期预报研究[J]. 地球科学进展, 2018, 33(4):385-395. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2018.04.0385
[19]	刘嘉慧敏, 郑然, 娄盼星, 等. 2017年7月陕西高温热浪天气成因及前期信号初探[J]. 干旱气象, 2019, 37(2):233-242.
[20]	PORTER J R. Lack of interaction between extreme high-temperature events at vegetative and reproductive growth stages in wheat[J]. Journal of agronomy and crop science, 189:142-150. doi: 10.1046/j.1439-037X.2003.00025.x URL
[21]	PORTER J, SEMENOV M. Crop responses to climatic variation[J]. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci., 2005, 360(1463):2021-35. doi: 10.1098/rstb.2005.1752 URL
[22]	周梦子, 王会军, 霍治国. 极端高温天气对玉米产量的影响及其与大气环流和海温的关系[J]. 气候与环境研究, 2017, 22(2):134-148.
[23]	安盼盼, 明博, 董朋飞, 等. 黄淮南部玉米产量对气候生态条件的响应[J]. 作物学报, 2018, 44(3):442-453.
[24]	王文彬, 杨力, 李长亚, 等. 高温热害对夏玉米生产的影响[J]. 大麦与谷类科学, 2014(2):8-9.
[25]	陈岩, 岳丽杰, 杨勤, 等. 高温热害对玉米生长发育的影响及研究进展[J]. 耕作与栽培, 2019(1):26-31+39.
[26]	BADU-APRAKU B, HUNTER R B, TOLLENAAR M. Effect of temperature during grain filling on whole plant and grain yield in maize(Zea mays L.)[J]. Canadian journal of plant science, 1983, 63(2):357-363. doi: 10.4141/cjps83-040 URL
[27]	张明, 李艳莉, 贺文丽, 等. 秦岭北麓猕猴桃夏季高温热害分析及防御对策[J]. 陕西气象, 2011(3):35-36.
[28]	魏丽欣, 张良玉, 赵春雷, 等. 河北省苹果膨大期高温热害和气候适宜性分析[J]. 气象与环境科学, 2019, 42(4):10-15.
[29]	李艳莉, 刘映宁, 李美荣, 等. 陕西果树高温热害气象特征分析[J]. 陕西农业科学, 2007(3):65-70.

2022年夏季陕西关中持续高温干旱天气成因及对农作物的影响

Analysis of Persistent High Temperature and Drought in Summer of 2022 and Its Impacts on Crops in Guanzhong of Shaanxi Province

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 11

参考文献 29

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

[1]	修俊杰, 刘学良, 韩彦龙, 谢志强. 水氮互作对花针期花生叶片光合性能及荧光特性的影响[J]. 农学学报, 2023, 13(6): 25-31.
[2]	张根, 陈宝锐, 陈涛, 谢怡茵, 薛颖昊, 魏政. 农作物秸秆木质纤维素生物降解酶及降解菌的研究进展[J]. 农学学报, 2023, 13(2): 24-32.
[3]	韩艳凤. 辽宁中部农作物生长季干旱风险度研究[J]. 农学学报, 2023, 13(10): 77-82.
[4]	左秀峰, 焦玉霞, 曹增, 赵艳丽, 朱庆荣, 王祥会, 胡英华. 鲁西南地区夏大豆“症青”发生原因探析[J]. 农学学报, 2022, 12(7): 12-16.
[5]	李国清, 李国瑜, 丛新军, 李妮. 谷子花生间作错期播种对谷子农艺性状及产量的影响[J]. 农学学报, 2022, 12(3): 6-10.
[6]	赵玉兵, 张杰, 刘连涛, 孙东磊. 基于SPEI的河北省南部棉花生长季干旱特征分析[J]. 农学学报, 2022, 12(12): 56-62.
[7]	刘永华, 李鲜花, 崔凡, 刘翠英. PEG模拟干旱胁迫对聚合草叶片生理特性的影响[J]. 农学学报, 2021, 11(6): 25-28.
[8]	颜玉倩, 何赵祥睿, 朱克云. 河南省冬小麦干旱指数特征分析及风险评估[J]. 农学学报, 2021, 11(3): 12-19.
[9]	周海涛, 张艳阳, 赵孟圆, 李天亮, 曹丽霞, 张新军. S-诱抗素和黄腐酸对干旱胁迫下皮燕麦光合特性及产量的影响[J]. 农学学报, 2021, 11(2): 30-34.
[10]	郭佳君, 李茜. 基于耕地质量及农作物比较优势的种植业布局优化——以山西省武乡县为例[J]. 农学学报, 2021, 11(11): 118-124.
[11]	支询, 林中冠, 沙莉, 李施, 苏航. 川南地区1989—2019年农业干旱危险性特征分析[J]. 农学学报, 2020, 10(8): 78-82.
[12]	廖要明, 潘江萍, 吕渊. 湖南邵阳县油茶生产气候适宜性分析[J]. 农学学报, 2020, 10(7): 62-68.
[13]	任园宇, 魏东伟, 王中伟, 周亚萍. 亚硝酸钠-硝酸铝比色法测定干旱胁迫前后玉米幼苗的总黄酮含量[J]. 农学学报, 2020, 10(5): 15-20.
[14]	周海涛, 张艳阳, 赵孟圆, 张新军, 李天亮, 曹丽霞, 袁卉馥. S-诱抗素和黄腐酸对干旱胁迫下皮燕麦抗旱生理特性的影响[J]. 农学学报, 2020, 10(4): 7-13.
[15]	季丹丹, 胡燕华, 包君俏, 周晓燕, 周弘媛. 柯桥区茶叶气候风险区划[J]. 农学学报, 2020, 10(4): 83-88.