臺風(fēng)過程氣象因子引發(fā)的對蝦養(yǎng)殖場水質(zhì)突變分析

彭榮南， 楊杰顏， 吳乃庚

(1.電白氣象局，廣東電白　525400；2.廣東省氣象臺，廣東廣州　514000)

?

臺風(fēng)過程氣象因子引發(fā)的對蝦養(yǎng)殖場水質(zhì)突變分析

彭榮南1， 楊杰顏1， 吳乃庚2

(1.電白氣象局，廣東電白525400；2.廣東省氣象臺，廣東廣州514000)

摘要：利用電白的海水養(yǎng)殖氣象試驗站觀測資料、常規(guī)天氣觀測資料，對2014年9月14—18日第15號臺風(fēng)“海鷗”的影響過程電白雞打港對蝦養(yǎng)殖場生產(chǎn)實際情況進行了初步分析。結(jié)果表明：臺風(fēng)來臨前(14—15日)其外圍下沉氣流增溫，引起水溫異常升高，水體溶解氧(DO)下降，對蝦進食減少。隨著臺風(fēng)靠近(15—16日)，一方面氣壓的急劇下降不利于水體溶解氧和使得底層有毒物質(zhì)上浮；另一方面，風(fēng)切變引起水環(huán)流擾亂，有毒物質(zhì)擴撒，大風(fēng)引起對蝦過度應(yīng)激反應(yīng)；同時，伴隨陰雨寡照使得水體作物光合作用減少(DO減少)，DO達到最低，對蝦病害明顯?！昂ｚt”帶來的暴雨降水偏酸，降水過后池塘水體酸堿度下降，但得益于前期準備措施，酸性降水對水體環(huán)境總體影響不大。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用氣象； 對蝦養(yǎng)殖； 臺風(fēng)； 氣象因子； 對蝦養(yǎng)殖； 水質(zhì)突變； 電白

電白位于廣東省西南部沿海，背山面海，是水產(chǎn)養(yǎng)殖大區(qū)，海水養(yǎng)殖產(chǎn)量占茂名市(水產(chǎn)產(chǎn)量在全省排第一)的80%，是廣東省重要的漁業(yè)基地。水產(chǎn)養(yǎng)殖、海洋捕撈易受臺風(fēng)、暴雨等氣象災(zāi)害影響[1-3]，其中作為重要產(chǎn)業(yè)的“對蝦”養(yǎng)殖近年受氣象災(zāi)害影響巨大，對蝦產(chǎn)量驟降，對蝦養(yǎng)殖業(yè)屢受重創(chuàng)[4]，如2013年全球范圍蝦病和臺風(fēng)災(zāi)害頻發(fā)，蝦產(chǎn)量比預(yù)期減少23%。氣象因素對“對蝦”的影響主要與其過激反應(yīng)及其生長的水體發(fā)生變化有關(guān)(對蝦應(yīng)激反應(yīng)是依靠自身平衡機制在環(huán)境突變時維持機體的平衡狀態(tài))。已有研究和養(yǎng)殖經(jīng)驗表明，臺風(fēng)前的高溫影響、臺風(fēng)過程中的大風(fēng)、暴雨引發(fā)的水流速度流向突變、雷聲閃電引起的驚嚇、暴雨造成的水體pH下降、臺風(fēng)前的長日照突變?yōu)榕_風(fēng)過程中的寡日照、低氣壓造成水體的溶解氧突然下降等因子都會引起對蝦的過度應(yīng)激反應(yīng)，從而造成對蝦受傷病變[5-6]。目前，大多數(shù)研究以經(jīng)驗規(guī)律總結(jié)及定性判別氣象因子對水質(zhì)和對蝦養(yǎng)殖影響為主[7-8]，結(jié)合到具體災(zāi)害天氣個例和具體氣象、水體多要素綜合監(jiān)測資料進行的定量分析并不多見。

2014年第15號臺風(fēng)“海鷗”過程(1415海鷗)對水產(chǎn)養(yǎng)殖影響較大，電白超過30%蝦塘受到嚴重影響，小蝦基本絕收。因此，本研究利用電白雞打港對蝦養(yǎng)殖場的海水養(yǎng)殖氣象試驗站觀測資料，結(jié)合臺風(fēng)“海鷗”過程進行了初步的特征分析，并針對臺風(fēng)來臨前、影響期間和過程后提出了具體的防御對策和建議，以期為氣象在“對蝦養(yǎng)殖”服務(wù)應(yīng)用中提供一些參考。

1資料來源

1)天氣形勢分析采用常規(guī)氣象觀測資料，臺風(fēng)路徑分析采用國家氣象中心的熱帶氣旋定位資料(圖1)。

圖1　2014年第15號臺風(fēng)“海鷗”路徑

2)對蝦養(yǎng)殖場附近大氣和水體監(jiān)測資料采用位于電白的雞打港對蝦養(yǎng)殖場的海水養(yǎng)殖氣象試驗站資料(該站點是電白氣象局為做好海水養(yǎng)殖氣象預(yù)報服務(wù)和相關(guān)分析研究于2012年建立的試驗站，資料為逐10 min自動觀測。通過近2年有關(guān)的氣象因子和水質(zhì)因子資料數(shù)據(jù)分析，資料穩(wěn)定準確。)，時段為2014年9月14—17日。氣象因子觀測包括：風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、日照時數(shù)、氣壓、降水等。水體因子觀測包括：水溫(不同深度)、水體溶解氧(dissolved oxygen，DO)、酸堿度(pH值)等。

2臺風(fēng)過程引起池塘水質(zhì)突變分析

2.1臺風(fēng)前外圍下沉環(huán)流對水體的影響

水體含氧量是水體自凈能力的重要指標，是養(yǎng)蝦池最重要的、變化最大的生態(tài)因子。根據(jù)我國漁業(yè)水質(zhì)標準GB1607-89對養(yǎng)殖DO質(zhì)量濃度明確規(guī)定，在24 h中必須16 h以上大于5 mg·L-1，其余任何時候不得低于3 mg·L-1。一般而言，除了水生植物光合作用造成的水體含氧量日變化外(白天由于浮游生物的光合作用產(chǎn)生氧氣使得水體含氧量增高，夜晚則由于無光合作用，生物快速消耗水體含氧)，水溫越低，水體溶解氧越大，而水溫突然升高會造成水體氧的質(zhì)量濃度下降[9-10]。臺風(fēng)過程前外圍環(huán)流往往會帶來晴熱天氣[11]，對池塘水溫和水質(zhì)影響明顯。14—15日受“海鷗”外圍下沉環(huán)流影響電白晴熱天氣明顯，尤其15日日照時數(shù)高達10.2 h，平均氣溫較前一日升高了1.3 ℃，最高氣溫(34.2 ℃)升高了3.6℃。

大氣下沉增溫引起的水溫明顯變化。從圖2試驗站池塘內(nèi)逐10 min氣溫、水溫、DO曲線分布可見，5 cm深處的水溫，10：40出現(xiàn)了最高水溫53.2 ℃，較前一天上升了6.8 ℃，比較當天的最低水溫(25.3 ℃)升高達27.9 ℃；而50 cm處的水溫，日最高水溫也接近50 ℃(48.9 ℃)，較當天的最低水溫(26.8 ℃)升高了22.1 ℃。由于水溫的異常升高，引起了DO質(zhì)量濃度迅速下降。研究表明，溶解氧直接影響水產(chǎn)的進食和生長健康，當DO下降時，餌料的消化利用率下降；溶解氧下降至3 mg·L-1以下時，對蝦攝食明顯減少，甚至發(fā)?。蝗芙庋踅档偷?.5 mg·L-1時對蝦幾乎很少攝食，持續(xù)下降到1 mg·L-1以下時，窒息死亡的可能性極高[7-10]。從圖2可見，自14日下午DO質(zhì)量濃度由超過40 mg·L-1降到15日下午不足1.5 mg·L-1，14日夜間到16日中午絕大部分時次的水體氧的質(zhì)量濃度都低于5 mg·L-1，對蝦受到影響，進食明顯減少。但幸好該次過程高溫僅維持了1 d，150 cm深處的水溫剛開始小幅上升(溫度介于30～32 ℃之間)，16日起水溫又開始下降，水體溶解氧在16日傍晚前后回升至10 mg·L-1左右(由于伴隨其它一些氣象因子影響制約，回升并非十分明顯)。

圖2　2014年9月14-17日海水養(yǎng)殖場試驗站池塘逐10 min氣溫(單位：℃)、水溫(單位：℃)和水體溶解氧(DO)(單位：mg·L-1)分布

2.2臺風(fēng)過程中氣壓突然下降對水體的影響

已有研究表明，一定溫度和平衡狀態(tài)下，氣體在液體里的溶解度和該氣體的分壓成正比，對實際大氣，氧分壓p(O2)為實際大氣壓p0的0.231 5，即p(O2)=0.231 5P0[7]。圖3給出了9月14—17日池塘里DO和大氣壓(減去了970 hPa)的時間變化曲線。從圖3中可見，“海鷗”臺風(fēng)過程氣壓變化與池塘水溶解氧變化密切相關(guān)。氣壓變化與臺風(fēng)中心與當?shù)氐木嚯x達最小值時，當?shù)貧鈮航抵磷畹椭怠?6日09：00前后，當?shù)貧鈮撼霈F(xiàn)谷值970.1 hPa，24 h變壓13.7 hPa，明顯加劇了水體氧質(zhì)量濃度的下降，同時受寡日照影響，浮游生物光合作用減弱，產(chǎn)生的氧氣量下降，在氣壓谷部(16日)水體氧質(zhì)量濃度達到了低點(圖2、圖3)。16日傍晚前后(光合作用減弱)，隨著水溫持續(xù)走低和氣壓上升，水體氧質(zhì)量濃度逐漸增大。

圖32014年9月14-17日海水養(yǎng)殖場試驗站池塘逐10 min大氣壓(單位：hPa)、水體溶解氧(單位：mg·L-1)時間變化

另外，池塘底部的有機物分解時會產(chǎn)生含有甲烷、硫化氫等有毒成分的氣體，以小氣泡的形式相對穩(wěn)定地附著在水底(大氣壓穩(wěn)定時)，大氣壓明顯下降時容易造成有毒氣泡上浮將有毒成分擴撒到對蝦生活的上層水體，是對蝦出現(xiàn)病害的重要影響因素之一[12-13]。由此可見，臺風(fēng)影響下氣壓急劇下降，對15—16日的對蝦病害，特別是16日白天影響明顯。

2.3臺風(fēng)過程的大風(fēng)變化對水體的影響

研究表明，風(fēng)向改變、風(fēng)速加大，會造成池塘的水環(huán)流發(fā)生混亂變向，使得聚集在下層和池塘中央的有毒物質(zhì)擴撒，進而造成對蝦發(fā)病[12]。圖4是9月14—17日自動氣象站風(fēng)向和風(fēng)速觀測記錄。圖4a可見，隨著臺風(fēng)移動路徑的改變，其風(fēng)場會迅速演變，受“海鷗”進入南海后外圍環(huán)流影響，14日夜間起電白從前期的東南風(fēng)(100°～160゜)快速轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)(315°～359°、0°～45°)，氣流出現(xiàn)的南北(反向)切變造成了池塘水流的擾亂和變向，打破原來建立的平衡使得水體下部缺氧層容易上翻，加劇水體含氧量下降。另一方面，由圖4b可見，從15日10：00開始到16日，風(fēng)速有一個突然增大，然后逐漸減弱的過程，其中16日大風(fēng)穩(wěn)定在6級以上；過程最大風(fēng)力達22.6 m·s-1(9級)。風(fēng)向改變和風(fēng)速增大構(gòu)成的大氣環(huán)流變化，使得有毒物質(zhì)更大擴散，更容易導(dǎo)致對蝦病害。同時，16—17日的大風(fēng)造成對蝦過激反應(yīng)，活蝦機體受損傷。18日之后，風(fēng)向和風(fēng)速趨于穩(wěn)定減弱，其對蝦病害影響逐漸減小。

圖4　2014年9月14—17日海水養(yǎng)殖場試驗站的逐時最大風(fēng)風(fēng)向(a)和小時最大風(fēng)速(b)變化

2.4臺風(fēng)降水對養(yǎng)殖場水體的影響

研究表明，池塘pH值下降至弱酸性時，銅、鉛、鐵、鋅、鉻等重金屬離子會游離于水中，對水產(chǎn)產(chǎn)生毒性，pH值降至6以下時，對水中生物產(chǎn)生明顯有害作用；pH值超過8.5也會對水中生物產(chǎn)生一定的不利影響；pH值在6.9～8.1之間的養(yǎng)殖水域最好[5-6]。該次臺風(fēng)過程降水前，由于養(yǎng)殖場提前及時調(diào)整池塘pH至較高水平，15日20：30池塘水體的pH達峰值9.06。臺風(fēng)帶來的降水從15日20：00開始，一直持續(xù)到了17日07：00，第一場雨pH較低(僅4.95)，屬酸性，隨后降水pH值略有升高，回復(fù)到弱酸性-中性。降水結(jié)束時，17日06：40池塘水體pH下降至8.37谷值(圖5)?？梢?，由于提前采取防御措施，該次暴雨的降水雖然偏酸性，但過程未對所觀測的養(yǎng)殖場造成明顯影響。

圖5　2014年9月14—17日海水養(yǎng)殖場試驗站大氣逐時雨量、降水的pH值變化

3對蝦養(yǎng)殖業(yè)防御臺風(fēng)對策建議

綜合上述特征分析，結(jié)合相關(guān)學(xué)者研究成果[13-14]及近兩年利用海水養(yǎng)殖氣象試驗站資料的服務(wù)應(yīng)用情況，針對臺風(fēng)過程對蝦養(yǎng)殖防御初步形成了以下幾點建議。

1)臺風(fēng)前防御對策。

一是提前關(guān)注天氣預(yù)報，了解臺風(fēng)動態(tài)，為防御贏得時間；二是至少提前3 d進行“肥水控”，控制水體溶氧出現(xiàn)下降期后及時得到補充；三是天氣悶熱時減少投餌，保持不出現(xiàn)殘餌，防止殘餌腐變，形成有毒物質(zhì)；四是臺前高溫天氣，增加打氧時間，維持池塘良好水循環(huán)和較高溶解氧，特別是如果長時間外圍高溫影響需警惕關(guān)注。

2)臺風(fēng)中防御對策。

一是密切關(guān)注了解臺風(fēng)風(fēng)力和降雨量，及時調(diào)整防御對策。停止打氧，保護供電線路，準備充足增氧機；二是臺風(fēng)時水循環(huán)被方向多變的強風(fēng)打亂，下層有毒物質(zhì)上翻可能致病，確保臺風(fēng)過后及時開增氧機增氣，重新建立水循環(huán)，防止蝦池海淡水分層，底層缺氧，引起對蝦疾病。

3)臺風(fēng)后防御對策。

一是關(guān)注最新天氣報告，了解降雨量情況、臺風(fēng)過后是否有連續(xù)降水和是否有西北風(fēng)(注：電白沿海當?shù)叵募就詵|南風(fēng)為主，出現(xiàn)西北風(fēng)意味著風(fēng)向切變，并造成池塘水流擾亂、逆向)，臺風(fēng)過后的連續(xù)降水和西北風(fēng)不利于池塘恢復(fù)生態(tài)和良性水循環(huán)，應(yīng)及時采取應(yīng)對措施。二是搶收復(fù)產(chǎn)，強臺風(fēng)過后，損失不可避免，視損失情況及時搶收中大蝦，以防傷蝦病變造成更大損失；修理受損的生產(chǎn)設(shè)施，迅速復(fù)產(chǎn)，減少損失。三是適當排掉池塘一部分表層舊水，注入適量新鮮海水，快速改善水質(zhì)。四是調(diào)整投餌量，在風(fēng)小無浪的時候可以多投餌，風(fēng)浪較大時不投餌；風(fēng)力較大或下暴雨時不投餌。五是加強巡池，臺風(fēng)過后池塘水質(zhì)變化較大，對蝦容易出現(xiàn)病害，要仔細觀察是否有病態(tài)以及對蝦攝食及殘餌情況，發(fā)生蝦病時要詳細檢測，對癥用藥，防止亂投醫(yī)濫用藥，以免蝦池帶來二次感染。

4結(jié)論

通過對臺風(fēng)“海鷗”實際個例期間試驗基地大氣和水體觀測分析，對比了各種氣象因子與對蝦發(fā)病情況，得到了以下初步結(jié)論：

1)臺風(fēng)來臨前，受其外圍下沉氣流增溫影響，使得9月15日水體增溫，造成了溶解氧含量下降和對蝦進食下降。但短期(1d)影響，150 cm深處水溫增幅較小。

2)隨著臺風(fēng)靠近，氣壓的急劇下降不利于水體氧的溶解，還使得底層有毒物質(zhì)上浮，臺風(fēng)環(huán)流使得池塘附近環(huán)流顯著改變(風(fēng)向改變、風(fēng)速增大)有利于有毒物質(zhì)擴散，結(jié)合陰雨寡照使得水體作物光合作用減少(水體溶解氧減少)，使蝦病害嚴重。過程后期由于各種不利條件減弱(氣溫下降、氣壓上升、環(huán)流穩(wěn)定減弱、日照增加)，水體氧質(zhì)量濃度增加，使蝦病害得到控制并逐漸好轉(zhuǎn)。

3)酸性降水對對蝦養(yǎng)殖影響明顯，但通過提前提高pH值防御措施，該次臺風(fēng)暴雨的降水雖然偏酸性，但未對養(yǎng)殖場造成明顯影響。

因此，臺風(fēng)過程氣溫、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速和降水等多種氣象因子對對蝦養(yǎng)殖環(huán)境影響重大，臺風(fēng)來臨準確的臺風(fēng)預(yù)報可提高對蝦養(yǎng)殖的防御效率(如提前幾天進行有效的肥水控制、延長有益藻生長期等，可以大大提高對蝦的應(yīng)激能力)，遇到較強級別臺風(fēng)時，可及早安排搶收，有效降低損失。另外，臺風(fēng)過后，也需關(guān)注連續(xù)陰雨天受嚴重影響池塘生態(tài)的恢復(fù)，防止災(zāi)害的疊加效應(yīng)。需要指出的是，本研究僅是利用試驗觀測場資料結(jié)合臺風(fēng)“海鷗”個例對對蝦養(yǎng)殖的一些氣象因子影響和特征進行了初步分析，更多氣象因子與對蝦養(yǎng)殖影響機理，今后仍需結(jié)合更多個例進行深入研究。

參考文獻:

[1]植石群，李衍雄.登陸珠三角洲的臺風(fēng)特征及災(zāi)害防御[J].廣東氣象，1996，18(3)：28-30.

[2]張東，蔡安安，林良勛.強熱帶風(fēng)暴“碧利斯：致洪暴雨的特征及成因[J].廣東氣象，2007，29(3)：26-29.

[3]劉燕，林良勛.登陸福建的熱帶氣旋對廣東降水的影響[J].廣東氣象，2007，29(2)：14-17.

[4]吳琴瑟.南美白對蝦養(yǎng)殖現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J].科學(xué)養(yǎng)魚，2006(10)：1-2.

[5]王國峰.南美白對蝦養(yǎng)殖如何應(yīng)對夏季暴雨天氣[J].中國漁業(yè)報，2014年8月4日第B02版.

[6]闞偉兵.雨季對南美白對蝦的影響及其預(yù)防措施[J].養(yǎng)殖技術(shù)顧問，2014(6)：108.

[7]王建軍.氣象要素對氧密度的影響及其在淡水養(yǎng)殖中的應(yīng)用方法[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，1991，12(1)：5-8.

[8]黃永平，劉可群，蘇榮瑞，等.淡水養(yǎng)殖水體溶解氧含量診斷分析及浮頭泛塘氣象預(yù)報[J].長江流域資源與環(huán)境，2014，5(23)：638-643.

[9]周緒霞，李衛(wèi)芬，王彥波.精養(yǎng)蝦池溶解氧變化規(guī)律的研究[J].飼料工業(yè)，2005，16(2)：31-32.

[10]宋萍.溶解氧及其對水產(chǎn)養(yǎng)殖的意義(下)[J].科學(xué)養(yǎng)魚，2013(2)：1.

[11]程正泉，林良勛，沙天陽，等.2014.“尤特”特大暴雨過程的熱力條件分析[J].氣象，2014，40(12)：1507-1512.

[12]劉冉.南美白對蝦養(yǎng)殖技術(shù)要點[J]. 漁業(yè)致富指南，2014(12)：44-45.

[13]魏英，熊炎成.養(yǎng)魚水質(zhì)的鑒別與調(diào)控技術(shù)[J].養(yǎng)殖與飼料，2004(2)：27-29.

[14]根源.臺風(fēng)過后魚病防治工作重點[N].中國漁業(yè)報，2014-08-04(B02).

收稿日期：2015-04-10

基金項目：廣東省氣象局科技研究項目(2013B01)

作者簡介：彭榮南(1983年生)，男，本科，助理工程師，現(xiàn)主要從事天氣預(yù)報及氣象服務(wù)工作。E-mail：690080896@qq.com

中圖分類號：P49

文獻標識碼：A

doi:10.3969/j.issn.1007-6190.2016.01.016

彭榮南， 楊杰顏， 吳乃庚.臺風(fēng)過程氣象因子引發(fā)的對蝦養(yǎng)殖場水質(zhì)突變分析[J].廣東氣象，2016,38(1)：66-69.