遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害預(yù)警研究

孟瑩 吳曼麗 張淑杰

摘要：統(tǒng)計(jì)遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)情特征，分析致災(zāi)大風(fēng)成因，結(jié)合東北地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)掀棚致災(zāi)指標(biāo)，確定遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害預(yù)警等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)設(shè)施農(nóng)業(yè)受災(zāi)情況，將日光溫室大風(fēng)致災(zāi)預(yù)警劃分為輕度（8級(jí)風(fēng)）、中度（9級(jí)風(fēng)）、重度致災(zāi)（≥10級(jí)）。對(duì)2019年遼寧一次大風(fēng)天氣過(guò)程進(jìn)行大風(fēng)災(zāi)害預(yù)警應(yīng)用，結(jié)果顯示，分級(jí)致災(zāi)指標(biāo)的設(shè)計(jì)和劃分是合理的。

關(guān)鍵詞：設(shè)施農(nóng)業(yè);大風(fēng)災(zāi)害;遼寧;致災(zāi)指標(biāo);預(yù)警

中圖分類(lèi)號(hào)： S424 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2021）09-0217-07

我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)面積位居全球第一，主要類(lèi)型包括塑料大棚、日光溫室和連棟溫室[1]。2017年，遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)占地面積達(dá)74.6萬(wàn)hm2，位居全國(guó)第2位，其中設(shè)施蔬菜生產(chǎn)面積占設(shè)施農(nóng)業(yè)總面積的75%以上，日光溫室設(shè)施蔬菜面積全國(guó)第一[2]。設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)常會(huì)遭受氣象災(zāi)害襲擊，其中風(fēng)災(zāi)破壞力極強(qiáng)，如不提前采取措施，將會(huì)給設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，特別是老舊的日光溫室、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易的塑料拱棚受災(zāi)情況尤其嚴(yán)重。風(fēng)災(zāi)常導(dǎo)致竹木結(jié)構(gòu)的老舊拱棚，建造標(biāo)準(zhǔn)較低的鋼筋鐵管拱棚扭曲變形，地錨松動(dòng)乃至拔出，棚膜被掀開(kāi)、刮飛。同時(shí)，風(fēng)災(zāi)還會(huì)使一些新建鋼架拱棚因緩沖力差而出現(xiàn)不同程度的棚體傾斜、棚膜破損。一旦設(shè)施棚室被破壞，極易使作物表面出現(xiàn)孔洞、破損等，破壞果實(shí)的外觀和商品性[3]，有時(shí)還會(huì)對(duì)作物帶來(lái)凍害。2000—2012年遼寧省因大風(fēng)導(dǎo)致設(shè)施農(nóng)業(yè)大范圍受災(zāi)的情況有33次[4];2016年5月，遼寧省發(fā)生罕見(jiàn)風(fēng)災(zāi)，多地風(fēng)力可達(dá)8～9級(jí)，陣風(fēng)10級(jí)，部分設(shè)施棚室受損，甚至被整體掀翻，對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失[3]。風(fēng)災(zāi)一旦發(fā)生，設(shè)施搶救性維護(hù)變得十分困難。因此，研究總結(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)有效應(yīng)對(duì)風(fēng)災(zāi)的防災(zāi)減災(zāi)措施十分必要。

近年來(lái)，許多學(xué)者研究統(tǒng)計(jì)了各地設(shè)施農(nóng)業(yè)遭受風(fēng)災(zāi)的致災(zāi)指標(biāo)，對(duì)防御設(shè)施農(nóng)業(yè)風(fēng)災(zāi)起到了積極防護(hù)的作用。遼寧省風(fēng)災(zāi)主要發(fā)生于每年4—8月，以偏南風(fēng)居多，8級(jí)風(fēng)是設(shè)施農(nóng)業(yè)致災(zāi)的風(fēng)速指標(biāo)，9級(jí)風(fēng)則可能導(dǎo)致棚架、后墻坍塌，發(fā)生嚴(yán)重災(zāi)害[5]。東北地區(qū)大風(fēng)掀棚指標(biāo)的高值區(qū)主要分布在黑龍江東北部地區(qū)及遼寧中部平原部分地區(qū)，風(fēng)速極值達(dá)26～30 m/s，低值區(qū)分布在遼寧西部和東部山區(qū)、吉林東部山區(qū)、黑龍江北部山區(qū)，風(fēng)速極值達(dá)17～22 m/s[6]。當(dāng)發(fā)生3～5級(jí)風(fēng)時(shí)，北京溫室大棚受災(zāi)害的概率小于0.1;當(dāng)發(fā)生6級(jí)風(fēng)時(shí)，成災(zāi)概率為0.1～0.5;當(dāng)發(fā)生7級(jí)以上大風(fēng)時(shí)，概率大于0.5，概率越大，說(shuō)明風(fēng)險(xiǎn)越大[7]。天津市確定了日光溫室風(fēng)災(zāi)致災(zāi)指標(biāo)，輕度風(fēng)災(zāi)的風(fēng)速為5.5～10.7 m/s、中度的風(fēng)速為10.8～17.1 m/s、重度的風(fēng)速為≥17.2 m/s[8-9]。上海市設(shè)施大棚受風(fēng)破壞，最小臨界風(fēng)速為 14.5 m/s，大棚端面的最小臨界風(fēng)速為18.3 m/s，此時(shí)受風(fēng)壓影響，設(shè)施大棚頂端較大棚端面更易被大風(fēng)損壞[10-11]。河北省日光溫室、大拱棚、中拱棚和小拱棚開(kāi)始出現(xiàn)損失的臨界風(fēng)速分別為18、12、8、6 m/s[12]。

由于各地氣候差異較大，農(nóng)業(yè)設(shè)施也有所不同，因此研究的設(shè)施農(nóng)業(yè)風(fēng)災(zāi)指標(biāo)有所異同，但多數(shù)都劃分了分級(jí)指標(biāo)[13-17]。遼寧省開(kāi)展了與設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的氣象監(jiān)測(cè)與預(yù)警等關(guān)鍵保障技術(shù)研究，部分成果已經(jīng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)中應(yīng)用，但大風(fēng)掀棚致災(zāi)指標(biāo)沒(méi)有劃分等級(jí)，在服務(wù)指導(dǎo)過(guò)程中不夠精細(xì)。因此，本研究以東北地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)掀棚致災(zāi)指標(biāo)[6]為研究對(duì)象，統(tǒng)計(jì)遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)情特征，分析典型大風(fēng)災(zāi)害天氣學(xué)成因，確定設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害預(yù)警等級(jí)，提高服務(wù)效果，以期為遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害預(yù)警服務(wù)提供技術(shù)參考。

1 研究區(qū)概況及方法

1.1 研究區(qū)概況

目前，遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)布局已經(jīng)形成，基本確立了東部山區(qū)特色型、沿海地區(qū)外向型、遼西北地區(qū)高效型、中部地區(qū)規(guī)模效益型這4個(gè)設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)域，種植作物由過(guò)去單一的蔬菜拓展為蔬菜、水果、食用菌、中藥材、山野菜、小漿果、西甜瓜等適宜設(shè)施栽培的作物。遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)主要有日光溫室和冷棚。日光溫室一般為鋼架結(jié)構(gòu)，后墻分為磚墻和土墻2種，主要使用山東省、天津市、錦州市等地生產(chǎn)的塑料膜。土墻結(jié)構(gòu)日光溫室一般建設(shè)規(guī)格為長(zhǎng) 120.0 m 以上、寬8.0～10.0 m、高6.0～6.5 m;磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室一般建設(shè)規(guī)格為長(zhǎng) 100.0 m 以上、寬6.0～7.0 m、高3.5～4.0 m;冷棚一般建設(shè)規(guī)格為長(zhǎng)60～80 m、寬約10 m、中間高 2 m。日光溫室種植期為9月至翌年6月，冷棚種植期為4—9月。

遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)種植面積已超過(guò)667萬(wàn)hm2，日光溫室面積52.7萬(wàn)hm2，冷棚面積18 萬(wàn)hm2，主要集中在沈陽(yáng)市、鞍山市、大連市、錦州市、朝陽(yáng)市、葫蘆島市。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

設(shè)施農(nóng)業(yè)災(zāi)情數(shù)據(jù)采用中國(guó)氣象局氣象災(zāi)情直報(bào)系統(tǒng)中2000—2019年的災(zāi)情記錄。遼寧省大風(fēng)氣候特征的統(tǒng)計(jì)資料采用1981—2010年遼寧省56個(gè)氣象觀測(cè)站的地面氣象記錄數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括10 min內(nèi)平均最大風(fēng)速與對(duì)應(yīng)風(fēng)向。大風(fēng)掀棚致災(zāi)指標(biāo)采用公益性行業(yè)專(zhuān)項(xiàng)（編號(hào)：GYHY201206024） “東北地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)天氣預(yù)報(bào)技術(shù)研究”項(xiàng)目組2014年確定的東北地區(qū)大風(fēng)掀棚災(zāi)害指標(biāo)體系。風(fēng)災(zāi)應(yīng)用個(gè)例數(shù)據(jù)采用2019年4月15—18日國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)氣象站常規(guī)觀測(cè)數(shù)據(jù)和遼寧省區(qū)域自動(dòng)站每5 min的風(fēng)向、風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

1.3.1 基本風(fēng)壓的計(jì)算方法 根據(jù)流體力學(xué)理論，基本風(fēng)壓由伯努利方程確定[8-10]：

w0=12ρv0。

式中：w0為基本風(fēng)壓，kN/m2;ρ為空氣密度;v0為30年一遇的10 min內(nèi)平均最大風(fēng)速極值（檢測(cè)位置高10 m）。

1.3.2 溫室風(fēng)壓的計(jì)算方法 根據(jù) GB/T 18622—2002《溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載》[9]，溫室風(fēng)壓計(jì)算公式如下：

wk=μsμzβzw0。

式中：wk為溫室風(fēng)壓值，kN/m2;βz為高度z處的風(fēng)振系數(shù)，由于溫室高度低于30 m，因此本研究中z取1.0;μs為風(fēng)載體型系數(shù);μz為風(fēng)壓高度變化系數(shù);w0為基本風(fēng)壓，kN/m2。

2 設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害預(yù)警研究

2.1 設(shè)施農(nóng)業(yè)災(zāi)害分析

對(duì)1981—2010年日最大風(fēng)速資料進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)8級(jí)以上大風(fēng)的氣候特征，發(fā)現(xiàn)東北地區(qū)大風(fēng)呈現(xiàn)逐年減少趨勢(shì)，每年4月大風(fēng)發(fā)生最頻繁，11月次之，風(fēng)向有明顯的季節(jié)性變化，春季多西南大風(fēng)，秋冬多偏北大風(fēng)，夏季風(fēng)速小。

如表1所示，2000—2019年遼寧省因大風(fēng)導(dǎo)致設(shè)施農(nóng)業(yè)大范圍受災(zāi)的有記錄共24次。受災(zāi)總面積達(dá)100 933畝（1畝=666.7 m2，下同）。主要災(zāi)害為大棚塑料膜被大風(fēng)掀開(kāi)、刮壞，棚架損壞，后墻倒塌以及著火。

從大風(fēng)導(dǎo)致設(shè)施農(nóng)業(yè)受災(zāi)的年變化情況，2001—2003、2006—2010、2016年較為嚴(yán)重，最重發(fā)生在2016年5月2—4日，達(dá)到35 803畝，風(fēng)力達(dá)13級(jí)，冷棚倒塌、棚膜受損，框架損壞，2004、2009、2012、2018年沒(méi)有大風(fēng)致災(zāi)記錄。

從設(shè)施農(nóng)業(yè)災(zāi)情發(fā)生的地點(diǎn)、時(shí)間和瞬時(shí)風(fēng)速來(lái)看，災(zāi)情發(fā)生頻次較多的是大連6次、沈陽(yáng)5次，盤(pán)錦沒(méi)有災(zāi)害記錄，遼寧省內(nèi)其余地區(qū)發(fā)生災(zāi)害 1～3次。春季2—5月風(fēng)災(zāi)出現(xiàn)12次，占50.0%，2—3月的風(fēng)災(zāi)易造成設(shè)施農(nóng)作物的凍害，風(fēng)災(zāi)主要出現(xiàn)在4—8月期間，占79.2%，11月至翌年1月沒(méi)有風(fēng)災(zāi)記錄。風(fēng)災(zāi)一般發(fā)生在大棚放風(fēng)期間，由于大棚部分塑料膜打開(kāi)，大風(fēng)容易進(jìn)入，使放風(fēng)口處塑料膜增大扇動(dòng)幅度，易出現(xiàn)破損。災(zāi)情發(fā)生時(shí)瞬時(shí)風(fēng)速多在8～11級(jí)，占有記錄總次數(shù)的83.3%，與當(dāng)日的10 min平均最大風(fēng)速（氣象記錄中日最大風(fēng)速）相比，瞬時(shí)風(fēng)速有更好的對(duì)應(yīng)性。一般而言，瞬時(shí)風(fēng)速比10 min平均最大風(fēng)速偏大2個(gè)量級(jí)左右，瞬時(shí)風(fēng)速突發(fā)性強(qiáng)、局地性強(qiáng)且風(fēng)速非常大，更容易致災(zāi)。風(fēng)災(zāi)發(fā)生時(shí)風(fēng)向以偏南風(fēng)居多，占54.2%，是因?yàn)榇笈锼芰夏ぴ谀厦?，偏南風(fēng)更容易掀開(kāi)塑料膜。

從遼寧省大風(fēng)氣候特征和設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)情的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)看，大風(fēng)在4月最多，4—8月多數(shù)為偏南風(fēng)，對(duì)應(yīng)的4—8月是大棚受風(fēng)災(zāi)的主要時(shí)段，春季大風(fēng)增多，暖棚開(kāi)始放風(fēng)，風(fēng)災(zāi)增多;進(jìn)入7—8月，暖棚多數(shù)曬棚，但是冷棚塑料膜基本都掀開(kāi)一半，且冷棚搭建簡(jiǎn)單，設(shè)備本身抗風(fēng)能力差，因此風(fēng)災(zāi)較多。風(fēng)災(zāi)發(fā)生的時(shí)間多數(shù)在下午，其發(fā)生在14：00—17：00的次數(shù)占71%，由于大風(fēng)具有日變化，在午后由于氣溫升高，風(fēng)速增大，15：00風(fēng)速達(dá)到最高，也導(dǎo)致此時(shí)段風(fēng)災(zāi)容易出現(xiàn)。從風(fēng)向看，南風(fēng)偏多，是因?yàn)槟巷L(fēng)更容易侵入放風(fēng)的塑料大棚內(nèi)，將棚膜鼓壞，但對(duì)于棚頂刮壞、棚架破損及后墻坍塌風(fēng)向沒(méi)有一定規(guī)律，南風(fēng)、北風(fēng)均可出現(xiàn)，但是大棚損壞嚴(yán)重時(shí)的風(fēng)速一般在9級(jí)以上。風(fēng)災(zāi)的發(fā)生與瞬時(shí)極大風(fēng)速有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，8級(jí)風(fēng)是設(shè)施農(nóng)業(yè)致災(zāi)的風(fēng)速指標(biāo)，9級(jí)風(fēng)則可能出現(xiàn)棚架及后墻坍塌的較重風(fēng)災(zāi)，10級(jí)以上有可能出現(xiàn)大棚的整體損毀。

2.2 典型大風(fēng)災(zāi)害天氣學(xué)成因分析

對(duì)大風(fēng)天氣個(gè)例進(jìn)行歷史調(diào)查，依據(jù)引起大風(fēng)主要影響系統(tǒng)特征和天氣形勢(shì)的天氣學(xué)分析，產(chǎn)生東北地區(qū)大風(fēng)天氣的類(lèi)型可以劃分為4種天氣型，即冷鋒后部型、高壓后部型、臺(tái)風(fēng)型和氣旋型。

冷鋒后部型是形成大風(fēng)的重要天氣形勢(shì)之一，占大風(fēng)過(guò)程總數(shù)的28.57%。在此天氣形勢(shì)下，強(qiáng)冷空氣堆積產(chǎn)生強(qiáng)氣壓梯度風(fēng)，地面迅速加壓產(chǎn)生強(qiáng)變壓風(fēng)，冷空氣下沉動(dòng)量下傳，是產(chǎn)生大風(fēng)的主要原因。冷鋒后部型大風(fēng)主要發(fā)生在春季和冬季。大風(fēng)發(fā)生在冷鋒后部高壓前沿梯度最大的地方，冷高壓強(qiáng)度愈強(qiáng)，大風(fēng)風(fēng)速愈大，持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)。

高壓后部型占大風(fēng)過(guò)程總數(shù)的9.52%。此類(lèi)大風(fēng)多發(fā)生在大陸高壓頻繁入海的春季。春季大陸回暖快，東移變性的冷高壓進(jìn)入日本?；螯S海后失去熱量得到加強(qiáng)。當(dāng)高壓西部有江淮氣旋、華北氣旋、蒙古氣旋、東北低壓或地形槽配合時(shí)，地面氣壓場(chǎng)出現(xiàn)東高西低或南高西低形勢(shì)，多產(chǎn)生偏南或偏西大風(fēng)。

氣旋（低壓）大風(fēng)即在低壓發(fā)展加深時(shí)一般在低壓周?chē)鷼鈮禾荻茸畲蟮貐^(qū)出現(xiàn)的大風(fēng)，占大風(fēng)過(guò)程總數(shù)的57.14%。氣旋型大風(fēng)主要包括江淮氣旋、華北氣旋、蒙古氣旋和東北低壓產(chǎn)生的大風(fēng)。東北低壓和蒙古氣旋大風(fēng)次數(shù)最多，主要是由貝加爾湖和蒙古一帶產(chǎn)生的低壓東移到東北地區(qū)時(shí)，或在東北當(dāng)?shù)厣傻牡蛪喊l(fā)展加深時(shí)，在低壓周?chē)霈F(xiàn)的大風(fēng)。如果低壓連續(xù)地?zé)o大變化，大風(fēng)可持續(xù)3 d左右。當(dāng)?shù)蛪喊l(fā)展成為濃厚冷性低壓時(shí)，低壓后部常有副冷鋒產(chǎn)生，而且鋒后常出現(xiàn)偏北大風(fēng)。

臺(tái)風(fēng)型占大風(fēng)過(guò)程總數(shù)的4.77%。臺(tái)風(fēng)型大風(fēng)過(guò)程雖然發(fā)生的次數(shù)少，但極具災(zāi)害性。臺(tái)風(fēng)在我國(guó)登陸后直接北上或者再次入海后引發(fā)大風(fēng)，臺(tái)風(fēng)在朝鮮半島登陸引發(fā)大風(fēng)，熱帶氣旋直接從黃海北部登陸引發(fā)大風(fēng)。

2.3 設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害預(yù)警等級(jí)劃分

溫室的風(fēng)荷載體型系數(shù)與其體型、尺寸、風(fēng)向有關(guān)，考慮到溫室的種類(lèi)繁多，在規(guī)模、種類(lèi)、材料、重要性、耐用年限、結(jié)構(gòu)等方面存在很大的差異，缺乏統(tǒng)一性，因此在參考東北地區(qū)日光溫室建造結(jié)構(gòu)、規(guī)模、使用年限的前提下，以有代表性的標(biāo)準(zhǔn)日光溫室（長(zhǎng) 80 m、寬7.5 m、高4.2 m、坡度角35°～40°）為研究對(duì)象，建立東北地區(qū)大風(fēng)掀棚災(zāi)害指標(biāo)體系。如表2所示，大風(fēng)掀棚高值區(qū)主要分布在遼南沿海地區(qū)，風(fēng)壓達(dá)到0.35～0.45 kN/m2，10 min最大平均風(fēng)速極值達(dá)26～30 m/s;低值區(qū)分布在遼寧西部和東部山區(qū)、吉林東部山區(qū)、黑龍江北部山區(qū)，風(fēng)壓在0.15 kN/m2以下，10 min最大平均風(fēng)速極值小于17 m/s。

結(jié)合東北地區(qū)大風(fēng)掀棚致災(zāi)指標(biāo)和遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)情統(tǒng)計(jì)結(jié)果，根據(jù)致災(zāi)的嚴(yán)重情況（輕、中、重），將設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害預(yù)警等級(jí)進(jìn)行劃分，結(jié)果如表3所示。

2.4 設(shè)施農(nóng)業(yè)風(fēng)災(zāi)預(yù)警應(yīng)用

2019年受地面氣旋活動(dòng)影響，4月16—17日，遼寧省彰武縣連續(xù) 2 d 出現(xiàn)大范圍大風(fēng)沙塵天氣，局部地區(qū)出現(xiàn)沙塵暴。截至17日20：00，彰武站極大風(fēng)速達(dá)27.1 m/s，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)不同程度的大風(fēng)，其中西六家子鎮(zhèn)極大風(fēng)速均達(dá)到34 m/s，風(fēng)力達(dá)12級(jí)。大風(fēng)裹挾沙塵，導(dǎo)致天空昏黃暗沉，空氣質(zhì)量和能見(jiàn)度急劇下降。冷暖棚共損毀1 305棟（其中暖棚423棟，冷棚882棟），倒塌188棟（其中暖棚7棟，冷棚181棟），棚膜損毀1 305棟，直接經(jīng)濟(jì)損失579萬(wàn)元。

該災(zāi)情統(tǒng)計(jì)結(jié)果中的暖棚即日光溫室，冷棚即塑料大棚。另外，災(zāi)情的出現(xiàn)除了與天氣情況密切相關(guān)，與人為管理也有較大關(guān)系。4月中旬多數(shù)日光溫室和塑料大棚在白天要打開(kāi)一部分棚膜進(jìn)行放風(fēng)，如日光溫室的棚膜開(kāi)口朝南，此時(shí)若有偏南大風(fēng)，更易引起風(fēng)災(zāi)，如果采取防風(fēng)加固等措施，可以減少或避免災(zāi)情的發(fā)生。該統(tǒng)計(jì)結(jié)果為彰武縣的整體受災(zāi)情況，統(tǒng)計(jì)方法較為粗放，但也能代表風(fēng)災(zāi)實(shí)情，并且此次受災(zāi)為彰武地區(qū)自2000年以來(lái)最嚴(yán)重的1次，可以作為驗(yàn)證大風(fēng)掀棚致災(zāi)指標(biāo)的災(zāi)情實(shí)況。

參考地理位置、數(shù)據(jù)的代表性與完整性，選取受災(zāi)地區(qū)遼寧省彰武縣附近10個(gè)氣象觀測(cè)代表站;對(duì)風(fēng)速和風(fēng)向進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定各代表站大風(fēng)極值、平均值、大風(fēng)持續(xù)時(shí)間及風(fēng)向特征等信息;分析大風(fēng)天氣產(chǎn)生原因，對(duì)比大風(fēng)災(zāi)情信息，確定大風(fēng)掀棚指標(biāo)驗(yàn)證結(jié)果。

2.4.1 大風(fēng)天氣形成原因分析 如圖1所示，遼寧西部有1支較弱的短波槽自西向東移動(dòng)，與此同時(shí)，在地面圖上蒙古氣旋A的中心緩慢移動(dòng)至黑龍江以北地區(qū)，日本海存在1個(gè)入海高壓，遼寧處于高低壓之間，蒙古氣旋A的前底部，氣壓梯度力明顯增大，并出現(xiàn)較弱的 3 h 負(fù)變壓，16日20：00高空槽移出遼寧，蒙古氣旋明顯減弱并向北收縮，遼寧脫離其影響。受以上系統(tǒng)的共同影響期間，遼寧省的沈陽(yáng)、鐵嶺、營(yíng)口、錦州、阜新地區(qū)出現(xiàn)6級(jí)以上西南大風(fēng)，其中阜新和鐵嶺地區(qū)出現(xiàn)了揚(yáng)沙天氣。2019年4月17日08：00 500 hPa 高空?qǐng)D上（圖2-a），貝加爾湖東南部的高空槽開(kāi)始逐漸東移發(fā)展，在18日08：00加強(qiáng)為東亞大槽，歐亞地區(qū)中高緯度由平直的緯向環(huán)流轉(zhuǎn)換為兩槽一脊型的徑向環(huán)流，同時(shí)誘發(fā)地面上貝加爾以南地區(qū)的蒙古氣旋B發(fā)展東移。16日20：00蒙古氣旋B中心大概位于47°N、106°E，遼寧位于此氣旋的前部，隨著氣旋的東移加強(qiáng)逐漸對(duì)遼寧產(chǎn)生影響，帶來(lái)大范圍的負(fù)變壓，17日14：00（圖2-b）負(fù)變壓中心位于彰武南部，達(dá)到-5.3 hPa，出現(xiàn)明顯的變壓風(fēng)，此時(shí)遼寧中西部氣壓梯度也增加到 32 hPa/100 km，變壓風(fēng)疊加梯度風(fēng)使彰武地區(qū)出現(xiàn)了34.1 m/s的大風(fēng)。

2.4.2 設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害預(yù)警等級(jí)指標(biāo)驗(yàn)證 選取2019年4月16日10：00至4月17日20：00彰武縣附近20 km內(nèi)的10個(gè)氣象觀測(cè)站每5 min 1次的風(fēng)速、風(fēng)向資料，共獲得有效樣本405個(gè)時(shí)次。如圖3所示，各觀測(cè)站點(diǎn)的風(fēng)速變化趨勢(shì)是一致的，說(shuō)明是受到同一天氣系統(tǒng)的影響產(chǎn)生大風(fēng)天氣，并且風(fēng)速具有明顯的日變化，白天風(fēng)速明顯大于夜間風(fēng)速。大風(fēng)天氣持續(xù)了2 d，如上述分析可知這受到先后2個(gè)天氣系統(tǒng)影響產(chǎn)生的;由于2個(gè)影響系統(tǒng)的強(qiáng)度和系統(tǒng)過(guò)境時(shí)間不同，產(chǎn)生的大風(fēng)天氣也有所不同，17日風(fēng)速大于16日，風(fēng)速最大時(shí)段16日集中在10：00—17：00，17日集中在12：00—19：00，持續(xù)時(shí)間均為7 h左右。

本次大風(fēng)天氣個(gè)例中雖然各觀測(cè)站點(diǎn)距離較近，不超過(guò)50 km，但各站風(fēng)速差異較大，所選的10個(gè)代表站均位于平原地區(qū)，海拔高度在74～132 m之間，受地形影響的因素較小。766693測(cè)站風(fēng)速觀測(cè)值只有5 m/s左右，雖然處在大風(fēng)天氣系統(tǒng)影響下，但幾乎沒(méi)有大風(fēng)掀棚的風(fēng)險(xiǎn)，而766760測(cè)站風(fēng)速觀測(cè)值明顯高于其他測(cè)站，白天時(shí)段多數(shù)超過(guò)20 m/s，該地區(qū)極易出現(xiàn)大風(fēng)掀棚氣象災(zāi)害。這2個(gè)測(cè)站風(fēng)速平均差值為15.7 m/s，風(fēng)向平均相差145.4°，排除地形等因素的影響，說(shuō)明同1次大風(fēng)天氣過(guò)程中局地系統(tǒng)差異導(dǎo)致風(fēng)速差異，這種差異在天氣圖上很難判斷。

由表4可以看出，10個(gè)測(cè)站中有2個(gè)測(cè)站平均風(fēng)分別達(dá)到了6級(jí)強(qiáng)風(fēng)和8級(jí)大風(fēng)，其余8個(gè)測(cè)站平均風(fēng)為3～5級(jí);有9個(gè)測(cè)站最大風(fēng)達(dá)到6級(jí)以上，766760 測(cè)站達(dá)到34.1 m/s，為12級(jí)颶風(fēng)，這是比較少見(jiàn)強(qiáng)風(fēng)情況。有4個(gè)觀測(cè)站的最大風(fēng)速≥17 m/s，達(dá)到了塑料大棚的風(fēng)災(zāi)致災(zāi)指標(biāo)，其中3個(gè)測(cè)站 766557、766760、766808有風(fēng)速≥17 m/s的大風(fēng)持續(xù)出現(xiàn)，且大風(fēng)出現(xiàn)時(shí)間比較集中，具有陣性，在17日12：00—14：00，3個(gè)測(cè)站同時(shí)出現(xiàn)密集持續(xù)大風(fēng)天氣，應(yīng)為天氣系統(tǒng)發(fā)展加強(qiáng)影響所致。只有766760觀測(cè)站出現(xiàn)風(fēng)速≥26 m/s共66個(gè)時(shí)次，達(dá)到了日光溫室的風(fēng)災(zāi)致災(zāi)指標(biāo)。在整個(gè)大風(fēng)天氣過(guò)程中，766760觀測(cè)站風(fēng)速大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，是極易發(fā)生大風(fēng)掀棚災(zāi)情的地區(qū)。

另外，從此次過(guò)程大風(fēng)風(fēng)向來(lái)看，以西南風(fēng)或偏南風(fēng)為主，符合彰武春季大風(fēng)的氣候特征，10個(gè)測(cè)站中有2個(gè)測(cè)站766 557、766 693風(fēng)向始終為偏北風(fēng)和東北風(fēng)，并沒(méi)有因?yàn)闅庑行牡囊平瓦h(yuǎn)離而發(fā)生改變，這2個(gè)測(cè)站位于山脈的西側(cè)，可能是由于地形的影響。

以上分析說(shuō)明，大風(fēng)天氣實(shí)況出現(xiàn)了7級(jí)以上大風(fēng)，最大達(dá)到12級(jí)，對(duì)應(yīng)彰武地區(qū)也出現(xiàn)了日光溫室和塑料大棚的災(zāi)情，大部分棚膜損毀為輕度致災(zāi)，部分倒塌達(dá)到了重度致災(zāi)，說(shuō)明設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害預(yù)警等級(jí)設(shè)計(jì)是合理的，有應(yīng)用價(jià)值。

2.4.3 大風(fēng)掀棚防御建議 從圖4可以看出，從17日08：00—12：00大風(fēng)的出現(xiàn)是風(fēng)速逐漸增大的過(guò)程，在12：00—19：00出現(xiàn)大風(fēng)的集中時(shí)段里還有2個(gè)風(fēng)速極值時(shí)刻，分別在13：30和17：00前后。這說(shuō)明在大風(fēng)天氣過(guò)程中，隨著風(fēng)速的逐漸增大，應(yīng)采取防風(fēng)措施，中午到下午是風(fēng)災(zāi)的高發(fā)時(shí)段，大風(fēng)減弱后可能再次增強(qiáng)， 農(nóng)業(yè)設(shè)施仍須注意防風(fēng)直至夜晚。加強(qiáng)設(shè)施棚室的管護(hù)，使其有效防災(zāi)減災(zāi)十分必要，包括強(qiáng)化棚體及輔助設(shè)施的加固與維護(hù)、優(yōu)化風(fēng)口設(shè)置及特定拱棚防風(fēng)措施、提高新棚建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及防災(zāi)避險(xiǎn)意識(shí)[3]。

3 結(jié)論與討論

根據(jù)設(shè)施農(nóng)業(yè)受災(zāi)情況，將日光溫室大風(fēng)致災(zāi)預(yù)警劃分為8級(jí)風(fēng)為輕度、9級(jí)風(fēng)為中度、≥10級(jí)為重度致災(zāi)，對(duì)2019年遼寧1次大風(fēng)天氣過(guò)程進(jìn)行大風(fēng)災(zāi)害預(yù)警應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)分級(jí)致災(zāi)指標(biāo)的設(shè)計(jì)和劃分是合理的。

高空環(huán)流形勢(shì)徑向調(diào)整，高空槽加強(qiáng)誘發(fā)地面蒙古氣旋發(fā)展，變壓風(fēng)疊加梯度風(fēng)使彰武地區(qū)出現(xiàn)了34.1 m/s的大風(fēng)，導(dǎo)致設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)情。

受同一天氣系統(tǒng)的影響產(chǎn)生大風(fēng)天氣，區(qū)域內(nèi)各觀測(cè)站點(diǎn)的風(fēng)速變化趨勢(shì)是一致的，天氣系統(tǒng)發(fā)展最強(qiáng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)風(fēng)速最大時(shí)刻;并且風(fēng)速具有明顯的日變化，白天風(fēng)速明顯大于夜間風(fēng)速，中午至下午是產(chǎn)生大風(fēng)的主要時(shí)間段，是風(fēng)災(zāi)的高發(fā)時(shí)段，大風(fēng)減弱后可能再次增強(qiáng)，農(nóng)業(yè)設(shè)施仍需注意防風(fēng)直至傍晚。

同一次大風(fēng)天氣過(guò)程中，距離較近的觀測(cè)站風(fēng)速和風(fēng)向的差異仍然較大，不是所有地區(qū)都會(huì)出現(xiàn)風(fēng)災(zāi)，這與地理位置和當(dāng)?shù)貧夂蛱卣髅芮邢嚓P(guān)，局地系統(tǒng)差異導(dǎo)致風(fēng)的差異，這種差異在天氣尺度的天氣圖上很難判斷。極大風(fēng)速的出現(xiàn)是風(fēng)速逐漸加強(qiáng)的過(guò)程，可以結(jié)合天氣預(yù)報(bào)和大風(fēng)實(shí)況提前做好防風(fēng)工作。

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