張祖蓮， 毛煒嶧， 姚艷麗， 張山清， 顧雅文

（1.中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆 烏魯木齊 830002；2.新疆興農(nóng)網(wǎng)信息中心，新疆 烏魯木齊 830002）

新疆是我國(guó)發(fā)生干熱風(fēng)危害最嚴(yán)重的地區(qū)之一，南疆多于北疆，東部多于西部，平原多于山區(qū)［1-2］，該區(qū)域的小麥干熱風(fēng)災(zāi)害主要有高溫低濕型和旱風(fēng)型兩類(lèi)，5—7月干熱風(fēng)危害持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)［3］，在開(kāi)花乳熟期，遇到干熱風(fēng)后蒸騰作用會(huì)大幅加快，小麥灌漿速度減慢甚至停止，導(dǎo)致麥籽粒穗秕，降低產(chǎn)量和質(zhì)量［3-5］。在春夏季出現(xiàn)干熱風(fēng)天氣時(shí)，也會(huì)危害棉花、玉米、瓜果等作物［4］。

氣候變暖背景下我國(guó)北方春季氣溫上升，干熱風(fēng)發(fā)生區(qū)域擴(kuò)大、頻次增加、強(qiáng)度增強(qiáng)、危害風(fēng)險(xiǎn)加劇［6］。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)干熱風(fēng)研究比較多，也有對(duì)新疆不同區(qū)域的干熱風(fēng)及其主要?dú)庀笠蜃佑绊懛治龅某晒?-9］，絕大多數(shù)研究是根據(jù)氣象站觀測(cè)資料進(jìn)行分析［10］。另外，以往研究中的干熱風(fēng)指標(biāo)是根據(jù)日最高氣溫、最大風(fēng)速和最小相對(duì)濕度來(lái)定義的，只有日時(shí)間尺度的數(shù)據(jù)，干熱風(fēng)強(qiáng)度也是半定量化分級(jí)；干熱風(fēng)日數(shù)是上述研究中的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，該指標(biāo)只考慮單一類(lèi)型干熱風(fēng)［11-18］。目前，全面評(píng)估新疆各種類(lèi)型干熱風(fēng)精細(xì)化特征的成果很少，主要是難以得到高時(shí)空分辨率的基本氣象要素信息。2020 年開(kāi)始，中國(guó)氣象局陸面數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)（CLDAS）高時(shí)空分辨率實(shí)況數(shù)據(jù)向各省區(qū)下發(fā)，為基于柵格化數(shù)據(jù)的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害精細(xì)化分析和服務(wù)提供了數(shù)據(jù)保障。

新疆氣候公報(bào)顯示，2020 年天氣氣候異常，全疆氣溫總體偏高、干旱少雨。南疆降水量較常年偏少22%。春季全疆平均氣溫13 ℃，較常年偏高2.6 ℃，為有氣象記錄以來(lái)最高；南疆偏高1.4 ℃，北疆發(fā)生近35 a來(lái)最強(qiáng)春、夏連旱。本文應(yīng)用2020年5—7 月中國(guó)氣象局下發(fā)的CLDAS 數(shù)據(jù)，包括氣溫、風(fēng)速和相對(duì)濕度等，空間分辨率5 km×5 km，時(shí)間分辨率1 h。對(duì)2020年5—7月新疆南部區(qū)域逐格點(diǎn)逐小時(shí)進(jìn)行識(shí)別，整理出基于格點(diǎn)化的干熱風(fēng)小時(shí)數(shù)據(jù)，分析新疆南部區(qū)域的輕、中、重度高溫低濕型和旱風(fēng)型干熱風(fēng)災(zāi)害精細(xì)化特征，嘗試將該區(qū)域的干熱風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)分析精確到田間，為小麥及其他農(nóng)作物農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害精準(zhǔn)防御提供技術(shù)支撐。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

實(shí)況資料選擇2020 年5—7 月中國(guó)氣象局陸面數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)（CLDAS）小時(shí)實(shí)況數(shù)據(jù)產(chǎn)品，分辯率為5 km。其實(shí)況產(chǎn)品數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)合了地面、衛(wèi)星、雷達(dá)等多源資料融合。選擇新疆天山山脈以南的區(qū)域作為研究區(qū)，地理位置為34.4°～45.05°N，73.55°～96.35°E，研究區(qū)域內(nèi)共有49528 個(gè)格點(diǎn)（圖1），其中達(dá)到干熱風(fēng)指標(biāo)的總格點(diǎn)數(shù)為29988個(gè)，達(dá)到不同程度干熱風(fēng)指標(biāo)的格點(diǎn)個(gè)數(shù)分別是：高溫低濕_輕（High Temperature and Low Humidity_Light，HTLH_L）29988 個(gè)、高溫低濕_中（High Temperature and Low Humidity_ Mehium，HTLH_M）26603 個(gè)、高溫低濕_重（High Temperature and Low Humidity_Heavy，HTLH_H）23526 個(gè)、旱風(fēng)型（Dry Wind Type，DW）為2705個(gè)。

新疆南部區(qū)域的春麥區(qū)主要分布于吐魯番、哈密盆地、焉耆盆地（圖1），冬、春麥兼種區(qū)主要分布于輪臺(tái)、庫(kù)爾勒、若羌、且末，冬麥區(qū)主要分布于阿克蘇、喀什、和田地區(qū)。2020 年新疆南部區(qū)域小麥從開(kāi)花到成熟的關(guān)鍵發(fā)育期主要集中在5月上旬至7月中旬（表1）。

表1 2020年新疆南部區(qū)域小麥發(fā)育期Tab.1 Wheat development period in southern Xinjiang in 2020

圖1 新疆南部區(qū)域示意圖Fig.1 Overview map of southern Xinjiang

1.2 干熱風(fēng)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)中國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，小麥干熱風(fēng)災(zāi)害［19］分為高溫低濕型和旱風(fēng)型，其中高溫低濕型又分為輕、中、重3種程度。本文中定義干熱風(fēng)逐時(shí)判斷劃分標(biāo)準(zhǔn)為：（1）重度高溫低濕型干熱風(fēng)（氣溫≥35 ℃，相對(duì)濕度≤25%，風(fēng)速≥3 m·s-1）；（2）中度高溫低濕型干熱風(fēng)（氣溫≥34 ℃，相對(duì)濕度≤25%，風(fēng)速≥3 m·s-1）；（3）輕度高溫低濕型干熱風(fēng)（氣溫≥32 ℃，相對(duì)濕度≤30%，風(fēng)速≥2 m·s-1）；（4）旱風(fēng)型干熱風(fēng)（氣溫＞25 ℃，相對(duì)濕度＜30%，風(fēng)速＞14 m·s-1）。

1.3 區(qū)域干熱風(fēng)日指數(shù)計(jì)算方法

根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)每個(gè)格點(diǎn)的小時(shí)氣象要素依次進(jìn)行干熱風(fēng)判識(shí)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)記為1 個(gè)干熱風(fēng)時(shí)數(shù)。在北京時(shí)間00：00—23：00日界內(nèi)，當(dāng)日該格點(diǎn)上達(dá)到干熱風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)的小時(shí)數(shù)≥1次，就記為1個(gè)干熱風(fēng)日。將新疆南部區(qū)域內(nèi)所有格點(diǎn)當(dāng)天的干熱風(fēng)小時(shí)數(shù)之和記為區(qū)域干熱風(fēng)日指數(shù)（單位為h）。對(duì)新疆南部區(qū)域所有格點(diǎn)2020年5—7月每天的逐小時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行干熱風(fēng)判識(shí)，整理出逐日不同類(lèi)型區(qū)域干熱風(fēng)日指數(shù)，區(qū)域干熱風(fēng)日指數(shù)計(jì)算方法如公式（1）。

式中：AVGH為逐日格點(diǎn)平均發(fā)生干熱風(fēng)的時(shí)間；hn表示逐日每個(gè)格點(diǎn)發(fā)生干熱風(fēng)的時(shí)數(shù)；NA表示逐日共發(fā)生干熱風(fēng)格點(diǎn)總數(shù)。

1.4 區(qū)域干熱風(fēng)綜合強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算方法

王春乙等［20］提出了高溫低濕型干熱風(fēng)綜合指數(shù)DHW，李森等［21］對(duì)DHW綜合強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)，并構(gòu)建了涵蓋高溫低濕和雨后青枯2種干熱風(fēng)類(lèi)型的干熱風(fēng)綜合強(qiáng)度指數(shù)，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)其具有較好的普遍適用性。新疆南部區(qū)域發(fā)生干熱風(fēng)時(shí)，91.0%的格點(diǎn)為高溫低濕型，9.0%的格點(diǎn)為旱風(fēng)型。根據(jù)文獻(xiàn)［21］的定義，本文主要對(duì)高溫低濕型干熱風(fēng)綜合強(qiáng)度進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了新疆南部區(qū)域干熱風(fēng)綜合強(qiáng)度指數(shù)CID。CID計(jì)算公式如下：

式中：Ixj表示第x個(gè)格點(diǎn)在第j時(shí)次的干熱風(fēng)綜合強(qiáng)度指數(shù)值；T0、R0、V0分別表示氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速的臨界值，根據(jù)輕度高溫低濕型干熱風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，分別取32 ℃、30%和2 m·s-1；Txj、Rxj和Vxj分別為第x個(gè)格點(diǎn)在第j時(shí)次的氣溫、相對(duì)濕度和風(fēng)速實(shí)況值；W1、W2、W3分別為氣溫、相對(duì)濕度和風(fēng)速的計(jì)算權(quán)重系數(shù)，分別為0.73、0.25、0.02；n表示在分析時(shí)段第x個(gè)格點(diǎn)的干熱風(fēng)時(shí)數(shù)；CID表示在分析時(shí)段內(nèi)第x個(gè)格點(diǎn)的干熱風(fēng)綜合強(qiáng)度指數(shù)值，CID指數(shù)可以用來(lái)分析固定時(shí)段內(nèi)各個(gè)格點(diǎn)的干熱風(fēng)強(qiáng)度空間分布精細(xì)化特征；m表示區(qū)域內(nèi)某天出現(xiàn)干熱風(fēng)的格點(diǎn)數(shù)；t表示在分析時(shí)段內(nèi)某天出現(xiàn)的干熱風(fēng)時(shí)數(shù)；NA表示區(qū)域內(nèi)某天出現(xiàn)干熱風(fēng)的格點(diǎn)數(shù)；CID_1表示分析時(shí)段內(nèi)某天區(qū)域所有出現(xiàn)干熱風(fēng)的格點(diǎn)的綜合強(qiáng)度值；逐日計(jì)算新疆南部區(qū)域的干熱風(fēng)綜合強(qiáng)度日指數(shù)CID_1。CID_1 指數(shù)可以用來(lái)分析在研究時(shí)段內(nèi)區(qū)域內(nèi)干熱風(fēng)強(qiáng)度的逐日演變規(guī)律。當(dāng)Txj、Rxj和Vxj同時(shí)滿足高溫低濕_輕干熱風(fēng)指標(biāo)時(shí)，CID和CID_1有效，否則CID=0和CID_1=0。

2 結(jié)果與分析

2.1 干熱風(fēng)日、時(shí)數(shù)精細(xì)化空間分布

時(shí)間長(zhǎng)短和面積大小反映了區(qū)域干熱風(fēng)強(qiáng)度和危害程度，干熱風(fēng)日數(shù)和時(shí)數(shù)愈多、面積越大，危害愈重[3]。在新疆南部區(qū)域，高溫低濕型干熱風(fēng)在海拔高度1500 m以下均有分布，旱風(fēng)型干熱風(fēng)主要集中在吐魯番盆地三十里風(fēng)區(qū)、哈密百里風(fēng)區(qū)和巴州鐵干里克地區(qū)。

由圖2可知，在新疆南部區(qū)域，輕、中、重度的高溫低濕型和旱風(fēng)型干熱風(fēng)的日數(shù)范圍分別為1～88 d、1～87 d、1～86 d和1～36 d，對(duì)應(yīng)的格點(diǎn)日數(shù)平均值分別為31.0 d、13.8 d、10.7 d 和3.6 d；輕、中、重度的高溫低濕型和旱風(fēng)型干熱風(fēng)的時(shí)數(shù)范圍分別為1～1098 h、1～902 h、1～832 h 和1～242 h，對(duì)應(yīng)的格點(diǎn)時(shí)數(shù)平均值分別為151.2 h、54.6 h、41.2 h和11.3 h。

圖2 新疆南部區(qū)域2020年5—7月不同等級(jí)干熱風(fēng)日數(shù)（a～d）及時(shí)數(shù)（e～h）Fig.2 Days(a-d)and hours(e-h)of dry-hot wind in southern Xinjiang from May to July in 2020

以2020 年5—7 月區(qū)域內(nèi)每個(gè)格點(diǎn)的輕度高溫低濕型干熱風(fēng)日數(shù)HTLH_L多少為依據(jù)，將新疆南部區(qū)域的干熱風(fēng)從輕到重分為5個(gè)等級(jí)，分別是：I_1（1 d≤HTLH_L≤10 d）、II_1（10 d＜HTLH_L≤20 d）、III_1（20 d＜HTLH_L≤30 d）、IV_1（30 d＜HTLH_L≤60 d）、V_1（60 d＜HTLH_L≤91 d）。構(gòu)建了3個(gè)等級(jí)強(qiáng)度指標(biāo)，分別是干熱風(fēng)格點(diǎn)數(shù)、干熱風(fēng)格點(diǎn)日數(shù)平均值和時(shí)數(shù)平均值，用來(lái)分析新疆南部區(qū)域內(nèi)不同等級(jí)干熱風(fēng)精細(xì)化空間特征。整理了新疆南部區(qū)域上述5種強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的輕、中、重度的高溫低濕干熱風(fēng)以及旱風(fēng)型干熱風(fēng)的格點(diǎn)數(shù)，以及區(qū)域內(nèi)各格點(diǎn)平均強(qiáng)度指標(biāo)。

由表2、圖2可知，I_1強(qiáng)度等級(jí)對(duì)應(yīng)的輕、中、重度高溫低濕型和旱風(fēng)型干熱風(fēng)的格點(diǎn)數(shù)分別為3939個(gè)、1145個(gè)、480個(gè)和93個(gè)。I_1等級(jí)的格點(diǎn)占新疆南部區(qū)域出現(xiàn)干熱風(fēng)格點(diǎn)總數(shù)的13.1%，呈零星分布，主要分布于阿克蘇地區(qū)。II_1 等級(jí)的格點(diǎn)占區(qū)域內(nèi)干熱風(fēng)格點(diǎn)總數(shù)的15.8%，主要分布于東疆，從紅柳河向西吐魯番南部區(qū)域海拔高度為200～600 m 的區(qū)域，南疆海拔高度1200～1500 m 的阿克蘇地區(qū)、喀什地區(qū)以及和田地區(qū)。III_1等級(jí)的格點(diǎn)占區(qū)域干熱風(fēng)格點(diǎn)總數(shù)的25.3%，主要分布在南疆海拔高度1000～1200 m 的塔里木盆地、海拔高度800～1000 m 的塔里木河流域，以及喀什部分地區(qū)。IV_1 等級(jí)的格點(diǎn)占區(qū)域干熱風(fēng)格點(diǎn)總數(shù)的38.5%，主要分布在從紅柳河周邊的零星格點(diǎn)向西南至鐵干里克一帶的區(qū)域，以及塔里木河以北至尉犁、輪臺(tái)，塔中、若羌、且末至民豐一帶。V_1 等級(jí)的格點(diǎn)占區(qū)域干熱風(fēng)格點(diǎn)總數(shù)的7.0%，主要分布于若羌和哈密盆地、吐魯番盆地。

表2 不同等級(jí)格點(diǎn)數(shù)以及干熱風(fēng)平均日數(shù)、平均時(shí)數(shù)Tab.2 Average days,hours and numbers of dry-hot wind occurred in different grades

新疆南部區(qū)域I_1等級(jí)的范圍屬于冬小麥主要種植區(qū)，干熱風(fēng)格點(diǎn)的輕、中、重度高溫低濕型以及旱風(fēng)型干熱風(fēng)的日數(shù)平均值分別為5.2 d、1.5 d、1.4 d 和2.5 d，小時(shí)數(shù)平均值分別為11.6 h、2.0 h、1.5 h和4.2 h。干熱風(fēng)強(qiáng)度最強(qiáng)的V_1等級(jí)，輕、中、重度的高溫低濕型和旱風(fēng)型干熱風(fēng)日數(shù)平均值分別為71.4 d、50.2 d、43.3 d 和4.9 d，小時(shí)數(shù)平均值分別為563.8 h、290.4 h、235.6 h和17.3 h。

2.2 干熱風(fēng)高發(fā)時(shí)段

準(zhǔn)確了解干熱風(fēng)出現(xiàn)日期與演變規(guī)律，對(duì)干熱風(fēng)防御具有重要意義［2］。由圖3和表3可知，2020年5—7 月，新疆南部區(qū)域干熱風(fēng)時(shí)數(shù)多、面積廣。其中，滿足逐日高溫低濕型干熱風(fēng)格點(diǎn)總時(shí)數(shù)≥10×104h或逐日干熱風(fēng)格點(diǎn)數(shù)≥2×104個(gè)的日數(shù)共11 d，主要集中在6月上旬和下旬、7月上旬和下旬。區(qū)域高溫低濕型干熱風(fēng)平均時(shí)數(shù)≥6.5 h的日數(shù)共7 d，主要出現(xiàn)在6月下旬、7月上旬和中旬。區(qū)域旱風(fēng)型干熱風(fēng)平均時(shí)數(shù)≥4 h的日數(shù)共7 d，主要出現(xiàn)在5月、6月中旬和7 月上旬（表3）。該時(shí)段正值哈密、焉耆、和田、喀什和阿克蘇地區(qū)小麥乳熟期。

圖3 新疆南部區(qū)域2020年5—7月干熱風(fēng)格點(diǎn)數(shù)、格點(diǎn)累積時(shí)數(shù)、格點(diǎn)平均時(shí)數(shù)逐日變化（a～c）及格點(diǎn)數(shù)日內(nèi)逐時(shí)變化（d）Fig.3 Grid numbers,total hours,daily with average hours(a-c)and hourly variation curve of dry hot-wind(d)in southern Xinjiang from May to July in 2020

表3 新疆南部區(qū)域不同類(lèi)型干熱風(fēng)日數(shù)逐旬分布Tab.3 Ten-day distribution of dry-hot wind days of different types in southern Xinjiang /d

在干熱風(fēng)高發(fā)階段，每天17：00—20：00干熱風(fēng)格點(diǎn)數(shù)最多，干熱風(fēng)落區(qū)面積最大。由圖3d 可知，在18：00 高溫低濕型干熱風(fēng)的落區(qū)面積最大，該時(shí)次的輕、中、重度干熱風(fēng)格點(diǎn)累積數(shù)分別達(dá)到591749 個(gè)、204384 個(gè)和145175 個(gè)；在19：00 旱風(fēng)型干熱風(fēng)的落區(qū)面積最大，此時(shí)次的旱風(fēng)型干熱風(fēng)格點(diǎn)數(shù)最多，達(dá)到2546個(gè)。

2.3 干熱風(fēng)過(guò)程空間分布特征

定義某格點(diǎn)上連續(xù)出現(xiàn)的干熱風(fēng)日為1次干熱風(fēng)過(guò)程。持續(xù)2 d 的干熱風(fēng)可使局部麥田受害，持續(xù)3～4 d可使1/3～1/2的地塊受害，持續(xù)5～9 d小麥基本都會(huì)受害，若持續(xù)10 d以上小麥普遍干枯［5,10］。在分析時(shí)段內(nèi)，區(qū)域內(nèi)每個(gè)格點(diǎn)上都可能出現(xiàn)多次干熱風(fēng)過(guò)程。通常一個(gè)地區(qū)年干熱風(fēng)過(guò)程次數(shù)越多，過(guò)程持續(xù)日數(shù)越長(zhǎng)，無(wú)防御措施的情況下對(duì)小麥造成的危害也越重［2］。分別選取干熱風(fēng)過(guò)程次數(shù)和過(guò)程最長(zhǎng)持續(xù)日數(shù)作為指標(biāo)，分析最長(zhǎng)持續(xù)日數(shù)的空間分布特征。將輕度高溫低濕型干熱風(fēng)過(guò)程次數(shù)HTLH_L 作為指標(biāo)劃分為4 個(gè)等級(jí)，即：I_2（1 次≤HTLH_L≤5 次）、II_2（5 次＜HTLH_L≤10 次）、III_2（10 次＜HTLH_L≤15 次）和IV_2（15 次＜HTLH_L≤24次）。

由圖4可知，2020年5—7月，在新疆南部區(qū)域，輕、中、重度高溫低濕型和旱風(fēng)型干熱風(fēng)過(guò)程次數(shù)范圍分別為1～24 次、1～22 次、1～21 次和1～19 次，干熱風(fēng)過(guò)程平均次數(shù)分別為10.7 次、7.1 次、5.7 次和2.9 次；過(guò)程最長(zhǎng)持續(xù)日數(shù)的范圍分別為1～53 d、1～46 d、1～46 d 和1～5 d，干熱風(fēng)過(guò)程平均日數(shù)分別為7.9 d、3.5 d、2.9 d 和1.3 d。由圖4 還可知，2020 年5—7 月，新疆南部區(qū)域I_2 等級(jí)的格點(diǎn)占干熱風(fēng)格點(diǎn)總數(shù)的12.9%，零星分布在從紅柳河向西到吐魯番南部的區(qū)域和阿克蘇地區(qū)。II_2等級(jí)的格點(diǎn)占干熱風(fēng)格點(diǎn)總數(shù)的22.2%，零星分布在和田地區(qū)、喀什地區(qū)的部分區(qū)域。III_2 等級(jí)的格點(diǎn)占干熱風(fēng)格點(diǎn)總數(shù)的60.8%，主要集中在哈密、吐魯番、從紅柳河向西南一直延伸至鐵干里克和若羌一帶，以及塔里木河以北的尉犁、輪臺(tái)、阿拉爾，塔里木河以南至且末、民豐、喀什地區(qū)。IV_2 等級(jí)的格點(diǎn)占干熱風(fēng)格點(diǎn)總數(shù)的4.1%，呈零星分布。

圖4 新疆南部區(qū)域2020年5—7月不同類(lèi)型干熱風(fēng)過(guò)程次數(shù)（a～d）及最長(zhǎng)持續(xù)日數(shù)（e～h）空間分布Fig.4 Spatial distribution number of times(a-d)and the longest duration days(e-h)of dry-hot wind of different types in southern Xinjiang from May to July in 2020

由表4 可知，2020 年5—7 月，在II_2 等級(jí)格點(diǎn)中，輕、中、重度高溫低濕型和旱風(fēng)型干熱風(fēng)過(guò)程的格點(diǎn)數(shù)分別為6647 個(gè)、5938 個(gè)、4416 個(gè)和796 個(gè)。輕、中、重度高溫低濕型和旱風(fēng)型干熱風(fēng)過(guò)程的格點(diǎn)平均次數(shù)分別為8.4 次、5.5 次、5.5 次和3.2 次，過(guò)程最長(zhǎng)持續(xù)日數(shù)的格點(diǎn)平均值分別為9.0 d、3.5 d、3.4 d和1.4 d，若無(wú)防御措施可使局部麥田受害。最強(qiáng)的IV_2等級(jí)格點(diǎn)中，輕、中、重度高溫低濕型和旱風(fēng)型干熱風(fēng)過(guò)程的格點(diǎn)數(shù)分別為1243 個(gè)、1239 個(gè)、1217個(gè)和102個(gè)。輕、中、重度高溫低濕型和旱風(fēng)型干熱風(fēng)過(guò)程的格點(diǎn)平均次數(shù)分別為16.6 次、8.0 次、5.8 次和3.8 次，過(guò)程最長(zhǎng)持續(xù)日數(shù)的格點(diǎn)平均值分別為7.4 d、3.1 d、2.4 d和1.3 d。干熱風(fēng)過(guò)程次數(shù)多，過(guò)程持續(xù)日數(shù)長(zhǎng)，無(wú)防御措施的情況下小麥基本都會(huì)嚴(yán)重受害。

表4 不同等級(jí)干熱風(fēng)過(guò)程平均次數(shù)、最長(zhǎng)持續(xù)日數(shù)與格點(diǎn)數(shù)Tab.4 Average(frequency,longest duration days)and grid number of dry-hot wind of different types

2.4 區(qū)域干熱風(fēng)綜合指數(shù)時(shí)空分布

以干熱風(fēng)綜合強(qiáng)度指數(shù)CID 為指標(biāo)，根據(jù)CID數(shù)值劃分為4個(gè)等級(jí)，具體為：I_3（1≤CID≤10）、II_3（10＜CID≤20）、III_3（20＜CID≤60）、IV_3（60＜CID≤372），用4個(gè)等級(jí)來(lái)分析干熱風(fēng)的分布區(qū)域。

由圖5可知，I_3等級(jí)的格點(diǎn)占干熱風(fēng)格點(diǎn)總數(shù)的28.3%，格點(diǎn)CID 平均值為4.5，主要分布在和田地區(qū)、喀什地區(qū)的部分區(qū)域和阿克蘇地區(qū)。II_3 等級(jí)的格點(diǎn)占干熱風(fēng)格點(diǎn)總數(shù)的23.5%，格點(diǎn)CID 平均值為14.6，主要分布在巴州、阿克蘇地區(qū)、喀什地區(qū)的部分區(qū)域。III_3 等級(jí)的格點(diǎn)占干熱風(fēng)格點(diǎn)總數(shù)的32.6%，格點(diǎn)CID平均值為34.7，主要分布在巴州南部區(qū)域。IV_3 等級(jí)的格點(diǎn)占干熱風(fēng)格點(diǎn)總數(shù)的15.6%，格點(diǎn)CID 平均值為107.0，主要分布在哈密、吐魯番、紅柳河向南延至鐵干里克一帶，以及若羌、且末等區(qū)域。

圖5 新疆南部區(qū)域2020年5—7月干熱風(fēng)綜合強(qiáng)度指數(shù)空間分布（a）及逐日變化（b）Fig.5 Spatial distribution(a)and daily variation(b)of dry-hot wind comprehensive strength index in southern Xinjiang from May to July in 2020

由圖5和表5可見(jiàn)，2020年5—7月，新疆南部區(qū)域逐日CID_1≥1.5日數(shù)主要集中在5月中旬、6月下旬、7 月上旬和中旬，共有7 d。CID_1≥1.32 廣泛分布于5—7 月各旬，其中，7 月上旬有4 d。區(qū)域干熱風(fēng)日平均時(shí)數(shù)HTLH_L≥6.5 h 的逐旬分布特征與CID_1≥1.5 的分布相似，HTLH_L≥5.7 h 的逐旬分布特征與CID_1≥1.32的分布相似。

表5 高溫低濕型干熱風(fēng)不同強(qiáng)度日數(shù)逐旬分布Tab.5 Ten-day distribution of high temperature and low humidity dry-hot wind days of different strength /d

3 討論

新疆南部區(qū)域氣候干燥，為干熱風(fēng)多發(fā)區(qū)。干熱風(fēng)對(duì)小麥灌漿和產(chǎn)量的影響，與干熱風(fēng)出現(xiàn)的時(shí)段、強(qiáng)度、頻率、以及田間小氣候、小麥抗干熱風(fēng)能力、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)防災(zāi)避險(xiǎn)措施密切相關(guān)，是氣象因子致災(zāi)危險(xiǎn)性、承災(zāi)體暴露度和脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力等綜合作用的結(jié)果。新疆南部地區(qū)在小麥生產(chǎn)中，進(jìn)行了防護(hù)，具體有：（1）選用早熟、抗逆品種麥種可爭(zhēng)取小麥早抽穗、早成熟躲避高溫。（2）合理灌溉、保持田間土壤水分適宜可增加大氣濕度、有效抵御干熱風(fēng)導(dǎo)致的高溫和低濕。（3）在小麥的生長(zhǎng)后期，噴施一些葉面肥改善小麥的生理機(jī)能，增強(qiáng)對(duì)干熱風(fēng)的抵抗能力。（4）在麥田的周?chē)ㄔ旆里L(fēng)林，可以有效減少干熱風(fēng)的強(qiáng)度并縮短持續(xù)時(shí)間，降低干熱風(fēng)造成的損傷。自2010 年塔里木河流域?qū)嵤┧Y源統(tǒng)一管理，生態(tài)安全水平不斷提高［22］，加大對(duì)塔里木盆地防護(hù)林建設(shè)和管理，促進(jìn)流動(dòng)風(fēng)沙土的成土過(guò)程［23］，自然災(zāi)害得到了有效緩解［24］。通過(guò)實(shí)施上述防護(hù)舉措，有效地提高了該地區(qū)防御干熱風(fēng)災(zāi)害的能力。因此，即使出現(xiàn)較強(qiáng)的干熱風(fēng)，但小麥產(chǎn)量不一定有明顯損失。鑒于小麥品種特性和生產(chǎn)條件變化，結(jié)合當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、觀測(cè)技術(shù)、地面、衛(wèi)星、雷達(dá)等多源數(shù)據(jù)，逐小時(shí)格點(diǎn)氣象實(shí)況資料，開(kāi)展更加精細(xì)化干熱風(fēng)時(shí)空特征研究，將風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害分析精確到田間，有助于農(nóng)戶開(kāi)展精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)防災(zāi)避險(xiǎn)工作。

4 結(jié)論

基于中國(guó)氣象局最新整理的CLDAS 高時(shí)空分辨率再分析氣象數(shù)據(jù)，分析了2020 年5—7 月新疆南部區(qū)域干熱風(fēng)精細(xì)化特征，結(jié)論如下。

（1）新疆南部區(qū)域小麥種植區(qū)遭受干熱風(fēng)危害較為嚴(yán)重。在小麥開(kāi)花到成熟的5月上旬至7月中旬，該區(qū)域整體上以高溫低濕型干熱風(fēng)危害為主，在海拔高度1500 m以下均有分布；在吐魯番盆地三十里風(fēng)區(qū)、哈密百里風(fēng)區(qū)和巴州鐵干里克風(fēng)區(qū)地帶，旱風(fēng)型干熱風(fēng)危害也較嚴(yán)重。該區(qū)域出現(xiàn)輕、中、重度的高溫低濕型和旱風(fēng)型干熱風(fēng)的格點(diǎn)日數(shù)分別為31.0 d、13.8 d、10.7 d 和3.6 d，格點(diǎn)時(shí)數(shù)分別為151.2 h、54.6 h、41.2 h和11.3 h。

（2）區(qū)域高溫低濕型干熱風(fēng)日平均時(shí)數(shù)≥6.5 h的日數(shù)共7 d，主要出現(xiàn)在6 月下旬、7 月上旬和中旬；區(qū)域旱風(fēng)型干熱風(fēng)日平均時(shí)數(shù)≥4 h 的日數(shù)共計(jì)7 d，主要出現(xiàn)在5 月、6 月中旬和7 月上旬。在干熱風(fēng)高發(fā)時(shí)段，每天17：00—20：00干熱風(fēng)影響區(qū)域最廣，在每天的18：00高溫低濕型干熱風(fēng)區(qū)域最大，在19：00旱風(fēng)型干熱風(fēng)區(qū)域最大。

（3）新疆南部區(qū)域，輕、中、重度高溫低濕型和旱風(fēng)型干熱風(fēng)過(guò)程的格點(diǎn)平均次數(shù)分別為16.6 次、8.0 次、5.8 次和3.8 次，過(guò)程最長(zhǎng)持續(xù)日數(shù)的格點(diǎn)平均值分別為7.4 d、3.1 d、2.4 d 和1.3 d。干熱風(fēng)過(guò)程次數(shù)多，過(guò)程持續(xù)日數(shù)長(zhǎng)，無(wú)防御措施的情況下小麥基本都會(huì)嚴(yán)重受害。