吉木乃气候变化分析

吉木乃气候变化分析

蝗虫属无脊椎动物、昆虫纲、直科和蝗虫科。雌虫较大，身体末端具有短而弯曲的产卵器，以此凿土产卵，一般产在离地面2～5cm处，卵成块。蝗虫的发育过程属于不完全变态，一生经卵、若虫、成虫三个时期，需经5次蜕皮逐渐发育成具有2对翅的成虫。若虫一般称为“蝻”。刚孵化出的若虫无翅，仅能跳跃，故俗称“跳蝻”。若虫与成虫的形态结构、生活习性相似，食性相同，食量很大，主要危害禾本科植物。蝗虫种类繁多,全世界约有1万余种，我国有300余种。危害中哈两国边境地区的蝗虫主要是亚洲飞蝗，它具有迁飞习性。2003年7、8月间，阿勒泰地区吉木乃县北沙窝中哈边境一带遭受大规模迁入性亚洲飞蝗的侵袭。根据阿勒泰地区蝗虫鼠害预测预报防治站(以下简称治蝗站)的现场调查分析，飞蝗是由哈萨克斯坦国迁飞入境（见图1）。截止到2003年8月26日，该县受灾面积3.3万hm2，虫口密度平均125头/m2，最高达1321头/m2，牧草损失率最高达70%，对吉木乃县的农牧业生产造成巨大的损失。本文通过对飞蝗迁飞发生时段吉木乃站的风向、风速资料统计分析，研究亚洲蝗虫发生迁飞时风的规律，为飞蝗迁飞预测预报提供可能的依据。另外统计分析了吉木乃站1971—2004年34a的气候特征，对亚洲飞蝗迁入后虫卵能否安全越冬、孵化繁衍等问题做了初步的研究。1亚洲蝗虫移飞时间与风的关系1.1亚洲飞消费高速移飞发生时段吉木乃站中心受国家农业部派遣，近几年中方组织科技人员多次赴哈萨克斯坦国进行蝗虫考察活动，初步确定了斋桑泊(47°～48°N,83°～85°E)等地区为迁飞的亚洲飞蝗发源地。斋桑泊面积1788km2,东西长111km,南北宽约30km,平均水深4～6m；面积相当于新疆著名的淡水湖乌伦古湖的两倍。在布赫塔尔水库修建后斋桑泊成为水库的一部分,其水域面积、水深又扩大了3～4倍，每年的入库流量也由114.7亿m3增加到209.8亿m3,其中源自中国的水量占47%。随着工农业生产的大量调水，使斋桑泊每年的水位变化极大。每年的4—6月为丰水期，湖区水位较高，7月到次年的3月为低水位期，沿湖四周水位回落的区域就成为亚洲飞蝗适宜繁殖的地区。本文通过对吉木乃站近11a(1994—2004年)7、8月02、08、14、20时地面风向、风速的统计，重点分析治蝗站监测的2003年7、8月间，以及2004年8月飞蝗迁飞发生时段吉木乃站的风向、风速(见表1)。由表1可知：(1）迁飞的时间多发于7、8月间的午后到20时；（2）亚洲飞蝗迁飞时的主要风向以WNW,NW为主,在治蝗站观测到的17个亚洲飞蝗迁飞时次里占10次,达60%，10个时次的平均风速为5.5m/s；与其余迁飞时次NE等风向的7个时次平均风速2.1m/s相比，风速明显偏大。另外通过与2003、2004两年7、8月的20时月平均风速（3.99m/s）对比分析，飞蝗迁飞发生时主要风向为WNW、NW，风速也偏大。因此初步得出7、8月间吉木乃县北沙窝一带亚洲飞蝗迁飞的发生，地面常伴有风速较大的WNW,NW风。1.2吉木奈气象站位于4726n和8552，高度984米通过三角函数公式计算,斋桑泊与吉木乃站的连线与吉木乃纬度线的夹角约为22°，和吉木乃站的WNW风向大体一致。219飞消目的及意义根据阿勒泰地、县两级治蝗部门的调查研究，吉木乃县亚洲飞蝗迁飞入境后，成虫产卵的习性为：雌蝗在8月份产卵时期，会选择土质坚硬，微有碱性，地势向阳，植被稀疏的地方。为使孵化程度一致，蝗虫往往在面积不大的地方大批集中产卵，卵块密集。飞蝗迁飞的最终目的是在迁飞目的地使下一代的蝗虫成功孵化并繁衍生息。2003年7、8月间迁飞入境到吉木乃的亚洲飞蝗，经过地区治蝗部门对虫卵的实地观测和生化培养箱蝗卵孵化有效积温测定，2004年的气象条件完全可以满足亚洲飞蝗孵化繁衍。由于及早做好了防治工作，使2004、2005年的亚洲飞蝗对农牧业造成的危害降到了最小。本文通过对近34a来与亚洲飞蝗迁飞、蝗卵安全越冬、孵化繁衍有密切相关的气象因子的统计分析，得出对亚洲飞蝗监测有指导意义的气象指标。2.1对冬季降雪量、气温、增雪量的影响迁飞到我区的亚洲飞蝗产卵时间在每年的8月左右，亚洲飞蝗的迁飞习性一方面是为获取丰富的食物，另一方面主要还是成虫为繁殖后代，选择合适的产卵繁衍地。产下的虫卵要在地下2～5cm土壤里等到次年5月才开始孵化。因此在不考虑秋季蝗虫虫卵基数、土壤性质、酸碱度等对虫卵孵化影响的前提下，整个冬季（11—3月）的降雪量、气温、最大积雪深度等气象因子对蝗虫虫卵安全越冬、次年虫害的爆发就有很大的指导意义。根据治蝗部门多年的调查统计分析，冬季的降雪量大、气温高有利于蝗虫虫卵的安全越冬。通过对1971—2004年的冬季（11—3月）降雪量、气温的统计分析得出：1971—1990年冬季（11—3月）20a的历年平均降雪量为25mm，而1990—2004年的冬季平均降雪量达34mm，与1990年前的20a相比偏多36%。其中，2004年吉木乃出现了有观测记录以来冬季的降雪量的历史极大值，达57mm。与1978年出现的历史极小值相比降雪偏多446%。1971—1990年冬季（11—3月）20a的年平均气温为-9℃。而1990—2004年的冬季平均气温回升到-8℃。说明进入90年代以来年际间的冬季气温变化趋势是回升的，有利于迁入的亚洲飞蝗虫卵安全越冬。2.2降水量的变化春季亚洲飞蝗的虫卵正处于孵化时期，降水量、气温对土壤墒情、虫卵的正常孵化影响较大。从1971—2004年春季（4—5月）降水量的统计表看，1971—1990年春季的历年平均降雨量与1990—2004年的值对比，历年平均值都是41mm。无明显的变化趋势。1971—1990年春季（4—5月）20a的平均气温为9℃，而1990-2004年15a平均气温为10℃，由此可见吉木乃站90年以后春季历年平均气温增加的趋势较明显，有利于亚洲飞蝗虫卵的正常孵化。2.3消耗型牧草生长设施一般在夏季对党夏季降水量的多少对当地牧草的生长好坏密切相关，以禾本科植物为主要食物的亚洲飞蝗在6—8月间正是孵化后的若虫（即无翅的蝗蝻）到成虫阶段，此阶段蝗虫对食物的需求量大，特别是迁飞入境的飞蝗，由于长途飞行，飞蝗体内的水分大量消耗，蝗虫需要大量采食植物补充水分，因此对农牧业的危害更大。1971—1990年吉木乃夏季（6—8月）的历年平均降雨量为58mm，而1990—2004年夏季的历年平均降雨量为78mm，两者相比增幅为34%,夏季降雨的增多有利于牧草的生长,也为蝗虫生长提供了丰富的食物。1971—1990年吉木乃夏季（6—8月）的平均气温为19℃，1990-2004年夏季平均气温为19.7℃,夏季气温的增高,有利于蝗虫的生长繁衍。3其他气候因素的研究与亚洲飞蝗的繁殖和繁殖有关3.11后冬3m堆积深度初日对吉木年5月10d不同世对蝗虫虫卵安全越冬影响较大的气象因子是冬季的降雪量和气温。虽然自1971—2004年冬季总的变化趋势是降水增多，气温回升，有利于虫卵安全越冬。但具体到每一年冬季降雪量的多少、气温高低的变化，对虫卵安全越冬的影响程度还是差别很大的。为了体现这种综合作用的结果，方便实际预测预报工作，通过统计发现：后冬≤3cm积雪深度初日时间能很好地反映冬季降雪量、气温、日照等气象因子综合作用的结果。后冬≤3cm积雪深度初日统计得出：1990—2004年吉木乃的初日平均值为3月18日，比1971—1990年的平均日期3月8日后延了10d。由于亚洲飞蝗虫卵的发育要求达到一定的发育起点温度，较厚积雪覆盖日期的延长，在地温还没有回升前的冬季，有利于蝗虫虫卵安全到达发育起点温度。另外对比位于吉木乃县东部的福海县、富蕴县两站1990-2004年后冬≤3cm积雪深度初日（见表2），富蕴站初日平均为3月12日，越往我区东部，后冬≤3cm积雪深度初日时间越提前。而根据富蕴1971—2004年历年的气象观测资料可知，富蕴冬季的降雪量远远大于吉木乃，冬季气温也比吉木乃低，但后冬≤3cm积雪深度初日比吉木乃提前了近一周，这样的气候特点不适合亚洲飞蝗虫卵的安全越冬。实际的情况也符合这点，近10a来富蕴县的各类蝗虫灾害远没有吉木乃的严重。3.21湿度日变化曲线相对湿度的变化对亚洲飞蝗虫卵的发育也有一定的影响。治蝗站调查分析的结果是：较低的日相对湿度不利于飞蝗虫卵的孵化。阿勒泰治蝗部门用生化培养箱进行蝗卵孵化有效积温的测定中，相对湿度是恒定的，保持在60%～80%的范围；而自然界中相对湿度变化幅度较大，通过对近11a来吉木乃4—8月相对湿度的年、月变化的统计分析，相对湿度的年际变化、月际变化不明显。但研究亚洲飞蝗发生的2003、2004年5月相对湿度日变化曲线，发现这两年有极高的相似性。（见图2）在这两年的5月中旬都出现了连续一周以上（5月12日到19日）的低相对湿度日，也就是2004年虫卵实际孵化日期的前一周平均相对湿度都只有24%，查找其它9a5月的相对湿度日变化曲线则没有发现此规律。5月中、下旬正是虫卵孵化的关键时期，2004年7、8月间迁飞入境的亚洲飞蝗所产蝗卵,经过治蝗部门的调查研究，2004年春季正常孵化，实际的孵化日期是5月21日左右。因此初步得出：2004年临近虫卵实际孵化前的较低日相对湿度，对吉木乃县亚洲飞蝗虫卵的正常孵化无明显的影响。4飞消气候变化对成虫安全越冬的影响4.1自90年代至今与1971—1990年间相比吉木乃县冬季、夏季的平均降水量明显增多，历年平均气温冬、春、夏季也呈升高的趋势。这种气候变化特征有利于亚洲飞蝗虫卵的安全越冬、正常孵化、繁衍后代。4.2亚洲飞蝗7、8月间的迁飞时段多发生于午后到20时，以顺风飞入为主，风向多为WNW、NW，风速≥3.3m/s。4.3分析指出了对虫卵安全越冬影响较大的气象因子，如：冬季降雪量、气温、日照等综合作用的结果表现在后冬≤3cm积雪深度初日日期上。吉木乃1990—2004年的后冬≤3cm积雪深度初日平均值为3月18日，与1971—1990年同期的初日相比晚10d；与富蕴站1990—2004年的后冬≤3cm积雪深度初日平均值相比也晚6d，这种气候特点适合亚洲飞蝗虫卵的安全越冬。4.4根据2004年的观测结果，初步得出2004年飞蝗虫卵实际孵化前一周较低的日相对湿度对虫卵正常孵化无明显影响。5．水域整体布局监测5.1进入90年代以来蝗灾的发生呈上升趋势，亚洲飞蝗迁飞的发源地位于斋桑泊湖区的水域回落区域，每年湖区水域回落幅度，与由阿勒泰地区额尔齐斯河流入的年径流量有密切的关系。通过分析额尔齐斯河源头富蕴、青河以及额尔齐斯河出境处最大的汇入支流布尔津河、哈巴河流域的冬