大气低频振荡对中国稻飞虱迁入的影响

发布时间：2020-05-15 14:28

【摘要】：稻飞虱主要包括褐飞虱Nilaparvata lugens(Stal)和白背飞虱 Sogatella furcifera(Horvath),是对亚洲水稻危害极其严重的迁飞性害虫。每年春季,大量稻飞虱从境外迁入我国,迁入量的多少很大程度上决定了该年稻飞虱的发生为害程度,而迁入量不仅受到虫源地基数的关键影响,还在迁入过程中受到大气环流背景的极大影响。以往国内外学者在短期大气动力过程和长期气候变化对稻飞虱迁飞的影响做了较多的探讨,但对中期天气变化以及10-90d大气低频振荡对稻飞虱迁飞的研究知之甚少。本文从该角度出发,详细阐释了准双周大气低频振荡(10-20d)和准双月大气低频振荡(30-60d)对稻飞虱迁入的影响。另外,针对稻飞虱的早期迁入,本研究揭示了早期迁入种群动态变化特征以及虫源地的分布,并阐明了 2012年白背飞虱早期迁入大暴发的原因。因此,本文不仅从气象方面着手探讨了低频大气环流对稻飞虱迁飞的影响,更紧扣种群本身,明确近年来种群迁飞规律以及暴发机制,为进一步提高我国稻飞虱的灾变预警能力和保障水稻的安全生产提供了科学依据。本文主要研究结果如下:1.稻飞虱前期迁入量的低频特征研究我国东半部47个站点2007-2016年平均褐飞虱前期迁入量可知,两广南部稻区站点主要表现为10-20d低频振荡特征;南岭稻区主要有10-20d或10-30d低频振荡周期;岭北稻区也主要表现为10-20d低频特征,但还有两站存在30-60d低频特征;沿江稻区主要存在10-20d、20-30d和30-60d的低频振荡周期。研究华南稻区20站2011-2016年平均白背飞虱前期迁入量低频特征得出,华南稻区大多站点表现为10-20d的低频振荡特征,还有少量站点存在20-30d或30-50d的低频振荡周期。2.准双周大气低频振荡对湘赣稻区褐飞虱迁入的影响2007-2016年4-6月湖南省和江西省褐飞虱迁入量主要存在10-20d的低频振荡特征,而与低频虫量显著相关的850hPa大气环流量场为低频风场和低频位势高度场。在褐飞虱迁入高峰时期,低频风场盛行西南风和西风,这有利于褐飞虱的北迁;低频位势高度场形势位于脊前槽后,产生的下沉气流有利于褐飞虱迁入至研究区。总之,准双周大气低频振荡从动力方面影响了褐飞虱的北迁过程。3.准双周大气低频振荡对华南白背飞虱迁入的影响2011-2016年3-5月华南稻区白背飞虱迁入虫量的主要低频周期为10-20d和20-30d,其中10-20d振荡周期更显著,各低频大气环流要素场中低频纬向风、经向风、位势高度场与低频虫量之间有显著正相关。分析准双周低频风场可知,迁入量上升期,华南主要受盛行的偏南风控制,随后西南风逐渐增强,直到迁入量峰期时达到最强,表明西南风有利于种群的北迁并对迁入起到关键作用;准双周低频高度场上可以发现,在研究区处于低频高度场正异常的形势下,容易产生下沉气流,有利于白背飞虱的迁入和降落;而当研究区处于负异常的形势下,整个环流形势不利于白背飞虱迁入,迁入量减少。4.准双月大气低频振荡对江岭稻区褐飞虱迁入的影响利用2007年江岭稻区13站褐飞虱逐日灯诱资料为个例分析了准双月大气低频振荡对我国江岭地区褐飞虱迁入量的影响,结果表明:(1)2007年夏季(6-8月)江岭稻区褐飞虱迁入虫量有10-20d和30-60d两种低频振荡周期,其中30-60d准双月大气低频振荡更为显著。(2)影响30-60d褐飞虱迁入虫量低频振荡的关键因素是同频域850hPa风场和高度场的低频振荡。(3)北半球准双月低频振荡在经向上有从低纬度热带向中高纬地区传播的特征,而纬向上的自东向西传播加强其北传,有利于华南稻区的褐飞虱向江岭地区北迁,继而导致7月中下旬江岭稻区褐飞虱的大量迁入。(4)分析各个位相的低频大气环流形势后发现,2007年夏初,控制或影响我国东半部的西风带低压槽东移减弱,西太平洋副热带高压逐渐北移西伸增强,此时,我国东南部地区处于槽前脊后,来自南海地区的偏南暖湿气流不断加强并向江岭地区输送,非常有利于褐飞虱种群从华南稻区向江岭稻区的迁入。(5)对迁入江岭地区的褐飞虱作回推轨迹分析,振荡高峰期褐飞虱借助此时强劲的西南风进行远距离北迁,虫源地主要分布在两广南部和湖南中南部,与低频环流形势相对应。5.两广南部褐飞虱早期迁入及虫源地分析选取了两广南部褐飞虱有代表性的8站2007-2016年3-5月逐日灯诱数据分析其种群早期迁入的动态变化规律和虫源地分布可知:(1)两广南部大部分站点褐飞虱的平均始见期都在3月下旬到4月上旬之间.(2)近年来两广南部迁入量较早年有所回落,一般3月开始有迁入发生,4月时迁入峰次较少,到5月时峰次逐渐增多,5月是主要迁入时期。(3)两广南部早期迁入的境外虫源地主要都分布在越南中部、老挝中部,以及少量来自泰国东北部,而国内的虫源地最主要在海南岛还有两广最南端部分地区。虫源地3-5月常年盛行西南风,特别在主迁入期5月西南风十分稳定,稳定的西南风有利于中南半岛的褐飞虱北迁进入我国。6.华南白背飞虱早期迁入虫源地及2012年大暴发原因分析白背飞虱早期迁入种群的规模是影响我国暴发成灾的一个重要原因。早期迁入中国华南的白背飞虱种群量具有显著的年际波动,特别是2012年春季华南出现大范围同期突增且规模宏大,降虫峰次之多范围之广迁入量之大历史罕见。因此,本研究以2011-2016年华南和越南稻区的灯诱数据为基础,通过轨迹模拟可知华南早期迁入白背飞虱的虫源主要来自于越南中北部、老挝及泰国东北部。对种群生长、迁飞过程和相关气象因子的分析,揭示了早期迁入种群大暴发的原因:(1)虫源地的扩大可作为一个前提条件(2)秋季回迁种群规模的巨大和越南南部和老挝冬季温度的偏高增加了初始虫源基数;(3)在种群主迁期时,连续盛行的西南气流有利于种群的北迁。因此,2012年白背飞虱早期迁入种群的大发生是其周期性迁飞过程中各个环节综合作用的结果。
【图文】：

灯诱,站点,越南,华南

逦１２０°Ｅ逦１２３°Ｅ逡逑图２．１中国东半部褐飞虱灯诱站点分布逡逑注：１－雷州，２－防城港，３－合浦，４－阳春，５－博白，６－龙州，７－信宜，８－灵山，９－柳江，１０－梅县，，逡逑１１－龙海，１２－宜州，１３－曲江，１４－新罗，１５－安远，１６－信丰，１７－仙游，１８－福清，１９－桂阳，２０－全州，逡逑２１－常宁，２２－万安，２３－攸县，２４－洪江，２５－湘乡，２６－临川，２７－温州，２８－宜丰，２９－湘阴，３０－沅江，逡逑３１－龙游，３２－修水，３３－龙山，３４－东阳，３５－象山，３６－监利，３７－徽州，３８－宣恩，３９－东至，４０－萧山，逡逑４１－湖州，４２－奉贤，４３－桐城，４４－芜湖，４５－宜兴，４６－宜城，４７－张家港逡逑１２逡逑

示意图,位相,示意图,低频振荡

２．２．３位相合成分析逡逑为了研究稻飞槰迁入过程中不同时刻所对应的低频大气环流要素场的形势变化，在逡逑一次完整的迁入过程中选取８个位相进行分析［１１０，１１１］，如图２．１所示位相１为开始位相，逡逑振荡由不活跃转为活跃（即为迁入开始时）；位相２对应低频振荡逐渐活跃阶段，振幅逡逑为峰值一半的时刻（即为迁入量上升期）；位相３对应活跃阶段，振荡达到峰值的时刻逡逑（即为迁入高峰期）；位相４对应振荡从峰值开始下降阶段（即迁入下降期）；位相５逡逑为振荡由活跃阶段转向中断阶段的过渡位相，恰与位相１相反；位相７则对应中断阶逡逑段振荡达到谷值的时刻（即为迁入量降至低谷时＞。位相６、８对应低频不活跃阶段振逡逑幅为谷值振幅一半的时刻。位相８结束后又重新回到位相１，表示一个低频振荡过程逡逑结束，新的低频振荡过程开始。位相１－８依次反应了稻飞虱的迁入的开始－旺盛－减弱－逡逑结束期大气环流场的演变特征■＝逡逑对于多年的时间序列，可将各年迁入低频振荡过程的各位相所对应的日期挑选出，逡逑随后将各位相的大气环流要素场进行合成平均，可得到多年平均气候态。逡逑１５逡逑
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S435.112.3

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