大气背景对褐飞虱灾变性迁入影响的个例研究

摘要

褐飞虱是危害我国和亚洲一些国家及地区水稻生产的重要害虫，具有远距离迁飞性和突发性。在我国，冬季褐飞虱仅在两广南部、云南南部及海南诸岛等热带地区有少量存活为害；初春随着季风的建立，大量褐飞虱由中南半岛迁入我国，主要为害我国南方稻区；春夏之交再次北迁并陆续降落与危害江南大部；盛夏北迁至江淮流域及其以北地区；夏末秋初开始向南回迁，危害全国各水稻重要生长区。褐飞虱每年的这种周期性的南北迁飞、降落给我国水稻生产造成了极大的损失。褐飞虱的迁飞行为极为复杂，除了要考虑害虫本身的生理生态机制外，还要考虑环境背景，特别是大气背景，到目前为止，国内外很多学者的研究都或多或少的涉及到了大气环流形势的影响，然而多浅尝辄止，很少作全面、透彻的分析，使得研究起步虽早，但进展缓慢。鉴于目前国内外这方面的研究现状，本研究选取2006年8月底到9月初发生在我国东部稻区连续的褐飞虱大规模迁入的两次重大过程做为研究对象，利用中尺度气象模式--WRF模式，着重研究了影响褐飞虱迁入的大气动力背景以及关键天气系统，主要研究结果如下： 1.选取2006年8月26～28日发生过程作为研究对象，利用ArcGIS9.0对该次褐飞虱重大迁入过程进行了空间分析，并在此基础上，利用高时空分辨率的WRF中尺度天气研究与预报模式对这次迁飞过程的大气背景进行了数值模拟，从模拟输出的大气背景中选取最能反映大气动力特征的物理量场四个：水平流场、K指数场、A指数场和涡度场，对这些动力场进行分析研究后发现：(1)850hPa高度的水平流场能够准确地反映褐飞虱空中种群的主要迁飞方向。(2)在主要降虫时段内，K指数、A指数在表征大气不稳定程度的同时，也可以定性地反映出褐飞虱降虫的主要地域。当K≥135℃或A≥10℃，或者两个指标同时满足时，有利于区内大气垂直运动的发展，对褐飞虱的升降十分有利。(3)褐飞虱种群大量迁入时，降虫区850hPa等压面上或强或弱地表现为一致的负涡度区，表明有一定强度的下沉气流存在，这对降虫比较有利。 2.利用高时空分辨率的中尺度气象模式-WRY模式对2006年8月30～31日褐飞虱的迁飞、降落过程及其大气背景进行了数值模拟，根据模拟输出结果逆推出褐飞虱的迁飞轨迹，并分析了迁飞过程中不同时刻迁飞高度的变化。在此基础上，对影响褐飞虱迁飞、降落的关键天气系统西太平洋副热带高压及与此次迁飞过程相关的水平流场、垂直速度场等进行了研究，研究发现：(1)在这次灾变性迁入过程中，长江上游稻区的褐飞虱迁入种群来自桂北、黔东南、湘南和粤西北相连的地区，而长江中下游稻区的迁入种群则有两个虫源地，一个是鄂东南、皖西南稻区，另一个是淮河沿岸稻区。(2)这一时期的褐飞虱大多迁飞于900～2100m高度，迁飞路径和距离则随相应高度的水平流场和垂直速度场而变化。(3)西太平洋副热带高压的短期振荡是造成这一时期褐飞虱灾变性迁入的关键因素，在一系列振荡特征中，500hPa和850hPa高度上副高陆上控制关键区范围的变化和垂直速度的变化对褐飞虱迁入区及迁入虫量有着重要的影响；850hPa高度上环绕副高西侧和北侧的水平流场能够很好地反映该高度上褐飞虱空中种群迁飞的路径。(4)副高的短期振荡对褐飞虱的灾变性迁入产生了明显的影响，表明作为一种大型大气环流系统的副高能对不同时空尺度的褐飞虱的迁入形成动力胁迫。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1褐飞虱发生概况

1.2国内外褐飞虱迁飞研究进展

1.3主要研究内容及研究方法

1.4主要研究成果

第二章中尺度气象数值预报WRF模式

2.1 WRF模式简介

2.2模式动力框架简介

2.3模式物理参数化过程

第三章褐飞虱发生情况简介

3.1资料来源

3.2褐飞虱虫情分析

第四章2006年褐飞虱重大迁入过程的大气动力背景模拟

4.1引言

4.2资料和方法

4.3结果分析

4.4结论与讨论

第五章副热带高压短期振荡对褐飞虱迁飞影响

5.1资料和方法

5.2结果分析

5.3结论与讨论

第六章结语与展望

参考文献

攻读学位期间已发表和待发表的论文

致谢