摘要
为了准确预报害虫的迁飞轨迹，将天气预报技术应用于迁飞性害虫的预测预报，基于天气预报平台，利用欧洲中心中短期气象数值预报产品以及大气环流形势及低层风动力对草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）的迁飞路径、迁入时间（包括首见日及高峰日）、落区等进行预报，并基于2021年草地贪夜蛾迁飞的2次典型预报案，分析2021年草地贪夜蛾春季北迁至湖北（首见日）以及秋季南迁回湖北（高峰日）的典型天气过程以及迁飞层气象要素场，运用HYSPLIT轨迹模型模拟迁飞后向轨迹，再利用草地贪夜蛾田间监测数据、测报灯监测数据以及迁飞轨迹对预报结论进行验证。结果显示，2次典型预报案例的预报结论与草地贪夜蛾田间监测数据及测报灯监测数据以及轨迹模拟的情景吻合度较好，草地贪夜蛾迁入时间、落区及路径预报基本正确。研究表明，将天气预报技术应用于迁飞性害虫的预报具有实际可行性。
草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）是联合国粮农组织全球预警的跨境迁飞性重大农业害虫，具备食性杂、繁殖能力强、迁飞扩散快、危害重等特
2010年以来，科研工作者利用混合单粒子拉格朗日积分轨迹模型（single-particle Lagrangian integrated trajectory model，HYSPLIT）对麦
对草地贪叶蛾迁飞过渡区过境虫源迁入时间、路径、落区以及与气象条件的关系开展研究，对减轻当地危害，以及全面监测草地贪夜蛾发生动态，遏制草地贪夜蛾迁飞过渡区迁出虫口数量，减轻北方玉米主产区防控压力有非常重要的意义。利用草地贪夜蛾气象预报方法模型开展草地贪夜蛾的迁入时间（包括首见日及高峰日）、迁入路径、落区预报工作，并提前采取预防性措施具有较高应用价值。笔者在前人研究的基础上建立了草地贪夜蛾气象预报方法概念模型，分别于2021年5月14日、9月3日与湖北省植物保护总站联合发布了湖北省草地贪夜蛾预警简报，并对2021年湖北省各县市草地贪夜蛾的首见日、高峰日、迁入路径、落区开展了预报，为全面监测草地贪夜蛾提供理论技术参考。
草地贪夜蛾迁飞气象预报包括两个方面，一是综合大气低层动力场以及地面气象要素，开展迁入（迁出）本地气象适宜度等级预报（
气象适宜度 Meteorological suitability | 迁入 Migrating into | 迁出 Migrating out | 等级 Grade |
|---|---|---|---|
| 适宜Suitable | （1）925 hPa下沉气流；（2）地面气温20~25 ℃；（3）地面空气相对湿度60%~90%（条件同时满足） | （1）近地面1 000 hPa上升气流；（2）925 hPa气温20~25 ℃；（3）925 hPa，空气相对湿度60%~90%（条件同时满足） | 高High |
| 较适宜Generally suitable | （1）925 hPa下沉气流；（2）地面气温15~20 ℃或25~30 ℃；（3）地面空气相对湿度60%~90%（条件同时满足） | （1）近地面1 000 hPa上升气流；（2）925 hPa气温15~20 ℃或25~30 ℃；（3）925 hPa，空气相对湿度60%~90%（条件同时满足） | 较高Generally high |
| 不适宜Unsuitable | （1）925 hPa上升气流或没有明显气流运动；（2）地面气温<15 ℃或＞30 ℃；（3）地面空气相对湿度<60%或＞90%（满足1个条件即可） | （1）近地面1 000 hPa下沉气流或没有明显气流运动；（2）925 hPa气温<15 ℃或＞30 ℃；（3）925 hPa空气相对湿度<60%或＞90%（满足1个条件即可） | 低 Low |
图 1 草地贪夜蛾迁飞气象预报方法模型
Fig.1 Conception model of meteorological forecast for Spodoptera frugiperda’s migration
1）气象资料。天气形势分析（500 hPa位势高度）以及草地贪夜蛾迁飞高度层（距地面800 m，大约相当于925 hPa位势高
2）草地贪夜蛾资料。包括迁飞虫源地信息、成虫及幼虫田间虫情调查资料、成虫灯诱及性诱资料（包括高空灯、常规测报灯及性诱捕器），由湖北省植物保护总站提供。地图底图来源于国家地理信息公共服务平台“天地图”的标准地图服务系统（http：//bzdt.ch.mnr.gov.cn/）。
采用HYSPLIT轨迹分析模型，该模型由美国国家海洋和大气管理局（NOAA）开发，具有开放网络版：https：//locusts.arl.noaa.gov/。主要参数设定包括：迁飞方向（前向或后向）、飞行起止时间、起飞点经纬度、迁飞高度层等；迁飞方向选择后向，迁飞高度层选择500、700、800 m 3个高度层，起飞时间设置为20：00，降落时间设置为05：00。从南迁入湖北的地点选择植物保护部门监测资料中的首见地点，从北回迁入湖北的地点选择资料中虫量较多的地点。
据农业植保部门监测，2021年5月上旬湖南南部县市及中北部零星县市、江西南部县市及中部零星县市、贵州南部县市及东部西部部分县市、湖北枝江等个别县市监测到草地贪夜蛾成虫出现，湖南南部县市及中部个别县市、江西南部县市、贵州南部县市及北部零星县市监测到草地贪夜蛾幼虫出现。此外，湖北省春玉米常年种植面积在433 333 h
1）典型天气形势。利用era 5 h再分析资料，结果显示，2021年5月13至15日副高及低空西南急流较常年明显偏强，位置偏北。500 hPa高度场川东有低槽东移，14至15日925 hPa偏南气流显著增强，急流核最大风速达18 m/s，贵州、湖南、江西一带由于925 hPa急流加强过程中有明显的风速辐合，形成上升运动，湖北中部等地区存在辐散区，有明显的下沉运动，有利于迁入。
2）自南向北迁入湖北的气象要素场分析及预报。从5月14至15日925 hPa垂直速度及风场再分析数据看出（
图 2 2021年5月14至15日05：00欧洲中心925 hPa垂直速度及风场
Fig.2 Vertical velocity with 925 hPa and wind field in European center at 05：00 on May 14 to May 15 in 2021
填色为垂直速度，红暖色阴影表示上升运动，蓝冷色阴影表示下沉运动，Pa/s。The warm red shadow indicates upward movement. The blue cold shadow indicates downward movement with a unit of Pa/s.A： 5月14日May 14；B：5月15日May 15.
图 3 2021年5月14至15日05：00时欧洲中心925 hPa气温场
Fig.3 Temperature field with 925 hPa in European center at 05：00 on May 14 to May 15 in 2021
填色为气温场，℃。The color filling indicates the temperature field with a unit of centigrade.A：5月 14日May 14；B：5月15日May 15.
3）预报结论检验。根据植保部门田间虫情调查数据以及测报灯监测资料，鄂东通山县、蔡甸区、赤壁市2021年首见成虫的日期分别是5月14日、17日、18日，江汉平原南部枝江市，鄂东阳新县、英山县、武穴市、嘉鱼县、崇阳县、通山县5月下旬首见1~3龄幼虫。成虫到达迁入地之后1周左右产卵，卵发育成幼虫，5月下旬鄂东南平均气温22 ℃左右，20 ℃条件下卵发育成3龄幼虫需15 d左
从以上首见地点中选择蔡甸、通山、枝江作为代表站点模拟从南迁入的后向轨迹，分为2种情况（
图4 2021年5月14（A）至15日（B）从南迁入蔡甸、通山、枝江的后向迁飞轨迹
Fig.4 Backward route of Spodoptera frugiperda migrating into Caidian District， Tongshan and Zhijiang County of Hubei Province from south on May 14（A） to May 15（B） in 2021
据农业植保部门监测，8月下旬草地贪夜蛾成虫迁飞的最北端已到达北京、天津、河北一带。受季风影响，我国常年8月下旬至9月上旬，中东部地区925 hPa风向由偏南风开始逐渐转成偏北风，草地贪夜蛾开始向南回迁。此外，8月下旬至9月上旬湖北省秋玉米为苗期至大喇叭口期，处于草地贪夜蛾嗜食阶段，主要在鄂东及江汉平原分散种植，天气条件和食源条件均有利于中高纬度地区的草地贪夜蛾回迁进入湖北省。因此，从8月下旬开始监测并选择有利于草地贪夜蛾回迁入湖北省的天气过程开展预报。
1）典型天气形势。利用era 5 h再分析资料，结果显示，2021年9月4至7日副高气压明显西伸加强，控制我国中东部大部地区，贝加尔湖冷涡明显加强，925 hPa风场9月4日20：00开始华北及长江中游一带转受偏北气流影响，渤海湾附近有一低涡系统，最大风速达18 m/s，此低涡系统辐合上升，偏北气流在湖北中部增强，且湖北中部等地区存在辐散区，有明显的下沉运动，有利于从北回迁。
2）自北向南回迁入湖北的气象要素场分析及预报。从9月5至7日欧洲中心925 hPa垂直速度及风场再分析场看出，河南大部、湖北中东部有北风，风速约4~12 m/s，同时江汉平原西部、鄂东北大部、鄂西北大部有垂直气流下沉运动，其中鄂东北有持续下沉运动，速度约为0.02~0.08 m/s（
图5 2021年9月5至7日05：00时欧洲中心925 hPa垂直速度及风场
Fig.5 Vertical velocity with 925 hPa in European center at 05：00 on September 5 to September 7 in 2021
填色为垂直速度，红暖色阴影表示上升运动，蓝冷色阴影表示下沉运动，Pa/s。The color filling means vertical velocity. The warm red shadow indicates upward movement. The blue cold shadow indicates downward movement with a unit of Pa/s.A：9月5日September 5；B：9月6日September 6；C：9月7日September 7.
图6 2021年9月5至7日05：00时欧洲中心925 hPa气温场
Fig.6 Temperature field with 925 hPa in European center at 05：00 on September 5 to September 7 in 2021
填色为气温场，℃。The color filling indicates the temperature field with a unit of centigrade.A：9月5日September 5；B：9月6日September 6；C：9月7日September 7.
3）预报结论检验。回迁预报结论中的高峰日利用测报灯监测数据进行检验。高空灯数据一般用来检验迁入虫量，常规灯及性诱捕器数据一般用来检验整体虫
图7 2021年云梦、黄陂、松滋、英山草地贪夜蛾测报灯诱蛾量
Fig.7 Number of Spodoptera frugiperda caught by monitoring lamp in Yunmeng，Huangpi， Songzi and Yingshan County in 2021
图8 湖北省2021年9月6日（A）和9月9日（B）性诱捕器当日诱蛾量
Fig.8 Number of Spodoptera frugiperda caught by sex luring lamp in Hubei Province on September 6（A） and September 9（B） in 2021
图 9 2021年9月5至7日回迁入松滋、云梦、英山的后向迁飞轨迹
Fig.9 Route of Spodoptera frugiperda migrating back into Songzi， Yunmeng and Yingshan County of Hubei Province on September 5 to September 7 in 2021
A：9月5日September 5；B：9月6日September 6；C：9月7日September 7.
本研究利用2021年草地贪夜蛾春季北迁至湖北（首见日）以及秋季南迁回湖北（高峰日）的2次预报案例，开展了迁入的典型天气形势以及迁飞层气象要素场分析，较准确预报了草地贪夜蛾迁入湖北的时间（包括首见日及高峰日）、路径、落区，说明草地贪夜蛾迁飞气象预报方法的技术路线是可行
目前多种气象数值预报模式的气象要素场在天气过程预报中略有不同，且均有优缺点，会导致采用不同数值预报模式预报的迁飞路径略有不同。为提高预报准确率，综合多种数值预报模式对迁飞轨迹预报模型进行改进，采用集合预报或者概率预报判定草地贪夜蛾迁飞轨迹和落区是未来发展方向。本研究利用环流资料、风场、温湿场资料开展草地贪夜蛾迁飞的气象预报，是基于相关研究文献中草地贪夜蛾适生的气象条件进行分析推论，多来源于草地贪夜蛾室内饲养或吊飞试验获取。由于缺乏草地贪夜蛾迁飞过程中详尽的观测资料，迁飞气象预报方法及轨迹模拟还需要进一步结合草地贪夜蛾迁飞的的生物学特征（例如迁飞高度、自身迁飞速度、迁飞迫降的生物学机制和地理、气象机制）进行验证和订正。
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