WOFOST模型在冬小麦晚霜冻害评估中的应用

定量评估农作物遭受农业气象灾害后的产量损失,尤其是在作物整个生育期过程中遭受多种气象灾害时,定量评估其中单一气象灾害对农作物的影响。是当前农业气象灾害评估中急需解决的问题。在WOFOST作物模型基础上。利用商丘市1980-2005年的气象资料和冬小麦观测资料,对历史上发生的5年晚霜冻灾害进行了模拟分析,选取F_(WSO)和F_(WST)作为评估因子,定义了晚霜冻灾害损失综合指数,实现了灾害损失的定量化评估。与传统方法相比,该评估因子更具有生物学意义,评估结果更加精细。     

基于APSIM模型的春玉米生育期旱灾损失敏感性定量分析

作物不同生育期旱灾损失敏感性研究对于提高农业干旱监测准确率、采取合理的农业抗旱减灾措施等有重要意义。干旱发生时,农业用水被压缩,充分利用当前可用灌溉水量以取得较好的作物产量效益是农业抗旱减灾中的重点。目前已有研究大多从水分胁迫试验出发,分析不同干旱胁迫对作物产量的影响,定性分析作物各生育期旱灾损失敏感性。由于农田试验样本有限,无法从统计手段定量研究作物旱灾损失敏感性。该文利用作物模型模拟的方法,基于历史数据设置干旱情景,模拟春玉米生长,研究不同生育期干旱胁迫与产量关系。选取典型年,通过历史气象数据替换典型年不同作物生育期同期气象数据的方法,构造典型年不同生育期干旱情景,驱动作物模型,模拟春玉米生长过程及产量。选用标准化降水指数(SPI)识别干旱程度,建立不同生育期SPI与产量之间定量统计关系,利用SPI变化所引起的产量变化率构建旱灾损失敏感性指标,定量评估春玉米不同生育期旱灾损失敏感性。结果表明:(1)不同生育期阶段发生不同程度干旱对产量的影响差异较大。其中拔节-抽雄、开花-吐丝旱灾损失敏感性较大,播种-七叶以及乳熟-成熟阶段敏感性较小。在典型正常年景下,春玉米播种-七叶、拔节-抽雄、开花-吐丝以及乳熟-成熟阶段的旱灾损失敏感性指数分别为90.5、804.7、772.5和401.9。(2)不同典型年水平下,春玉米旱灾损失敏感性差异明显,其中典型干旱年各生育期阶段旱灾损失敏感性最大,典型丰水年各生育期阶段旱灾损失敏感性最小;典型干旱年、正常年和丰水年春玉米生育期平均旱灾损失敏感性指数分别为862.7、518.9和35.2。(3)典型丰水年景下,即使是抽雄、开花-吐丝期春玉米产量形成关键阶段发生严重干旱,春玉米产量影响较小,表明春玉米单个生育期受旱,相邻生育期水分充足时,产量受到明显的水分补偿作用。     

我国玉米自然灾害风险区识别研究

自然灾害严重影响和制约我国农业生产的持续稳定发展,识别主要作物自然灾害风险因子和风险区,对作物生产风险监测预警和风险防范及有效评估作物因灾损失有重大意义。基于区域自然灾害理论,构建了由致灾因子、孕灾环境因子和承灾体因子构成的作物自然灾害风险评价指标,利用1980-2010年全国各省市玉米产量数据和1991-2010年全国257个气象站点以玉米为承灾体的灾情数据,计算了省级单元不同因子自然灾害影响指数和灾害风险综合评价指数,揭示了我国玉米主要自然灾害的时空分布规律,识别了玉米自然灾害极高风险区、高风险区、中风险区、低风险区和可忽略风险区。结果表明,干旱是我国玉米产区主要自然灾害,其次是低温和风雹,干旱、洪涝、风雹、病虫害等多发于6-8月份,低温灾害多发于4-5月份;不同种类自然灾害大多具有连片发生的特点;自然灾害高风险区省份主要集中于北部和黄淮海平原玉米产区,同一级别风险区的风险影响因子不尽相同,在风险监测预警和防范中需区别对待。     

辽西北玉米不同生长阶段干旱灾害风险阈值的确定

以辽宁省西北6个市为研究区,选取玉米为研究对象,将其划分为播种期、苗期、拔节期、抽穗期和灌浆成熟期几个重要的生长阶段,综合气象与气候学、自然地理学、灾害科学、作物生态学和自然灾害风险科学等多学科的理论和方法,在充分考虑影响玉米干旱灾害动态风险的自然因素和人为因素的基础上,利用AHP、加权综合评价法、自然灾害指数法建立了玉米干旱灾害动态风险评价指标体系及模型;通过选取典型干旱案例年,运用最优分割理论在综合考虑玉米产量损失的基础上确定了玉米不同生长阶段的干旱灾害风险阈值,并用于玉米不同生长阶段干旱灾害风险值与玉米因旱减产损失的相关分析中。结果表明:辽西北地区玉米因旱减产损失与苗期干旱灾害风险值相关系数最大,玉米受苗期干旱灾害影响最严重;在灌浆成熟期相关性也较显著,受其影响也较大,这与辽西北地区春旱发生频率最高,伏旱时常发生的事实相符合。     

基于综合赋权分析的东北水稻低温冷害风险评估及区划研究

农业气象灾害风险评估与区划对农业防灾减灾对策的制定意义重大。以东北三省为研究区,利用日均温、水稻生长发育期、产量和面积数据对水稻冷害风险中的致灾因子危险性、承灾体脆弱性及损失度三要素进行了多指标分析。结合熵值法与层次分析法综合计算指标权重,应用加权综合评价法构建了东北水稻冷害风险综合评估模型。结果表明,冷害风险综合评估指标与典型冷害年水稻单产平均减产率在0.01水平下极显著相关,冷害综合风险等级区划与历史任意冷害发生频率分布大体一致。因此,对冷害风险综合评估模型及区划所做的研究具有合理性,可为防灾减灾提供科学合理的依据。     

辽西北地区农业干旱灾害风险评价与风险区划研究

以辽西北29个农业县(市、区)为研究区域,选取辽西北最主要的玉米作物作为研究对象,从造成农业干旱灾害的致灾因子危险性、承灾体暴露性、脆弱性和抗旱减灾能力4个方面着手,利用自然灾害风险指数法、加权综合评价法和层次分析法,建立了农业干旱灾害风险指数(ADRI),用以表征农业干旱灾害风险程度;借助GIS技术,绘制辽西北农业干旱灾害风险评价区划图,将风险评价区划图与2006年辽西北受干旱影响粮食减产系数区划图对比,发现两者可以较好的匹配。研究结果可为当地农业干旱灾害预警、保险,以及有关部门的旱灾管理、减灾决策制定提供理论依据和指导。     

基于监测数据挖掘的高铁气象灾害风险评估方法研究

气象灾害风险评估对高铁气象灾害防御具有重要的指导作用。在分析了影响高铁运行的主要气象要素的基础上,研究了高铁气象灾害风险评估指标体系,包含致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体暴露性、脆弱性和防灾减灾能力等,探讨了高铁多灾种和单一灾种的气象灾害风险评估方法。以大风灾害风险评估为例,建立了大风灾害风险评估指标体系,基于熵权法研究了大风危险性,在此基础上,采用加权综合评价法对大风风险进行了分析。结合具体线路风监测数据,研究了相应线路大风风险,并进行了风险区划。与基于气象部门数据开展的铁路气象灾害风险评估相比,基于铁路气象要素监测数据的气象灾害风险评估对气象要素的时空特性反映更加细致,更能代表铁路沿线气象灾害特征,研究可为高铁气象灾害防治提供参考。     

黑龙江省主要农业气象灾害演变特征及对水稻产量的影响

基于1982-2016年黑龙江省洪涝、干旱、低温冷害、冰雹等农业气象灾害数据及水稻产量数据,将研究期划分为1982-1990、1991-2000、2001-2010和2011-2016年4个阶段,引入受灾比和灾害强度指数,采用数理统计、灰色关联分析方法,研究黑龙江省农业气象灾害演变特征,构建灾害与水稻产量的数理模型。研究结果表明:①洪涝和干旱是影响黑龙江省主要的农业气象灾害,而低温冷害和冰雹相对较弱;②洪涝的受灾范围和灾害强度均呈下降趋势,而干旱则呈先升后降趋势,冰雹受灾范围变化不大,灾害强度呈上升趋势,低温冷害均变化不大;③黑龙江省农业气象灾害对水稻产量为负效应影响,从受灾范围看,干旱为最关键灾害,其次为洪涝,低温冷害和冰雹影响相对较小;从受灾强度看,4种农业气象灾害影响黑龙江省水稻产量强弱依次为冰雹、洪涝、低温冷害、干旱。     

吉林省主要农作物病虫害风险防御区划

农作物病虫害风险的研究,对有效防御病虫害发生、制定相应的防御对策及有效评估病虫害造成的损失有重大意义。利用吉林省50个县市的玉米、水稻和大豆产量、面积资料,及相应各站1961-2009年主要病虫害——玉米螟、稻瘟病、大豆蚜资料,根据灾害发生的频数确定病虫害影响指数,分析了各因子的影响程度。通过将各因子极差化处理,计算出综合风险防御指数,对吉林省主要农作物病虫害高、中、低风险防御区进行了区划评估。     

河南小麦生产农业气象灾害风险分析及区划

根据农业气象灾害风险分析理论，以河南省小麦生产为例，在辨识对小麦产量影响较大的农业气象灾害风险要素和风险源的基础上，通过构造灾度函数，运用EOF和概率等分析方法，分析了河南省小麦生产中的3种主要农业气象灾害——麦播旱涝、晚霜冻、干热风与青枯雨的发生规律及其对小麦产量的定量影响程度与风险概率。在此基础上，运用多因子综合风险指数模型，对河南省小麦生产农业气象灾害风险进行了综合区划，为农业气象灾害风险探讨了一条新的定量分析及区划技术体系。分析发现，干热风与青枯雨是影响河南省大部分地区小麦高产稳产的主要灾害，其次是晚霜冻危害，第三是麦播时旱涝灾害，但总体上河南省小麦生产的农业气象灾害风险并不算太高，只要采取一定的防御措施，不会在根本上影响小麦的高产稳产。     

中国农业气象灾害对作物产量的影响

根据中国主要作物产量、受灾面积和气象条件等相关资料，详细分析了全国主要农业气象灾害的分布地区、季节特点及变化特征。结果表明：干旱、洪涝和冷冻害是影响作物产量的主要气象灾害，而各种灾害均有明显增加的趋势。旱灾是最严重的灾害，受灾面积是洪涝面积的2．3倍。分析了全国主要农业气象灾害对作物产量的严重影响，玉米和大豆产区主要是旱灾，早稻和晚稻产区主要是冷害和洪灾，一季稻和棉花产区主要是洪涝和旱灾，冬小麦和油菜产区的严重减产主要受冻害影响。     

2021年中国气候年景及主要气象灾害概述

基于长时间序列的气象观测、灾害灾情和社会经济数据,采用气候年景、灾体量、气候风险三类指数以及客观化气象灾害过程识别方法,系统评估了2021年总体年景,以及主要气象灾害的风险和损失年景。结果显示：2021年,我国气候年景总体较差,属于高气候风险,但是气象灾害损失年景偏轻。暴雨洪涝风险等级高,但过程次数低于常年且损失年景总体偏轻;高温过程次数高出常年值1倍多,高温风险等级高;干旱、台风、低温冷冻害和雪灾过程次数均接近或低于常年,灾害损失年景均偏轻,风险等级分别属于略低、一般和一般。     

分离趋势产量和气候产量的方法探讨

在长时间序列的作物产量与气候因子关系的统计研究中,一般把作物的产量分解为趋势产量、气候产量和随机误差3部分。趋势产量是反映历史时期生产力发展水平的长周期产量分量,也被称为技术产量,气候产量是受气候要素为主的短周期变化因子(农业气象灾害为主)影响的波动产量分量。因为不同趋势产量模拟方法分离的气候产量的结果可能不同,甚至截然相反,所以分离趋势产量以得到准确的气候产量就显得尤其重要,这关系到影响作物产量的气候因子(主要是农业气象灾害)分析的准确性。试图以气候变化对棉花产量影响为例,说明如何选择合适的趋势产量求算方法,进而分离得到气候产量。提出了方法选择的3个依据条件:趋势产量模拟曲线应该符合社会技术各发展阶段的实际;全国或整个研究区的趋势产量变化特征因子应该基本一致(即社会和技术水平发展过程差异不大),气候条件相似区域其气候产量应该具有很强的相关性;分析得到的影响研究对象(作物)生长的关键气候因子或者农业气象灾害因子,应该符合所研究对象的生育特性及其对气候因子或农业气象灾害因子的响应规律。     

三论灾害防御能力的基本定义与特征

综合灾害防御能力评估已成为应急管理业务和研究的重要内容之一。在前期研究基础上,首先从近年来灾害系统的复杂性特征和应急管理的需求角度出发,对综合灾害防御能力进行了再理解,然后对现有灾害防御能力的多属性综合评估方法进行了梳理总结。以气象灾害为例,通过68项指标构建了我国综合气象灾害防御能力的6个单项指标体系,即制度适应能力、风险识别能力、备灾与应急响应能力、技术与工程防御能力、经济支撑与减灾保障能力和部门联动与社会保障能力。采用数据包络分析方法,从省级尺度定量评估了我国31个省级行政单元的单项气象灾害防御能力和综合气象灾害防御能力,并进行了能力排名。结果发现我国多数省份的单项气象灾害防御能力和综合气象灾害防御能力偏低,且具有不同的区域差异特征。其中制度适应能力、风险识别能力、备灾与应急响应能力、技术与工程防御能力、经济支撑与减灾保障能力、部门联动与社会保障能力和综合气象灾害防御能力处于中等及以下低等级的省份占比分别达到了70.9%、38.7%、32.3%、77.4%、67.7%、51.6%和77.4%。我国综合灾害防御能力与经济社会发展水平不匹配,仍有进一步较大的提升空间。     

广西高温灾害评估

普查了广西1956年以来共51年的高温天气过程,分析了部分灾情记录,根据高温范围、持续时间、强高温面积和特强高温面积等反映高温危害的指标,设置了高温过程的异常指数,从气象角度综合评估了一次高温过程的灾害影响程度。经过分析排序,揭示了广西"5年一遇"至"50年一遇"的年际高温灾害性天气事件的主要分布特征,该分析方法可为高温过程灾害评估及技术总结提供参考。     

中国农业气象灾害的成因及其类型的研究

本文全面地分析了中国农业气象灾害的成因及其类型。指出在农业生产过程中,农业气象灾害是气候变量的波动性、不连续性的变化引起,既与天气异常密切相关,又与农业对象紧密联系。同时分析了中国主要农业气象灾害的地域分布、受害对象及其危害形式。     

福建农业气象灾害的产量灾损风险评估

针对传统的灾损评价中趋势产量和气象产量难以区分的缺点,利用福建省1981-2005年主要气象灾害面积资料,通过计算灾害造成的粮食减产量,得到各灾害相对灾损量序列,并引入信息扩散理论的模糊数学方法,构建了福建农业气象灾害产量灾损风险评估模型,进行了相应的风险评价实例分析.结果表明,福建省农业气象灾害的产量灾损风险随概率的增大而减少,气象灾害发生灾损的概率风险估计值,洪涝灾害风险大于旱灾,风雹灾害的风险大于低温冻害.干旱风险高值区出现在灾损率5%～45%,洪涝灾害出现在5%～70%,风雹灾害在5%～30%,低温冻害的风险主要集中在灾损率5%～20%.     

东北玉米热量指数预测方法研究(Ⅰ)——热量指数与玉米产量

利用东北地区典型站点1961-2005年气象资料和东北3省1961-2005年玉米产量资料,计算分析了东北不同地区玉米热量指数的变化趋势以及与产量的关系。结果表明：受气候变暖的影响,辽宁省热量指数出现下降的趋势,而吉林省和黑龙江省的热量指数出现显著升高的趋势,气候变暖对吉林省和黑龙江省玉米生产有有利的影响。热量指数较好地反映了玉米产量与环境温度的相关关系。因此,可通过对玉米热量指数的预测进行农作物低温冷害预测,为农业生产防灾减灾提供决策依据。     

基于CERES-Maize模型的吉林西部玉米干旱脆弱性曲线研究

自然灾害风险(Risk)是灾害损失的可能性,主要取决于致灾因子、脆弱性、暴露性以及防灾减灾能力四个因素。脆弱性(Vulnerability)衡量承灾体遭受损害的程度,是灾损估算和风险评估的重要环节,是致灾因子与灾情联系的桥梁。在全面收集研究区气象、土壤、土地类型、田间管理数据等资料的基础上,以吉林西部玉米干旱灾害作为研究对象,选取了吉林西部2001年、2002年、2004年以及2006-2009年7个案例干旱年的干旱致灾强度作为输入,运用CERES-Maize模型,模拟和计算出不同干旱致灾强度下不同生育期对最终产量起主要影响的关键指标的损失率,并且拟合出脆弱性曲线。结果表明,脆弱性对最终产量影响由高到低的生育期为抽雄-乳熟期、拔节-抽雄期、乳熟-成熟期、出苗-拔节期。研究结果可以为旱灾损失的快速评估、区域农业干旱灾害风险评估以及预警提供依据,为区域防灾避灾与管理工作提供科学依据。     

基于气象灾害预报的作物种植类型决策方法

干旱、雨涝是农业生态方面重要的水文气象灾害,科学地根据水文气象预报来选择种植作物品种,一直是农业管理者、生产者非常关心的问题,传统的决策方法是根据农业总体区划、作物种植习惯和耕作习惯确定的,具有一定的局限性。提出了基于气象灾害预报对错概率的作物种植类型决策新方法,综合考虑了农业气象预报的误报概率和作物适应性,克服了传统方法的不足。对绥棱农场某种植区20年的水文气象资料进行了分析,计算了旱涝预报与实况联合概率矩阵,推导出水文气象预报对错概率矩阵;根据作物品种在不同天气状况的产量,确定了决策失误损失矩阵。实证分析表明,所提决策方法可有效地减少因旱涝灾害给粮食产量带来的损失,对作物品种的选择具有很好的实用参考价值。