中国东北地区玉米低温冷害风险评估研究

概述了东北玉米生长发育对低温环境的反应，分析了玉米冷害致灾的因素、机理及指标。用变异系数、概率分布函数等方法分析了玉米冷害风险的地域分布，对玉米冷害经济损失风险进行了讨论。结果表明，东北北部、东部冷害风险较大，中、西、南部较小，严重冷害年东北区玉米损失达600多万t，折合人民币60多亿元。     

东北地区玉米低温冷害规律研究

以东北地区10 km×10 km的气象要素插值资料以及作物发育期资料为基础,通过计算每个网格点上热量指数和热量指数临界值,得到每个网格点上低温冷害指标值。在此基础上对低温冷害指标进行经验正交分解和小波分析,得到其时空变化规律及多时间尺度特征。玉米冷害3个空间分布型时间系数的分析表明,东北地区玉米低温冷害存在如下规律:第1模态在1971-1992年,呈现准8 a的周期变化规律,第2模态没有呈现很好的周期性规律,第3模态在1963-1974年,呈现准2a的周期变化规律。热量指数变异系数低值区主要分布在平原地区,中值区和高值区主要分布在大兴安岭、小兴安岭、长白山地区以及吉林省白城市沙地,山地和沙地的变异系数要高于平原地区。     

东北地区玉米低温冷害综合指标研究

在以往对低温冷害指标研究的基础上，将低温冷害成分不同的发育阶段进行分析，结合发育期日数和初霜日研究等，讨论分析了东北地区玉米的低温冷害问题，提出一个玉米低温冷害综合指标。该指标生物学和农学意义明确，计算较为方便，便于在预报上的应用。     

黑龙江省低温冷害发生规律及预测研究

利用黑龙江省74个气象站35年(1971～2005年)夏季平均气温资料,分析了黑龙江省低温冷害的发生规律,并运用灰色分析模型对黑龙江省未来低温冷害的发生情况做了预测.研究结果表明:黑龙江省低温冷害20世纪70年代最为严重,80年代后呈下降趋势;在空间分布上,黑龙江省低温冷害的平均发生频率南部大于北部,严重冷害表现为北部大于南部,一般冷害则表现为西南部大于全省其它地方;低温冷害的发生与厄尔尼诺现象有较好的相关性,厄尔尼诺年及其前后年为低温冷害的多发年;2009～2020年黑龙江省大部分地区会发生低温冷害,2020～2030年发生区域和频率有所减少,2030年后发生频率与地区明显减少.     

东北玉米热量指数预测方法研究(Ⅱ)——逐步回归预测方法

利用1960-2005年74类大气环流资料,从玉米播种期的5月开始到8月,逐月滚动建立了东北3省典型站玉米热量指数的逐步回归模型.各月模型都能较好地预测该区玉米生长季内的热量状况.检验结果表明,通过运用滚动预报的方法,可以有效地提高预测玉米生长季内热量指数的准确率.     

预测低温冷害的门限回归模型

提出用门限回归模型（TR）来描述低温灾害指标变量在灾害状况与非灾害状况的突变性。研制了TR建模的一套简便通用的方案，用笔者改进的遗传算法可同时优化门限值和回归系数，从而解决了TR建模过程所涉及的大量复杂寻优工作这一问题，为TR模型的广泛应用提供了有效工具。实例的计算结果说明了其可行性和有效性。该方案具有通用性，在各种自然灾害时序预测中具有广泛的实用价值。     

东北玉米低温冷害监测预测系统——在黑龙江省的应用

利用东北玉米低温冷害监测预测系统预测分析了黑龙江省1971-2006年各年热量年型,计算了哈尔滨市1984-2006年玉米抽雄期的冷害发生概率,同时采用以5-9月平均温度和的距平作为低温冷害指标的方法计算了1971-2006年低温冷害的发生状况.结果显示,上述两种方法计算得到的低温冷害的年份与历史实况基本相符.通过对比分析发现,有81%的年份两种方法计算的结果一致,且在低温年玉米抽雄期的冷害发生概率均较大,说明东北玉米低温冷害监测预测系统在黑龙江省的应用效果较好,可为防灾减灾提供科学参考.     

基于积温距平的玉米冷害动态评估及其与玉米产量的关系

利用1980-2014年黑龙江省15个玉米农业气象观测站的资料,基于中华人民共和国玉米冷害评估气象行业标准规定的≥10℃积温距平指标,对玉米3个发育关键时期出苗-七叶期、出苗-抽雄期、出苗-乳熟期的冷害进行动态判识,并分析其时空演变特征,同时应用统计方法分析积温距平与玉米实际单产的关系。研究结果表明:11980-2014年间,玉米3个发育时期内的冷害年数在7~17年之间,冷害发生对气候变暖趋势具有明显的响应;21980-2014年间研究区玉米3个发育时期冷害的发生随时间呈减少趋势,1990年代中期以前为高发期,之后冷害发生频率下降。空间分布上,冷害呈现北多南少特征,并具有群发性、区域性和局地性特点;31980-2014年间,研究区玉米3个发育时期的≥10℃积温距平具有16年左右的周期变化,总体表现为1995年以前偏冷,之后偏暖,其中玉米出苗-七叶期积温距平存在最近几年偏冷的趋势;4研究区67%的站点≥10℃积温距平与玉米实际单产存在显著或极显著的相关关系,积温距平为100~200℃·d,利于玉米高产;5≥10℃积温距平指标赋予玉米冷害判识指标生物学和农学意义,充分表征玉米不同发育时期热量需求与供给的关系,有效提升作物冷害判识的客观性。     

东北玉米热量指数预测方法研究(Ⅳ)——均生函数预测方法

均生函数预测方法是开展环境要素变化趋势预测的有效方法之一。通过对东北地区玉米热量指数的分析,建立了热量指数时间变化趋势的均生函数预测模型,各模型预测的平均精度基本都达到95%以上,与逐步回归统计模型一致,但普遍要好于GM(1,1)模型,同样可以应用该模型的预测结果指导农业生产。     

1980-2009年期间黑龙江省玉米低温冷害年判定

将黑龙江省玉米种植区分为东、西、南、北、中5个区域,并在5个区域中选取24个气象站作为研究对象,利用逐日气象资料和玉米发育期资料,考虑玉米各发育阶段对温度的不同需求,建立具有气象、农学和生物学意义的玉米低温冷害综合指标。结果表明:1980-2009年间,黑龙江省共发生了14次玉米低温冷害,其中1987年冷害严重;以每10年进行比较,冷害的发生频次和程度都呈下降趋势。近30年来,冷害程度具有明显的区域差异,北部重于中部,中部重于南部;冷害频次上呈现北部最多,中部次之,南部最少的特点。     

东北低温冷害防御决策支持系统的概念模型

将农业气象灾害的防灾减灾成果与智能化的计算机系统相结合,建立了东北地区低温冷害防御决策支持系统的概念模型,以提高灾害决策分析水平.概述了概念模型的基本结构,介绍了其数据库、知识库和模型库的组成,以及基于这三大库结构的查询分析功能和对低温冷害发生可能性的预测防御功能,最后对今后防灾减灾智能化的决策系统的发展进行了讨论.     

东北区夏季低温冷害的长期预报

利用东北区三大站(沈阳、长春、哈尔滨)50年(1951-2000年)夏季平均气温、前冬和夏季500hPa高度场、距平场及副高面积指数和海温场资料,对东北夏季低温冷害的环流特征进行了分析,建立了东北区夏季低温冷害预报模式;用春季高度距平平均场建立了夏季低温冷害天气预报模型。结果表明,东北区低温冷害与冬季副高面积指数及500 hPa乌拉尔山附近的高度值呈正相关,与冬季西风漂流区附近(40°~45°N,160°~150°N)海温场呈反相关;所建方程及模式预报拟合率和预报准确率都比较高,且可提前3个月左右进行预报。     

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。     

广东冬季寒害指标研究

用广东省22个分布较均匀的代表站1957年12月至2001年2月冬季逐日平均气温和最低气温资料,以该省南亚热带作物的生物学下限温度为依据,从这些作物受寒害的起点温度(环境温度≤5.0℃)出发,提出了寒害过程的概念和明确的定义,并用寒害过程低温的强度(日最低气温)X1、持续时间(天数)X2及其综合作用的物理量负积温X3这3个指标来描述寒害的强度,研究了广东历年冬季寒害的变化.从3个特征向量场中找出了一个物理意义清晰、方差贡献率大(大于75%)的主要分量,将其定义为综合寒害指标.分析表明:广东冬季综合寒害指标能较好反映农作物受灾程度.     

东北北部地区地震活动与震后早期趋势判断

研究了 190 0年以来我国东北北部地区浅源中强震活动的特征。结果表明 ,地震活动具有突发性、成组性和序列地震数量少的特点。应根据本区地震活动特点 ,开展震后早期趋势预测 ,以最大限度地减轻地震灾害。     

广东冬季寒害的时空分布规律

用广东省22个分布较均匀的代表站1957-2001年冬季(12月至次年2月)逐日平均气温和最低气温资料,研究了广东冬季寒害的时空分布规律,计算了广东冬季综合寒害指数.对广东22个代表站上述44年的综合寒害指数进行了自然正交分解,得到了2个有意义的特征向量场.由此发现广东冬季寒害的地域分布主要有2大类型:整体分布型和南北分布型.对广东冬季综合寒害指数和综合寒害指数第一特征向量时间系数、第二特征向量时间系数进行了小波变换.结果表明,广东冬季寒害整体分布型的主要振荡为准8年周期,南北分布型的主要振荡为准22年周期.综合而言,广东冬季寒害除具有准8年振荡的主要周期变化外,还有2～4年及22～24年的周期变化.根据小波变换图分析,预计未来2年广东冬季寒害以偏弱为主,尔后进入转换期.