农业气象灾害风险评估体系及模型研究
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
收稿日期 :2003 - 08 - 10 ; 修订日期 :2003 - 10 - 22 基金项目 :国家“十五”科技攻关项目 (2001BA509B14) 作者简介 :李世奎 (1933 - ) ,男 ,广西陆川人 ,研究员 ,主要从事农业气候资源和农业气象灾害研究.
·78 ·
自 然 灾 害 学 报 13 卷
(1. 中国气象科学研究院 ,北京 100081 ; 2. 中国农业大学资源与环境学院 ,北京 100094 ; 3. 河南省气象科学研究所 , 河南 郑州 450003 ; 4. 安徽省气象科学研究所 ,安徽 合肥 230031 ; 5. 广东省气候与农业气象中心 , 广东 广州 510080 ;6. 吉林省气象台 ,吉林 长春 130062)
Institute , Hefei 230031 ,China ; 5. Climatic and Agrometeorological Center of Guangdong Province , Guangzhou 510080 , China ; 6. Jilin Province Meteorological Observatory , Changchun 130062 ,China)
自然灾害是随机发生的风险事件 ,具有可被测量的不确定性 。上世纪 80 年代以来 ,国内外在开展自然 灾害风险分析研究方面已取得了一定成果[1 ,2] 。 农业是风险性产业 ,农业气象灾害是危害农业生产最主要的自然灾害种类 。当前农业气象灾害风险研 究既是灾害学领域中研究的热点 ,又是政府当前急需应用性较强的课题 。在我国农业气象灾害种类中 ,东北 作物夏季低温冷害 、北方冬小麦干旱 、华南热作果树冬季寒害 、江淮地区冬小麦 、油菜渍涝等是危害农业生产 较大的灾种[3] 。以往对这些灾害虽有不少研究成果 ,但采用风险分析研究少见 。本文从风险的视角 ,拟研究 构造上述四种灾害组合的风险评估体系及评估模型 。
13 卷 1 期 2004 年 2 月
自 然 灾 害 学 报 JOURNAL OF NATURAL DISASTERS
文章编号 :100424574 (2004) 012 00772 11
源自文库
Vol . 13 ,No. 1 Feb. , 2004
农业气象灾害风险评估体系及模型研究
李世奎1 ,霍治国1 ,王素艳1 ,2 ,刘荣花3 ,盛绍学4 ,刘锦銮5 ,马树庆6 ,薛昌颖1 ,2
冬小麦渍涝是指在生长的某段时期持续阴雨寡照、雨量集中 、根系层土壤过湿 、根系缺氧 ,影响正常生长 发育导致减产的一种灾害 。江淮地处南北气候过渡带 、春季以梅雨天气为主 ,多阴雨天气 ,而此时小麦正值 拔节 - 抽穗期和灌浆期 。拔节 - 抽穗期土壤过湿 ,根系吸水吸肥力下降 ,成穗率大大降低 。结实灌浆期土壤 过湿使根系早衰 ,或腐烂发黑 ,植株水分收支失去平衡 ,灌浆期缩短 ,土壤过湿伴随阴雨高温 ,秕粒 、千粒重降 低 ,而且往往诱发病害 ,造成严重减产 。 2. 3 东北水稻 、玉米低温冷害风险辨识
中图分类号 :S42 文献标识码 :A
Risk evaluation system and models of agrometeorological disasters
LI Shi2kui1 ,HUO Zhi2guo1 ,WANG Su2yan1 ,2 ,LIU Rong2hua3 ,SHENG Shao2xue4 , LIU Jing2luan5 ,MA Shu2qing6 ,XUE Chang2ying1 ,2
1 农业气象灾害风险评估体系构建
灾害风险是致灾因素对承灾体可能引起的灾害事件发生的概率及其后果的这两个因素的函数。 风险分析体系由风险辨识 、风险估算和风险评价与对策组成 。风险辨识着重阐明孕灾环境 、致灾因子 、 孕灾体及其受灾的特征 。风险估算是风险体系的核心 ,根据灾害事件的成因 ,通过建立估算模型 ,定量估算 致灾因子的强度 、发生概率以及承灾体致灾损失等后果 。风险评价旨在回答“怎样才能安全”,包括风险区 划 、保险区划 ,以及提供决策者权衡风险的大小 、做出减灾决策 、降低风险的科学依据 。 图 1 是本文研究的几种主要农业气象灾害风险评估体系的构建框图 。
冬季寒害是荔枝和香蕉减产的最主要灾害 。从寒害的天气条件来说 ,可分成平流型寒害 、辐射型寒害 、
1 期 李世奎等 :农业气象灾害风险评估体系及模型研究
·79 ·
图 1 几种主要农业气象灾害风险评估体系框图 Fig. 1 Block diagram of risk evaluation system of several main agrometeorological disasters
Abstract :From point of view on risk analysis of disasters , the risk evaluation system of disasters related to drought of winter wheat in northern China , waterlogging of winter wheat in Jianghuai Valley ,cool injury of crop in summer in North2 east China and cold damage of banana and litchi in South China is established. The system consists of risk identification , risk estimation and risk evaluation. In the risk identification ,the disasters2pregnant environment ,disasters - causing fac2 tors and characteristics of damaged situation are clarified. In the risk evaluation , based on characteristics of disasters ,loss of disasters and meanings of resistant capability , the corresponding risk probability model are put forward ; applying yield data and meteorological data of many years , the applied and operable risk probability models on intensity ,loss and resis2 tant capability of every disaster are put forward too ; applying the yield data and meteorological data of every year , the risk probability and risk index of disasters with different intensities and losses are estimated by the models mentioned above ; and the regional difference of risk levels are clarified. In the risk evaluation , the risk indices of loss caused by every dis2
asters are synthesized , the index of risk zonation are presented and then risk zonation are made. Key words :agrometeorological disasters ; risk evaluation ; model ; risk zonation
2 几种主要农业气象灾害风险辨识
2. 1 北方冬小麦旱灾辨识 北方冬麦区处于半湿润半干旱的华北平原及晋、陕的大部分地区 。该区冬麦全生育期处于底墒差 、雨雪
稀少 、降水变率大 、风大 、空气干燥 、蒸发耗水大的冬春季 ,该期间降水负距平的频率在 50 %～65 % ,冬小麦 全生育期自然缺水率达 30 %～60 % ,春旱发生频率高达 40 %～80 % ,干旱使冬小麦生长不良 、株矮 、有效分 蘖减少 、穗粒数减少 ,各县平均减产率在 5 %～20 % ,高者达 40 %以上 。 2. 2 江淮冬麦渍涝灾害辨识
或二者共同作用下的混合型寒害 。华南寒害灾害主要由强寒潮南下 ,过程降温幅度大 、植株难以适应 ,或者 过程最低气温低 ,超出抗寒能力所能忍受的低温而造成植株受害 ,主要表现为叶片 、枝条 、树干冻伤或冻死 ,
·80 ·
自 然 灾 害 学 报 13 卷
(1. Chinese Academy of Meteorological Sciences , Beijing 100081 ,China ;2. College of Resources and Environmental Science of China Agricultural University , Beijing 100094 ,China ;3. Henan Institute of Meteorology ,Zhenzhou 450003 ,China ;4. Anhui Meteorological
摘要 :从灾害风险分析的角度构建了一个由我国北方冬小麦干旱 、江淮冬小麦渍涝 、东北作物夏季低 温冷害以及华南荔枝和香蕉冬季寒害组合的灾害风险评估体系 。该体系由风险辨识 、风险估算和风 险评价组成 。风险辨识分别阐明了上述各灾种的孕灾环境 、致灾因子和承灾体的灾情特征 。在风险 评估方面 ,基于灾害性质 、灾损和抗灾性能的含义 ,提出了相应的风险概念模型 ,根据多年产量资料和 气象资料 ,提出了应用性强 、可操作的各种灾害的灾害强度风险概率模拟模式和灾损风险概率模拟模 式 、抗灾性能模式 ,并采用逐年产量和气象资料的样本序列 ,由上述模拟模式估算了各种灾害强度和 不同灾损发生的风险概率及风险指数 ,阐述了风险水平的地区差异 。在风险评价方面 ,根据对各种灾 损的风险指标进行综合 ,分别提出了风险区划指标 ,并进行了风险区域划分 。 关键词 :农业气象灾害 ;风险评估 ;模型 ;风险区划
东北地区属温带 、作物生长期短 、热量资源有限且不稳定 ,日平均气温 ≥10 ℃的生长期由南往北为 180 ～100d , ≥10 ℃的积温平原地区为 3500～2500 ℃,北部及山区不足 2000 ℃,作物只能一熟制 。夏季热量年际 间波动大 ,积温的年际偏差一般为 ±300 ℃,少数年 ±400 ℃以上 。生长季的热量条件不稳定 ,使作物在高温 年增产 、低温年减产 。研究指出 ,5 - 9 月气温和的多少 ,可反映生长季的冷暖年份 。冷夏年东北地区盛行超 长波槽 ,热夏年的情况相反 。冷夏年西太平洋副高偏弱 ,位置偏东 、偏南 ,热夏年副高偏强 ,位置偏西 、偏北 。 西太平洋副高的长期持续偏弱 ,是形成东北地区冷夏的一个环流条件 。从作物受低温冷害危害的特征来说 , 水稻一般是发生延迟型和障碍型两者兼发的混合型冷害 ,主要表现为幼穗分化和抽穗延迟 、秕粒多 、青碎米 多 ,米质差 、产量降低 。玉米一般为延迟型冷害 ,主要表现为延迟抽穗 、吐丝和延迟成熟 ,造成秃尖 、缺粒 、籽 粒水分含量大 、品质差 。 2. 4 华南荔枝 、香蕉寒害风险辨识
·78 ·
自 然 灾 害 学 报 13 卷
(1. 中国气象科学研究院 ,北京 100081 ; 2. 中国农业大学资源与环境学院 ,北京 100094 ; 3. 河南省气象科学研究所 , 河南 郑州 450003 ; 4. 安徽省气象科学研究所 ,安徽 合肥 230031 ; 5. 广东省气候与农业气象中心 , 广东 广州 510080 ;6. 吉林省气象台 ,吉林 长春 130062)
Institute , Hefei 230031 ,China ; 5. Climatic and Agrometeorological Center of Guangdong Province , Guangzhou 510080 , China ; 6. Jilin Province Meteorological Observatory , Changchun 130062 ,China)
自然灾害是随机发生的风险事件 ,具有可被测量的不确定性 。上世纪 80 年代以来 ,国内外在开展自然 灾害风险分析研究方面已取得了一定成果[1 ,2] 。 农业是风险性产业 ,农业气象灾害是危害农业生产最主要的自然灾害种类 。当前农业气象灾害风险研 究既是灾害学领域中研究的热点 ,又是政府当前急需应用性较强的课题 。在我国农业气象灾害种类中 ,东北 作物夏季低温冷害 、北方冬小麦干旱 、华南热作果树冬季寒害 、江淮地区冬小麦 、油菜渍涝等是危害农业生产 较大的灾种[3] 。以往对这些灾害虽有不少研究成果 ,但采用风险分析研究少见 。本文从风险的视角 ,拟研究 构造上述四种灾害组合的风险评估体系及评估模型 。
13 卷 1 期 2004 年 2 月
自 然 灾 害 学 报 JOURNAL OF NATURAL DISASTERS
文章编号 :100424574 (2004) 012 00772 11
源自文库
Vol . 13 ,No. 1 Feb. , 2004
农业气象灾害风险评估体系及模型研究
李世奎1 ,霍治国1 ,王素艳1 ,2 ,刘荣花3 ,盛绍学4 ,刘锦銮5 ,马树庆6 ,薛昌颖1 ,2
冬小麦渍涝是指在生长的某段时期持续阴雨寡照、雨量集中 、根系层土壤过湿 、根系缺氧 ,影响正常生长 发育导致减产的一种灾害 。江淮地处南北气候过渡带 、春季以梅雨天气为主 ,多阴雨天气 ,而此时小麦正值 拔节 - 抽穗期和灌浆期 。拔节 - 抽穗期土壤过湿 ,根系吸水吸肥力下降 ,成穗率大大降低 。结实灌浆期土壤 过湿使根系早衰 ,或腐烂发黑 ,植株水分收支失去平衡 ,灌浆期缩短 ,土壤过湿伴随阴雨高温 ,秕粒 、千粒重降 低 ,而且往往诱发病害 ,造成严重减产 。 2. 3 东北水稻 、玉米低温冷害风险辨识
中图分类号 :S42 文献标识码 :A
Risk evaluation system and models of agrometeorological disasters
LI Shi2kui1 ,HUO Zhi2guo1 ,WANG Su2yan1 ,2 ,LIU Rong2hua3 ,SHENG Shao2xue4 , LIU Jing2luan5 ,MA Shu2qing6 ,XUE Chang2ying1 ,2
1 农业气象灾害风险评估体系构建
灾害风险是致灾因素对承灾体可能引起的灾害事件发生的概率及其后果的这两个因素的函数。 风险分析体系由风险辨识 、风险估算和风险评价与对策组成 。风险辨识着重阐明孕灾环境 、致灾因子 、 孕灾体及其受灾的特征 。风险估算是风险体系的核心 ,根据灾害事件的成因 ,通过建立估算模型 ,定量估算 致灾因子的强度 、发生概率以及承灾体致灾损失等后果 。风险评价旨在回答“怎样才能安全”,包括风险区 划 、保险区划 ,以及提供决策者权衡风险的大小 、做出减灾决策 、降低风险的科学依据 。 图 1 是本文研究的几种主要农业气象灾害风险评估体系的构建框图 。
冬季寒害是荔枝和香蕉减产的最主要灾害 。从寒害的天气条件来说 ,可分成平流型寒害 、辐射型寒害 、
1 期 李世奎等 :农业气象灾害风险评估体系及模型研究
·79 ·
图 1 几种主要农业气象灾害风险评估体系框图 Fig. 1 Block diagram of risk evaluation system of several main agrometeorological disasters
Abstract :From point of view on risk analysis of disasters , the risk evaluation system of disasters related to drought of winter wheat in northern China , waterlogging of winter wheat in Jianghuai Valley ,cool injury of crop in summer in North2 east China and cold damage of banana and litchi in South China is established. The system consists of risk identification , risk estimation and risk evaluation. In the risk identification ,the disasters2pregnant environment ,disasters - causing fac2 tors and characteristics of damaged situation are clarified. In the risk evaluation , based on characteristics of disasters ,loss of disasters and meanings of resistant capability , the corresponding risk probability model are put forward ; applying yield data and meteorological data of many years , the applied and operable risk probability models on intensity ,loss and resis2 tant capability of every disaster are put forward too ; applying the yield data and meteorological data of every year , the risk probability and risk index of disasters with different intensities and losses are estimated by the models mentioned above ; and the regional difference of risk levels are clarified. In the risk evaluation , the risk indices of loss caused by every dis2
asters are synthesized , the index of risk zonation are presented and then risk zonation are made. Key words :agrometeorological disasters ; risk evaluation ; model ; risk zonation
2 几种主要农业气象灾害风险辨识
2. 1 北方冬小麦旱灾辨识 北方冬麦区处于半湿润半干旱的华北平原及晋、陕的大部分地区 。该区冬麦全生育期处于底墒差 、雨雪
稀少 、降水变率大 、风大 、空气干燥 、蒸发耗水大的冬春季 ,该期间降水负距平的频率在 50 %～65 % ,冬小麦 全生育期自然缺水率达 30 %～60 % ,春旱发生频率高达 40 %～80 % ,干旱使冬小麦生长不良 、株矮 、有效分 蘖减少 、穗粒数减少 ,各县平均减产率在 5 %～20 % ,高者达 40 %以上 。 2. 2 江淮冬麦渍涝灾害辨识
或二者共同作用下的混合型寒害 。华南寒害灾害主要由强寒潮南下 ,过程降温幅度大 、植株难以适应 ,或者 过程最低气温低 ,超出抗寒能力所能忍受的低温而造成植株受害 ,主要表现为叶片 、枝条 、树干冻伤或冻死 ,
·80 ·
自 然 灾 害 学 报 13 卷
(1. Chinese Academy of Meteorological Sciences , Beijing 100081 ,China ;2. College of Resources and Environmental Science of China Agricultural University , Beijing 100094 ,China ;3. Henan Institute of Meteorology ,Zhenzhou 450003 ,China ;4. Anhui Meteorological
摘要 :从灾害风险分析的角度构建了一个由我国北方冬小麦干旱 、江淮冬小麦渍涝 、东北作物夏季低 温冷害以及华南荔枝和香蕉冬季寒害组合的灾害风险评估体系 。该体系由风险辨识 、风险估算和风 险评价组成 。风险辨识分别阐明了上述各灾种的孕灾环境 、致灾因子和承灾体的灾情特征 。在风险 评估方面 ,基于灾害性质 、灾损和抗灾性能的含义 ,提出了相应的风险概念模型 ,根据多年产量资料和 气象资料 ,提出了应用性强 、可操作的各种灾害的灾害强度风险概率模拟模式和灾损风险概率模拟模 式 、抗灾性能模式 ,并采用逐年产量和气象资料的样本序列 ,由上述模拟模式估算了各种灾害强度和 不同灾损发生的风险概率及风险指数 ,阐述了风险水平的地区差异 。在风险评价方面 ,根据对各种灾 损的风险指标进行综合 ,分别提出了风险区划指标 ,并进行了风险区域划分 。 关键词 :农业气象灾害 ;风险评估 ;模型 ;风险区划
东北地区属温带 、作物生长期短 、热量资源有限且不稳定 ,日平均气温 ≥10 ℃的生长期由南往北为 180 ～100d , ≥10 ℃的积温平原地区为 3500～2500 ℃,北部及山区不足 2000 ℃,作物只能一熟制 。夏季热量年际 间波动大 ,积温的年际偏差一般为 ±300 ℃,少数年 ±400 ℃以上 。生长季的热量条件不稳定 ,使作物在高温 年增产 、低温年减产 。研究指出 ,5 - 9 月气温和的多少 ,可反映生长季的冷暖年份 。冷夏年东北地区盛行超 长波槽 ,热夏年的情况相反 。冷夏年西太平洋副高偏弱 ,位置偏东 、偏南 ,热夏年副高偏强 ,位置偏西 、偏北 。 西太平洋副高的长期持续偏弱 ,是形成东北地区冷夏的一个环流条件 。从作物受低温冷害危害的特征来说 , 水稻一般是发生延迟型和障碍型两者兼发的混合型冷害 ,主要表现为幼穗分化和抽穗延迟 、秕粒多 、青碎米 多 ,米质差 、产量降低 。玉米一般为延迟型冷害 ,主要表现为延迟抽穗 、吐丝和延迟成熟 ,造成秃尖 、缺粒 、籽 粒水分含量大 、品质差 。 2. 4 华南荔枝 、香蕉寒害风险辨识