西南地区水稻洪涝等级评价指标构建及风险分析

构建水稻洪涝灾害等级评价指标体系,评估水稻洪涝致灾风险,对开展水稻洪涝防灾减灾、灾害保险意义重大。以西南地区一季稻为研究对象,利用气象资料、水稻灾情史料和生育期资料,在水稻洪涝灾害反演的基础上,构建水稻洪涝灾害样本过程雨量序列。基于Kolmogorov-Smirnov(K-S)分布拟合检验,采用置信区间下限值确定阈值的方法,构建水稻洪涝等级评价指标,并采用预留独立水稻洪涝灾害样本进行检验验证。在此基础上,计算西南地区各站点洪涝致灾风险指数。结果表明:水稻洪涝灾害的过程降水强度为抽穗成熟期拔节孕穗期移栽分蘖期;构建的西南地区水稻洪涝等级指标能较好地反映水稻洪涝实际受灾程度,指标验证完全一致的吻合率为66.7%,完全一致及相差1级的吻合率为100%。水稻洪涝灾害风险移栽分蘖期拔节孕穗期抽穗成熟期,高风险区域主要位于云南南部和东北部、贵州南部、以及四川中部的成都、眉山和德阳地区。     

1961-2015年黄淮海平原夏玉米干旱识别及时空特征分析

利用黄淮海平原内气象数据、农业气象数据、夏玉米实际灾情资料，参考标准化降水指数SPI的计算公式，结合实际干旱灾情数据构建夏玉米干旱指数SPI10和SPI30，并分析黄淮海平原夏玉米生长季干旱的时空分布特征。结果表明：播种-抽雄期、抽雄-成熟期的旬尺度SPI10干旱阈值分别为-0.10和-0.35、月尺度SPI30干旱阈值分别为-0.60和-0.65，灾情验证结果显示时间尺度更小的SPI10在反映黄淮海平原夏玉米干旱特征方面效果更好。基于SPI10分析了黄淮海平原夏玉米干旱的时空分布特征，发现播种-抽雄期的平均干旱频率和干旱强度均明显高于抽雄-成熟期，并且干旱强度的时空分布特征均与干旱频率较为一致，一般表现为干旱频率越高的地区，累计干旱强度也越强；同时，75%的年份中播种-抽雄期的干旱范围大于抽雄-成熟期。综合以上结果，黄淮海平原夏玉米在营养生长阶段更容易受到水分缺失的影响，更易发生干旱胁迫。     

华北地区气候资源的空间分布特征

应用国家气象局整编的华北地区155个气象站点48a(1961-2008年)的气象资料和中国数字高程模型,对华北地区48a日照时数、年均气温、≥10℃积温、年降水量和春、夏、秋、冬四季降水量等气象资料的空间分布进行分析,得到了华北地区气候资源分布图。结果表明:华北地区年日照时数总体分布为北高南低,气温及≥10℃积温分布为南部高于北部,东部高于西部,降水总体是从南向北递减,四季降水不均匀,主要降水集中在夏季。总体来说,华北南部地区热量及降水资源丰富,而光照资源相对较少;华北北部地区光照和热量资源充足,降水资源相对短缺。     

海南冬种瓜菜干旱风险评估与区划

利用海南省18个地面气象站1998-2011年的逐日气象观测资料,结合海南冬种西瓜、豇豆、辣椒和丝瓜的种植面积和产量资料,运用自然灾害风险分析原理和方法测算海南冬种瓜菜的干旱气候风险、灾损减产风险和防旱抗旱能力,同时综合以上3个指标得到干旱综合风险指数,并基于干旱综合风险指数进行干旱风险区划。结果表明,海南岛冬种瓜菜干旱综合风险指数基本呈由东北向西南递增的趋势,高风险区集中在其西部和南部地区,主要包括东方市、昌江县和乐东县等。经检验,风险区划结果与生产实际基本相符。研究结果可为海南冬种瓜菜防旱减灾风险管理提供科学依据。     

基于MODIS和SEBAL模型的黄淮海平原冬小麦水分生产力研究

以2011年1月-2012年12月MODIS多时相遥感影像产品、气象数据和作物生育期为基础,借助SEBAL模型估算了黄淮海平原冬小麦实际蒸散量(ETa);通过MODIS NDVI光谱曲线特征与冬小麦单产数据的耦合,将县域尺度作物单产"降尺度"至基于像元的产量栅格图,实现冬小麦产量栅格化。在完成作物实际蒸散量模拟和产量栅格化的基础上,对黄淮海平原冬小麦水分生产力进行估算。结果表明,冬小麦水分生产力区域平均值为1.21kg·m~(-3),高值区主要位于北京、天津、山东北部和河北南部地区。在环渤海山东半岛滨海外向型二熟农渔区(一区)、海河低平原缺水水浇地二熟兼旱地一熟区(三区)和黄淮平原南阳盆地水浇地旱地二熟区(五区)冬小麦产量与水分生产力呈显著正相关,说明随着冬小麦产量的增加,其水分生产力增加;在燕山太行山山前平原水浇地二熟区(二区)冬小麦水分生产力与实际蒸散量呈极显著负相关(P0.01),与产量呈极显著正相关(P0.01),表明水分生产力将随着实际蒸散量的减少和产量的增加而增大,同时产量增加对水分生产力提高的贡献大于实际蒸散量的减少;在江淮平原丘陵麦稻两熟区(六区)冬小麦水分生产力与实际蒸散量呈显著负相关,与产量相关关系不明显,说明在黄淮海平原南部水分生产力的提高主要依靠实际蒸散量的减少。     

黄淮海地区冬小麦关键生育期不同灌溉水平对产量影响的模拟

研究黄淮海地区不同灌溉水平下冬小麦产量的变化规律,对于识别干旱对冬小麦产量的影响和制定合理的节水灌溉措施具有指导意义。基于DSSAT作物模型,参考各生育阶段的水分亏缺量以及当地的灌溉习惯,制定模型输入的不同处理的灌溉量,模拟分析近30年黄淮海灌溉冬麦区4个典型站点冬小麦关键生育期不同灌溉水平下,产量及产量构成的相对变化规律,并且以典型处理为例,探讨2个关键生育阶段减产的累积概率。结果表明,拔节至抽穗期的水分胁迫对冬小麦的产量影响最大,产量相对变化主要由水分胁迫引起单位面积粒数的相对变化引起。在重度干旱条件下,拔节至抽穗期胁迫造成中等程度减产概率约为灌浆期胁迫的2倍(山东兖州点除外);在河北石家庄和天津点,轻度和重度减产主要由拔节至抽穗期胁迫引起,而在山东兖州和河南新乡点,拔节至抽穗期及灌浆期胁迫造成轻度减产概率差别不大,但灌浆期重度干旱导致一定概率的重度减产。因此,在黄淮海冬小麦灌区偏南部,不但要加强拔节至抽穗期的灌溉措施,还应该注重灌浆期的干旱风险。     

西南地区水稻洪涝灾害风险评估与区划

为全面评估水稻洪涝的综合风险,基于自然灾害系统理论和农业气象灾害风险评估方法,利用西南地区(重庆、四川、贵州和云南)193个气象站1961-2012年逐日降水资料、396个县(市)1981-2012年水稻产量、面积资料和17个农气站点水稻生育期数据,以及西南地区数字高程(DEM)数据,构建区域水稻洪涝灾害致灾因子危险性、承灾体暴露性、孕灾环境敏感性和区域抗灾能力指数,以及综合风险评价模型,对西南地区水稻洪涝进行风险分析与区划。结果表明:(1)水稻不同生育阶段洪涝等级风险概率分布存在明显的地区差异,洪涝危险性表现为移栽分蘖期拔节孕穗期抽穗成熟期;全生育期高、次高危险区主要分布于云南南部和东北部、贵州南部,以及四川的成都、眉山和德阳地区。(2)基于不同时间序列的水稻相对暴露率明显波动,水稻生产承灾体高、次高暴露区主要集中在四川东北部和重庆地区;孕灾环境高、次高敏感区主要位于云南北部、四川南部和贵州东南部地区;水稻洪涝低抗灾能力区主要位于贵州。(3)西南地区水稻洪涝综合风险呈由中部向四周递增的趋势,高、次高风险区主要位于贵州南部、云南南部和四川东北部地区,低风险区位于重庆南部和云南北部地区。     

吕梁山南部乡宁县酿酒葡萄种植的气候适应性分析

以山西吕梁山南部乡宁县为代表,基于乡宁站1972-2015年的气象观测资料、乡宁戎子酒庄有限公司2009-2015年的酿酒葡萄实验观测数据,运用数理统计和相关分析等方法,分析乡宁地区酿酒葡萄种植的光、热、水等气候条件,并通过葡萄生长季的温度、降水、日照、光热系数以及成熟期的水热系数等指标,评价乡宁地区酿酒葡萄种植的气候适宜性,揭示吕梁山南部地区发展酿酒葡萄生产的气候优势。结果表明:(1)乡宁地区年无霜期平均为202.8d,≥10℃积温平均为3498.0℃·d,最冷月低温均值-4.4℃,极端最低气温-21.6℃,气候条件十分优越,适宜酿酒葡萄种植。(2)20世纪90年代以前,葡萄生长季积温少,可种植中、早熟酿酒葡萄品种,随着气候变暖,90年代以后,积温大幅增加,满足了种植晚熟酿酒葡萄品种的热量条件。(3)葡萄生长季光、温、水资源及其在关键发育时段的分布特征总体有利于葡萄生长发育和优质品质的形成,但4月中旬葡萄萌芽期霜冻概率为22.7%,存在低温灾害风险,夏季无38℃以上高温天气,7、8月个别年份降水偏多,易出现连阴雨天气,对葡萄糖度造成一定影响。(4)相关分析表明,葡萄糖度与葡萄成熟期光、热因子呈正相关,与水分因子呈负相关,成熟期湿度对葡萄糖度影响极显著。葡萄成熟前一个月(9月)平均气温21.9℃,降水量74.4mm,日照时数6.7h,气温日较差为10.6℃,水热系数为1.5,温度条件优越、日照充足、早晚温差大、降水少,具有优质酿酒葡萄生长的气候环境。种植试验表明,乡宁县葡萄含糖量达到酿造高品质葡萄酒的标准,具有经济栽培的价值。     

近50年黄淮海平原气温变化趋势和突变特征

利用黄淮海平原40个气象站点1961-2010年近50a气象资料,采用线性倾向估计法和Mann-Kendall突变特征统计检验方法,分析黄淮海平原地区年平均最高、平均和最低气温的变化趋势、区域差异和突变特征。结果表明,(1)黄淮海平原地区年平均最高、最低气温在时间变化上表现为非对称性升高,年平均最高气温变化倾向率0.174℃/10a(P<0.01),年平均最低气温变化倾向率0.399℃/10a(P<0.01),年平均最低气温发生突变年份最早(1989年),其次是平均气温(1991年),年平均最高气温发生突变年份最晚(1993年);(2)年平均最高、平均和最低气温均为2月显著升高的站点最多,冬季最高和最低气温显著升高站点最多,冬季增温较明显,平均最高、平均和最低气温变化趋势区域分布不尽相同,但均表现为北部增温幅度高于南部;(3)全区域年平均最高、年平均和最低气温由低到高发生突变的时间和空间分布有差异,最早发生分别为1981年河北秦皇岛、河南郑州和1974年山东朝阳,最迟发生分别是2002年山东济南、朝阳、河南开封以及江苏盱眙地区,2003年河北廊坊、山东惠民、河南开封和江苏盱眙地区,2003年河北石家庄、唐山和江苏盱眙地区。     

北方苹果干旱触发判识方法

基于小样本历史灾害数据和长序列气象、林果生长数据的林果灾害判识，对目前历史灾害数据匮乏的林果等经济作物气象灾害研究具有重要意义。该研究以中国陕西省富士系苹果干旱灾害为例，利用气象资料、苹果干旱灾情史料和富士系苹果发育期资料，充分考虑苹果不同发育阶段的水分需求和降水供给情况，以及前期水分盈亏状况对当前发育阶段苹果生长的影响，在水分盈亏指数计算的基础上，构建苹果干旱指数。通过概率分析、K-Means聚类、欧式距离等方法，厘定陕西省富士系苹果的干旱触发阈值。采用致灾因子序列对比分析、预留样本验证相结合的方法，验证苹果干旱触发阈值有效性。结果表明：1）苹果干旱触发阈值分别为：苹果果树萌动-萌芽期0.87，萌芽-盛花期0.84，盛花-成熟期0.73；2）基于阈值提取的苹果干旱年份的干旱指数序列与历史灾害样本干旱指数序列具有同一性；预留独立样本指标判识准确率为85.58%；典型站点长时间序列检验判识结果准确率为80.95%。研究结果可为林果灾害指标研究提供技术支撑。