夏玉米生长中后期连阴雨灾害指标研究

以河南省夏玉米为例,利用9个代表站点1981-2010年作物发育期观测资料、1961-2010年产量资料、逐日气象观测资料,构建日照持续不足、连续降水以及两者组合的6种不同阴雨日数类型并分别进行统计。通过对夏玉米减产率序列的提取、减产年份不同类型阴雨日数的筛选,分析夏玉米生长中后期连阴雨日数与减产率的关系。将高频出现的连阴雨日数与均值对比,建立阴雨日数与减产率间的多元线性回归方程,最终确定夏玉米花期和灌浆期连阴雨气象灾害等级指标及其可能造成的产量损失。结果表明:在划分的不同等级减产率区间中,各类型阴雨日数与5%~20%减产率序列正相关关系明显,其中,持续日照不足指标与5%~10%减产率的相关性整体较高,持续降水日指标则与15%~20%减产率相关性较高;相对于灌浆期而言,夏玉米花期持续降水或日照不足与减产率的相关性更强;连阴雨气象灾害指标以最长连续无日照日数(N1)、最长连续日照不足2h日数(N3)、最长连续降水日数(P1)、最长连续降水和无降水日日照小于2h的组合日数(P3)为因子,指标分为轻、重两个等级,花期和灌浆期遇轻度灾害的平均减产率分别为10.4%和8.5%。研究结果可为开展夏玉米高产稳产气象保障服务提供基础依据。     

鲜食葡萄天气指数保险设计：以环渤海主产区瓦房店连阴雨灾害为例

为解决因鲜食葡萄农业保险损失数据严重缺乏而导致的林果农业保险产品不能满足其产业分散气象灾害风险的问题,本研究基于环渤海地区瓦房店气象站1998−2019年降水、日照等气象资料,以及1998−2019年葡萄产量数据,分析由连续降水日数、降水量、日照时数构建的连阴雨灾害指数(Lu)与葡萄减产率（K）的相关性,确定葡萄生长发育关键期的关键致灾因子和致灾临界值。用Lu与K建立回归模型,应用信息扩散理论方法,计算风险概率,厘定保险费率,设计瓦房店鲜食葡萄生长发育关键期连阴雨灾害指数保险产品。结果表明：（1）连阴雨灾害是影响瓦房店地区鲜食葡萄生长发育和产量的主要气象灾害,Lu与K显著相关,其回归模型为K=2.93Lu+4.19。（2）瓦房店地区鲜食葡萄的Lu定义为4月1日−6月30日连续3d或3d以上的阴雨天数（日降水量≥0.1mm,且至少1d降水量≥25mm）,期间允许1d无降水且单日日照时数≤2h的累计日数。（3）ADF检验表明,Lu、K序列平稳,均可作为设计天气指数保险的依据,瓦房店地区鲜食葡萄连阴雨灾害等级与减产率的对应关系为：12.98%≤K<18.84%（3≤Lu<5）、18.84%≤K<24.7%（5≤Lu<7）、24.7%≤K<30.56%（7≤Lu< 9）、30.56%≤K<39.35%（9≤Lu<12）、K≥39.35%（Lu≥12）。（4）基于应用信息扩散理论和连阴雨灾害指数序列计算出纯保险费率为19.01%,毛保险费率的厘定还取决于安全系数值、营业费用系数和利润率。以连阴雨指数3d作为启赔点,连阴雨灾害指数≥3d后采用投影寻踪的统计方法进行分级赔付。     

江淮分水岭地区旱涝灾害致灾气候阈值分析

采用江淮分水岭及周边地区1960—2010年14个气象站点的逐日降水量数据,运用涝灾阈值法和SPI指数(标准化降水指数)法,确定了旱涝灾害致灾气候阈值,分析了不同等级旱涝灾害时空分布特征,同时结合1989—2010年区域农作物受灾情况,进一步探究了致灾气候阈值与农作物受灾面积之间的关系。采用1960—2010年降水量数据计算得到了江淮分水岭地区5级涝灾致灾气候阈值,通过SPI指数确定了旱灾致灾气候阈值。对比分析结果显示,典型旱、涝灾年份旱、涝灾空间分布情况与实际情况较为吻合,说明两种旱涝阈值方法都适用于江淮分水岭地区旱涝灾害分析。进一步通过构建致灾气候阈值与农作物受灾面积之间的关系模型,发现旱灾致灾气候阈值与实际旱灾受灾面积之间存在着较高的相关性,而涝灾致灾气候阈值与涝灾受灾面积之间相关性相对较小。     

安徽省一季稻产量灾损风险评价

利用安徽省1981-2014年50个市(县)一季稻产量资料,采用直线滑动平均方法计算一季稻相对气象产量,通过正交经验分解(EOF)分析一季稻相对气象产量的时空变化特征,并从一季稻产量灾损角度出发,采用灾年平均减产率、产量变异系数、减产风险指数及区域农业水平指数作为产量灾损风险评估指标,对安徽一季稻产量灾损进行风险区划。结果表明:研究期内安徽省各市(县)一季稻产量变化趋势一致,北部增产或减产较南部明显,2005年之前安徽一季稻产量波动剧烈;不同产量灾损评估指标在空间上表现出一定的地域性和连续性,灾年平均减产率、产量变异系数和减产风险指数均表现为北部数值高于南部,区域农业水平指数呈现由东北向西南减小的趋势。根据产量灾损综合风险指数区划结果,研究区域内北部灾损风险高于南部,风险高值区和中值区主要分布在沿淮、江淮北部,风险低值区面积最广,主要位于皖南山区、沿江地区及江淮南部。     

葡萄主产区春霜冻风险分析

选取中国607个气象站1958−2019年逐日最低气温观测资料,运用统计和空间分析方法,从气候致灾的角度,对葡萄主产区春霜冻灾害发生日数、频率、站次比以及致灾危险性进行分析,以了解葡萄主产区春霜冻的分布特征和风险区域,为葡萄主产区灾害防御工作提供依据。结果表明,60a来,各葡萄产区春霜冻平均发生日数和频率差异较大,春霜冻发生频率和平均发生日数最高在西北产区和西南高山产区,最低在南方产区;研究期内葡萄主产区春霜冻发生范围呈缩小趋势,且轻霜冻发生范围大于中度和重度春霜冻;春霜冻发生强度区域性明显,其中,轻霜冻强度指数自北向南呈逐渐偏小的趋势,中霜冻和重霜冻强度指数普遍偏小;葡萄主产区致灾因子危险性指数空间分布特征表现为中北部普遍高于南部区域,其中高风险区域主要分布在西北产区和东北中北部产区,无风险区域主要分布在南方产区。     

安徽省冰雹气候特征及其致灾因子危险性区划

利用安徽省82个气象台站观测资料,《中国气象灾害大典(1951-2005年)》和《安徽省气象灾害年鉴(2006-2009年)》的记录资料,对安徽省冰雹的气候特征进行研究,并对致灾因子进行危险性区划,以期为冰雹灾害的防御和评估提供科学依据.结果表明,安徽省冰雹具有一定的年代际变化规律,且降雹日数与年平均最低气温呈显著的负相关(P ＜0.05);3-8月冰雹出现频率较高,其中6月最高,而秋冬季出现较少;冰雹大部发生在一日内午后至日落之前;空间分布上冰雹主要发生在淮北东北、大别山南部以及黄山部分地区.利用冰雹的直径、持续时间,以及发生时的阵风等级3个致灾因子定义了冰雹强度指数,并利用百分位法对冰雹强度进行分级,为冰雹强度的定量化评估提供可能.致灾因子危险性区划结果表明,极高危险区集中在淮北东部地区,低危险区主要在淮河以南的大部地区.利用历史灾情对区划结果的初步验证表明,风险区划结果具有一定的合理性.     

安徽河蟹养殖高温热害天气指数模型设计与实践

基于安徽省当涂县2012-2016年3个河蟹养殖池塘的物联网水温观测数据和河蟹产量数据、死亡率数据,以及1985-2016年当涂县逐日气象数据,分析不同深度水温与河蟹产量的相关性,确定池塘河蟹高温热害关键致灾因子和致灾临界值。通过构建关键致灾因子与气温的关系模型,推算池塘养殖河蟹的高温热害致灾临界气象条件,定义高温热害天气指数。在此基础上,结合河蟹高温热害死亡率样本,利用K-均值聚类分析方法,建立高温热害等级指标,设计池塘养殖河蟹高温热害天气指数保险产品,并试点应用。结果表明:池塘养殖河蟹高温热害关键致灾因子为60cm深度日平均水温,其致灾临界值为31℃。60cm深度日平均水温与前一日平均气温相关性最高,根据其关系模型可知,发生高温热害的临界气象条件为日平均气温≥30.5℃。因此,池塘养殖河蟹高温热害指数(S)定义为:6月21日-9月10日,日平均气温≥30.5℃的天数。池塘养殖河蟹高温热害等级指标为:轻度死亡率0～1%(0S14)、中度1%～3%(14≤S21)、重度3%～5%(21≤S30)和特重5%～10%(S≥30)。检验结果表明,该等级指标可以有效评估高温对河蟹的影响。以指数21作为赔付触发值,确定赔付标准;基于当涂县历史灾害平均损失率厘定河蟹高温热害天气指数纯保险费率为5.0%,保费为100元·667m~(-2)。试点应用表明该天气指数产品基本合理,可为同类地区的池塘养殖河蟹高温热害保险提供参考。     

暴雨灾害对福建水稻产量影响的灾损评估方法

利用福建省历年暴雨和水稻产量资料,确定水稻产量灾损量的表征方法,分析暴雨对水稻单产影响的关键时段和致灾因子,在致灾因子中首次提出效力暴雨量的概念,充分考虑暴雨强度和水稻不同生长发育期抗灾力的不同影响,建立暴雨对早稻和中晚稻单产影响的灾损评估模型,从而形成暴雨灾害对福建水稻产量影响的一套完整灾损评估方法。利用评估模型对2007年福建暴雨发生区域的水稻单产进行灾损预估及检验。结果表明:早稻单产灾损率的预估误差的绝对值在0.08~5.15个百分点,平均误差为2.15个百分点;中晚稻单产灾损率的预估误差的绝对值在0.02~3.77个百分点,平均误差为1.9个百分点,预估精度较高,灾损评估方法可行。     

安徽省土壤钾素供应状况与钾肥效应分析

本文对安徽省1985年以来在淮北地区、江淮之间和沿江江南(包括皖南山区)三大农业区域的主要土壤和作物的140个钾肥试验结果进行了分析,结果表明:全省由北向南土壤速效钾含量逐渐降低,而钾肥肥效逐渐增加。施钾肥有效率以花生、紫云英、烟草和红麻最高,其次是水稻、玉米、麦类和油菜,而棉花和大豆较低。全省土壤有效钾临界值为80mg/kg,淮北地区土壤有效钾低于120mg/kg时施钾有效。随着钾肥用量增加,作物产量出现报酬递减现象,作物施钾的增产潜力以烟草、紫云英、红麻和麦类作物较大,花生、油菜、玉米和棉花等相对较小。     

气象灾害对中宁县枸杞生产影响的评估

以宁夏中宁县枸杞为样本,选取中宁县舟塔乡为研究区域,利用SPSS相关方法,通过对2008—2018年期间枸杞生长期的光、温、水、土壤含水率、地温进行配置组合,选定干旱和连阴雨作为中宁枸杞生产中主要的气象致灾因子,并划分等级进行量化评估,无灾、重灾、特重灾评估较准确,轻灾、中灾评估准确率相对略低,灾害评估较理想,为中宁县枸杞产业气象防灾减灾提供参考。     

近50年安徽淮北平原降水变化特征分析

选取淮北平原6个典型代表气象站的逐年降水观测资料,采用数理统计方法、趋势拟合和R／S分析等方法,分析了年降水量、主汛期降水量和暴雨日数的变化特征。结果表明,淮北平原年降水量和主汛期降水量增加并不明显,但年际间波动较大,年降水平均变异系数0．26,最大极差在1150mm以上;主汛期降水量变异系数0．39,极比达到5．07,导致旱涝频繁发生。趋势分析表明,20世纪90年代以来,淮北平原多雨年和少雨年都呈增加的趋势,暴雨日数也呈明显增多的趋势。R／S分析得出,未来淮北平原的降水仍呈宽幅震荡的趋势,旱涝灾害仍是制约当地农业生产的主导因素。     

1960—2017年黄土高原昼夜降水变化特征

为了探究黄土高原气候暖干化背景下的昼夜降水变化规律,利用黄土高原55个气象观测站1960—2017年逐日降水数据,使用线性拟合和空间分析法研究了年际及雨季(5—10月)降水量、降水日数、降水强度及夜雨率等降水指标的变化特征。结果表明:(1)黄土高原历年和雨季的昼夜降水量、降水日数均呈下降趋势,降水强度则呈上升趋势。历年降水量和降水日数下降幅度高于雨季,降水强度上升幅度低于雨季。(2)黄土高原地区雨季昼夜降水指标的空间格局差异明显。雨季降水量和降水强度自东南向西北递减,昼降水日数呈西南和东北偏多、西北偏少,夜降水日数呈西南偏多、西北偏少的空间特征。(3)黄土高原历年及雨季的平均夜降水率分别为50.44%,50.34%。晋豫交界及六盘山以西区域夜雨率高于50%; 陕西西部及中北部、内蒙包头至呼和浩特、祁连山以东等区域夜雨率呈上升趋势,山西中部及东北部、宁夏银川至内蒙鄂托克旗等区域下降趋势明显。综上,黄土高原地区未有明显的夜雨现象。     

中国西南部区域雨季极端降水指数时空变化特征

基于1971-2013年中国西南部区域7省市477个气象站点的逐日降水观测资料,选取11个极端降水指数,运用线性倾向法、Mann-Kendall突变检验法和滑动t检验法分析了西南部地区雨季极端降水指数的时空分布及变化特征,并探究极端降水指数多年平均以及变化趋势与海拔高度的关系。结果表明：（1）近43a来,西南部地区雨季PRCPTOT、CWD、R1mm、R10mm以及SDII分别以12.6mm·10a?1、0.23d·10a-1、1.57d·10a-1、0.49d·10a-1和0.31mm·d-1·10a-1的速率下降（P＜0.05）,CDD上升速率为0.37d·10a-1（P＜0.05）,而Rx1day、Rx5day、R95、R99以及R20mm的变化不显著。（2）雨季CDD、R1mm、Rx1day的突变集中发生在20世纪80年代,而PRCPTOT、R10mm、Rx5day和SDII的突变主要发生在2003年前后;PRCPTOT、CDD、R1mm、R10mm、Rx1day和SDII在突变年份以前表现出一定的稳定性,而在突变年份以后则会发生显著的上升或下降趋势。（3）从变化趋势空间分布的角度看并非所有地区均表现出干旱化趋势,云南、贵州及广西三省交界处雨季干旱化程度较严重,广西东南部地区雨季发生暴雨洪涝灾害的风险较大,而横断山脉地区雨季更加湿润。（4）从贡献率变化的角度,西南部地区雨季降水占比的变化趋势具有很强的区域特征,四川北部和西藏地区雨季指数对全年贡献率逐年下降,而广西东南部地区雨季指数对全年贡献率逐渐上升。（5）综合11个指数与海拔高度的关系来看,一方面,西南高海拔地区R1mm较高,降水以中小雨为主,并且PRCPTOT、R1mm、R10mm以及R20mm的多年平均值均表现出不同程度的上升趋势。因此,43a来西南高海拔地区变得更加湿润。另一方面,低海拔地区R1mm较低,而R95、R99、Rx1day、Rx5day以及SDII均较高,并且在低海拔地区CWD和CDD均呈现上升趋势,因此,雨季低海拔地区面临洪涝及干旱的风险相对较大。     

夏玉米倒伏气象等级指标构建

大风和降水是诱发夏玉米倒伏的直接外界条件。为界定不同风雨条件下夏玉米倒伏发生程度,利用2001−2019年河南省鹤壁市农业科学院品种区域试验中倒伏灾害的调查资料,反查倒伏发生时的风速（极大风速、最大风速）和降水量数据,分析倒伏率与气象条件的定量关系,构建玉米倒伏气象等级指标,并利用农业气象观测中倒伏典型灾害案例对指标进行验证。首先分析不同时间尺度降水量与倒伏率的关系,确定对倒伏影响显著的“过程雨量”为倒伏发生前1日−倒伏过程1h内的降水量总和,厘定后的“过程雨量”与倒伏率拟合R2为0.924。根据灾年样本“过程雨量”的分布特征,以15mm为界将倒伏致灾天气类型划分为“大风型”和“风雨型”,分类后两种天气类型致灾风速与倒伏率的拟合效果较未分类前显著提升。分别建立“大风型”和“风雨型”气象条件与倒伏率的回归模型,并以倒伏率≥5%、≥10%和≥20%分别作为轻、中、重度倒伏的划分标准,反推不同倒伏等级的气象条件阈值,构建两种天气类型的气象等级指标。结果表明,（1）“大风型”倒伏等级指标为,14m•s⁻¹≤极大风速＜25m•s⁻¹或8m•s⁻¹≤最大风速＜16m•s⁻¹时发生轻度倒伏;极大风速≥25m•s⁻¹或最大风速≥16m•s⁻¹时发生中度倒伏。（2）“风雨型”倒伏等级指标为,≤15mm过程雨量<40mm,极大风速≥11m•s⁻¹或最大风速≥5m•s⁻¹时发生中度倒伏;过程雨量≥40mm,极大风速≥15m•s⁻¹或最大风速≥7m•s⁻¹时发生重度倒伏。利用历史倒伏案例对指标进行验证表明,指标判定的灾情等级与实际完全相符的占73%,相差一个等级的占27%。说明指标可为开展倒伏灾害预警,指导农业生产防灾减灾提供参考依据。     

2022年夏收粮油作物生育期气象条件及其影响分析

基于主产区气象观测站和农业气象站实测气象资料和作物发育期资料,计算冬小麦和油菜生长季的气候适宜度和灾害指数等参数,评价该阶段气象条件对夏收粮油作物的利弊影响。结果显示：2021/2022年度冬小麦、油菜生育期内,产区大部光热充足、土壤墒情适宜,冻害、干旱等农业气象灾害影响程度偏轻,气候适宜度高于上年和近5a平均值,气象条件利于夏收粮油作物生长发育和产量形成;成熟收获期间多晴好天气,收获进度快、质量高。但北方冬麦区秋播期多雨渍涝,冬小麦播种期明显推迟,冬前壮苗比例偏少、分蘖不足。江南和贵州等油菜产区冬季持续阴雨寡照,影响油菜发育进程。     

安徽淮河流域各级降水时空变化及其对农业的影响

利用淮河流域安徽省境内多个台站的逐日降水资料,采用点面结合、长短期结合的方式,分析淮河流域不同级别的降水量、降水日数和降水强度的时空分布特点及其对农业生产的影响。结果表明,年总降水量、大雨量和暴雨量随时间变化的趋势不显著,但年总降水日数减少,大雨以上级别雨日有微弱增加趋势,夏季降水量和大雨以上级别降水占总降水量的比例也有增加趋势;年和夏季的大雨和暴雨强度随时间呈显著的二次曲线关系,20世纪90年代后呈增大趋势;产量与降水量和降水日数均为二次曲线关系,与降水量的相关系数高于降水日数。近年来,平均年降水量和夏季降水量均高于农作物获得高产的最适值,涝灾受灾面积有明显的增加趋势。     

气候变化背景下中国北方干湿区降水资源变化特征分析

中国北方地区降水资源空间差异较大且种植结构迥异,细致分析北方不同干湿区降水资源的变化规律和分布特征,可为北方地区合理利用降水资源,调节种植结构,适应气候变化提供科学参考。该文利用中国北方15个省市308个气象站点1961-2010年逐日降水资料,以1981年为时间节点,将过去50 a分为1961-1980年和1981-2010年两个时段,基于干旱区、半干旱区和半湿润区划分标准,明确了与1961-1980年相比,1981年以来北方干旱区、半干旱区和半湿润区空间变化特征;依据中国气象局降水量等级标准及春夏秋冬四季划分标准,系统分析了北方三大区域内小雨、中雨、大雨及暴雨各等级降水量和降水日数在全年降水量和降水日数中的比例,以及降水在一年四季中的分配特征。研究结果表明:气候变化背景下,1981年以来西北地区的干旱区面积减少,东北地区的半湿润区面积减少,而半干旱区面积扩大明显。研究时段内干旱区年降水量呈显著增加趋势,最近30a各等级降水量和降水日数均高于1980年之前的20a,其中小雨、中雨等级增加幅度最大;季节变化中,尤以冬季最明显。半干旱区和半湿润区年降水日数均呈显著下降趋势,最近30 a小雨等级降水量和降水日数均有明显下降;夏季和秋季降水量和降水日数均减少,半干旱区夏季降水减少更明显,半湿润区则以秋季减少最为显著。北方地区年内发生的降水事件95%以上是小雨和中雨,小雨和中雨量总计占全年降水量的75%;研究时段内北方地区的小雨频率有不同程度下降,而中雨频率呈升高趋势,干旱区表现尤其明显,其对作物生长季内降水有效利用影响较小。各季节降水分配的变化中,干旱区和半干旱区春季降水贡献率升高,半湿润区秋季降水贡献率降低;干旱区仅夏季降水频率有下降;半干旱区各季节降水频率指标变动最突出,春冬季节降水频率有增加而夏秋季节降水频率在下降;半湿润区春季和冬季降水频率有所增加,而秋季降水频率下降;研究区域内各降水指标极大值主要集中南北两端;干旱区与半干旱区内北疆地区及内蒙古东北部的强降水量、强降水日数大于区域内青海、甘肃、宁夏的中部和南部。所得结论可为明确中国北方地区不同干湿区降水资源变化及种植结构和作物布局调整提供参考。     

1959-2007年安徽省降水时空变化特征分析

利用安徽省1959-2007年的逐日降水资料,采用线性回归法、Mann-Kendall法、累积距平法和Morlet小波分析方法,分析了近49a降水变化趋势及变化特征。结果表明,安徽地区夏季和冬季降水有显著的增加趋势(P<0.05),春、秋季和年降水量的变化趋势不显著。全区年降雨日总数有极显著的减小趋势(P<0.01),但暴雨日数却有所增加。雨日总数自南向北递减,但暴雨日数的气候倾向率却有自南向北增加的趋势。全省年降水量和四季降水量大致存在两个主周期的变化,2～4a周期震荡趋势逐渐明显。安徽地区雨日减少,强降水增加,降水有集中化趋势。20世纪90年代中期以后,降水宽幅震荡趋势凸显,不确定性增加,导致旱涝灾害发生可能性增加,会对当地农业生产带来不利影响。     

典型喀斯特峰丛洼地降雨特性及浅层地下水埋深变化特征

以桂西北典型喀斯特峰丛洼地连续6年(2006-2011年)的降雨资料和浅层地下水埋深的实测数据为基础,分析研究区降雨特性和浅层地下水的变化特征。结果表明:研究区虽然降雨丰富,但年际变化大且季节分布不均。除2008年为丰水年(1 979.8mm)、2011年为欠水年(1 127.3mm)外,其余年份均为平水年(1 302.7～1 510.1mm);降雨主要集中在4-9月(雨季),其占全年降雨量的比例表现为平水年(82.4%～85.1%)>丰水年(74.7%)>欠水年(65.9%);有效降雨次数、累计有效降雨量和最大日降雨量有随年降雨量增加而增加的趋势;60min雨强大于16mm/h的降雨和最大日降雨量的最大值分别为67.4mm/h和152.9mm,主要集中在5-8月;年内50%以上为无雨天气,其中,平均出现26次连续3d以上,5次连续10d以上的无雨天气,不同水文年差异不大,且多发生在旱季,年降雨量并未因无雨天数的增加而降低。雨季地下水埋深约为2m,旱季大于3m,呈中等变异,且雨季大于旱季;地下水埋深年内随降雨呈单峰型分布,但峰值维持时间短,前期降雨对地下水位的涨落有重要影响。