四川盆区油菜花期低温阴雨灾损评估及风险区划

花期低温阴雨是四川盆区油菜生产的主要气象灾害之一。本研究利用四川盆区1961-2020年101个气象站的逐日气象资料,1983-2000年油菜产量资料和干旱、低温冷害、连阴雨、大风、冰雹灾情资料,筛选花期低温阴雨灾害年份,采用数理统计方法获取花期低温阴雨产量灾损率和致灾因子,通过相关性分析确定油菜花期低温阴雨致灾指标,并利用2001-2020年灾情资料进行检验;基于筛选出的低温、连阴雨关键致灾因子,采用回归分析法建立油菜花期低温阴雨灾害损失评估模型,并进行回代和预测检验,分析灾害风险区划和变化趋势。结果表明:(1)日平均气温≤7℃、过程持续天数≥1d是四川盆区油菜花期低温致灾指标,日平均气温≤7℃的负积温和≥3d过程持续降水量共同组成低温阴雨灾害的关键致灾因子;选用2001-2020年油菜花期低温冷害发生情况对指标进行检验,与实际情况相符。(2)选用1983-2000年的气象、产量、灾情数据建立四川盆区油菜花期低温阴雨灾损评估模型,模型对轻度、中度灾害损失评估等级与实际等级相同或相差1级的评估准确率在96%以上;重度、特重评估等级与实际等级相同的准确率为0,与实际等级相差1级的准确率为75%和0。选用2001-2020年油菜花期低温阴雨灾害发生情况对模型检验,与实际情况基本相符。(3)1961-2020年四川盆区油菜花期低温阴雨灾害风险偏高区域主要分布于盆区西南部、南部及东北部,以中-高风险为主;灾害风险偏低的区域集中于盆区西北部及中部,以低-次低风险为主。(4)气候变暖背景下,四川盆区油菜花期低温阴雨灾害高风险区域呈减少趋势,低风险区域呈增加趋势。综上分析,四川盆区油菜花期低温冷害指标结果可靠,低温阴雨灾损评估模型能够较好地评估灾害损失,可应用于农业气象业务服务;灾害风险区划结果可为四川油菜生产布局提供参考依据。

运城市苹果生长期气象灾害变化特征及其对生产的影响

本文利用2006—2020年运城市日最高气温、日最低气温、降水量、苹果产量、苹果种植面积等气象和生产观测资料,采用最小二乘法对运城市苹果生长期主要农业气象灾害进行线性倾向估计,并对各项指标进行相关性分析。结果表明:运城市苹果生长期主要农业气象灾害中冻害和热害为偶发性灾害,连阴雨害和干旱灾害为频发性灾害,其中冻害对苹果生产的影响最大;运城市苹果园应针对偶发性气象灾害做好预测预报等防范工作,针对频发性气象灾害做好常态化防范工作;针对苹果生产影响较大的冻害应提高防范意识,及时进行预防与补救。

上海市近30年主要农业气象灾害时空演变

根据1991—2020年上海11个自动气象站日气温、降水、风速资料,采用线性倾向等方法分析上海高温、低温、暴雨和大风等农业气象灾害的时间变化特征,ArcGIS插值方法分析农业气象灾害的空间分布特征。结果表明:30年来上海高温日数呈增加趋势,近郊多于远郊,西北部多于东南部,7月下旬出现5 d以上高温的概率达33.3%;低温日数呈减少趋势,远郊多于近郊,西北部多于东南部,1月下旬出现5 d以上低温的概率达43.3%;暴雨日数和年暴雨总量呈增加趋势,近郊多于远郊,东部多于西部;大风日数和极大风速呈减少趋势,东部大于西部。结合农业气象灾害的变化特点,建议加强耐温水稻和蔬菜品种的筛选,在上海近郊宜种植耐高温的作物品种,而在远郊宜种植耐低温的作物品种。研究结果可为上海农业结构调整和土地利用规划等提供技术参考。

陕西黄土高原丘陵区苹果干旱天气指数保险研究

陕西苹果在中国乃至世界占有重要地位,但却面临着严重的干旱风险。天气指数保险可有效转移气象灾害风险。基于大田试验数据,模拟水分对苹果产量的影响;利用陕西黄土高原丘陵区苹果基地县1981—2020年苹果生育期降水量数据构建苹果干旱指数,建立各基地苹果干旱损失模型;使用EasyFit软件筛选各基地县干旱指数最优分布模型,模拟干旱发生概率;利用纯费率精算方法厘定各基地县苹果干旱指数保险费率,设计干旱指数保险赔付方案。结果显示:供水量(x)与苹果产量(y)间呈显著的二次曲线关系,即y=-0.0031 x^(2)+7.8156 x+7681.1(R^(2)=0.96),基于此函数构建的各基地县苹果干旱损失模型决定系数均达0.99以上。苹果干旱指数最优分布模型为Lognormal、Normal、Logistic、Gamma的基地县分别为4、1、3、1个。各基地县苹果干旱纯费率范围为1.22%~2.12%,最低在洛川,最高在宝塔区。各基地县的赔付方案为基于苹果干旱指数的线性赔付,起赔点为各基地县干旱指数平均值。研究有效利用已有试验数据,建立灾害损失模型,为天气指数保险的研究提供了一种新思路;同时,县级费率的厘定和赔付方案的设计提高了农业保险为苹果产业服务的精确性和效率,为陕西黄土高原丘陵区苹果保险提供了科学支撑。

甘肃省环县天气灾害对玉米种植和生长发育的影响

通过分析甘肃省环县2013—2022年气象要素数据,探究灾害性天气时空分布特征、趋势变化对玉米生长发育、产量和经济效益的影响。结果表明,环县气候资源丰富,气候条件基本能够满足玉米正常的生长需求。气象灾害霜冻、干旱是影响玉米生长发育、产量和经济效益的主要气象因子,环县气候南北差异大,以降水量、积温、日照时数为主要区划因子,选择全生育期≥10℃积温和全生育期的平均降雨量作为评判玉米种植适宜程度的首要因子,环县南部乡镇为玉米种植的适宜区,北部乡镇为次适宜区,环县应合理地调整农业产结构,以促进玉米产业发展。

基于动态感兴趣区域和大数据的气象灾害动态预警方法

为了降低气象灾害损失,提出基于动态感兴趣区域和大数据的气象灾害动态预警方法。构建客户端/服务器模式的气象灾害动态预警框架,采集气象相关信息及受灾主体信息,经数据处理层处理后,利用改进模糊C均值聚类算法,提取卫星云图的动态感兴趣区域,确定气象灾害场景及可能影响区域,采用3个改进深度收缩自编码网络,分别提取感兴趣区域气象因素、环境因素、受灾主体因素特征,构建场景识别的Softmax分类器,确定场景与各致灾因素的关联度,结合支持向量机确定气象灾害等级、类型,实现气象灾害的动态预警。实验结果表明,该方法聚类效果突出,能识别气象灾害类型及等级。

基于危害指数的河套地区干热风时空分布特征

将干热风日最高气温、相对湿度、风速三要素换算成干热风危害指数,更利于评判干热风危害程度。随着气候变暖,干热风危害指数有加重的趋势。干热风在河套地区的发生程度南部强于北部。60年内,干热风发生程度呈上升趋势,南部北部干热风指数增幅分别为41.698/10年和10.686/10年。干热风在河套地区的发生程度南部强于北部。从各旬干热风危害指数发生程度来看,前20年从6月下旬到7月中旬,逐渐加重;中20年6月上旬居第二位,后20年南部6月上旬虽位居第二,但危害指数107.8与位居第一的7月中旬的108.3非常接近;北部后20年7月上旬位居第一,6月下旬位居第二,7月中旬位居第三。随着时间的推移,不论南部和北部,干热风危害指数最高值有提前趋势。从历史变化趋势来看,严重干热风2001-2020年出现最多,为5次,发生频率为25%;1981-2000年次之,为3次,发生频率为15%;1961-980年仅出现1年,发生频率为5%;中等偏重干热风2001-2020年出现4次,发生频干热风危害指数最高值有提前趋势,发生频率为20%;1961-1980、1981-2000年均出现2次,发生频率均为10%。

江南华南茶树高温热害等级指标及分布特征

利用1961—2022年江南和华南茶区510个气象站的日最高气温数据和历史茶树高温热害灾情数据,采用灾情反演和K-Means聚类分析方法,构建并验证江南和华南茶区茶树高温热害等级指标,分析茶树高温热害时空分布特征。结果表明:江南和华南茶区茶树轻度、中度、重度高温热害指标为连续14 d日最高气温的滑动平均值T14≥34.5℃的持续日数分别为1~17 d、18~38 d和超过38 d,验证样本完全符合的准确率为73.9%,基本符合的准确率为91.3%;江南和华南茶区茶树高温热害总次数呈波动变化,分别在1999年和1997年达到最低值,并在2021年达到最高值;华南茶区相对于江南茶区高温热害次数更多,尤其是轻度茶树高温热害,且近62年华南茶区茶树高温热害次数增加趋势显著。

基于RBF网络的新疆特重雪灾区最大积雪深度预测研究

基于建立的雪灾灾损指数,确定新疆特重雪灾区域;进一步聚焦特重雪灾区的8个县(市),包括阿勒泰市、福海县、青河县、塔城市、托里县、沙湾市、尼勒克县和伊宁县,分别建立县域RBF网络模型,预测2021—2050年年最大积雪深度。结果表明:该模型可用于新疆特重雪灾区最大积雪深度预测,但预测精度仍有待提升;塔城市、尼勒克县将于2025—2029年连续出现最大积雪深度偏高事件,2039年青河县将出现最大积雪深度的极大值,因此应关注可能发生雪灾的年份与县(市),积极做好雪灾的防御工作。

CMIP6全球气候模式对山东极端气温模拟能力评估

利用Delta法统计降尺度处理第6次国际耦合模式比较计划(CMIP6)情景数据,基于中心化均方根误差(RMSE)、相关系数(R)、标准差(STD)和年际变率技巧评分(Ts),综合评估10个CMIP6模式的情景数据对山东极端气温指数的模拟能力,筛选模拟效果较好的气候模式。结果表明:对表征强度的极端气温指数TXx和TNx模拟中,在降尺度后有超过50%的模式模拟山东地区两个极端气温指数的绝对偏差中位数比降尺度前更接近观测值,对表征频次的极端气温指数TR、SU、FD和ID模拟中,有超过60%的模式绝对偏差中位数比降尺度前更接近观测值;使用等级排序法,比较10个模式的模拟能力得出,CMCC-ESM2得分为178分、NorESM2-MM得分为191分,TaiESM1得分为191分,将这3个模式作为优选模式;优选模式集合平均模拟各极端气温指数的误差百分率低于所有模式的集合平均,经优选后,指数TXx、TNx、TR和ID的误差百分率绝对值平均分别由4.2%、2.2%、28.67%和14.3%降至3.3%、1.8%、23.58%和9.7%,优选前后指数SU的误差百分率均在±1%内。

组态视角下气象灾害应急联动机制效能提升路径研究

气象灾害治理往往涉及多部门主体应急联动,当前治理环境复杂多变,如何提升气象灾害应急联动机制效能成为迫在眉睫的关键问题。基于气象灾害应急联动机制效能提升的质性研究,运用模糊集定性比较分析对我国2008-2022年间的21个案例进行组态分析。研究发现:(1)单一条件不构成气象灾害应急联动机制效能提升的必要条件;(2)高水平气象灾害应急联动机制效能提升路径可以归纳为“法制—资源双重驱动型”“法制—主体全面驱动型”和“法制—资源全面驱动型”3种类型;(3)在特定的客观禀赋条件下,信息共享和主体协调构成的条件配置可以与事件影响和主体协调构成的条件配置通过等效替代的方式提升气象灾害应急联动机制效能。

玉米干物质分配与发育进程关系的干旱响应

为深入了解玉米干物质分配(DMP)随发育进程(DVS)的变化及其对干旱的响应机理,并完善玉米DMP参数化方案,基于锦州地区开展4a的玉米营养(VP)和生殖(RP)生长期干旱试验,研究‘丹玉405’和‘先玉335’两个品种玉米地上各器官干物质积累和分配随玉米发育进程的变化及其对干旱的响应特征。结果表明:正常生长情况下,玉米的果穗干重与地上总干重随DVS递增的趋势相似,叶和茎干重随DVS都表现出先增后减趋势;玉米叶干物质分配系数(DMPR)随DVS线性或指数减小,茎DMPR随DVS先增大后减小,最大值出现在开花吐丝期,果穗DMPR随DVS线性增大;叶干物质增长量分配系数(IDMPR)随DVS减小,在乳熟期发生干物质再分配,茎和果穗IDMPR与DVS都呈先增后减的变化特征,茎干物质再分配略晚于叶。土壤干旱情况下,各器官干重随干旱加重而减小;各器官DMPR比干重对干旱的响应偏小且偏晚,其中‘丹玉405’的叶和茎DMPR在玉米生长后期随干旱的加重及发生时间的延后而增大,果穗DMPR的响应与之相反,‘先玉335’各器官DMPR对干旱的响应弱于‘丹玉405’。不同时期干旱使叶、茎和果穗IDMPR较正常值分别偏小、偏大和偏小,叶干物质再分配时间提前。高温和干旱叠加可导致玉米果穗生长停滞,使叶和茎的干物质再分配受到严重抑制,导致DMPR和干重比正常值明显偏大。综合4a试验结果,玉米的干物质积累和DMP随DVS变化及对干旱的响应都表现出明显的种间差异,干旱响应与干旱程度及其发生阶段关系密切。

春茶萌芽期复杂地形下冷池气温特征及易发区识别

以西湖龙井主要产区为研究区域,利用2021年研究区内29个自动气象站春茶萌芽期的气温和雷达探空逆温数据,分析典型冷池易发区的冷池气温特征,探索基于DEM自动识别复杂地形下的冷池易发区方法。结果表明:2021年2月20日-3月31日,西湖龙井产区典型冷池易发区的冷池日发生频率为45%。冷池日发生频率和强度与天气类型有关,晴天和多云天气条件下极易出现冷池日,寡照天气下较少发生,强冷池日多出现于晴天条件。冷池增加了逆温频率和强度,与平地相比,逆温频率增加了23%,平均最大逆温强度增加了1.26℃·100m^(-1)。一次典型的强冷池过程包含了形成加强、维持和消弱消散3个阶段,消弱消散阶段谷底的最大小时升温幅度达到11.3℃,比形成加强阶段最大小时降温幅度(7.2℃)高4.1℃。由DEM数据中的坡度、相对高度百分率、地形曲率3个地形因子构建判别指标识别冷池易发区,识别效果较好,对冷池易发区和非易发区站点的识别准确率分别为80%和78%。研究区内茶园有约26%面积分布在冷池易发区内,因极端低温和剧烈升温过程影响,更易在春茶萌芽期导致春茶受霜冻危害。

小麦干旱监测技术研究进展与展望

发展小麦干旱监测技术是客观监测小麦干旱程度、准确反映干旱波及范围和持续时间的基础,从而能够对小麦干旱灾害做出预警并有效地评估其影响。本文系统梳理了国内外小麦干旱监测方法,包括基于地面常规观测、基于水分控制试验、基于作物模型模拟和基于遥感手段的4个方面的研究进展。分析表明,基于地面常规观测资料构建的小麦干旱监测指数,更多地考虑到业务和服务的应用需求,具有计算过程简单、资料获取方便、物理意义明确的特点;但其以气象观测要素为主,监测结果与农业旱情存在一定的偏差。基于人工水分控制试验的监测手段,直接与小麦生长状态联系,能反映实际的旱情;但仅靠部分站点的试验监测结果难以反映大范围的小麦干旱状况。作物模型可细致描述作物生长发育的全过程以及作物生长同降水量和土壤水分之间的动态关系;但其监测所需参数较多,模型本地化释用程度不高。遥感技术能够及时、客观地获取大范围地表综合信息,但受到天气状况、地表粗糙度、地形和植被等因素的影响,反演结果具有一定的偏差。因此,对于小麦干旱监测应该针对特定地区和特定生长阶段赋予不同干旱监测指数影响权重,应用综合监测指数以更准确地反映作物干旱状况。

基于作物模型与机器学习的水稻障碍型冷害脆弱性研究

以水稻障碍型冷害为例,提出一种突破数据限制并兼顾承灾体反应机理的新方法,构建农业气象灾害脆弱性曲线。基于1990-2010年气象数据设计水稻抽穗开花期的障碍型冷害情景,通过MCWLA-Rice作物模型和机器学习混合建模法计算对应的水稻单产损失,最终建立不同水稻主产区的障碍型冷害脆弱性曲线,并对1961-2010年水稻障碍型冷害单产损失快速评估。结果表明:(1)机器学习可有效重现作物模型模拟精度(RRMSE<6%,R^(2)>0.93)。(2)水稻障碍型冷害脆弱性具有明显的空间和种植制度差异,高纬地区到低纬地区水稻脆弱性整体呈下降趋势,且晚稻脆弱性普遍低于早稻。(3)一季稻抽穗开花期障碍型冷害的年均单产损失(1224kg·hm^(−2))高于双季稻(早稻:868kg·hm^(−2);晚稻:807kg·hm^(−2))。

近40a黄土高原酿酒葡萄春霜冻气候风险评估

选取黄土高原酿酒葡萄产区13个气象站点1981−2020年春霜冻期(4月1日−5月31日)逐日最低气温观测资料,运用数理统计和空间分析方法,研究不同年代黄土高原酿酒葡萄春霜冻灾害发生站次比、频率、日数、强度及风险,评估黄土高原酿酒葡萄春霜冻气候风险。结果表明:1981−2020年,黄土高原酿酒葡萄春霜冻期平均日最低气温呈极显著上升趋势(P<0.01),气候倾向率为0.42℃·10a^(-1);日最低气温极小值呈极显著下降趋势(P<0.01),气候倾向率为−0.75℃·10a^(-1);日最低气温极小值的气候倾向率负值主要分布在产区北部或南部零星地区,左权地区降温(0.76℃·10a^(-1))达显著水平(P<0.05)。黄土高原轻度春霜冻发生站次比下降,中度、重度及综合春霜冻上升;轻度、中度春霜冻频率和日数降低,重度春霜冻频率、日数增加,且重度春霜冻强度呈显著增加趋势(P<0.05),春霜冻综合频率、日数降低,强度呈显著增加趋势(P<0.05);各级春霜冻频率、日数、强度自西南向东北增加。黄土高原酿酒葡萄气候风险特征为轻、中度春霜冻的风险降低,重度和综合风险增加;高风险区域主要分布在北部的左权、太古等地,低风险区域主要分布在南部的鄠邑区、渭南等地。

基于CLDAS土壤相对湿度的云南农业干旱监测

选取2016-2020年云南37个土壤水分观测站逐日0-10cm土层相对湿度观测数据和逐日降水、气温观测资料,采用线性插值法,将CLDAS格点数据插值到观测站点上,用于与站点观测数据对比分析。利用回归订正法对插值后的CLDAS土壤相对湿度产品进行订正。采用相对误差、平均偏差、相关系数、标准差和均方根误差统计指标,定量评估CLDAS土壤相对湿度在云南的适用性。结果表明:云南土壤水分观测站相对湿度数据观测有效率不高,选用陆面融合数据开展农业干旱监测十分必要;云南地区近80%的CLDAS土壤相对湿度与土壤水分观测站观测值的相对误差绝对值<30%,数据可信度高;在干旱发生频率高的云南中部地区,CLDAS土壤相对湿度与土壤水分观测站观测值的相关系数均在0.8以上,平均偏差小于10%。从农业干旱监测效果来看,基于CLDAS土壤相对湿度的干旱监测指标能很好地描述由气温和降水异常导致的土壤墒情变化,当日降水量接近或超过5.0mm时,能快速响应轻旱站点数的减少;当连续有效降水发生后,监测指标可反映中等及以上等级农业干旱的缓解。综合来看,CLDAS土壤相对湿度在云南农业干旱监测的适用性好。

甘肃省河东地区气象-水文干旱时空演变特征

干旱半干旱区是气候变化和人类活动的敏感和脆弱区,研究地区干旱时空演变特征有助于成灾机理分析。甘肃省河东地区是我国典型干旱半干旱区,主要依靠自然降水维持农业生产,旱灾尤为突出。基于标准化降水指数和标准化径流指数探讨河东地区气象-水文干旱的时空演变特征,结果表明:(1)气象干旱多发生于春夏两季及陇东地区,较少发生季节型以上气象干旱;(2)水文干旱较气象干旱历时更长,多年尺度干旱时有发生;(3)不同季节气象-水文干旱滞时不同,春夏两季几乎无滞后,秋季约滞后1个月,冬季约滞后4个月;(4)陇中和陇东地区历史受灾/成灾面积较大。本研究可为干旱半干旱区的旱灾预警评估和旱灾防控工作提供参考。

农业气象灾害知识图谱构建研究进展

海量异构数据的高效利用是提升农业灾害管理智能化水平的关键因素,探索多源异构的农业气象灾害知识图谱构建技术对农业气象灾害动态监测与智能化管理决策具有重要意义。本文通过文献调研深入分析农业气象灾害领域知识图谱构建所需的数据来源、类型及特点,按照自顶向下与自底向上相结合的知识图谱构建框架,从模式层构建、实体抽取、关系抽取和知识融合4个视角分析构建知识图谱的关键技术及应用现况;探究农业气象灾害知识图谱在农业气象灾害监测预警、风险评估、智能服务、决策支持领域的应用,总结农业气象灾害知识图谱构建面临的挑战,讨论农业气象灾害知识图谱的未来发展方向。不同模态的信息整合可使知识图谱更全面、准确地表达农业气象灾害领域的知识和信息,有助于更好地评估农业气象灾害带来的损失,提高决策的准确性和效率。未来结合大语言模型,借鉴先进的知识抽取方法实现复杂实体及关系抽取,整合多模态数据构建多模态知识图谱,进一步优化农业气象灾害知识图谱技术方法。

北方农牧交错区农户干旱风险感知及其适应策略研究:以陕西省榆阳区为例

为增强农户适应气候变化的能力,提升农业生态系统的气候韧性,本研究以陕西省榆阳区为例,基于农户调研数据运用二元Logistic回归模型对北方农牧交错区农户干旱风险感知及其适应策略进行分析。结果表明:农户的干旱风险感知与适应意向之间存在复杂的非线性相关关系。农户对干旱风险严重性的感知由高到低依次为农兼户、兼农户、非农户、纯农户,适应感知由高到低依次为非农户、纯农户、兼农户、农兼户。农兼户对干旱风险严重性的感知最为强烈而适应感知最弱,纯农户对干旱风险严重性的感知程度最低而适应感知较强;接近半数(47.5%)的受访农户愿意积极应对干旱风险,非农化水平较高的农兼户和兼农户适应意向更强烈,分别有72.34%和58.33%的农户产生积极的适应意向,有36.19%的纯农户产生积极适应意向,非农户的比例仅占23.08%;农户适应感知、适应激励、自然资本、物质资本、社会资本与适应意向存在显著相关关系,且均为正相关。基于以上结果,本研究提出了旨在提升北方农牧交错区农户干旱风险适应能力的政策建议。