农业涝渍灾害评估中不同气象产量分离方法的比较研究

农业旱涝灾害评估中常采用不同方法计算作物气象产量,但其中鲜见关于不同方法的比较研究。长江中下游棉区因涝减产现象严重,因此本文以该地区6省为研究区,利用标准化降水蒸散指数量化棉花生长期的涝渍强度,选用7种常见气象产量分离方法(线性拟合、二次多项式拟合、三次多项式拟合、HP滤波法、3年滑动平均法、5年滑动平均法及五点二次平滑法)计算棉花气象产量,并通过涝渍强度与气象产量的相关分析结果评估不同方法的表现。此外,结合历史受涝面积对不同方法的涝渍灾害刻画能力进行对比。结果表明:不同方法计算的棉花气象产量具有相似的长期趋势,但在短期波动上存在较大差异。就气象产量和涝渍程度的相关性而言,HP滤波法、线性拟合和二次多项式效果更好;而就气象产量结果与历史受涝面积的相符程度而言,HP滤波最优,其次是二次多项式和三次多项式。此外,基于7种方法的相关分析结果均判定湖北省和安徽省是棉花因涝减产最严重的省份,但对于其余省份的判定结果会存在差异。湖北省和安徽省虽然因涝减产严重,但两省棉花涝渍的发生倾向低于其余省份。因此,在农业涝渍评估工作中推荐使用HP滤波法,而长江中下游棉区的涝渍防治工作应重点关注湖北省和安徽省。

湖北省棉花生育期内涝渍高温灾害特征分析

【目的】揭示湖北省棉花生育期内涝渍、高温以及涝热耦合事件的时空分布特征,为气候变化背景下棉田科学排水规划的制定提供理论依据。【方法】基于1961—2020年湖北省26个国家气象站逐日的降水及气温数据分析了棉花不同生育期内的涝渍次数、高温次数、涝热耦合次数以及涝渍转化为涝热耦合的比率(涝热耦合转化率),并分析了各项指标的时间线性趋势、突变规律以及空间分布特征。【结果】湖北省棉花各生育期内涝渍次数较多,而高温和涝热耦合事件则主要发生在蕾期和花铃期。近60年,涝渍次数在蕾期出现了显著上升,涝热耦合次数在花铃期和全生育期均表现出显著的上升趋势,涝热耦合转化率在全生育期内显著上升。就年代分布规律而言,高温与涝热耦合事件相似,均在2000s达到峰值;2010s各类涝渍高温事件均处于历史较高水平。所有涝渍高温事件指标在全生育期均出现过显著突变,且大部分为正向突变。涝热耦合灾害事件在花铃期的发生次数最多且涝热耦合转化率最高,尤其是在鄂西南恩施、鄂西北襄阳和鄂中南钟祥的涝热耦合转化率均已超过30%。鄂东北黄冈是涝渍和涝热耦合的高倾向交叠区,涝渍倾向低但涝热耦合倾向高的地区包括鄂西北襄阳、鄂中南钟祥和荆州。【结论】湖北棉花近年来面临较为严重的涝热耦合灾害,亟需重视花铃期高温天气条件下的棉田排水,尤其需关注鄂中南、鄂西北襄阳和鄂东北黄冈等地区的涝热灾情。