我国农业气象灾害评估研究现状和发展方向

介绍了当前我国农业气象灾害评估中常用的方法和研究成果,对综合模型评估、作物模型评估和灾害风险评估等方法进行了评价,认为目前农业气象灾害评估中存在的主要问题有定量评估能力仍显不足、作物机理模型应用有待加强及灾害风险评价理论和方法有待完善等,未来的发展趋势主要是作物模型的应用将加强、农业气象灾害风险评估将进一步完善和综合评估技术向多元化发展等。

水稻暴雨灾害保险气象理赔指数设计

【目的】设计水稻暴雨灾害保险气象理赔指数,为开展水稻政策性农业保险提供技术支撑。【方法】根据水稻遭受暴雨灾害造成的减产率与气象因子、下垫面条件的关系,建立单季稻暴雨灾害减产率模型,利用GIS技术将减产率确定到各种复杂地形下,综合区域产量指数保险和气象指数保险的优点,设计精细化到自然村或村民小组一级的水稻暴雨灾害保险气象理赔指数。【结果】确定了以自然村或村民小组为基本区域的水稻暴雨灾害保险气象理赔指数。不同的典型降雨过程和0716号强台风"罗莎"影响过程资料对单季稻暴雨灾害减产率模型的模拟结果表明,该模型能有效地模拟复杂地形下单季稻遭受暴雨灾害减产率分布,能提供可信度高的单季稻暴雨灾害灾损评估。当模型计算的水稻减产率≤30%时,理赔指数为0,赔付率为0;水稻减产率大于30%时,理赔指数等于水稻减产率,赔付率为水稻减产率。【结论】单季稻暴雨灾害减产率模型能根据降水量、风力计算浙江省杭州市余杭区各自然村单季稻遭受暴雨灾害的减产率,在此基础上结合区域产量和气象指数优点设计的气象理赔指数,在一定程度上有助于降低目前中国传统农业保险中存在的弊病。

降水过程中气象条件对郑州市区气溶胶浓度的影响

利用郑州大气成分站的气溶胶浓度资料和气象资料,对郑州市区PM10、PM2.5、PM1浓度的日变化和月变化特征进行了分析,并对气温、降水、风速、气压等气象要素在降水过程中与气溶胶浓度的关系进行相关分析,结果表明,气溶胶浓度与气压呈正相关,与气温、降水量、风速等气象要素呈明显负相关,且随季节变化有所差异。

中国小麦主产省不同筋型冬小麦品质形成的气候条件分析

为明确冬小麦品质形成的气候条件,本研究利用2006-2015年中国5个小麦主产省(河北、山东、河南、安徽、江苏)冬小麦的10个品质指标数据及其抽穗至成熟期的气候资料,统计并分析了5个省内冬小麦抽穗至成熟期的气候资源特征、4种筋型(强筋、中强筋、中筋和弱筋)冬小麦的品质特征以及两者的关系。结果表明,不同筋型冬小麦同一品质指标的主导气候因子不同,同种筋型冬小麦的不同品质指标的主导气候因子也不同。整体上看,冬小麦品质形成的主导气候因子为温热和水湿因素。强筋冬小麦品质主要受抽穗至成熟期内≥32℃的高温日数和降水量影响,温热条件越好,强筋冬小麦品质越优;中强筋冬小麦品质主要受抽穗至成熟期内降水日数和气温日较差影响,且两者的贡献均为负(延伸性除外);中筋冬小麦品质主要受抽穗至成熟期内最高温度和降水日数影响,最高温度越高,品质越差;对于弱筋冬小麦,抽穗至成熟期内日最高气温≥32℃的持续天数越多或空气湿度越大,其品质越差。

大别山北坡农业气候资源垂直分布特征及其利用

利用设在河南大别山区北坡海拔分别为300、500、800、1000 m的基本气候考察站1983年4月-1986年4月的逐日气候与自然物候观测资料,分析了气温、降水、日照等要素的年际、月际变化特征及该区域的农业气候资源垂直分布特征。根据分析结果,豫南大别山北坡400 m以下光热水农业气候条件配合较好,可作为农作经作层;400-800 m雨量充沛,可作为林业层;800 m以上为保护性开发层。

旱情监测中高植被覆盖区热惯量模型的应用

热惯量模型在植被盖度较高地区应用存在局限,以河北省为例研究了高植被覆盖区热惯量模型的应用扩展,得出以下结论:(1)热惯量ATI与近地表土壤水分RSM10具有较好的相关性,3、4和5月RSM10～ATI拟合方程的决定系数R2分别为0.387、0.265和0.249,RSM10估算值平均相对误差MRE分别为20.89%、28.91%和31.54%。(2)高植被覆盖区热惯量模型可用扩展热惯量ETI表示,5月0<ETI≤0.015地区面积为112 140.05 km2,主要分布在北部、南部和东南部;0.015<ETI≤0.030地区面积为58 513.31 km2,主要分布在中部;ETI>0.030地区面积为14 460.54 km2,主要分布在东北部。(3)5月高植被覆盖区旱情监测中,RSM10～ATI方程的决定系数(R2=0.359)显著高于RSM10～ATI方程(R2=0.249),ETI估算RSM10的MRE(25.47%)低于ATI估算RSM10的MRE(31.54%)。

秸秆覆盖农田的小气候特征和增产机理研究

利用2000-2002年的试验资料和2002-2003年的示范推广资料,对秸秆覆盖的农田小气候和增产机理进行分析。结果表明：秸秆覆盖对农田近地层气温、空气湿度和地温均产生明显影响,但对风速的影响不明显;秸秆覆盖可使地表层显热通量增大,潜热通量和土壤热通量减小,从而使土壤蒸发受限;由于覆盖抑制土壤表面蒸发,使土壤水分无效消耗减少,增加前期土壤水分积累,有利于植株后期蒸腾,使水分消耗从物理过程向生理过程转化,从无效消耗向有效消耗转化,从而增加作物产量,提高水分利用效率。秸秆覆盖可使冬小麦增产8.08%-10.71%,水分利用效率提高3.5%-8.4%;夏玉米增产6.08%-11.97%,水分利用效率提高7.8%-14.4%。

近50年黄河流域降水量及雨日的气候变化特征

利用1961-2010年黄河流域143个测站降水量和雨日资料,分析了黄河流域年、季降水和雨日的时空变化特征。结果表明:(1)多年平均年降水量和年雨日空间分布特征均呈北少南多。(2)年降水量和年雨日变化趋势相一致,二者均呈减少趋势,年降水量负趋势的测站数达81.8%,年雨日负趋势达88.8%,即年雨日较年降水的减少趋势更显著。(3)在季节变化方面,除冬季外,春、夏和秋季的降水量和雨日都是负趋势,特别是秋季减少最显著。四季降水量通过显著性水平检验的负趋势站数从多到少依次为秋季>春季>夏季>冬季,雨日则为秋季>夏季>春季>冬季。(4)流域年降水和年雨日一致突变点为1985-1986年,其降水量及雨日减少主要原因是大气环流发生了变化,1986年以前黄河流域降水和雨日偏多是由于季风较强,使水汽得到有效输送和河套西北部的风向辐合造成的,而突变后降水和雨日减少与季风偏弱、缺乏有效的水汽输送和蒙古至河套的反气旋环流有关。

河南省对流性暴雨云系特征与概念模型

利用2005-2010年FY-2C/E和MODIS卫星资料、A0报文、自动气象站降水资料及常规观测资料,修订了河南省对流性暴雨中尺度对流系统标准,统计分析了暴雨中尺度对流系统的活动规律和降水特征,初步建立了河南省典型对流性暴雨概念模型。河南省对流性暴雨中尺度对流系统主要包括新生对流云团、β中尺度对流系统、α中尺度对流系统及带状中尺度对流系统。对流性暴雨易产生于中尺度对流系统的发生、发展期,多发于中尺度对流系统云顶亮温低中心附近及后侧梯度大值区,云系上云光学厚度高值区为中尺度对流系统发展潜势区。低槽(涡)切变型和低槽型过程中干冷气团对中尺度对流系统的发生、发展起触发作用;高压后部型与午后边界层辐射增温关系密切,能量锋、边界层辐合线是中尺度对流系统的触发系统;切变型过程中干线的作用较重要。河南省对流性暴雨中尺度对流系统多发展于山区附近,移动路径有东移、东北移和东南移型,高层云导风可为中尺度对流系统的移动发展提供预报信息。

河南省夏季秸秆焚烧污染物排放量的估算与分析

基于2007年夏季秸秆焚烧卫星遥感监测资料,结合粮食产量、谷草比、排放因子等,估算了河南省秸秆焚烧各污染物的排放量。结果表明,2007年夏季河南省秸秆焚烧共排放:PM2.5 30 433.9 t、SO2 1 586.2 t、NOx 12.2 t、NH3 76.1 t、CH4 39.6 t、VOC 82.2 t、CO477.8 t、CO2 2 799.9 t。秸秆焚烧污染物排放量空间分布受小麦种植面积影响较大,中东部多于西部,其中周口、驻马店和南阳排放量最多;夏季秸秆焚烧较为集中,PM2.5的排放多集中在5月下旬和6月上旬,且与郑州市PM2.5日均浓度有较好的相关性。

基于降水距平的黄淮平原夏玉米干旱评估指标研究

以降水和产量资料为基础,研究确定了夏玉米干旱评估指标。首先对历史产量序列进行处理,利用三次多项式拟合趋势产量,分离相对气象产量;分析不同生育阶段降水距平和相对气象产量的相关关系,结果表明,玉米出苗~抽雄期降水距平与相对气象产量呈显著的正相关;通过统计分析,建立了它们之间的回归方程,并结合农业干旱划分标准,确定了夏玉米生长季不同等级的农业气象干旱指标,即降水负距平〈20%、20%~50%、50%~80%、〉80%时,分别出现轻旱、中旱、重旱和严重干旱,产量分别减少〈10%、10%~20%、20%~30%、〉30%。

黄淮海地区植被活动对气候变化的响应特征

基于1982—2003年GIMMS NDVI遥感数据和气象资料,综合运用趋势分析、相关分析、奇异值分解等方法,分析我国黄淮海地区植被活动对气候变化响应的时空特征。结果表明:黄淮海地区整体气候变暖趋势比较明显,干旱化尚不显著,年平均植被NDVI表现为略微增加的趋势。在年尺度上,温度是敏感性最强的气候因子,全年温度、降水、相对湿度对植被NDVI动态变化具有正效应,而蒸发量具有负效应;在季尺度上,温度、降水的敏感性最强。自然植被对降水的敏感性最强,其次是温度;农业植被对温度的敏感性最强,其次是降水。植被对气候变化响应的空间特征表现为,植被主要生长季平均NDVI与温度距平场空间结构一致,与蒸发量距平场反位相对应,与降水量距平场呈北、南部正负相反分布,与相对湿度距平场呈南、北向正负相反的空间分布。

基于GIS的河南省洪涝灾害风险评估与区划研究

在分析洪灾形成的各主要因子的基础上,提出了基于地理信息系统(GIS)的洪灾风险评估指标模型。在对指标体系赋予权重的基础上结合GIS进行洪涝灾害风险评估和区划分析,结合河南省具体情况,以降雨、地形和区域社会经济易损性为主要指标,得出河南省洪灾风险综合区划图,既有赋予权重后的准确性又有GIS区划图的一目了然,具有一定的理论和实践意义。从所得到的洪涝灾害风险区划图可以看出,信阳、驻马店、周口大部分地区由于降水较多和社会易损性影响度较大,发生洪涝的风险最大,焦作、郑州、开封和安阳、濮阳的部分地区,由于处于黄河流域发生洪涝的可能也较大,其他地区发生洪涝可能性不大。

1994—2008年河南省植被净第一性生产力及其时空变化

基于地理信息系统和卫星遥感技术,利用地面气象数据、遥感数据和土地分类等数据,根据河南省实际植被覆盖和自然地理情况,应用改进的CASA模型估算了1994—2008年间河南省植被净第一性生产力及其时空变化。结果表明:河南省植被净第一性生产力与年均温度的相关性好于植被年净第一性生产力与年降水量和年均太阳辐射之间的相关性,温度是限制河南省植被净第一性生产力的主要因子;15年来河南省植被净第一性生产力呈增加趋势,但不明显;河南省主要植被类型的净第一性生产力从大到小依次为林地、灌丛、耕地、草地、其它植被,它们随时间的变化趋势极为一致。

近47年来河南省冬小麦干热风灾害的变化分析

根据冬小麦干热风的国家气象行业标准,利用河南省118个观测站1961-2007年历年冬小麦生长后期的逐日气象资料,统计分析了当地冬小麦高温低湿型干热风灾害的成灾范围、发生频率等的变化。结果表明:近47a来,与河南省冬小麦干热风密切相关的14:00风速显著减小,并在1983年前后发生了气候突变,其它气象因子变化不明显;在干热风灾害整体减弱的背景下,20世纪90年代以后各等级干热风发生范围与天数均趋于增加,尤其是轻干热风涉及的台站占总台站的比例每年递增达2.01个百分点,发生天数每年递增达0.07d;按照30a滑动平均统计,各等级干热风灾害的频率总体上是降低的,但最近30a又有反弹趋势。

河南省陆地植被净第一性生产力估算及其时空分布

基于地理信息系统和卫星遥感技术,利用地面气象数据和MODIS数据,同时考虑河南省自身实际地理和植被覆盖情况,在对最大光利用率和水分胁迫系数的获取进行改进的基础上,利用CASA模型对河南省植被净第一性生产力(NPP)进行了估算,并分析了其时空分布。结果表明,2008年河南省NPP生产量为34.87 Mt C,NPP空间分布和植被类型有密切关系,森林植被最大,然后依次是灌丛、草地、农田等。12、1和2月NPP最小,植物基本停止生长,植被的NPP只占全年的1.38%;5、7和8月的NPP最大,占全年总量的56.84%。与Miami、Mont-real、Chinkugo模型相比,本研究结果和Miami模型结果最为接近,植被类型NPP均值排序和Chinkugo模型相似;与实测数据对比结果显示,模拟值接近于实测值,说明模型适用于河南省NPP的模拟。

旅游开发下普陀山植物群落类型及其排序

近年来,旅游业迅速发展的同时,对旅游地生态环境的干扰日益严重。其中,以植物所受的影响最为直接,所产生的效应也比较明显。旅游开发下研究植物群落的类型及其排序,在理论上,可以深入揭示植物群落的结构、生态、动态、分类及其分布格局等规律,在实践上,

NCEP FNL全球分析资料的解码及其图形显示

美国环境预报中心(NCEP)的FNL资料分辨率较高且融合了大量的观测资料及卫星反演资料,被广泛用于数值模式及天气、气候的诊断分析研究中。本文对该类资料的解码程序及绘图时所需控制文件、索引文件生成方法进行介绍,通过一系列批处理命令,可以进行大量FNL资料的解码及绘图处理,为科研工作者在资料内容提取和图形显示等方面的工作提供一定的参考。

冬小麦生长发育的适宜土壤含水量

土壤水分对作物生长发育和产量的影响,在生育过程中具体表现在生长状况和生长量变化上。为了确定冬小麦不同生育期正常生长发育的土壤水分指标,利用河南省气象科学研究所郑州试验基地多年(1994-1996年和1997-1998年)试验资料,将冬小麦不同发育时期的生长状况和生长量测定资料与此发育期前一时段的土壤水分状况进行统计分析,建立土壤水分与产量性状和产量的相关关系,并运用数学方法,以获得较好生长状况和取得较高产量为目的确定冬小麦不同发育期的适宜水分指标,从而为冬小麦干旱风险动态评估模型研究奠定基础。

过程降雨入渗土壤深度的推算方法

大气降水经植被层的截留损失后降落入流域土壤表面,将在土壤界面发生水分的分配和转化,部分水分将会通过土壤孔隙入渗,部分水分会在土壤表面蒸发,其余水分将沿坡面流动汇集形成地表径流。对于一次降水过程来说,降水期间地表水汽含量近于饱和,同时降水历时一般较短,因此土壤表面蒸发量可以忽略不计。本文以2009年2月7-9日河南省118个站点实际观测资料为基础,根据观测降雨前、后土壤含水量,确定由于降雨引起的土壤含水量变化深度,即降雨渗透深度,得到一组降雨量与渗透雨量数据系列,利用实验资料建立降雨与渗透深度相关关系计算区域降雨渗透量;就降水地土壤中的渗透过程和渗透深度作以分析探讨,为各地湿土层厚度分析、农业生产、防汛抗旱与预测提供科学依据。