論氣候變化下云南甘蔗旱災(zāi)的風(fēng)險分析

付瑩

摘 要：氣候變化問題越來越多地受到世界各國的關(guān)注和重視。尤其是干旱災(zāi)害近些年來從發(fā)生頻率到引起災(zāi)害程度都在不斷地提高。從氣候變化的視角出發(fā)，以云南省甘蔗生產(chǎn)為例，對甘蔗生產(chǎn)中面臨的旱災(zāi)風(fēng)險問題進行研究。采用國家氣候中心和云南省有關(guān)的8個氣象站點1951-2012年的降水量和氣溫數(shù)據(jù)，用滑動t檢驗法對氣候變化對云南干旱的影響進行研究，運用多元線性回歸模型分析干旱對云南省甘蔗總產(chǎn)量的影響。結(jié)論是：近年來云南省旱災(zāi)呈現(xiàn)加重趨勢；降水量的多少對甘蔗產(chǎn)量的影響很大。

關(guān)鍵詞：氣候變化；旱災(zāi)風(fēng)險；滑動t檢驗

中圖分類號：F842 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1002-2589（2013）35-0080-02

一、云南省干旱災(zāi)害對當(dāng)?shù)馗收嵘a(chǎn)的影響

（一）云南省的干旱災(zāi)害情況

云南省的各種自然災(zāi)害中旱災(zāi)是最為嚴(yán)重的，出現(xiàn)的次數(shù)也是最多的，并且持續(xù)的時間最長，影響的范圍最大。新中國成立以來的六十多年間， 云南省出現(xiàn)干旱的年份就達49 年之多。近年來更是有加劇之勢，2004年，我國南方地區(qū)的罕見干旱，云南也在其中；2005年，云南遭遇了近50年來最大的干旱；2006年，“云南遭遇20年來最嚴(yán)重旱情”；2007年云南出現(xiàn)了大部地區(qū)的降水不足和氣溫偏高現(xiàn)象，旱情嚴(yán)重；“2008年云南連續(xù)近三個月干旱”；2009年，云南省遭遇了五十年一遇的嚴(yán)重旱情；2010年，云南“秋冬春連旱”百年一遇。2011年，云南遭遇局部持續(xù)干旱 ，25縣降水破歷史最少記錄。2012、2013年云南旱情持續(xù)加重。從多年的數(shù)據(jù)分析來看，在旱災(zāi)比較嚴(yán)重的年份， 云南省所有的縣市區(qū)幾乎都在受災(zāi)范圍。

（二）云南省旱災(zāi)對甘蔗生產(chǎn)的危害

甘蔗是一種生長周期長達三至四年的宿根作物，旱災(zāi)對甘蔗生長造成的影響短時間內(nèi)難以消除。旱災(zāi)不僅影響到當(dāng)年新植蔗發(fā)芽生長情況、成活率、宿根蔗的單產(chǎn)和產(chǎn)糖率下降等，而且對來年的宿根蔗的發(fā)芽和產(chǎn)量均有較大的影響。云南頻發(fā)的旱災(zāi)嚴(yán)重地影響了蔗農(nóng)的生產(chǎn)與生活，影響了蔗農(nóng)的生產(chǎn)積極性。

二、數(shù)據(jù)來源及描述

（一）氣象數(shù)據(jù)

1.數(shù)據(jù)來源

根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲得性，本文在從氣候變化角度分析云南省旱災(zāi)時，氣象數(shù)據(jù)選取了國家氣候中心網(wǎng)站和云南有關(guān)的8個觀測站點1951- 2012年的降水量和氣溫數(shù)據(jù)。

2.數(shù)據(jù)描述

根據(jù)云南省8個觀測站點62年來的數(shù)據(jù)。通過算術(shù)平均法的計算分別得出以下結(jié)論：云南省多年來年均降水量應(yīng)為975.7681毫米，其中最少2011年的為781毫米，最多為2001年的1176.875毫米。同時可以看出，年降水量呈現(xiàn)緩慢的下降趨勢，趨勢線為Yyear= -0.406x+988.5，降水量年均下降速率為0.406毫米。并且非常明顯地看到干旱災(zāi)害從2009年開始至今一直持續(xù)。

云南省多年平均氣溫為15.385℃，最低年份是1971年（14.493℃），最高年份為2010年 （16.61℃）。與降水量相反，年氣溫呈較快的上升趨勢，趨勢線為Yyear =0.192x+147.7，氣溫上升速率為1.9℃/10年。

值得關(guān)注的是，旱災(zāi)的發(fā)生不僅與降水有關(guān)，還與高溫等有關(guān)。在降水量減少的同時，如果氣溫也升高，那么土壤的水分蒸發(fā)量也就增加，就很有可能發(fā)生干旱事件。譬如在云南省旱災(zāi)嚴(yán)重的2010年，降水量只有958毫米，僅高于降水里最少的2011年，當(dāng)年平均氣溫卻高達16.6℃，為歷年來最高。

（二）甘蔗數(shù)據(jù)

1.數(shù)據(jù)來源

根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲得性，研究選擇云南省甘蔗總產(chǎn)量，甘蔗播種面積，有效灌溉面積，化肥施用量，農(nóng)業(yè)機械總動力，旱災(zāi)受災(zāi)面積，機耕面積等數(shù)據(jù)作為研究云南省甘蔗產(chǎn)量影響的因素的指標(biāo)。1978-2012年云南省甘蔗生產(chǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)來源于1978-2012年的《云南省統(tǒng)計年鑒》和《中國統(tǒng)計年鑒》。

2.數(shù)據(jù)描述

云南省甘蔗總產(chǎn)量總體上呈上升趨勢，但2003年后由于受干旱影響播種面積出現(xiàn)下降；從而使甘蔗單產(chǎn)波動很大。

三、云南省氣候變化對甘蔗旱災(zāi)影響的計量分析

（一）研究假設(shè)

一是假設(shè)云南干旱的發(fā)生僅受降水量和氣溫的影響，且受降水量的影響最大。二是國家氣候中心涉及到云南省的8個氣候觀測站點的降水量和氣溫數(shù)據(jù)能在整體上反映云南省氣候變化的一般趨勢。三是云南省8個氣象站點的降水和氣溫數(shù)據(jù)能夠代表云南甘蔗主產(chǎn)區(qū)的氣候變化趨勢。四是假設(shè)影響甘蔗總產(chǎn)量的因素有：甘蔗播種面積、化肥施用量、有效灌溉面積、年降水量等，且這些因素能夠完全反映甘蔗的種植條件；同時也假設(shè)降水量的減少能夠在一定程度上反映干旱災(zāi)害對于甘蔗總產(chǎn)量的影響。

（二）氣候變化與旱災(zāi)發(fā)生的滑動t突變檢驗

1.氣候變化與云南省甘蔗旱災(zāi)影響的滑動t檢驗分析

在分析云南省氣候突變與干旱發(fā)生的關(guān)系時采用3年滑動，也就是取n1=n2=3。根據(jù)云南省甘蔗生產(chǎn)的特點，分別對云南省春季，夏季和全年的氣候進行了檢驗。當(dāng)降水量的滑動t值在某一年突破了臨界上限（下限），即可認(rèn)為包括該年在內(nèi)的后（前）三年的降水量發(fā)生了突變（顯著減少）；同理，當(dāng)氣溫的t值突破了臨界下限（上限），則認(rèn)為包括該年在內(nèi)的后（前）三年氣溫發(fā)生了突變（顯著升高）。

根據(jù)研究假設(shè)，只要有一個時段的一個氣象變量發(fā)生了突變就認(rèn)為發(fā)生了該年度發(fā)生了旱災(zāi)。

在給定的顯著性水平α=0. 1下，t分布自由度為4 ，t值上下限分別為1.533和-1.533。對云南省春季，夏季和全年的降水量和氣溫分別進行了突變檢驗。下圖為全年的滑動t檢驗。

云南省全年滑動t檢驗

2.氣候變化與甘蔗旱災(zāi)影響的滑動t突變檢驗結(jié)果及預(yù)測

根據(jù)上表中云南省降水量和氣溫的3年滑動t突變的檢驗結(jié)果，進行分析可知，從1951-2009年共有21個點發(fā)生了可能造成旱災(zāi)的氣候突變，其中1951-1980年的三十年間發(fā)生氣候突變的點有11處，平均2.73年/次，從1981年-2009年的29年間發(fā)生氣候突變的點有10處，平均2.9年/次?？梢?，最近三十年來氣候突變所導(dǎo)致的旱災(zāi)發(fā)生頻率呈上升趨勢。

由于數(shù)據(jù)的有限性，本文選取1978年后的數(shù)據(jù)對滑動t檢驗的突變年份與實際發(fā)生的干旱程度進行對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)除了1993年與現(xiàn)實不符外，其他的檢驗基本準(zhǔn)確。由此，即得出結(jié)論：氣候變化所導(dǎo)致的氣候突變與云南省的旱災(zāi)發(fā)生具有密切的因果關(guān)系。

（三）基于多元線性回歸模型的降水量對甘蔗產(chǎn)量的影響與預(yù)測

1.模型設(shè)定

在甘蔗的實際生產(chǎn)中，通常產(chǎn)量的絕對波動很小，但增量變化相對較大。因此，本文為了更好的反映甘蔗產(chǎn)量相對于各影響因素彈性的變化，采用了對數(shù)多元回歸模型。利用1978年-2012年云南省的甘蔗生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)對模型估計進行估計，結(jié)果如下。

依次對應(yīng)的t值分別為：3.2，-0.62，-0.9，2.27，0.68，-1.61

其中，R2 =0.9864， 調(diào)整后的R2 =0.9840。由此可以認(rèn)為甘蔗生產(chǎn)的總體線性關(guān)系顯著成立。但多個參數(shù)未通過t檢驗，因此判斷變量間可能存在著較為嚴(yán)重的多重共線性。

2.多重共線性檢驗

利用方差擴大因子法來進行多重共線性檢驗，方差擴大因子表示如下。

VIF=1/（1-R2）

式中，Ri2是把Xi作為因變量，其余自變量作為Xi的自變量建立多元線性回歸模型所得的決定系數(shù)，亦即Xi與其他自變量間的復(fù)相關(guān)系數(shù)，一般用來度量多重共線性的嚴(yán)重程度。

經(jīng)過第一次回歸，用剔出法將VIF最大的lnx3去掉，再次回歸，并檢驗多重共線性， 再次用剔出法將VIF最大的lnx2去掉，再次回歸并檢驗多重共線性，發(fā)現(xiàn)調(diào)整后的自變量間已不存在嚴(yán)重的共線性。

3.變量平穩(wěn)性檢驗和殘差分析

當(dāng)時間序列出現(xiàn)非平穩(wěn)時，即使兩個序列互相獨立，用傳統(tǒng)的回歸方法及顯著性檢驗仍可能會顯示出兩者在統(tǒng)計上有較高的相關(guān)關(guān)系，即出現(xiàn)所謂的“虛假回歸”現(xiàn)象，故需先對各變量進行平穩(wěn)性檢驗。將各變量數(shù)據(jù)讀入EviewS6.0，逐個進行ADF單位根檢驗。由檢驗結(jié)果可知，各序列都是穩(wěn)定的。

重新擬合模型得出。

lnY=0.0046+1.1133 lnX1-0.0251 lnX4+0.0203lnX5

R2=0.7339，調(diào)整后的R2 =0.7063，F(xiàn)=26.654，DW=1.4454。

由R2 的值可以說明云南省的甘蔗產(chǎn)量有73.39%可以用甘蔗播種面積，甘蔗施肥量以及云南省的降水量這三個因素來進行解釋。

四、結(jié)論

（一）近年來云南省旱災(zāi)呈現(xiàn)加重趨勢

由前面滑動t檢驗法的相關(guān)分析，云南省自20世紀(jì)80年代以來，由氣候突變導(dǎo)致體的旱災(zāi)的頻率從1951年-1980年的平均4.14年/次增加到1981年-2009年的平均3.22年/次。這種突變也就是降水量的減少和氣溫的上升，這兩個因素都是干旱災(zāi)害發(fā)生的關(guān)鍵因素。

（二）降水量的多少對甘蔗產(chǎn)量的影響很大

通過對相關(guān)因素的重新擬合，可以得出如下結(jié)論：甘蔗播種面積對甘蔗產(chǎn)量的影響最大，其次分別為化肥施用量、年降水量和有效灌溉面積等。并且可以得出，年降水量每減少1毫米，云南省的甘蔗產(chǎn)量將會減少0.2225萬噸。

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（責(zé)任編輯：宋 佳）