38年來濰坊主要氣象災害對農(nóng)業(yè)的影響及其時空分布特征

王曉立++王恬茹++徐風霞+魯?shù)?+徐太安++張芹

摘要：基于1978-2015年濰坊市主要氣象災害的受災面積、農(nóng)作物播種面積及糧食產(chǎn)量等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，利用氣候傾向率、EOF正交經(jīng)驗函數(shù)等統(tǒng)計方法，分析了濰坊市氣象災害對農(nóng)業(yè)的影響及其時空分布特征。結(jié)果表明：干旱、冰雹、暴雨洪澇、大風災害為濰坊市主要農(nóng)業(yè)氣象災害，占全部氣象災害的73.5%，各類災害比重的年際變化較大。受災面積與糧食產(chǎn)量呈明顯負相關(guān)關(guān)系。從變化趨勢看，干旱、冰雹、大風的受災面積呈下降趨勢，暴雨洪澇變化趨勢不明顯。從空間分布看，濰坊西部與南部為農(nóng)業(yè)氣象災害的重災區(qū)。四種氣象災害的空間分布不統(tǒng)一，干旱多發(fā)生在西部，其次是東北部；冰雹多發(fā)生在西部與南部；洪澇災害多發(fā)生在南部；風災多發(fā)生在北部。

關(guān)鍵詞：氣象災害；農(nóng)業(yè)；影響；時空分布；特征

中圖分類號：S42文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2017）02-0136-06

濰坊市地處山東半島中部，地勢南高北低，西部與南部為山地丘陵，東部為平原，北臨渤海灣。四季均有不同氣象災害發(fā)生，春季干燥大風，春夏之交冰雹多發(fā)，夏季降水集中，洪澇災害較多，秋季易出現(xiàn)干旱、霜凍、連陰雨，冬季易出現(xiàn)風雪災害。農(nóng)業(yè)氣象災害一般是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中所發(fā)生的導致農(nóng)業(yè)顯著減產(chǎn)的不利天氣或氣候條件的總稱，它是影響作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)最主要的自然因素，與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益緊密相連[1，2]。目前，已有許多學者對不同地區(qū)的氣象災害進行了深入研究，房世波[3]、盧麗萍[4]等分析了我國農(nóng)業(yè)氣象災害變化趨勢和分布特征及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響；王靜[5]、孫霞[6]、邵末蘭[7]、解明恩[8]、朱保美[9]等分別對山東、河北、湖北、云南、山東德州等地區(qū)的氣象災害時空分布特征進行了研究。本文利用1978-2015年資料分析濰坊市主要氣象災害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響及其時空分布特征，對更精確地指導當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)及提高防災減災的能力提供參考依據(jù)。

1資料與方法

1.1資料來源

本文所用1978-2015年的農(nóng)作物受災面積數(shù)據(jù)來源于濰坊市九個縣市區(qū)氣象局、民政局和《中國氣象災害大典（山東卷）》[10]，播種面積及糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于《濰坊統(tǒng)計年鑒》。

1.2計算方法

1.2.1線性傾向估計用線性傾向估計對農(nóng)業(yè)氣象災害變化程度進行描述，分析濰坊市主要氣象災害的年際變化特征。

1.2.2受災率因每個地區(qū)每年糧食播種面積與遭受自然災害的受災面積不等，造成災害的危害程度不同，本文采用受災率統(tǒng)一反映各年的受災狀況。

受災率定義為某一種氣象災害當年農(nóng)作物受災面積與當年總播種面積的比值[11]。

1.2.3經(jīng)驗正交函數(shù)（EOF）分解[12]利用經(jīng)驗正交函數(shù)（EOF）分解將原變量場分解為正交函數(shù)的線性組合，用個數(shù)較少的幾個空間分布模態(tài)來描述原變量場。以受災率作為定量表征指標，應用經(jīng)驗正交函數(shù)（EOF）分析濰坊市氣象災害的空間分布特征。

1.3氣象災害類型

1978-2015年濰坊市出現(xiàn)的氣象災害包括冰雹、暴雨洪澇、大風、干旱、雷擊、風暴潮、臺風、霜凍、低溫凍害、大霧、雪災、龍卷風、蝗災、雨凇、連陰雨、颮線、赤潮等17種，累計出現(xiàn)230次。其中，冰雹（占全部氣象災害的35.2%）、暴雨洪澇（18.7%）、大風（11.7%）、干旱（7.8%）發(fā)生頻次較高，占全部氣象災害的73.5%，定義為濰坊市出現(xiàn)的主要氣象災害，故本文對主要氣象災害進行分析。

2氣象災害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響及其年際變化特征2.1氣象災害比重的年際變化特征

為更好地分析每年各類氣象災害的發(fā)生特征，將洪澇災害、干旱、風災和冰雹四種氣象災害在當年總災害中所占比重進行統(tǒng)計，分析氣象災害引發(fā)的災害程度。結(jié)果（圖2）表明，暴雨洪澇、干旱、大風和冰雹災害的比重分別為14.9%、45.2%、10.6%、29.3%，其中干旱和冰雹是濰坊發(fā)生受災面積最重的兩種農(nóng)業(yè)氣象災害。干旱災害比重超過90%的年份主要發(fā)生在1979、1981、1983、2000-2002、2006-2009、2014年，2000年以來的連年大旱造成的損失嚴重；冰雹災害比重超過90%的年份主要發(fā)生在1982、1986、2004-2005年，每年都有不同程度的冰雹災害發(fā)生，每次發(fā)生時造成的受災面積相對較小，但發(fā)生次數(shù)較多，農(nóng)作物受災損失嚴重；洪澇災害比重較大的年份主要出現(xiàn)在1998和2013年；風災比重相對較少，一般伴隨著暴雨、冰雹等天氣出現(xiàn)，1988、1990-1995年所占比重在23%～49%。

圖21978-2015年濰坊市主要氣象災害所占比重

2.2氣象災害對糧食產(chǎn)量的影響

濰坊是農(nóng)業(yè)大市，農(nóng)作物種植面積廣，糧食產(chǎn)量高，西部與南部屬于山區(qū)丘陵地帶，基礎(chǔ)設施薄弱，自然抗災能力差，受災強度大，對糧食產(chǎn)量影響較大。從濰坊市農(nóng)業(yè)氣象災害與糧食播種面積、糧食產(chǎn)量之間的關(guān)系（圖3）可知，農(nóng)作物播種面積變化較小，略呈增加趨勢；隨著農(nóng)業(yè)科技水平的提高，糧食產(chǎn)量呈顯著增加趨勢，氣候傾向率達到5.4×105 t/10a（通過了α=0.001的顯著性檢驗），而受災面積呈顯著下降趨勢，氣候傾向率為7.3×104 hm2/10a（通過了α=0.05的顯著性檢驗），糧食產(chǎn)量與受災面積呈現(xiàn)明顯負相關(guān)關(guān)系。1978-1979、1981、1984、1987-1989、1992、1997-2002、2014年，主要災害的總受災面積較大，糧食產(chǎn)量明顯減少；1993-1996、2006-2013年，氣象災害減少，糧食產(chǎn)量提高。因此，氣象災害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生直接影響，成為糧食產(chǎn)量增減的重要原因之一。

圖31978-2015年農(nóng)業(yè)氣象災害與糧食播種面積、糧食產(chǎn)量的關(guān)系

2.3各類農(nóng)業(yè)氣象災害年際變化特征

濰坊市每年都有不同程度的農(nóng)業(yè)氣象災害發(fā)生，受災面積呈減少趨勢，年平均成災面積為28.7×104 hm2。按受災比重大小分析干旱、冰雹、暴雨洪澇、大風災害的年際變化特征。

2.3.1干旱災害年際變化趨勢干旱災害雖然發(fā)生的頻次少，但是影響范圍大、持續(xù)時間長，受災程度重。由圖4可知，38年來，干旱受災面積呈波動性下降，階段變化明顯，氣候傾向率為-4.04×104 hm2/10a，平均受災面積為19.6×104 hm2。20世紀70年代末與80年代初、1989年、2000年代初與末發(fā)生的干旱受災面積最大，最大值出現(xiàn)在1979年，達93.3×104 hm2，1999-2002年連續(xù)干旱受災面積達147.9×104 hm2，

變化趨勢

2006-2011年連續(xù)干旱受災面積達162.2×104 hm2；干旱受災面積在平均值以下的年份有1980、1982-1983、1985-1996（除1989）、1998、2003-2005、2009、2011-2013、2015年，其中有17年未發(fā)生過干旱災害，受災面積統(tǒng)計結(jié)果為0。

2.3.2冰雹災害年際變化趨勢冰雹是一種局地性較強的農(nóng)業(yè)氣象災害，濰坊市冰雹常出現(xiàn)在每年的5-6月份，正值農(nóng)作物成熟收獲季節(jié)，而且冰雹發(fā)生頻次高，遭受冰雹的地區(qū)易產(chǎn)生嚴重的損失。從圖5冰雹受災面積的變化趨勢可知，冰雹受災面積呈顯著減少趨勢，氣候傾向率為-2.1×104 hm2/10a，年平均成災面積為4.1×104 hm2。38年中，除1992、2011、2013年未發(fā)生冰雹災害外，其余年份均發(fā)生不同程度的冰雹災害，受災面積最大的年份發(fā)生在1987年，達30.8×104 hm2。統(tǒng)計資料顯示，1987年5月23日凌晨發(fā)生冰雹天氣，冰雹大者如雞蛋，持續(xù)10～15 min，同年7月7日，降雹持續(xù)20 min，地面冰雹厚度5 cm，最厚的地方達7 cm以上，因冰雹局地性強，冰雹多發(fā)區(qū)易產(chǎn)生較嚴重的災害。

2.3.3洪澇災害年際變化趨勢洪澇災害主要是短時間內(nèi)降水量大而造成的一種災害，濰坊地區(qū)遭受暴雨、大暴雨時易發(fā)生洪澇災害，以夏季雨澇為主。從圖6可知，洪澇受災面積變化趨勢不明顯，呈波動性變化，年平均成災面積為3.4×104 hm2。1987年與1997年受災面積的變化幅度呈主高峰，分別為30.8×104 hm2與45.1×104 hm2；1990、1998-1999、2012年，洪澇受災面積的變化幅度呈次高峰；1978-1986連續(xù)9年、2000-2011連續(xù)12年受災面積低于洪澇年平均受災面積，除1981、1984、1986、1989、1991-1993、2002、2006、2014年未發(fā)生洪澇災害外，1996年受災面積最小，為30 hm2。洪澇災害雖然發(fā)生的次數(shù)少，但危害很大，1997年8月19-20日，濰坊各縣市區(qū)均遭受了特大暴雨襲擊，直接經(jīng)濟損失達16.55億元。

2.3.4大風災害年際變化趨勢濰坊市春季的干燥大風易引發(fā)風災，出現(xiàn)6級（平均風速10.8 m/s）以上大風時，對農(nóng)作物生長的影響非常大。由圖7可知，大風受災面積呈顯著減少趨勢，氣候傾向率為0.9×104 hm2/10a（通過了α=0.05的顯著性檢驗），年平均成災面積為1.6×104 hm2。在20世紀70年代末80年代初和80年代末90年代初，風災面積較大，最大年份出現(xiàn)在1988年，受災面積達15.4×104 hm2，其次出現(xiàn)在1990年，受災面積達11.0×104 hm2，1994-2015年連續(xù)22年大風受災面積小于年平均值。統(tǒng)計資料顯示，1988年6月1日，濰坊全市遭受大風襲擊，平均風力7～9級，局部10級以上；1990年7月15-16日，濰坊全市遭受暴風雨襲擊，風力達8～10級，局部11級以上，這種范圍大、持續(xù)時間長、風力強的大風出現(xiàn)在春夏季節(jié)，造成損失較高。

3.1總氣象災害的空間分布特征

利用EOF正交經(jīng)驗函數(shù)分析1978-2015年9個縣市區(qū)38年氣象災害的空間分布特征。圖8顯示，受災率大值區(qū)主要出現(xiàn)在濰坊西部與南部，臨朐受災率最大，為0.211，其次是諸城、安丘，受災率分別為0.209、0.193；東部、北部受災率相對較小，高密受災率最小，僅為0.119，其次為壽光和寒亭。濰坊西部與南部為山區(qū)和丘陵地形，易發(fā)生干旱、冰雹、洪澇等氣象災害，受災率較高，成為氣象災害的重災區(qū)，北部地區(qū)易出現(xiàn)風災，風災影響面積較小，東部受災率低，受災程度相對弱。

3.2四種氣象災害的空間分布特征

從圖9a干旱災害分布可知，西部臨朐、青州、昌樂的旱災最為嚴重，其次是東北部的昌邑和寒亭，再次是諸城和安丘的西部，受災率在0.102～0.147，其他地區(qū)的受災率均在0.008～0.010。可見，西部是干旱的重災區(qū)，西部山區(qū)地形造成土壤水分喪失快，影響了農(nóng)作物的播種及生長，易引發(fā)旱情；旱災持續(xù)時間較長，局部性或區(qū)域性的旱災經(jīng)常發(fā)生，統(tǒng)計資料表明，濰坊地區(qū)易發(fā)生春夏連旱、夏秋連旱等，連旱造成的災害更加嚴重。

從圖9b冰雹災害分布情況可知，安丘西部和臨朐南部的雹災最嚴重，受災率分別達到0.061和0.053，其次是濰坊南部的諸城、西部的青州和西北部的壽光，受災率在0.044～0.048，再次是昌樂、寒亭和昌邑，受災率在0.003～0.004，東南部的高密受災率最小。冰雹災害是一種局地性很強的氣象災害，雖然影響范圍小，但對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害較為嚴重[13]，濰坊西部山區(qū)與南部丘陵地帶是冰雹多發(fā)地。

洪澇災害分布情況可知，濰坊南部的諸城災情最嚴重，受災率為0.054，其次是安丘和昌樂兩地，受災率在0.003～0.004，濰坊西部和北部災情最輕，受災率0.010。對比圖9a和9c可知，濰坊西部、南部的旱災和洪澇災害分布基本成反向變化。

從圖9d風災分布情況可知，濰坊北部的寒亭、壽光、昌邑是風災的重災區(qū)，受災率最大為0.009，其次東南部的諸城和高密，風災最小的地方出現(xiàn)在西部的臨朐，受災率不足0.001。濰坊北部頻臨渤海灣，受海陸熱力性質(zhì)差異大的影響，北部的風力較大，易出現(xiàn)大風天氣，對露地農(nóng)作物的影響較大。

4結(jié)論

利用1978-2015年38年資料分析濰坊市農(nóng)業(yè)氣象災害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響及其時空分布特征，主要結(jié)論如下：

（1）濰坊市出現(xiàn)的氣象災害有17種，累計出現(xiàn)230次，出現(xiàn)最多的是冰雹、暴雨洪澇、大風、干旱，災害比重的年際變化也很大，受災面積比重分別為29.3%、14.9%、10.6%、45.2%，干旱和冰雹災害最為嚴重。

（2）氣象災害與糧食產(chǎn)量呈負相關(guān)關(guān)系，即受災面積大，糧食產(chǎn)量低；受災面積小，糧食產(chǎn)量高。

（3）濰坊市總氣象災害受災面積以7.3×104 hm2/10a速率呈下降趨勢，年平均成災面積為28.7×104 hm2。干旱受災面積呈波動性下降，20世紀70年代末與80年代初、1989年、2000年代初與末發(fā)生的干旱受災面積較大；冰雹受災面積呈顯著減少趨勢，除1992、2011、2013年三年外，每年都會出現(xiàn)冰雹災害；暴雨洪澇災害變化趨勢不明顯，呈波動性變化，1987與1997年受災面積的變幅出現(xiàn)兩個高峰；大風受災面積呈顯著減少趨勢，20世紀70年代末80年代初和80年代末90年代初，風災面積較大。

（4）濰坊市主要氣象災害出現(xiàn)在西部與南部，臨朐受災率最大，其次是諸城、安丘，東部與北部受災率小。各種氣象災害的空間分布不統(tǒng)一，干旱災害多發(fā)生在西部的臨朐、青州、昌樂，其次是東北部的昌邑和寒亭，再次是諸城和安丘的西部；冰雹災害分布范圍大，安丘西部和臨朐南部的雹災最嚴重，其次是南部諸城、西部青州和西北部壽光；洪澇災害多發(fā)生在南部諸城，其次是安丘和昌樂，濰坊西部、南部的旱災和洪澇災害分布基本成反向變化；風災主要出現(xiàn)在北部的寒亭、壽光、昌邑，其次東南部的諸城和高密。

參考文獻：

[1]陳懷亮， 鄧偉， 張雪芬， 等. 河南小麥生產(chǎn)農(nóng)業(yè)氣象災害風險分析及區(qū)劃[J]. 自然災害學報， 2006， 15（1）：136-140.

[2]程純樞. 中國的氣候與農(nóng)業(yè)[M]. 北京： 氣象出版社， 1991： 542-603.

[3]房世波， 陽晶晶， 周廣勝， 等. 30年來我國農(nóng)業(yè)氣象災害變化趨勢和分布特征[J]. 自然災害學報， 2011， 20（5）：69-73.

[4]盧麗萍， 程叢蘭， 劉偉東， 等. 30年來我國農(nóng)業(yè)氣象災害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響及其空間分布特征[J]. 生態(tài)環(huán)境學報， 2009， 18（4）：1573-1578.

[5]王靜， 劉煥斌， 曹潔， 等. 1984-2013年山東省主要氣象災情特征分析[J].內(nèi)蒙古氣象，2015（5）：53-56.

[6]孫霞， 俞海洋， 孫斌， 等. 河北省主要氣象災害時空變化的統(tǒng)計分析[J].干旱氣象，2014，32（3）：388-340.

[7]邵末蘭， 向純怡 . 湖北省主要氣象災害分類及其特征分析[J].暴雨災害，2009，28（2）：179-185.

[8]解明恩， 程建剛 范菠. 云南氣象災害的時空分布規(guī)律[J].自然災害學報，2004，13（5）：40-47.

[9]朱保美， 周清， 胡雪紅， 等. 德州市農(nóng)業(yè)氣象災害特征與區(qū)域分布[J].山東農(nóng)業(yè)科學，2015，47（11）：94-98.

[10]溫克剛. 中國氣象災害大典[M]. 北京：氣象出版社，2006.

[11]魏亞剛， 陳思. 23年來河南省主要氣象災害對農(nóng)業(yè)的影響及時空分布特征[J].云南地理環(huán)境研究，2015，27（3）：65-71.

[12]魏鳳英. 現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預測技術(shù)[M]. 北京：氣象出版社，2007：155-122.

山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學2017，49（2）：142～146Shandong Agricultural Sciences山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學第49卷第2期王可，等：濟寧青山羊微衛(wèi)星標記多態(tài)性分析DOI：10.14083/j.issn.1001-4942.2017.02.030

收稿日期：2016-07-07

基金項目：山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系羊產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團隊項目（SDAIT-10-02）

作者簡介：王可（1971-），女，博士，研究員，研究方向：羊分子育種。 E-mail：sduwangke@163.com