新疆農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估研究*

王芳芳，季 芬

（1.新疆氣象局，新疆 烏魯木齊 830002；2.烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站）

0 前言

在新疆地區(qū)，農(nóng)業(yè)以綠洲農(nóng)業(yè)為主體，因此對氣象災(zāi)害的承受和恢復(fù)能力相對較低，尤其是進(jìn)入新世紀(jì)后，新疆的氣象災(zāi)害及其衍生的災(zāi)害種類增多、頻率加快，災(zāi)情也更為嚴(yán)重，這些極端的氣象事件為新疆農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。對新疆農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估研究，可以更好地了解新疆氣象災(zāi)害形式及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的影響，從而為合理制定新疆農(nóng)業(yè)氣象適應(yīng)政策和農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)提供可靠依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

新疆位于我國西北邊陲，地處東經(jīng)73 040'～96 018'，北緯34 025'～48 010'，占地面積大約為166萬km2。新疆遠(yuǎn)離海洋，身居內(nèi)陸，加之四周有高山阻隔，因此形成了較為明顯的溫帶大陸性氣候，這使得新疆地區(qū)晝夜溫差大，降水量少，整體較為干旱，年平均降水量大約為150 mm，同時(shí)各地區(qū)的降水量差距很大[1]。新疆的種植業(yè)主要分布在盆地邊緣的綠洲帶，為此，新疆農(nóng)業(yè)又被稱之為綠洲農(nóng)業(yè)，灌溉用水主要是依靠高山積雪，小麥、玉米、高粱、棉花、甜菜、瓜果（葡萄、哈密瓜）是新疆綠洲的特色農(nóng)產(chǎn)品。與內(nèi)陸地區(qū)相比，新疆受全球氣候變化影響更為顯著，近些年新疆極端氣候水文事件加劇，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)不斷加大。

1.2 研究數(shù)據(jù)來源

本次在對新疆農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估研究時(shí)，相關(guān)的數(shù)據(jù)資料主要來源于國家氣象中心1970—2017年54個(gè)氣象站的地面氣候資料，氣象災(zāi)害資料來源于中國種植信息網(wǎng)，選自1970—2017年新疆地區(qū)發(fā)生的水災(zāi)、旱災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)、低溫災(zāi)及具有受災(zāi)面積、農(nóng)作物災(zāi)害波及面積的資料，調(diào)查中相關(guān)數(shù)據(jù)資料都通過了一致性檢驗(yàn)，包括滑動(dòng)t檢驗(yàn)、偏離積累法檢驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)一致性檢驗(yàn)等，同時(shí)使用了RclimaDex軟件進(jìn)行了相關(guān)數(shù)據(jù)分析，以保障對新疆農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估研究的準(zhǔn)確性。

表1 新疆氣象災(zāi)害各時(shí)間階段成災(zāi)率和受災(zāi)率情況 %

1.3 風(fēng)險(xiǎn)評估方法

將新疆地區(qū)的水災(zāi)、旱災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)、低溫災(zāi)的總成災(zāi)率、受災(zāi)率及在新疆各市縣的發(fā)生頻率作為風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)，具體而言，成災(zāi)率是災(zāi)害成災(zāi)面積與農(nóng)作物播種面積之間的比值，而受災(zāi)率是災(zāi)害受災(zāi)面積與農(nóng)作物播種面積之間的比值。同時(shí)，調(diào)查還使用了信息擴(kuò)散論對新疆農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)做出評估，從而彌補(bǔ)調(diào)查資料數(shù)據(jù)的不足，進(jìn)一步為評估結(jié)果的準(zhǔn)確性提供保障[2]。具體而言，在信息擴(kuò)散論下，就是將一個(gè)只有一個(gè)觀測值的樣本數(shù)據(jù)，通過將其變成一個(gè)模糊集的方式，從而對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行極值化模糊數(shù)學(xué)處理，具體的結(jié)算過程如下，如我們設(shè)定一個(gè)災(zāi)害指數(shù)域?yàn)閁={u1+u2+u3+u4+…+un}，將觀測樣本所攜帶的信息擴(kuò)散給U的所有點(diǎn)，那么（xj-uj）2/2h2]，在此公式之中，h 就是擴(kuò)散系數(shù)，我們可以根據(jù)樣本合集中的最大集b和最小值a，從而確定最終的樣本個(gè)數(shù)m，最終計(jì)算出：

式中，P（uj）是最終所求的災(zāi)害超越概率風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 新疆氣象災(zāi)害情況

在本次對新疆農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評估研究中，通過數(shù)據(jù)調(diào)查分析及相關(guān)計(jì)算，得出了1970—2017年新疆氣象災(zāi)害成災(zāi)和受災(zāi)情況，具體見表1。

分析調(diào)查數(shù)據(jù) （表1）可以發(fā)現(xiàn)，在2000—2010年間，新疆氣象災(zāi)害無論是成災(zāi)率還是受災(zāi)率，都呈迅猛上升趨勢，并且其中以旱災(zāi)的成災(zāi)受災(zāi)最為明顯，每10年的旱災(zāi)受災(zāi)增長率大約可以達(dá)到68.9%，在 2000—2010年，新疆的旱災(zāi)成災(zāi)率和受災(zāi)率達(dá)到峰值。其次是風(fēng)雹災(zāi)，在新疆地區(qū)風(fēng)雹災(zāi)每10年的增長率大約可以達(dá)到57.7%，在2010—2017年間才稍有下降[3]。然后是低溫災(zāi)，新疆地區(qū)的低溫災(zāi)是在進(jìn)入1990年后呈明顯增加趨勢，同樣是在2000—2010年達(dá)到了最大值。最后是洪水災(zāi)，由于新疆地區(qū)特殊的地理氣候特點(diǎn)，新疆受洪、水災(zāi)的影響相對較小。

通過上述數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在將近半個(gè)世紀(jì)中，新疆農(nóng)業(yè)主要是受四種災(zāi)害威脅，即洪水災(zāi)、旱災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)和低溫災(zāi)，而這些氣象災(zāi)害的發(fā)生位置，洪水災(zāi)主要集中在天山南北坡及伊犁河谷地帶；旱災(zāi)的面積較為廣泛，在新疆各地都曾有旱災(zāi)發(fā)生；而風(fēng)雹災(zāi)主要集中在天山中部和土鄯托的交界處；低溫災(zāi)主要出現(xiàn)在博州和阿勒泰地區(qū)。上述四種災(zāi)害，通過近些年的相關(guān)環(huán)境保護(hù)治理，成災(zāi)率和受災(zāi)率都有一定的下降。

2.2 新疆氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估

2.2.1 風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)評估

從表2可以看出，通過上表分析可以發(fā)現(xiàn)，新疆各地區(qū)氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)概率10%的發(fā)生最高地區(qū)為阿克蘇；氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)概率20%的發(fā)生最高地區(qū)為阿克蘇；氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)概率30%的發(fā)生最高地區(qū)為哈密和吐魯番；氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)概率40%的發(fā)生最高地區(qū)為哈密；氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)概率50%的發(fā)生最高地區(qū)為哈密；氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)概率60%的發(fā)生最高地區(qū)為哈密；氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)概率70%的發(fā)生最高地區(qū)為哈密；氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)概率80%的發(fā)生最高地區(qū)為哈密；氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)概率90%的發(fā)生最高地區(qū)為博州；氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)概率100%的發(fā)生最高地區(qū)為博州[4]。通過對幾種氣象災(zāi)害的綜合分析，可以發(fā)現(xiàn)在新疆地區(qū)吐魯番、阿克蘇、哈密及博州是農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生最高的地區(qū)，因此，在對新疆農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行防范時(shí)，應(yīng)該注重從上述四個(gè)地區(qū)入手。

表2 新疆各地區(qū)氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)概率

2.2.2 農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量風(fēng)險(xiǎn)評估

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害作為一種具有嚴(yán)重性威脅的自然災(zāi)害，對農(nóng)業(yè)產(chǎn)生最直接的一種風(fēng)險(xiǎn)就是農(nóng)作物產(chǎn)品的產(chǎn)量，但是農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量并不是由單一的因素決定的，與生產(chǎn)投入中的各個(gè)因素都有一定的關(guān)系，我們可以通過運(yùn)用計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析的方式，對新疆地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量除其他投入因素以外的氣象災(zāi)害規(guī)模之間構(gòu)建線性分析模型，從而評估新疆氣象災(zāi)害對農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。具體可以采用如下公式計(jì)算：

式中，Y代表農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，作為被解釋變量；β0為常數(shù)項(xiàng)；βi表示與自然變量相對應(yīng)的估計(jì)參數(shù)；Xi表示解釋變量（農(nóng)作物播種面積、有效灌溉面積、化肥使用折純量、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、農(nóng)作物成災(zāi)面積）；εi表示隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)[5]。

通過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，農(nóng)作物成災(zāi)面積每變動(dòng)1%，其農(nóng)作物最終的產(chǎn)量就會下降0.84%，即在新疆地區(qū)，若是因氣象災(zāi)害導(dǎo)致1萬hm2耕地受災(zāi)，那么就會導(dǎo)致農(nóng)作物的產(chǎn)量下降8 389 t，造成較大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失，對新疆地區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分不利。通過風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，氣象災(zāi)害對新疆地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量會產(chǎn)生巨大的風(fēng)險(xiǎn)，為此需要針對性的對氣象風(fēng)險(xiǎn)作出相關(guān)預(yù)防。

3 小結(jié)

本次對新疆農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估研究，分析了1970—2017年間將近半個(gè)世紀(jì)新疆地區(qū)氣象風(fēng)險(xiǎn)及農(nóng)田受災(zāi)面積數(shù)據(jù)，通過風(fēng)險(xiǎn)評估得出了以下兩個(gè)方面的結(jié)論：（1）哈密地區(qū)是新疆旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)最高的地區(qū)，土鄯托是風(fēng)災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)最高的地區(qū)，阿克蘇冰雹風(fēng)險(xiǎn)最大，博州最易出現(xiàn)低溫災(zāi)農(nóng)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；（2）新疆氣象災(zāi)害與新疆農(nóng)作物產(chǎn)量之間呈線性關(guān)系，農(nóng)作物成災(zāi)面積每變動(dòng)1%，農(nóng)作物最終的產(chǎn)量就會下降0.84%。本次風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果，可為合理制定新疆農(nóng)業(yè)氣象適應(yīng)政策與農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。