山西省近10 a來(lái)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害及其特征分析

田國(guó)珍 ，米曉楠 ，王志偉 ，樊 瑋 ，趙 芳

（1.山西省氣候中心，山西太原030002；2.山西省氣象信息中心，山西太原030002）

山西地處中緯度地帶的華北黃土高原，大氣環(huán)流的季節(jié)性變化明顯，屬大陸性季風(fēng)氣候。自然條件復(fù)雜，在同緯度近鄰兩地的氣象要素時(shí)空分布差異很大，造成氣象災(zāi)害頻繁發(fā)生[1-4]。山西省自古以來(lái)就是農(nóng)業(yè)大省，全省因氣象災(zāi)害造成的農(nóng)業(yè)損失平均每年達(dá)幾十億元,最為嚴(yán)重的1996年經(jīng)濟(jì)損失占全省GDP的13.8%[5-8]。因此，分析山西省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害分布特征和變化規(guī)律對(duì)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和提高農(nóng)民收入具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

常規(guī)的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害研究通常是根據(jù)發(fā)生災(zāi)害的臨界氣象指標(biāo)為準(zhǔn)[9-12]，分析氣象因子在受災(zāi)臨界范圍的內(nèi)外確定是否受災(zāi)，還有的研究是以災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)[13]，表現(xiàn)的是發(fā)生災(zāi)害的頻率，而實(shí)際產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，并且對(duì)國(guó)家和人民造成經(jīng)濟(jì)損失的是實(shí)際成災(zāi)面積和受災(zāi)程度，山西省氣候中心從2005年底開(kāi)始進(jìn)行季度生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)，其中對(duì)于災(zāi)害的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于山西省11個(gè)地市的各季度實(shí)際受災(zāi)面積的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

災(zāi)害統(tǒng)計(jì)常用發(fā)生的次數(shù)來(lái)計(jì)算，有的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害是短時(shí)間致災(zāi)，如冰雹、暴雨、霜凍，但有的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害常常表現(xiàn)出持續(xù)氣象條件致災(zāi)，比如干旱、連陰雨，以災(zāi)害發(fā)生的頻次雖然能表示一定程度的受災(zāi)面積，但是具體受災(zāi)范圍和受災(zāi)程度卻表現(xiàn)不出來(lái)，本研究利用山西省2006—2017年以來(lái)，各季度農(nóng)業(yè)災(zāi)情資料和農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害受災(zāi)面積來(lái)研究山西省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害受災(zāi)特征。

1.2 數(shù)據(jù)處理方法

利用Excel軟件，采用常規(guī)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)圖表繪制；利用arcmap軟件進(jìn)行分區(qū)分布圖繪圖處理。

受災(zāi)面積按照受災(zāi)程度不同分為輕度受災(zāi)面積、中度受災(zāi)面積、重度受災(zāi)面積和絕收面積4種；季節(jié)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)為：春季是3—5月，夏季是6—8月，秋季是9—11月，冬季是12—2月。

2 結(jié)果與分析

為了便于比較不同時(shí)間、不同種類災(zāi)害受災(zāi)面積的大小，將各種受災(zāi)程度按不同的權(quán)重進(jìn)行歸一化計(jì)算得到成災(zāi)面積。

其中，S*為成災(zāi)面積，Si為各種程度的受災(zāi)面積，Ci為成災(zāi)指數(shù)（輕度受災(zāi)面積、中度受災(zāi)面積、重度受災(zāi)面積和絕收面積的Ci分別為0.25，0.5，0.75，1）。

2.1 年變化特征

對(duì)山西省2006—2017年災(zāi)情資料進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，近10 a年來(lái)山西省的主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害有干旱、冰雹、大風(fēng)、病蟲(chóng)害、霜凍、低溫冷害、暴雨、洪澇、連陰雨、干熱風(fēng)、雪災(zāi)等（圖1）。其中，干旱的情況最多，占57.5%，超過(guò)其他災(zāi)害的總和；其次是低溫冷害、霜凍、冰雹、連陰雨、病蟲(chóng)害、暴雨，所占的比例均在5%～10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于干旱；風(fēng)災(zāi)、干熱風(fēng)、雪災(zāi)、森林火災(zāi)所占的比例則在1%以下（由于發(fā)生面積較小，將干熱風(fēng)、雪災(zāi)、森林火災(zāi)等統(tǒng)稱為其他），對(duì)山西省的農(nóng)業(yè)帶來(lái)的災(zāi)害較為微小。

從年度來(lái)看（圖2），2006—2017年山西省主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害年成災(zāi)面積在2007，2010，2013，2015年表現(xiàn)為一個(gè)小高峰，且表現(xiàn)出以2～3 a為周期規(guī)律的變化，總體趨勢(shì)表現(xiàn)為波浪式下降。

谷祺教授的另一篇題為《論成本計(jì)劃的適應(yīng)性》的學(xué)術(shù)論文，第一次系統(tǒng)闡述了在我國(guó)有計(jì)劃的商品經(jīng)濟(jì)條件下，如何完善成本計(jì)劃工作，提高成本計(jì)劃的準(zhǔn)確程度和指導(dǎo)意義，從而加強(qiáng)成本控制，探索新的成本計(jì)劃編制方法。該文科學(xué)地總結(jié)了社會(huì)主義成本計(jì)劃管理工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)介紹了彈性預(yù)算法和邊際利潤(rùn)法的基本原理和適用條件，概括和豐富了成本計(jì)劃的專門方法，得到了理論和實(shí)務(wù)界的充分肯定。中國(guó)會(huì)計(jì)學(xué)會(huì)將該文編入《1986年會(huì)計(jì)學(xué)論文選》（中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社1988年版），該文被評(píng)為東北財(cái)經(jīng)大學(xué)1986年度優(yōu)秀論文、遼寧省會(huì)計(jì)學(xué)會(huì)1988年度優(yōu)秀論文。

2.2 不同季節(jié)年變化特征

選取干旱、低溫冷害、霜凍、冰雹、連陰雨、病蟲(chóng)害、暴雨共7種主要災(zāi)害進(jìn)行不同季節(jié)年變化特征分析，根據(jù)2006—2017年山西省11個(gè)地市上報(bào)的各季度災(zāi)害受災(zāi)面積數(shù)據(jù)，計(jì)算繪制了10 a來(lái)各季度主要災(zāi)害成災(zāi)面積柱狀圖（圖3）。

從圖3可以看出，山西省主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害發(fā)生面積由高到低分別為：夏季、春季、秋季、冬季，且夏季普遍發(fā)生災(zāi)害，成災(zāi)面積變化輻度較小，春、秋季成災(zāi)面積變化輻度較大，具有突發(fā)性，易出現(xiàn)極值。

2.3 不同災(zāi)害年變化特征

根據(jù)2006—2017年山西省11個(gè)地市上報(bào)的各季度災(zāi)害受災(zāi)面積數(shù)據(jù)，分別計(jì)算繪制了10 a來(lái)各主要災(zāi)害分季度逐年成災(zāi)面積折線圖（圖4）。

從圖4可以看出，單季成災(zāi)面積最大的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害依次為干旱＞低溫冷害＞連陰雨＞霜凍，呈逐年下降趨勢(shì)的災(zāi)害有：低溫冷害、霜凍、連陰雨、病蟲(chóng)害、洪澇、其他災(zāi)害；呈逐年上升趨勢(shì)的災(zāi)害有：冰雹、暴雨、風(fēng)災(zāi)。

旱災(zāi)總量表現(xiàn)為：夏季＞春季＞秋季＞冬季，其中，春季旱災(zāi)成災(zāi)面積出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，夏季和秋季表現(xiàn)為波動(dòng)性變化；低溫冷害主要發(fā)生在春季。

四季均有發(fā)生的災(zāi)害為干旱和低溫冷害；春、夏、秋季均有發(fā)生的災(zāi)害有冰雹、病蟲(chóng)害、洪澇、風(fēng)災(zāi)，且主要發(fā)生在夏季，春季和秋季只有零星發(fā)生，面積也相對(duì)較小；發(fā)生在夏季和秋季的災(zāi)害為連陰雨，且主要發(fā)生在秋季；單季發(fā)生的災(zāi)害為霜凍（春季）和暴雨（夏季）。

干旱、冰雹、病蟲(chóng)害、暴雨、風(fēng)災(zāi)表現(xiàn)為連續(xù)性發(fā)生，發(fā)生頻率較高，低溫冷害、霜凍、連陰雨、洪澇則表現(xiàn)為突發(fā)性較強(qiáng)。

2.4 各地市災(zāi)害分布特征

分別統(tǒng)計(jì)2008—2017年山西省11個(gè)地市的輕度、中度、重度和絕收4種受災(zāi)程度的受災(zāi)面積，匯總得到近10 a來(lái)各地市累積受災(zāi)面積，其結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，近10 a來(lái)山西省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害受災(zāi)主要發(fā)生在春季和夏季，春季以輕度受災(zāi)為主，夏季受災(zāi)面積輕度、中度都較多。春季受災(zāi)面積較大的地市分布在中部和南部，夏季受災(zāi)面積較大的地市主要分布在西北部。全年來(lái)看，呂梁、臨汾、運(yùn)城受災(zāi)最為嚴(yán)重。

為了比較各季節(jié)各地市受災(zāi)面積的大小，將各種受災(zāi)程度按不同的權(quán)重進(jìn)行歸一化計(jì)算，按照公式（1）計(jì)算得到各地市成災(zāi)面積數(shù)值如圖5所示。從圖5可以看出，夏季成災(zāi)面積的總量較其他季節(jié)大，且除臨汾和運(yùn)城外，各地市成災(zāi)面積表現(xiàn)為夏季＞春季＞秋季＞冬季。夏季成災(zāi)面積有3峰4谷，3個(gè)峰值分別為呂梁、朔州、大同，4個(gè)谷值分別為臨汾、太原、長(zhǎng)治、陽(yáng)泉。全年來(lái)看，運(yùn)城、臨汾、呂梁成災(zāi)面積總量較大。

表1 山西省11個(gè)地市各季節(jié)累積受災(zāi)面積情況 萬(wàn)hm2

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

本研究基于2006—2017年山西省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害數(shù)據(jù)，從發(fā)生農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的受災(zāi)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，山西省12 a來(lái)主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害累積成災(zāi)面積干旱最多，占57.5%，其次依次是低溫冷害、霜凍、冰雹、連陰雨、病蟲(chóng)害、暴雨；大風(fēng)、干熱風(fēng)、雪災(zāi)、森林火災(zāi)等對(duì)山西農(nóng)業(yè)的災(zāi)害較為微小?？傮w表現(xiàn)出以2～3 a為周期規(guī)律的變化，呈現(xiàn)波浪式下降趨勢(shì)。

從不同季節(jié)來(lái)看，山西省主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害發(fā)生面積由高到低分別為：夏季、春季、秋季、冬季，且夏季普遍發(fā)生災(zāi)害，成災(zāi)面積變化輻度較小；春、秋季成災(zāi)面積變化輻度較大，具有突發(fā)性，易出現(xiàn)極值。

從不同災(zāi)害來(lái)看，霜凍、低溫冷害主要發(fā)生在春季；旱災(zāi)、冰雹、病蟲(chóng)害、洪澇、風(fēng)災(zāi)、暴雨主要發(fā)生在夏季；連陰雨主要發(fā)生在秋季。

呈逐年下降趨勢(shì)的災(zāi)害有春旱、低溫冷害、霜凍、連陰雨、病蟲(chóng)害、洪澇、其他災(zāi)害；呈逐年上升趨勢(shì)的災(zāi)害有冰雹、暴雨、風(fēng)災(zāi)。干旱、冰雹、病蟲(chóng)害、暴雨、風(fēng)災(zāi)表現(xiàn)為頻率較高；低溫冷害、霜凍、連陰雨、洪澇則表現(xiàn)為突發(fā)性較強(qiáng)。

從不同地市來(lái)看，山西省2008—2017年農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害各地市受災(zāi)面積表現(xiàn)為夏季＞春季＞秋季＞冬季，春季以輕度受災(zāi)為主，夏季受災(zāi)面積輕度、中度都較多。夏季受災(zāi)面積的總量較其他季節(jié)大，主要分布在西北部的呂梁、朔州、大同；春季受災(zāi)面積較大的地市主要分布在中部和南部。

3.2 討論

已有研究表明[14-16]，山西省自1961年以來(lái)平均氣溫呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，年降水量呈現(xiàn)明顯的減少趨勢(shì)，韓蘭英等[17-20]研究表明，華北地區(qū)自1961年以來(lái)干旱呈現(xiàn)明顯的加重趨勢(shì)，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，重度干旱的頻次較高，且春季干旱高于其他季節(jié)，這與本研究的結(jié)果相悖。本研究統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，近12 a來(lái)，山西省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害成災(zāi)面積呈現(xiàn)波浪式下降趨勢(shì)，夏季總成災(zāi)面積和干旱成災(zāi)面積較大，春旱成災(zāi)面積出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。說(shuō)明山西省特殊的地理環(huán)境導(dǎo)致災(zāi)害的特征與大區(qū)域不盡相同，分析其原因，一方面可能是由于全球氣候變暖，極端氣候事件頻發(fā)，尤其是對(duì)冬季和夏季的降水和氣溫影響較大，由于山西省大部分地區(qū)作物為大秋作物，所以冬季的氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的災(zāi)害影響較小，主要影響表現(xiàn)在夏季，極端旱澇加劇了夏季農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的發(fā)生。另一方面，自2000年開(kāi)始實(shí)施退耕還林還草政策以來(lái)，一些坡度大于25度的耕地實(shí)行了退耕還林還草，由于這部分土地原本種植條件較差、抗災(zāi)力較低，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾筒莸睾?，一方面改善了局地生態(tài)環(huán)境，另一方面也減少了農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害受災(zāi)面積的總量。

隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變以及國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)科技投入的加強(qiáng)，一方面農(nóng)田水利建設(shè)的加強(qiáng)，降低了旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)；另一方面通過(guò)品種改良、積極推廣抗旱品種，提高了作物自身的抗旱能力，從而降低了實(shí)際成災(zāi)面積。

當(dāng)然，本研究所使用數(shù)據(jù)也存在一定的誤差，受災(zāi)面積為各地市農(nóng)業(yè)氣象工作人員統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，由于統(tǒng)計(jì)人員不同，會(huì)造成一定的差異。本研究使用的受災(zāi)面積數(shù)據(jù)，未考慮各地市行政面積的差異，以及各地市地形造成的可利用土地面積的差異，單純地比較各地市受災(zāi)面積來(lái)表示其受災(zāi)程度的高低。