探究提升農業(yè)氣象災害預測能力的有效措施

摘要 在農業(yè)生產中，農作物的正常生長發(fā)育依賴有利的氣象條件，當氣象條件不能滿足農作物生長需求時就會導致農作物減產、品質降低。因此，在農業(yè)生產中監(jiān)測、預防農業(yè)氣象災害，減輕農業(yè)氣象災害對農作物生長、成熟的負面影響十分重要。從農業(yè)氣象災害預測重要性分析入手，簡要論述了農業(yè)氣象災害預測技術發(fā)展與應用的現實狀況，并從發(fā)展現代農業(yè)、強化氣象信息預警能力、增強風險防范能力、采取長效性的應對措施、推進預測技術升級五大方面提出了提升農業(yè)氣象災害預測能力的有效措施。

關鍵詞 農業(yè)氣象災害；預測技術；預測能力

中圖分類號：S421 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）03–0166-03

在農業(yè)生產過程中，因不利氣候條件而導致農作物減產欠收的天氣氣候現象或過程被稱為農業(yè)氣象災害。由于特殊的地理位置、自然環(huán)境與氣候條件，我國是世界上農業(yè)自然災害最嚴重的國家之一。農業(yè)氣象災害的發(fā)生會損壞農田，給農戶帶來較大的經濟損失，并威脅我國農業(yè)產業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展?，F階段，我國針對農業(yè)氣象災害的防范以監(jiān)測預警、綜合防治為主，在監(jiān)測預測階段借助先進技術、設備、儀器、信息系統(tǒng)分析干旱、低溫冷害、寒害等農業(yè)氣象災害指標，基于預測結果開展災害預防、控制與救災等工作，以此確保農業(yè)生產的安全性。由此可見，農業(yè)氣象災害預測是災害防范的前端環(huán)節(jié)，需要不斷提升災害預測能力，為災害綜合防控提供決策支持。

1 農業(yè)氣象災害預測的重要性

在農業(yè)生產中，影響農作物生長、成熟的外界因素較多，以農業(yè)氣象災害為重點。農業(yè)氣象災害主要包括冷害、霜凍、干旱、洪澇、干熱風、冰雹等，具有季節(jié)性、局部性、多發(fā)性與并發(fā)性的特點。我國部分地區(qū)農業(yè)生產基礎設施薄弱，缺乏抗御自然災害的能力，一旦發(fā)生農業(yè)氣象災害，便會導致農作物減產，并帶來經濟損失，影響我國農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。開展及時、有效的農業(yè)氣象災害預測工作，可以為農業(yè)生產計劃的制訂提供科學依據，指導農戶在農業(yè)生產與農作物種植中充分利用有利的氣象條件，嚴格控制施肥量、灌水量，避開霜凍、低溫冷害、干熱風等氣象災害頻發(fā)的時期，并采取有效措施應對農業(yè)氣象災害，以避免造成較大的經濟損失。與此同時，農業(yè)氣象災害預測能夠為農作物病蟲害防治提供啟示。氣象因子不僅會直接影響農作物的生長發(fā)育、成熟，還會影響病原體、害蟲等的發(fā)生、發(fā)展、繁殖與擴散，進而導致不同時期農作物病蟲害危害程度、發(fā)生規(guī)模存在明顯的差異。通過農業(yè)氣象災害預測，可以掌握病蟲害發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，指導農戶適時、適期用藥，避免盲目或過度用藥增強病菌、害蟲的抗藥性，減輕病蟲害對農作物植株的危害，以此促進農業(yè)生產的科學性、合理性發(fā)展[1]。

2 農業(yè)氣象災害預測技術的發(fā)展與應用現狀

2.1 農業(yè)氣象災害的地面監(jiān)測

農業(yè)氣象災害的地面監(jiān)測是指監(jiān)測水、土、氣、生4個方面的氣象指標，如空氣溫度與濕度、土壤有效水含量等，并將所獲取的監(jiān)測指標與農作物生長對氣候環(huán)境、氣象條件的真實需求進行對比，以分析、判斷氣象條件對農作物生長發(fā)育、成熟的影響。該技術的優(yōu)勢在于精度高、效率高、時效性強，但存在成本高的不足。現階段，農業(yè)氣象災害預測工作通常以海拔、高度、坡度等地理信息的采集為前端環(huán)節(jié)，結合氣候學模型、蒸散量模型，利用地理信息對模型內的氣溫、濕度等數據進行修正，在豐富氣象模型內指標的同時，增強各個指標間的獨立性，使得所繪制的農作物生長模型可以如實反映氣象條件對農業(yè)生產的影響[2]。

2.2 農業(yè)氣象災害的遙感監(jiān)測

遙感技術是以電磁波理論為基礎，應用各類傳感器，以收集、處理遠距離目標所輻射與反射的電磁波信息并成像，以此達成探測與識別地面景物目標的綜合性技術。在農業(yè)氣象災害預測中，遙感監(jiān)測技術具有監(jiān)測范圍廣、信息獲取量大、監(jiān)測效率高、適應性強等顯著優(yōu)勢。農業(yè)氣象災害發(fā)生前后，農作物體內的生化組分、冠層結構等會發(fā)生變化，而不同氣象災害對農作物生理生化的影響不同，傳感器接收到的電磁波信息也會存在明顯的差異。農業(yè)氣象災害遙感監(jiān)測技術以農作物生理生化變化為依據，以電磁波信息分析為核心對氣象災害進行預測與評估。例如，在干旱災害預測中，用歸一化植被指數（NDVI）反映農作物的生長狀況，用條件溫度指數（TCL）體現溫度與農作物生長的關系，用條件植被溫度指數（VTCI）測算土壤水分，地表溫度與歸一化植被指數間的關系見圖1。

通過LST與NDVI間的負相關關系分析可以體現出植被覆蓋率、植被面積與氣候條件間的相互影響關系，預測農作物收獲前后和不同種植規(guī)模下干旱災害發(fā)生概率，做好干旱災害的預防與控制工作。例如，在收獲前停止灌漿，在生育期不同階段控制好灌水量等，在促進農作物生長的同時避免地溫過高、水分蒸發(fā)過快。

2.3 地理信息系統(tǒng)的預測技術

隨著農業(yè)氣象災害預測技術的發(fā)展，在實際工作中涉及對諸多信息與數據的采集與處理，如天氣實況、氣象預警、農作物生長狀況、農作物抗御災害能力、農作物種植分布等，其中既包含大量氣象屬性信息，又涉及諸多空間地理信息。在此背景下，地理信息系統(tǒng)預測技術應運而生。通過將地理信息系統(tǒng)（GIS）與氣象信息技術相結合，可以在分析處理地理信息技術的同時，與氣象數值計算模型相結合，直觀化地表達模型計算結果，并且實時化、持續(xù)性地提供空間與動態(tài)地理信息，為農業(yè)氣象災害預測與預防提供真實、可靠、完整與全面的數據支持。地理信息系統(tǒng)預測技術的應用以氣象臺站地理信息、歷史地面氣象資料、農業(yè)氣象災害指標、天氣預報資料等數據庫的建設為基礎，建立農業(yè)氣象災害監(jiān)控預測的推理程序，可以實現氣象災害實時監(jiān)測與未來一周預測。同時，系統(tǒng)包含氣象實時資料收集、地面氣象數據查詢分析、自動土壤水分站數據查詢分析等功能模塊，提供連續(xù)預測延遲性農業(yè)氣象災害的方法，可有效提升農業(yè)氣象災害監(jiān)控預測的地理精度[3]。

2.4 數理統(tǒng)計的預報技術

農業(yè)氣象災害預測中的數理統(tǒng)計預報技術是以災害指標為依據，借助時間序列與多元回歸等方式預測氣象災害情況的技術。在數理統(tǒng)計預報技術的支持下，當前農業(yè)氣象災害預測方法主要包括灰色評估法、決策樹法、作物生長動力學模型等。其中，灰色評估法更加符合農業(yè)氣象災害發(fā)生的隨機性、并發(fā)性、突發(fā)性特點，可以為農業(yè)減災提供有力的支持。以某省份干旱災害預測為例，在應用灰色評估法時，要獲取與分析數據，應確保數據來源的可靠性，可以從農業(yè)相關統(tǒng)計資料、農業(yè)部種植業(yè)管理司數據庫獲取原始數據，計算出農作物受災面積（作物產量較正常年份減產10%以上的面積）、成災面積（作物產量較正常年份減產30%以上的面積）與總種植面積間的比值作為受災率。采用灰色G（1，1）累加模型，根據農業(yè)干旱災害達到嚴重級別時的受災率得出原始時間序列，構建預測模型后得出絕對誤差，檢驗模型精度，若達到標準則可以進行氣象災害預測。按照受災率大小劃分災害程度，參照歷史干旱災害數據以掌握災害發(fā)生情況（表1），可得出未來發(fā)生嚴重干旱災害年份與某年份間的間隔時間，以此提前做好減災準備。

3 提升農業(yè)氣象災害預測能力的有效措施

3.1 大力發(fā)展現代農業(yè)

農業(yè)氣象災害預測只有服務于農業(yè)生產，才能夠提升農業(yè)氣象災害預測能力。實際上，農業(yè)氣象災害預測與現代農業(yè)體系建設間存在相互促進與相互影響的關系。農業(yè)氣象災害預測可以為農戶提供全天候、持續(xù)性且準確性的氣象信息，指導農戶科學安排農業(yè)生產、調整農業(yè)生產規(guī)模與種植方式，在不利氣象條件下采取有效措施促進農作物生長，轉變粗放式農業(yè)管理模式，消除盲目、隨意生產帶來的弊端，以此促進農業(yè)現代化發(fā)展。而現代農業(yè)體系的建設對農業(yè)氣象災害預測能力提出了更高的要求，可以推進農業(yè)氣象災害預測效能、技術水平的提升。因此，需要將服務現代農業(yè)建設、實際農業(yè)生產作為提升農業(yè)氣象災害預測能力的著力點，在充分掌握當地主要農作物品種、農作物種植規(guī)模、農作物分布情況、農作物生長習性的基礎上，切實做好地面氣象預測工作，結合氣象因子分析農作物生長狀況與產量，為農業(yè)生產提供指導與技術支持，幫助農戶不斷優(yōu)化農業(yè)種植結構，確保農戶經濟收入，以此顯著提高農業(yè)氣象災害預測能力。

3.2 強化氣象信息預警能力

農業(yè)氣象災害預測工作的主要任務在于將氣象災害相關信息實時傳遞給農業(yè)生產經營主體，為農業(yè)氣象災害的預防、控制與處理提供科學依據。為提升農業(yè)氣象災害預測能力，需要強化氣象信息預警能力。對此，氣象部門應當積極引入新技術、新設備、新儀器，以更加全面地采集氣象災害信息，例如，應用物聯網技術、人工智能技術、大數據技術等，多渠道、多層面采集氣象災害相關信息，進一步分析氣象條件與農作物生長間的關系，了解氣象條件對農業(yè)生產的影響；又如，應用現代探測技術、最新的天氣數值預報模型，以提升氣象觀測資料的準確性與可靠性，為現代農業(yè)發(fā)展提供精細化的氣象災害預測服務[4]。

3.3 增強風險防范能力

農業(yè)氣象災害的發(fā)生輕則導致農作物減產，重則導致顆粒無收，會帶來較為嚴重的經濟損失，并且對農業(yè)可持續(xù)發(fā)展構成威脅。因此，在農業(yè)氣象災害預測中，要融入風險防范理念，建立完善的農業(yè)氣象災害風險預警機制與響應機制。對此，可以在農業(yè)氣象災害預測中融合風險識別、評估工作，不僅需要預測當地主要氣象災害類型、危害程度、發(fā)生時間等，還應當預測氣象災害發(fā)生后可能對農作物生產造成的不良影響。例如，洪澇災害發(fā)生后農作物會處于缺氧環(huán)境，導致植株矮小、葉片黃化、根毛減少；干旱災害發(fā)生后，農作物植株會出現萎蔫現象；農作物染病后，植株枯萎甚至全株死亡。在此基礎上采取相應的風險防范措施，建立災后補救機制，根據不同氣象災害發(fā)生后，農作物生理生化指標變化特點以設定風險閾值，結合農作物田間監(jiān)測數據，當農作物長勢、狀況等超出風險閾值時發(fā)出預警，提醒氣象部門相關人員為農戶提供災害預防與災后補救指導，以此提高農業(yè)氣象災害預測能力。

3.4 采取長效性的應對措施

農業(yè)氣象災害具有突發(fā)性、頻發(fā)性的特點，不同地區(qū)的氣象特點、自然環(huán)境等差異性較大，氣象災害的類型與危害程度也有所不同，因此在農業(yè)氣象災害預測工作中，要堅持因地制宜的基本原則，結合當地實際情況、本年度農業(yè)發(fā)展計劃等，對農業(yè)氣象災害預測工作進行頂層設計與統(tǒng)籌安排，結合當地氣象災害發(fā)生發(fā)展規(guī)律，指導農戶選擇適宜的種植方式、種植結構與經營模式，調整當地產業(yè)結構，以最大限度地減輕氣象災害帶來的負面影響 [5]。

首先，要加深農民對生產環(huán)境、氣象災害的認識，提前做好心理準備和采取防御措施，在災害發(fā)生之時能夠冷靜應對。其次，要讓農民認識到防護林建設、農田基礎建設的重要性，前期的投入是非常有必要的，防風林可以有效地防風固沙、減少水土流失，從而減少農田的損失。最后，相關單位要不斷研究新產品，增強其抵抗自然災害的能力，以達到適應當地的生長條件和氣候的目的。

3.4.1 推進預測技術升級 技術創(chuàng)新是農業(yè)氣象災害預測能力提升的內在驅動力?，F階段，我國農業(yè)氣象災害預測技術水平明顯提升，在干旱、洪澇、冷害等氣象災害預測領域均形成了較為規(guī)范、標準的技術體系與預測方法，但依然存在使用單一氣象因素指標、監(jiān)控預測技術滯后、缺乏致災因子研究等問題。為此，需要加強對農業(yè)氣象災害因素的分析，提高災害預測整體水平。需要注意的是，要高度重視對技術預見人才的培養(yǎng)，高校應該開設相關領域的技術專業(yè)，引導學生注重技術的學習和數據分析能力的提升，提高專業(yè)前沿敏感度，鼓勵學生參與自然災害風險預測的實踐活動，從而提高該領域人員綜合素質，真正做到對災害的精準預測和早期預防。

3.4.2 采取有針對性補救措施 在農業(yè)生產過程中，難以避免自然災害的發(fā)生，尤其是暴雨、狂風等氣象災害在很大程度上影響著農民的收入。為了盡可能地減少農民的損失，降低氣象災害帶來的風險，就應該在災害來臨前制定針對性的補救性計劃。例如，在狂風肆虐之后，針對被刮倒的尚有生命力的農作物，可以采取用支撐架進行人工支撐的方式，確保農作物繼續(xù)生長；在發(fā)生冰雹、凍害之后，針對部分存活的農作物，可以采取澆水、補肥等措施進行挽救，將損失降到最低。另外，政府部門應該在自然災害發(fā)生后，對農民的損失情況進行統(tǒng)計，對于能進行補救的，及時給予方法和技術支持，幫助農民進行補救；對于無法進行補救的，政府部門可以給予相應的經濟補貼和政策支持，幫助農民渡過難關，使其心靈受到撫慰，增強與自然災害作斗爭的意志。

3.5 加大對自然災害防御的宣傳力度

氣象災害信息的有效流通能夠幫助農民做好心理建設和防御準備，在災害來臨之際，能夠迅速反應，采取相應的應急措施和補救措施，保障農民的經濟效益和生產質量。因此，相關部門應該加大宣傳力度，將自然災害易發(fā)的地區(qū)、易發(fā)的時段以及對哪些農作物會產生危害，制作成宣傳手冊，分發(fā)給農民。也可以通過講座、廣播和電視宣傳片的形式，將自然災害的特點和防御措施傳達給農民，通過氣象播報讓農民熟知農作物的生長規(guī)律，使其關注農作物在生長期的氣候變化，提出應對之策，有效地提高農作物的產量和質量。需要注意的是，相關部門在進行自然災害防御宣傳時，要注重宣傳人員的專業(yè)素養(yǎng)和普通話水平，確保農民能夠有效地接受信息。

4 結束語

農業(yè)氣象災害的發(fā)生會導致作物減產，影響我國農業(yè)產業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展。開展科學、有效的農業(yè)氣象災害預測工作可以為農業(yè)生產計劃制定、災害預防與控制提供科學依據?，F階段，我國農業(yè)氣象災害預測技術研究與推廣力度明顯加大，地面監(jiān)測技術、遙感監(jiān)測技術、地理信息系統(tǒng)監(jiān)測技術、數理統(tǒng)計預報技術等被廣泛應用于氣象災害預測工作。為進一步提高農業(yè)氣象災害預測能力，需要大力發(fā)展現代農業(yè)、增強氣象災害信息預警能力、增強風險防范能力、采取長效性的災害應對措施，并推動預測技術升級，從而為現代農業(yè)的發(fā)展保駕護航。

參考文獻

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責任編輯：黃艷飛

Exploring Effective Measures to Improve Prediction Ability of Agro-meteorological Disasters

Lian Rui-piao et al（Meteorological Station， Dehua， Fujian Province， Dehua， Fujian 362500）

Abstract In agricultural production， the normal growth and development of crops depends on favorable meteorological conditions. When the meteorological conditions cannot meet the needs of crop growth， it will lead to reduced yield and quality of crops. Therefore， it is very important to monitor and prevent agrometeorological disasters in agricultural production and reduce the negative impact of agrometeorological disasters on the growth and maturity of crops. Starting from the analysis of the importance of agricultural meteorological disaster forecasting， this paper briefly discusses the development and application of agricultural meteorological disaster forecasting technology. The five aspects of forecasting technology upgrade describe the effective measures to improve the forecasting ability of agro-meteorological disasters.

Key words Agrometeorological disasters; Forecasting technology; Forecasting ability

作者簡介 連瑞漂（1984—），男，福建泉州人，助理工程師，主要從事氣象應用研究。

收稿日期 2023-01-08