張新剛

焦作市氣象局

探究農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)測技術(shù)研究進展

張新剛

焦作市氣象局

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測是災(zāi)害防控和影響評估的基礎(chǔ)。近年來，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的監(jiān)測研究已經(jīng)從單一指標(biāo)和單一方法逐步提升到從地面到空中的多指標(biāo)、多方法的立體監(jiān)測體系，構(gòu)成了地一空三維監(jiān)測網(wǎng)。建立和完善了衛(wèi)星遙感監(jiān)測系統(tǒng)，開展干旱、洪澇、冷害等災(zāi)害的動態(tài)監(jiān)測，并基于3S技術(shù)和地面監(jiān)測相結(jié)合，構(gòu)建了農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，從宏觀和微觀角度來全面監(jiān)測農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展過程。本文就他那就了農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)測的技術(shù)，以供參考。

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害；監(jiān)測預(yù)測；研究進展

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)測研究長期以來一直是農(nóng)業(yè)氣象研究工作的重點領(lǐng)域，也受到國家各個層面的高度關(guān)注。在這些國家重大項目中，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)測技術(shù)研究始終是重點任務(wù)之一，各項目的研究成果也在各級政府防災(zāi)減災(zāi)及救災(zāi)決策中起到了積極的作用。

1 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標(biāo)研究

1.1 干旱指標(biāo)

干旱指標(biāo)是表示干旱程度的特征量，是旱情描述的數(shù)值表達(dá)，在干旱分析中起著度量、對比和綜合等重要作用，是干旱監(jiān)測的核心與基礎(chǔ)。干旱本身成因比較復(fù)雜，受地理位置、下墊面情況以及人類活動等眾多因素影響，因此，很難找到一種普遍適用的干旱指標(biāo)，目前各種在用的干旱指標(biāo)至少有50多種。應(yīng)用比較廣泛的干旱指標(biāo)主要包括：標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)、降水距平百分率、降水Z指數(shù)、相對濕潤度指數(shù)、Palmer指數(shù)、CI指數(shù)以及K指數(shù)等。

1.2 低溫冷害指標(biāo)

低溫冷害是由于在農(nóng)作物生長發(fā)育過程中熱量不足使農(nóng)作物的生長發(fā)育受到不利影響的一種自然災(zāi)害，一般采用溫度距平或積溫距平表示。在生長季溫度距平指標(biāo)的研究方面，東北地區(qū)一般采用5-9月的月平均溫度和距平值作為低溫冷害等級指標(biāo)。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，吉林省糧豆產(chǎn)量與5-9月氣溫呈線性關(guān)系，根據(jù)冷害的發(fā)生與生育期總溫度條件的關(guān)系進一步分析低溫年減產(chǎn)程度與生長季月平均溫度和距平值之間的關(guān)系，整個東北地區(qū)糧豆產(chǎn)量與5-9月平均溫度總和也呈高度正相關(guān)，從而建立了一套低溫冷害等級指標(biāo)。

1.3 寒害指標(biāo)

寒害通常是指我國華南地區(qū)冬季出現(xiàn)的低溫災(zāi)害，承災(zāi)體主要是熱帶亞熱帶經(jīng)濟林果、蔬菜和漁業(yè)養(yǎng)殖。利用廣東省22個代表站1957-2001年冬季逐日平均氣溫和最低氣溫資料，以廣東省南亞熱帶作物的生物學(xué)下限溫度為依據(jù)，從這些作物受寒害的起點溫度(環(huán)境溫度小于等于5.0C)出發(fā)，提出了寒害過程的概念和明確的定義，并用寒害過程低溫的強度舊最低氣溫)、持續(xù)時間(日數(shù))及其綜合作用的物理量(負(fù)積溫)描述寒害的強度，研究了廣東歷年冬季寒害的變化。

2 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)研究

2.1 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害地面監(jiān)測

地面監(jiān)測是農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測的基礎(chǔ)，由于其實時性強，準(zhǔn)確性高，一直是其他高新技術(shù)不斷發(fā)展的保障，但其不足之處是監(jiān)測點離散，且耗時費力。在我國農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)中，通常是通過實時觀測的土壤濕度和溫度等氣象條件，并依據(jù)災(zāi)害指標(biāo)開展農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的監(jiān)測服務(wù)，但這方面的文獻(xiàn)報道相對很少。農(nóng)田蒸散量是干旱監(jiān)測的主要參數(shù)，也可直接用于農(nóng)田干旱的監(jiān)測。因此，國內(nèi)外對農(nóng)田蒸散的研究十分重視。

地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)和氣候?qū)W模型的快速發(fā)展為農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的精細(xì)化監(jiān)測提供了便利條件，融合土地利用、海拔高度、坡度、坡向等地理信息，對平均氣溫、最低氣溫資料進行較高空間分辨率的地理訂正，結(jié)合廣東冬季經(jīng)濟林果的生長發(fā)育狀況和受害指標(biāo)，實現(xiàn)了對寒害發(fā)生發(fā)展及其強度、范圍的實時動態(tài)監(jiān)測。農(nóng)作物模擬模式的發(fā)展也為農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的監(jiān)測提供了新技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的實時監(jiān)測提供了新的手段。

2.2 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害遙感監(jiān)測

我國目前較為常用的遙感監(jiān)測干旱的方法為熱慣量法和作物缺水指數(shù)法。另有采用雷達(dá)監(jiān)測土壤水分，通過發(fā)射雷達(dá)波束，接受回波信號，然后根據(jù)所得到的向后散射系數(shù)與目標(biāo)物的形態(tài)及物理特性的關(guān)系反演土壤水分進行干旱監(jiān)測。溫度植被干旱指數(shù)(TVDI)、溫差植被干旱指數(shù)(DTVDI)和表觀熱慣量植被干旱指數(shù)(AVDI)3個干旱指標(biāo)可評價全國干旱分布，并利用實測土壤濕度對3個指標(biāo)進行檢驗評價。2005年以來，利用可見光一近紅外、熱紅外和微波遙感相結(jié)合進行農(nóng)業(yè)干旱遙感監(jiān)測的研究較多。遙感技術(shù)在低溫災(zāi)害監(jiān)測中也有一定應(yīng)用。21世紀(jì)以來，已有基于數(shù)值模擬和3S技術(shù)實現(xiàn)面向農(nóng)作物全生育期災(zāi)害實時綜合監(jiān)測的文獻(xiàn)報道。農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的立體監(jiān)測是近年來重點發(fā)展的技術(shù)之一。

3 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)測預(yù)警技術(shù)研究

3.1 數(shù)理統(tǒng)計預(yù)報方法

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的數(shù)理統(tǒng)計預(yù)報方法仍然是目前使用較多的方法，該類方法是在災(zāi)害指標(biāo)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用時間序列分析、多元回歸分析、韻律、相似等數(shù)理統(tǒng)計方法，建立預(yù)報模型。時間序列分析方法的理論依據(jù)是農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害在發(fā)生的時間方面具有一定的周期性或規(guī)律性，從而可以利用時間序列分析方法推測未來發(fā)生的可能性。

3.2 農(nóng)業(yè)氣象模式與氣候(天氣)模式結(jié)合

依據(jù)農(nóng)田水分平衡方程，根據(jù)氣象要素的逐日預(yù)報值預(yù)測1m深土層的土壤含水量，進而預(yù)報干旱出現(xiàn)日期和灌溉量，該方法對天氣預(yù)報結(jié)果的時效和精度有較高的要求?？紤]作物生長和發(fā)育對水分的不同需求和敏感性，利用冬小麥發(fā)育模式，建立了冬小麥干旱識別和預(yù)測模型。該模型將氣候模式的逐旬氣象要素預(yù)報結(jié)果輸入土壤水分模式，模擬土壤水分和水分供需比的變化，以此為指標(biāo)，按4個干旱等級進行干旱識別和預(yù)測。

5 結(jié)語

及時、準(zhǔn)確的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)測預(yù)警有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門及時采取有效措施，減輕災(zāi)害損失，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)測預(yù)警技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)從靜態(tài)和單一方法向動態(tài)一多方法集成的轉(zhuǎn)變，使預(yù)測時效和精度都得到了顯著提高。農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)測是災(zāi)害評估和防控的基礎(chǔ)和前提，只有做到災(zāi)害的準(zhǔn)確監(jiān)測和及時預(yù)測，才有可能對農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害進行有效防控，從而使災(zāi)害的損失降到最低程度。

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

[2]王春乙.重大農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害研究進展.北京：氣象出版社，2007.