劉少霞，姚道強，王霞，史志藏，李德銀，任恒

（十堰市氣象局，湖北十堰 442000）

煙葉作為一種高經濟作物，其生產周期較長，在生長發(fā)育過程中受自然環(huán)境制約很大，對氣象條件的依賴性較高。近年來，大量研究表明氣象條件與煙葉生育期、質量與品質之間有著密切關聯(lián)性［1］。專家學者認為煙葉具有廣泛的適應性，但煙葉又對環(huán)境十分敏感，氣候因素是引起煙葉產量高低的重要生態(tài)環(huán)境因素之一［2］。

十堰市地處湖北省西北部，秦巴山區(qū)東部、漢江中上游，屬亞熱帶季風氣候，整體氣候溫和、降水量豐富，獨特的氣候條件較適宜煙葉產業(yè)發(fā)展。十堰煙葉有多年種植歷史，煙區(qū)分布廣，烤煙產量大，是十堰市農村經濟發(fā)展的支柱性產業(yè)，為當?shù)厝罕娫鍪罩赂惶峁┝丝煽勘Ｕ?。煙葉在生長發(fā)育過程中需要適量降水，但煙葉本身的耐澇性能較差，暴雨洪澇災害會對煙葉根系的通氣條件帶來不良影響，伸根期內的澇漬不利于根系的形成以及發(fā)育，根系會因為積水而缺氧，煙株自下而上出現(xiàn)葉片畸形或非正常落黃，甚至會出現(xiàn)嚴重的腐爛現(xiàn)象；成熟期的洪澇災害會使煙葉脫落，影響煙葉產量和品質，造成嚴重的經濟損失。近年來在全球氣候變化背景下，由氣候變化所導致的極端天氣事件也頻繁發(fā)生［3-6］，十堰市極端降水天氣逐漸增多，暴雨洪澇災害頻發(fā)，對煙葉生產造成不利影響。因此，開展十堰烤煙洪澇等級指標研究和確定，分析和探明煙葉洪澇災害分布特征，為監(jiān)測發(fā)布精細化洪澇災害預警信息、防災減災等提供科學指導。

1 資料和方法

1.1 資料

本研究采用十堰烤煙主產區(qū)20個煙葉自動氣象站及區(qū)域自動氣象站2011—2020年逐日降水量，所有降水資料均經過質量控制；煙葉洪澇災情資料來源于十堰市煙草公司煙葉生產科，包括2011—2020年歷年煙葉種植面積、洪澇受災面積、成災面積、絕收面積，受災農戶數(shù)及煙葉產量損失。

1.2 研究方法

1）基于鄂西北洪澇災害指標的增減調整。

表1為鄂西北洪澇災害指標［7］。對表1中過程降水量臨界值進行幅度為-30～＋30 mm的增減，步長為5 mm，獲取十堰烤煙主產區(qū)各指標逐年洪澇指數(shù)。R為一次連續(xù)降水過程累計降水量（包括1 d），且其中有1 d降水量大于50 mm，多于1 d過程期間出現(xiàn)降水量不小于0.1 mm，多于6 d的過程降水劃為6 d。

表1 鄂西北洪澇災害指標 mm

2）洪澇指數(shù)。

在研究十堰烤煙洪澇指標過程中，為表征洪澇災害綜合發(fā)生強度，定義十堰煙區(qū)逐年洪澇指數(shù)：在某一指標下，統(tǒng)計所有站點某一年漬澇、輕澇、中澇、重澇發(fā)生次數(shù)，用它們的加權之和作為該年洪澇指數(shù)，用公式表示為［8］

其中，Mi為逐年洪澇指數(shù)；Nij為第j年所有站點第i個等級洪澇的發(fā)生次數(shù)之和；wi為各等級洪澇對應的權重；k為洪澇等級個數(shù)，本研究中k取4。

3）灰色關聯(lián)度法確定權重。

灰色關聯(lián)分析方法是對系統(tǒng)動態(tài)過程的發(fā)展態(tài)勢進行量化比較分析，利用因子間的幾何接近，診斷和確定因子對系統(tǒng)主體行為的影響程度［9］，為便于比較洪澇災害造成的相對損失量或危害程度，定義當年煙葉受災面積與總播種面積的比值為成災率，它可以反映災害的致災程度。各等級洪澇權重以煙葉洪澇受災率為參考序列，歷年所有站漬澇、輕澇、中澇、重澇次數(shù)序列為比較序列，計算灰色關聯(lián)度確定。

因各指標統(tǒng)計的洪澇次數(shù)與受災率單位不同，為消除差異和影響，需對序列數(shù)據進行標準化（即量綱一）處理，標準化法采用最常用的zscore法：

其中，Zik為經過標準化處理后的數(shù)據；xik為原始數(shù)據，為第i組數(shù)據的平均值；Si為標準差。本研究中i取0、1、2、3、4，分別表示受災率、所有站漬澇次數(shù)、輕澇次數(shù)、中澇次數(shù)、重澇次數(shù)，k取1～10，表示每一個序列都有10年數(shù)據。

根據式（2）計算各比較序列與參考序列在各年份下的關聯(lián)系數(shù)：

其中，ξi（k）為關聯(lián)系數(shù)；ρ為分辨系數(shù)，取ρ＝0.5.

關聯(lián)度即權重的計算公式如下：

其中，i取1～4；ri表示受災率與各等級洪澇次數(shù)的關聯(lián)度，即各等級洪澇權重。

2 結果與分析

2.1 各等級洪澇權重

對原指標（表1）過程降水量臨界值進行幅度為-30～＋30 mm的增減，步長為5 mm，如原始指標臨界值＋30 mm時，1 d過程降水量的漬澇臨界值下限由61.4 mm變?yōu)?1.4 mm；臨界值上限由72.4 mm變?yōu)?02.4 mm；其他輕、中、重澇臨界值上下限以同樣的方法進行同步增減，得到1組指標［10］；在原指標0 mm的基礎上每次增加或減少5、10、15……30 mm，重復上述步驟，共得到各等級洪澇對應的13個洪澇指標，分別統(tǒng)計各指標下歷年漬澇、輕澇、中澇、重澇發(fā)生次數(shù)，利用灰色關聯(lián)度法計算每個指標相對應的等級洪澇權重（表2）。

表2 各指標下等級洪澇權重

2.2 洪澇指數(shù)與災損率相關性

根據表（2）結果和公式（1）分別計算各指標下逐年洪澇指數(shù)，其值越大，表明洪澇災害發(fā)生強度越大，以各指標逐年洪澇指數(shù)序列為自變量、洪澇受災率序列為因變量進行相關性分析，相關性越顯著，表明所對應指標下洪澇指數(shù)越能反映洪澇災害對十堰烤煙的影響，指標可信度越高。相關性結果（表略）表明，-25和-30 mm洪澇指標與受災率呈顯著性正相關，其它指標均不相關。

2.3 洪澇指標檢驗及修訂

選取兩個相關性顯著的-25和-30 mm對應指標作為煙區(qū)洪澇修訂指標，分別與歷年煙區(qū)洪澇災情記錄進行對比驗證分析，若煙區(qū)實際洪澇災害發(fā)生區(qū)域、時間、強度與同期洪澇災害指標統(tǒng)計值一致，則說明該指標可靠性較強、吻合度較高。從表3、表4檢驗結果來看，-30 mm洪澇指標歷史記錄災害等級與該指標下災害等級存在不符合項；而-25 mm洪澇指標從災害地點、災害等級都與歷史災情記錄基本吻合。由此可見，在原始指標臨界值的基礎上減少25 mm作為修訂后的十堰烤煙洪澇災害指標（表5）更具有合理性和準確性。

表3 -25 mm洪澇指標驗證結果

表4 -30 mm洪澇指標驗證結果

表5 十堰烤煙洪澇災害指標 mm

2.4 煙區(qū)洪澇災害特征

根據修訂確定的十堰烤煙洪澇災害指標（表5），統(tǒng)計煙區(qū)各站2011—2020年煙葉大田生育期4—9月漬澇、輕澇、中澇、重澇次數(shù)，對歷年洪澇災害頻次年際和地域分布特征進行分析。十堰烤煙洪澇災害頻次年際變化（圖1）顯示，近10年煙區(qū)洪澇災害總體變化趨勢不顯著，2011年出現(xiàn)洪澇災害頻次最多，共39次，其中漬澇28次，2016和2019年出現(xiàn)最少，僅13次。2013年輕澇出現(xiàn)最多，中澇頻次最多的是2012年，2020年重澇出現(xiàn)最多，同時中澇頻次位列歷年第2，災害導致全年106戶煙農遭受不同程度損失，災損率達18.36%，災損強度較大，是近年來洪澇災害損失最為嚴重的一年。

圖1 2011—2020年十堰煙區(qū)洪澇災害頻次年際變化

2011—2020年十堰煙區(qū)洪澇災害頻次地域分布如圖2所示。從圖2可以看出，房縣的九道出現(xiàn)洪澇災害頻次最多，達33次；其次是向壩27次，大廟和萬峪出現(xiàn)最少，僅6次。中澇出現(xiàn)最多的柳林、桃源和店子，重澇出現(xiàn)最多的是向壩；其次是青峰、湖北口。一般而言，中澇和重澇出現(xiàn)頻次較多，造成的災害損失相應較大，但從實際災害損失程度來看，向壩、湖北口等煙區(qū)洪澇災損率不足1%，而青峰災損率高達34.6%，出現(xiàn)洪澇災害頻次與實際災情不相吻合情況，可能跟煙區(qū)所處的地形地貌及土壤結構有關，向壩、湖北口煙區(qū)海拔都在1 000 m以上，青峰海拔僅712 m，由此可見，中高山坡地排水較快不易發(fā)生澇害［11］，煙區(qū)洪澇災害受地理位置影響較大，海拔越高越不易形成澇災，地勢較低，洼地洪澇災害風險較高。

圖2 2011—2020年十堰煙區(qū)洪澇災害頻次地域分布

3 結論

1）修訂確定的十堰烤煙洪澇等級指標為在原始指標臨界值基礎上-25 mm，修訂指標計算得到煙葉洪澇指數(shù)與洪澇受災率呈顯著相關，相關系數(shù)為0.81（P＜0.01），經驗證，修訂后指標與實際災情吻合度較高。

2）2011—2020年，十堰煙葉洪澇災害頻次出現(xiàn)最多的是2011年，共出現(xiàn)39次，2016和2019年出現(xiàn)最少，各出現(xiàn)13次。輕澇頻次最多的是2013年，中澇出現(xiàn)最多的是2012年，2020年重澇出現(xiàn)頻次位列歷年第1，中澇排歷年第2，全年災損率達18.36%，為近10年來洪澇災損最嚴重年。

3）近10年，九道出現(xiàn)洪澇頻次最多，共33次，大廟和萬峪出現(xiàn)最少，各6次。中澇出現(xiàn)最多的是柳林、桃源和店子，重澇出現(xiàn)最多的是向壩；其次是青峰、湖北口，青峰災損強度明顯高于向壩和湖北口，表明重澇出現(xiàn)頻次與災損強度不一定成正比，主要跟煙區(qū)海拔高度有關，地勢較低，洼地更易形成澇災。