農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警分析

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摘要：中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在世界上是受到氣象災害影響，導致糧食安全形勢比較嚴峻的國家之一。主要回顧了中國在農(nóng)業(yè)災害預警方面的發(fā)展進程，闡述了影響農(nóng)業(yè)秤的氣象災害種類，并從農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警標準建設(shè)、人才隊伍、機制優(yōu)化等方面提出發(fā)展建議，以期有效降低農(nóng)業(yè)氣象災害對糧食安全生產(chǎn)的負面影響，提高中國主要糧食安全生產(chǎn)水平。

關(guān)鍵詞：糧食安全；農(nóng)業(yè)氣象災害；監(jiān)測預警；農(nóng)作物

農(nóng)作物生長在大自然中，無時無刻不受氣象條件的影響。光照、熱量和水分等氣象條件既是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境條件，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中持之以恒的動力來源和不可替代的物質(zhì)基礎(chǔ)。當光、熱、水等氣象要素與農(nóng)業(yè)所需條件匹配不協(xié)調(diào)時，就會發(fā)生農(nóng)業(yè)氣象災害。有利的光照、溫度和降水等氣象條件，可使農(nóng)業(yè)生物獲得更高的產(chǎn)量和更好的品質(zhì)，但是不利的氣象條件往往造成減產(chǎn)，甚至帶來災難性后果。農(nóng)業(yè)氣象災害發(fā)生及危害程度不僅取決于氣象要素本身的異常變化，還與農(nóng)作物生長區(qū)域、季節(jié)、所處發(fā)育階段和生長狀況、土壤水分、田間管理措施等多種因素密切相關(guān)。氣候的波動性及不確定性，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自然風險較大。據(jù)統(tǒng)計，各種自然災害中，氣象災害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的危害最重。

1中國農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警的研究進展

20世紀90年代初，中國科研人員就開始利用模型方法對農(nóng)業(yè)氣象災害進行監(jiān)測研究。金之慶及其項目組在參加USEPA主持的國際合作項目期間（1990—1994年）及其之后，采用作物生長模型與基于GCMs的氣候變化情景相結(jié)合的技術(shù)路線，并援用中國若干農(nóng)業(yè)氣候指標和算法，完成了當CO2倍增時全球氣候變化對中國南方水稻生產(chǎn)[1]的影響的研究，并同時考慮了大氣CO2濃度升高的直接生理效應。高亮之等[2]在自主研制的R/WCSODS模型中，還增加了“氣候變化影響評價”模塊，用于分析氣候變化對中國水稻和小麥生產(chǎn)的影響。與此同時或稍后，諸多學者[3-6]也分別通過歸納的基于多種GCMs的平均氣候變化情景和多元回歸模型，評估了溫度升高對中國主要糧食生產(chǎn)產(chǎn)量的影響。2015年，中國正式建立了國家級農(nóng)業(yè)災害突發(fā)事件預警信息發(fā)布系統(tǒng)。系統(tǒng)實時收集、共享和發(fā)布了15個防災減災部門的總計71類預警信息，其中氣象災害占整體自然災害的70%以上。2019年和2020年通過國家預警信息發(fā)布平臺發(fā)布的預警信息總數(shù)分別為27.0萬條和34.2萬余條，其中氣象類預警信息所占比例分別為96.37%和90.75%[7]。農(nóng)業(yè)災害預警信息發(fā)布系統(tǒng)中建設(shè)了多部門預警信息共建共享、協(xié)調(diào)配合工作、應對緊急事件統(tǒng)一行動的平臺，推動全國各省、地、市三級逐步開展了以預警信息為先導的全社會應急聯(lián)動機制建設(shè)，農(nóng)業(yè)災害預警信息成為了突發(fā)應急工作的“指揮棒”，有效地促進了農(nóng)業(yè)防災減災應急聯(lián)動工作效率的提升。目前，各類農(nóng)業(yè)數(shù)字化信息技術(shù)也逐漸被應用到農(nóng)業(yè)氣象災害預警監(jiān)測中，主要分為地面監(jiān)測和高空監(jiān)測。地面監(jiān)測是根據(jù)現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)氣象災害的有關(guān)指標，結(jié)合地面觀測的有關(guān)氣象數(shù)據(jù)進行災害監(jiān)測。地面監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)主要包括氣象監(jiān)測網(wǎng)、農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測網(wǎng)和土壤水分監(jiān)測網(wǎng)。監(jiān)測點主要以人工或自動化技術(shù)進行氣象監(jiān)測，每天對不同的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，制定農(nóng)業(yè)氣象災害應對及預防措施。高空監(jiān)測主要依托遙感技術(shù)對干旱、洪澇、冰雹、病蟲害等氣象災害進行監(jiān)測，同時也可在海冰監(jiān)視、地震預測、環(huán)境監(jiān)測和水質(zhì)監(jiān)測等方面得以應用。衛(wèi)星遙感技術(shù)的使用，使得在生態(tài)環(huán)境日益惡劣的情況下及時探測環(huán)境問題有了可能[8]。

2農(nóng)業(yè)氣象災害的主要種類

農(nóng)業(yè)氣象災害的種類很多，主要包括旱災、洪澇、凍害、霜凍、冷害、熱害和熱帶作物寒害、小麥干熱風、晚稻寒露風以及雹災、風災、臺風等。在所有農(nóng)業(yè)氣象災害預警信號中，旱災對中國農(nóng)業(yè)影響最大，其次是洪澇災害。

2.1旱災

干旱是指局部地區(qū)因長期雨量較少或很少下雨導致土壤水分缺少，空氣比較干燥，農(nóng)作物生長缺少水分，導致農(nóng)作物的非正常生長發(fā)育從而減產(chǎn)的氣象災害。干旱導致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要作物缺少水分從而狀態(tài)表現(xiàn)為萎蔫（暫時萎蔫或永久萎蔫）并在生長中受到傷害。旱災在春季、夏季、秋季都有可能發(fā)生，在春季發(fā)生干旱不但會使得小麥不能正常成長，而且同時影響水稻和玉米的春季播種工作；夏季發(fā)生干旱會嚴重影響玉米、水稻等主要糧食作物的生長；秋季發(fā)生干旱不但會導致夏季收獲的農(nóng)作作物減產(chǎn)，同時還會影響冬季小麥等農(nóng)作物的播種。如果春季、夏季、秋季發(fā)生連續(xù)干旱的災害，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)會受到重創(chuàng)，農(nóng)民當年會顆粒無收，收入嚴重下降；如果第二年的春天繼續(xù)發(fā)生干旱的災害，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到的災害就會更加嚴重。干旱預警信號分二級，由低到高分別以橙色、紅色表示。

2.2洪澇

洪澇是由于大雨、暴雨導致洪水淹沒了農(nóng)田及農(nóng)作物，使農(nóng)作物的生長及新陳代謝不能正常開展而受到傷害，水淹農(nóng)作物的深度越深，淹沒的時間越長，農(nóng)作物受到的危害就越嚴重。而且大雨、暴雨乃至特大暴雨引起的山洪暴發(fā)、河流的泛濫，會嚴重危害農(nóng)作物生產(chǎn)、水果生產(chǎn)，而且還可能沖毀農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用房屋及相關(guān)設(shè)施，嚴重時還會造成人員的傷亡，經(jīng)濟損失巨大。洪水預警信號由低到高分為藍色、黃色、橙色和紅色4個等級。

2.3熱害

熱害指高溫對農(nóng)作物的生長發(fā)育和最終產(chǎn)量造成的影響和損失，包括高溫逼熟和日灼。高溫逼熟是高溫促使作物籽粒在尚未達到飽滿時就很快成熟，造成秕粒的一種熱害。日灼是因強烈太陽輻射所引起的果樹枝干、果實傷害。高溫預警信號分三級，由低到高以黃色、橙色、紅色表示。

2.4凍害

凍害是指越冬農(nóng)作物、經(jīng)濟林、果樹以及人畜在冬季遇到長時間的0℃以下的低溫或短期內(nèi)大幅度的氣溫下降（最低氣溫在0℃以下，甚至可以達到﹣20℃以下）引起水分結(jié)冰或人畜的凍傷，從而導致農(nóng)作物、果蔬等植株喪失生理的活性，進而導致整體死亡或局部受損嚴重的現(xiàn)象。

3農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警系統(tǒng)發(fā)展建議

3.1建立統(tǒng)一性農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警標準

農(nóng)業(yè)氣象災害成因復雜、不確定性強，從“未雨綢繆”的角度說，要加強對同一地區(qū)的歷史數(shù)據(jù)、橫向數(shù)據(jù)利用，這樣可以為其他重要農(nóng)業(yè)區(qū)提供借鑒和參考。因此，建立統(tǒng)一氣象災害監(jiān)測預警標準至關(guān)重要。要想建立起統(tǒng)一的氣象災害監(jiān)測預警標準，那么就需要在國內(nèi)構(gòu)建其跨區(qū)域的全面化氣象信息共享體系——究其原因，氣象的劇烈變化必然會涉及到很多的地域，因此構(gòu)建起全面化、系統(tǒng)化的氣象信息共享平臺非常必要，以此確保各個地區(qū)都能在氣象災害發(fā)生之前進行準確的預警?，F(xiàn)階段，中國已經(jīng)開始就氣象災害監(jiān)測預警進行信息共享平臺的建立，在進行信息共享平臺建立時，應當從不同地區(qū)容易發(fā)生的氣象災害出發(fā)，確定好各項農(nóng)業(yè)氣象災害的有關(guān)標準，實現(xiàn)氣象災害監(jiān)測預警標準的統(tǒng)一性。

3.2構(gòu)建模塊化農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警系統(tǒng)

為了將某一地區(qū)農(nóng)業(yè)氣象災害預警能力提高到最優(yōu)程度，可采取模塊化的建構(gòu)方式。模塊化的優(yōu)勢在于，可以在系統(tǒng)特定功能上進行增刪、移植，從而構(gòu)建多場景化的氣象災害監(jiān)測預警項目。在具體操作中，可針對中國華北、東北等不同糧食主產(chǎn)區(qū)的面積、環(huán)境、氣候等特點，依據(jù)面向?qū)ο蟮能浖こ淘O(shè)計技術(shù)，構(gòu)建“GIS基本功能模塊”“洪澇災害監(jiān)測模塊”“干旱災害監(jiān)測模塊”“氣象災害分析模塊”“氣象災害評估模塊”“氣象災害預測模塊”等模塊系統(tǒng)，各模塊間具有獨立的“分析→評估→預測”的流程工作運轉(zhuǎn)模式，即使出現(xiàn)一個或者幾個單組模塊的故障現(xiàn)象也不會造成整個系統(tǒng)無法正常工作。與此同時，基于模塊化理念構(gòu)建的系統(tǒng)還可實現(xiàn)分等級策略、分模塊的啟動功能策略。這樣即便個別組別的模塊運算功能達到滿負荷，系統(tǒng)也會按照預定策略自動啟動替代組功能模塊，從而保證系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)能夠始終匹配實際需求，保障模塊都能高效運行，節(jié)約資源，提高效率。

3.3加強農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警人才隊伍建設(shè)

充實國家級、省級農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務機構(gòu)業(yè)務骨干，合理設(shè)置農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測工作崗位，深挖現(xiàn)有業(yè)務人才的潛能。充分利用高校和各級培訓機構(gòu)的專業(yè)人才培養(yǎng)作用，培養(yǎng)農(nóng)業(yè)氣象災害預警工作的一線人員，著力解決基層農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警人員短缺問題。同時，各個地區(qū)氣象部門應增強專業(yè)技術(shù)工作人員綜合素質(zhì)的提升，定期安排相關(guān)人員參加專門的培訓工作，增強氣象科技的應用水平。3.4進一步優(yōu)化農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測管理機制第一，在政府部門內(nèi)應當明確權(quán)責。雖然當前國內(nèi)已經(jīng)形成了較為完善的農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測體系，但在不同的地區(qū)實踐中，水文部門、農(nóng)業(yè)部門和氣象部門等重要監(jiān)測部門之間都存在著較強的隔閡，使得這些部門無法實現(xiàn)良好的協(xié)同工作，并且在出現(xiàn)氣象信息錯誤發(fā)布時，也存在著推諉責任的現(xiàn)象，因此需做好氣象災害預警監(jiān)測的協(xié)調(diào)工作。因為氣象災害監(jiān)測預警會涉及到許多的部門，要想提高整體的工作效率和工作質(zhì)量，那么就需要讓不同的部門之間加強配合，各個部門都應當發(fā)揮出自身優(yōu)勢，為農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測的預警和信息的傳遞提供足夠的支持，提高資源的利用效率，提升中國的糧食安全水平。第二，積極地引導社會力量參與到農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警工作中，有關(guān)部門在社會上應當豐富農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警的宣傳方式并加大宣傳力度，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者充分認識到氣象災害監(jiān)測預警的迫切性及重要性，從而進一步地拓寬氣象信息的收集渠道及收集的數(shù)據(jù)質(zhì)量及數(shù)量，讓氣象信息可以以最高的效率進行擴散。

3.5加大投入以拓展農(nóng)業(yè)氣象災害預警價值

以糧食安全守護為目標，農(nóng)業(yè)氣象災害預警監(jiān)測系統(tǒng)的投資主體應該是政府，或由國家、省級部門撥出?？?，跨越行政區(qū)隔閡共同構(gòu)建，這樣才能在最大程度上保障自然環(huán)境視域下“產(chǎn)糧區(qū)”的安全穩(wěn)定。客觀上，由于建設(shè)一套農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警系統(tǒng)投入很大，且系統(tǒng)中包含大量昂貴、精密設(shè)備，這導致在價值運用上存在一定封閉性。例如，專門機構(gòu)、專門人員管理，在出現(xiàn)災情是通過專門渠道上報，其價值無法在社會意義上呈現(xiàn)出來。筆者認為，相關(guān)部門仍要加大投入，以拓展農(nóng)業(yè)氣象災害預警價值為新目標，包括基礎(chǔ)設(shè)施、B2C框架等，通過更開放的系統(tǒng)前臺，允許申請用戶（如種糧大戶、高校農(nóng)業(yè)專業(yè)等）隨時隨地瀏覽相關(guān)信息。同時，在信息發(fā)布渠道上，也不能夠局限在“專門化”視域內(nèi)，借助互聯(lián)網(wǎng)、新媒體的便捷性，開發(fā)“農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警APP”或開通第三方平臺，確保第一時間把災情傳遞給社會公眾。同時要引入金融服務和社會資金，發(fā)揮金融及社會資金在農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警事業(yè)中的重要作用，例如可通過保險業(yè)為氣象災害提供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的災害保險業(yè)務，尤其是伴隨著近些年來保險范圍的不斷調(diào)整，保險業(yè)在農(nóng)業(yè)防災上發(fā)揮的作用已經(jīng)逐漸變?nèi)?，國?nèi)保險市場上為農(nóng)業(yè)提供防災保險業(yè)務的企業(yè)數(shù)量呈逐年下降趨勢。但中國作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及糧食需求的大國，氣象災害的頻繁發(fā)生一定程度上會對中國糧食安全和社會整體的穩(wěn)定造成不可忽視的影響，因此，建立完善的農(nóng)業(yè)保險涵蓋災后損失評估及災后重建的業(yè)務之外，必須增加氣象災害的預報及預警工作，加大資金、政策支持和政府資金的投入，可以切實達到災前預防、災中防治、災后減損的作用。中國農(nóng)業(yè)氣象災害發(fā)生頻率比較高，只有清楚認識到自然氣象災害給中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、糧食安全以及經(jīng)濟社會發(fā)展造成的危害，進而加大政府、行業(yè)、社會的的關(guān)注及扶持力度，提高在農(nóng)業(yè)氣象防災減災以及災后減損方面的財政資金投入，才能保障中國糧食安全。同時，雖然經(jīng)過多年的積蓄及發(fā)展，中國在災害監(jiān)測預警等方面已經(jīng)取得了飛速的進步，但不能否認是，中國各個地區(qū)的經(jīng)濟及科研綜合實力發(fā)展不平衡，基礎(chǔ)建設(shè)不足。氣象監(jiān)測站數(shù)量不足，能夠監(jiān)測的覆蓋范圍較小，收集的氣象信息種類少。因此，為能夠在氣象災害到來之前，就收集到各種氣象信息開展綜合研判后，發(fā)布預報預警信息，實現(xiàn)防災減災，保證農(nóng)業(yè)的正常生產(chǎn)安全和社會局面的穩(wěn)定。必須在經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū)加強氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建立多地區(qū)數(shù)據(jù)共享、工作協(xié)同的氣象信息共享平臺。

3.6加強國際之間的交流與合作

學習借鑒歐美發(fā)達國家的先進經(jīng)驗與成功案例，由于歐美發(fā)達國際的科技研究時間長、技術(shù)基礎(chǔ)相對比較完善，使得其在農(nóng)業(yè)氣象災害觀測預警方面積累了很多值得中國借鑒的先進經(jīng)驗和技術(shù)。因此，要借鑒這些先進的經(jīng)驗與成功案例，同時根據(jù)中國不同地區(qū)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際情況，加強相關(guān)的技術(shù)研發(fā)和落地實際應用，積極參與國際間各個國家的交流與合作，提高監(jiān)測的科技含量及預報的內(nèi)容，提高中國農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警效果，保證糧食安全。

4結(jié)語

農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警對于農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食安全來說具有非常重要的意義。因此，中國必須加強對于農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警有關(guān)技術(shù)的研究工作，構(gòu)建其更加高效和全面的氣象災害監(jiān)測體系，為中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全提供更加可靠的信息支持。

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作者:李楊 王紅蕾 王曉楠，張海峰 鄭妍妍 呂志群 劉克寶 張宇單位:黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)遙感與信息研究所