南方五省(区)芒果花期高温热害气候风险评估.pdf
《南方五省(区)芒果花期高温热害气候风险评估.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《南方五省(区)芒果花期高温热害气候风险评估.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、基于云南、广西、广东、海南和福建南方五省(区)内 390 个气象站 19612019 年的逐日气象数据,结合芒果生育期数据、高温热害历史灾情数据,利用主成分分析方法,构建主栽芒果品种花期高温热害综合指数,在Kolmogorov-Smirnov(K-S)分布拟合检验的基础上,通过概率分析确定轻、中、较重、重度 4 种不同等级热害临界值,然后基于历史热害综合指数序列,得到芒果花期不同等级高温热害的发生概率,构建热害综合气候风险指数,对南方五省(区)芒果花期高温热害综合气候风险进行评估与区划。结果表明:各等级热害风险概率的高值区主要分布在云南南部和东部至广西西部和中部,该区域也是热害综合气候风险的高
2、值区,热害综合气候风险高值区还包括云南北部金沙江干热河谷的部分地区、东北部的部分地区,以及广东东北部、福建西北部的部分地区,占研究区总面积比例为 45.4%;热害综合气候风险低值区主要分布在云南西北部山区和海南东南沿海的部分地区,占研究区总面积比例为 11.1%。关键词:南方五省(区);芒果;花期;高温热害;风险评估中图分类号:P49文献标志码:B文章编号:1673-7148(2023)05-0033-08引言 芒果是世界五大水果之一。我国芒果种植面积占世界芒果种植总面积的 17%,居世界第二位,主要分布在云南、广西、广东、海南和福建五省(区)。截至 2018 年我国芒果种植面积约为 27.8
3、 万 hm2,收获面积为 15.5 万 hm2,产量为 219.3 万 t。芒果花期是决定产量的关键期1-2,也是芒果对气象条件要求最为严格的时期。花期若遇到高温,会加剧芒果花蒸腾,短时间内失水干枯,引起花粉发育不良或花粉萌发受阻,不能顺利完成授粉受精,造成开花多、结果少,无胚果增多,严重影响产量和果实品质3。在气候变暖背景下,芒果花期更容易遭受高温危害。果树高温热害指标研究针对苹果、梨、猕猴桃和柑橘等水果的比较多。魏丽欣等4分析了河北省苹果膨大期高温热害指数和气候适宜指数时间变化特征。李艳莉等5提出了陕西果树高温热害气象服务预报预警等级和温度指标。刘璐等6利用日最高气温、高温持续日数和日平均
4、相对湿度对这一指标进行了修订。王景红等7综合高温强度、高温持续时间、分析时段内降水量建立了陕南猕猴桃和柑橘高温干旱灾害指标。刘云鹏8利用柑橘花期日平均气温、日最高气温连续 2 天及以上的平均值,划分了长江中下游柑橘的高温热害等级。此外,金志凤9、陈才发10、蒋际谋11和郑永宁12等分别分析了高温对蜜桔、龙眼、荔枝等的品质和产量的影响。已有研究表明,以高温或高温为主的综合气象灾害对不同果树均有影响,但高温热害指标研究相对薄弱,特定发育期高温热害的指标较少,关于芒果花期高温热害指标的研究也鲜见报道。芒果花气象与环境科学第 46 卷期高温热害的研究13,从攀枝花市高温天气出现的概率对当地芒果花期遭遇
5、高温天气致灾危险水平进行了研究,未能给出芒果花期遭受高温热害的具体指标。农业气象灾害风险评估与区划,是基于自然灾害风险理论,选择致灾因子、承灾体、孕灾环境和防灾减灾能力中的几个或全部因子,采用风险概率、指标体系、情景模拟等方法开展的研究14-15,已经取得了丰硕的成果16-20,高温热害风险的研究多聚焦于水稻21-23,而芒果高温热害风险的分析还鲜见报道。在气候变暖背景下,开展芒果花期高温热害风险评估研究,对芒果生产具有重要意义。本文基于自然灾害风险理论和农业气象灾害风险评估方法,以我国南方五省(区)芒果种植区主栽品种花期高温热害为研究对象,构建芒果花期高温热害综合指数,确定热害致灾临界值,并
6、在热害等级划分的基础上,计算各站点热害风险概率,建立热害风险评估指数,评估芒果花期高温热害风险,以期为芒果花期高温热害防御、优化芒果生产布局提供支撑。1资料与方法1.1资料来源与处理 使用资料为云南、广西、广东、福建和海南五省的(区)390 个气象站 1961(或建站年)2019 年的逐日气象数据,包括平均气温、最高气温、风速、降水量、相对湿度等,来源于国家气象信息中心;县级尺度的农业生产数据,包括芒果种植面积、收获面积、产量等,来源于统计年鉴和各省农业部门;灾情资料包括芒果花期高温热害发生的时间、地点和受害程度等,来源于灾情调研、县志、中国气象灾害大典和中国气象灾害年鉴等。1.2芒果花期高温
7、热害指数构建 我国芒果栽培有 40 多个品种,不同品种芒果的开花期不同,从当年 11 月至第二年 5 月均有开花。即使同一种植区,花期持续时间也可能长达 5 个多月。由于气候条件的影响和主栽品种的限制,各种植区芒果花期都有相对集中的时间段。其中,海南芒果种植区主栽品种为早熟品种,花期主要集中于1 2月24;广东主栽早中熟品种,花期主要集中于2 3月25;广西、云南主栽中晚熟品种,花期主要集中于3 4月1,26;福建主栽晚熟品种,花期主要集中于4 5月27。历史灾情记录表明,芒果的始花、盛花和末花 3 个阶段均可能发生高温热害28。芒果花期高温热害的主要时段:海南为12月,广东为2 3月,广西、
8、云南、福建为3 4月。一般认为,芒果花期最适气温为 22 28 ,当日最高气温30 时,会抑制雌花发育,小花会遭受日灼,本研究取芒果花期高温热害的临界气温30 。气象资料分析发现,芒果发生花期高温热害时,不仅日最高气温 30 ,日平均相对湿度也70%,且气温越高、持续时间越长,相对湿度越小,灾情越重。因此,选择极端最高气温、日最高气温30 的持续日数、有害积温、日最高气温30 期间日平均相对湿度70%的持续日数 4 个因子作为芒果花期高温热害的致灾因子。其中,有害积温定义为TS=ni=1(Tmaxi-30)(1)式中,TS为有害积温(),Tmaxi为第 i 日的日最高气温(),n 为热害过程持
9、续天数(d)。当日最高气温 30 时,热 害 过 程 开 始,当 日 最 高 气 温30 时,热害过程结束,即当日最高气温 0 的起始值所对应的总体样本累积概率反函数值,作为芒果花期高温热害致灾判识的临界值,即只有热害指数值达到该致灾临界值时,才有可43第 5 期张明洁等:南方五省(区)芒果花期高温热害气候风险评估能发生芒果花期高温热害事件。灾害样本覆盖率 R的计算方法如下式所示:R=mM (2)式中,R 为芒果的灾害样本覆盖率,m 为达到19612019年总体样本某一累积概率的历史灾害样本数,M 为芒果历史灾害样本总数。1.3.2高温热害分级临界值的划分 对所有历史灾害样本的热害指数进行累积
10、概率拟合,达到累积概率 25%、50%、75%的反函数值作为热害轻、中、较重、重等级的临界值。1.4高温热害综合指数合理性检验 选取芒果种植历史悠久且芒果花期高温热害灾情记录相对详实的站点,将其19612019年高温热害综合指数值序列作为灾害判识序列,根据历史灾情记录中记载的芒果花期高温热害发生年份及受灾程度,对照检验基于高温热害综合指数计算的热害判识结果,验证其与历史记录是否一致。1.5高温热害风险概率计算及高温热害气候风险指数构建 利用各站不同等级历史高温热害综合指数及其出现的风险概率,构建芒果花期高温热害气候风险指数模型:Q=ti=1Hi Pi(3)式中,Q 为芒果花期高温热害气候风险指
11、数,Hi为第i 个热害等级的热害综合指数,Pi为第 i 个热害等级出现的风险概率值,t 为热害等级总数,本研究中 t=4。2结果与分析2.1芒果花期高温热害综合指数 以位于广西芒果典型种植区的百色站为例,统计百色站历年芒果花期(34月)的 4 个致灾因子:极端最高气温、日最高气温30 持续日数、有害积温、日最高气温30 期间日平均相对湿度70%的持续日数的历史序列,并计算两两因子间的相关系数(表 1)。结果发现,致灾因子间的相关系数通过了 0.05 的显著性水平检验,表明致灾因子间并不独立,是互相影响的。表 1各因子间的相关系数因子X1X2X3X4X11.0000.5040.6950.601X
12、20.5041.0000.8660.818X30.6950.8661.0000.825X40.6010.8180.8251.000注:X1为极端最高气温,X2为日最高气温30 持续日数,X3为有害积温,X4为日最高气温30 期间日平均相对湿度70%的持续日数。因此,在对致灾因子的历史序列进行标准化后,采用主成分分析方法对 4 个致灾因子进行简化,构建综合指标,使构建的综合指数既能有效地反映原来指数的主要信息量,又相对独立30。分析发现(图 1),第一主成分的方差已占总方差的 79%,且特征根大于 2,可以用第一主成分作为原来 4 个致灾因子的综合指标,即图 1主成分分析结果高温热害综合指数 H
13、=0.4329X1+0.5087X2+0.5373X3+0.5154X4(4)式中,X1、X2、X3、X4分别为极端最高气温 X1、日最高气温30 持续日数 X2、有害积温 X3、日最高气温30 期间日平均相对湿度70%的持续日数 X4的归一化值。不难看出,极端最高气温 X1越高,日最高气温30 的持续时间 X2越长,有害积温 X3越大,日平均相对湿度70%的持续时间 X4越长,对综合指标H 的贡献均越大。它们对综合指标的贡献分别为0.4329、0.5087、0.5373 和 0.5154。日最高气温30 的持续时间、有害积温、日最高气温30 期间日平均相对湿度70%的持续时间对综合指标的贡献
14、相当,都高于极端最高气温的贡献,这与部分历史灾情记录相吻合,即极端最高气温并未达到 35 或更高,但持续时间长、相对湿度小,同样会致灾。利用式(4)及历年的致灾因子值即可计算出百色站芒果花期历年高温热害综合指数值。以此计算方法可分别统计各站历年的 4 个致灾因子值,利用主成分分析法构建其高温热害综合指数,从而得到历年的高温热害综合指数值。2.2高温热害致灾临界值的确定及高温热害等级的划分2.2.1高温热害致灾临界值 采用 K-S 法对各站19612019年高温热害综合指数的历史序列进行分布型检验,分析得到 127 个53气象与环境科学第 46 卷站点的数据符合正态分布。对不符合正态分布的站点,
15、将其高温热害指数值序列采用倒数、开立方、双曲正切、双曲正割等变换后,使其数据符合正态分布。由此得到19612019年高温热害综合指数累积概率及历史灾 害样本的 高温热 害 综 合 指 数 分 布(图 2)。图 21961 2019年芒果花期高温热害综合指数累积概率及历史灾害样本热害综合指数分布以19612019年高温热害综合指数序列的 5%累积概率为步长,逐步计算不同累积概率下的灾害样本覆盖率 R(图 3)。随着高温热害综合指数累积概率的增加,高温热害综合指数(H)逐渐增大,灾害样本覆盖率(R)逐渐增大。花期高温热害的历史灾害样本高温热害指数均分布于19612019年高温热害指数序列的 70%
16、累积概率以上,高温热害指数80%、85%和 90%累积概率下的 R 值分别为 20%、25%和 100%,即 当 芒 果 高 温 热 害 综 合 指 数 达 到1961 2019年高温热害综合指数序列的 80%反函数值时,20%的历史灾害样本高温热害指数值小于该临界值,不能被判识;当芒果高温热害综合指数达到1961 2019年高温热害综合指数序列的 85%反函数值时,25%的历史灾害样本高温热害指数值小于该临界值,不能被判识;当达到 90%反函数值时,全部历史灾害样本的高温热害综合指数值在该判识临界值以下,均无法通过该临界值得到判识。以 5%累积概率为步长,判断 R0 的起始值为1961 20
17、19年热害综合指数的 75%累积概率,全部历史灾害样本热害综合指数值均大于该临界值,均可得到判识。以 75%累积概率反函数值作为芒果花期高温热害的致灾判识临界值,判定19612019年高温热害综合指数序列的 70%累积概率反函数值 1.0 作为芒果花期高温热害的致灾判识临界值。只有高温热害综合指数达到 1.0 时,花期高温热害才可能发生。图 31961 2019年芒果花期高温热害综合指数累积概率下历史灾害样本覆盖率变化2.2.2不同高温热害等级临界值 对历史灾害样本的高温热害综合指数值序列进行双 曲 正 切 变 换 后,K-S 检 验 双 侧 显 著 性 值 为0.958,远大于 0.1,故认
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 南方 28 29 芒果 花期 高温 热害 气候 风险 评估
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。