海南岛棚栽西瓜低温寡照灾害风险区划

陈卿才，侯　伟，陈汇林，田光辉（.昌江县气象局，海南 昌江57700；.海口市气象局，海南 海口5700；.海南省气象科学研究所，海南　海口5700）

海南岛棚栽西瓜低温寡照灾害风险区划

陈卿才1，侯伟2，陈汇林3⋆，田光辉3
（1.昌江县气象局，海南 昌江572700；2.海口市气象局，海南 海口571100；3.海南省气象科学研究所，海南海口570203）

基于自然灾害风险分析理论，利用海南岛18个市县2001-2010年的历史气象数据、棚栽西瓜面积、耕地总面积、人均GDP等资料，通过选取致灾因子危险性、承灾体易损性和防灾减灾能力这3个因子构建了海南棚栽西瓜低温寡照灾害综合风险指数模型。结果表明，海南岛棚栽西瓜低温寡照灾害高风险区集中在中部和北部，而低风险区分布在南部和西部，其余地区为中等风险区。

棚栽西瓜；低温寡照；风险区划；海南岛

1　引言

海南岛位于我国最南端，属热带季风气候，光热资源充足，是我国重要的冬季反季节瓜菜生产基地［1］。海南岛冬季期间易受东北季风强冷空气影响而造成低温寡照天气，相比于内陆而言，海南岛低温寡照灾害发生强度、频率和影响范围虽有所减轻［2］，但其对本岛冬季反季节瓜菜生产的影响不容小觑［3］。例如2008年冬季发生的强低温寡照灾害造成了海南瓜菜减产20%以上，甚至导致部分露地栽培作物绝收。

目前，国内对于寒害的研究主要集中在热带、亚热带作物的生理生化和形态表观方面，寒害等级指标、寒害监测及风险分析方面。对作物的寒害风险区划的研究有很大的进展，分别从农业气象灾害指标、灾害发生强度和频率、作物减产情况出发，并引进自然灾害风险理论到寒害风险评估分析当中。尽管如此，多数研究在寒害风险分析研究当中仅仅只考虑了低温对作物的影响，忽略了伴随低温出现的寡照对作物生长发育的阻碍和损害作用，这在很大程度上偏离了实际生产情况。及时有效地开展低温寡照复合型灾害风险区划研究，对海南冬季反季节瓜菜生产的合理布局，风险决策及保险理赔具有重大的指导作用。

海南冬季反季节西瓜主要用塑料中棚进行栽培生产，12月-翌年2月常受低温寡照影响而受害减产。本文结合前期研究成果并考虑了西瓜生长发育受低温寡照影响的生物学特性，采取致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性开展了棚栽西瓜低温寡照灾害综合风险评估与区划。为最大化减轻海南冬季棚栽西瓜遭受低温寡照灾害损失，优化西瓜设施生产布局提供了科学依据。

2　数据与方法

2.1数据来源

采用的海南岛18个市县2001-2010年12月-翌年2月逐日最低气温、平均气温、日照时数等气象数据以及海南岛行政边界数据资料均由海南省气象科学研究所提供。其中，对于个别缺测的逐日气象数据一般采用历年同期的均值来代替。

2.2研究方法

依据自然灾害风险分析理论，灾害风险一般由致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力等共同构成［4-5］，但考虑到研究对象为棚栽西瓜，种植户均为浙江瓜农，采用统一设施栽培管理模式，对寒害的孕灾环境敏感度不高，故本文只采用3个因子来构建灾害风险评估模型：

式子中Q为棚栽西瓜低温寡照灾害综合风险指数，A为致灾因子危险性指数，B为承载体易损性指数，C为防灾减灾能力指数。其中，a、b、c分别为各评价因子的权重，权重大小表示各因子对低温寡照灾害影响程度大小，一般由专家打分获取。另外，为了便于灾害综合风险指数的计算和分析，需要消除各评价因子指数的不同量纲及数量级的差异，逐一对各评价因子指数归一化处理，为避免函数底数为0，采用如下公式：

式中 Xg是归一化处理后的规范化值，Xmax、Xmin分别为18个市县中指数值的最大值和最小值。另外，防灾减灾能力指数归一化计算公式为：

2.2.1致灾因子危险性指数

前期研究工作对海南棚栽西瓜低温寡照灾害进行了等级指标体系的构建（表1），选取了极端最低气温、≤15°C持续天数、有害积寒和寡照持续天数（日照时数＜3 h作为寡照标准）为灾害致灾因子，并进行主成分分析后得出综合指数HI，最终以HI值划分棚栽西瓜的灾害受害等级。

表1　塑料中棚西瓜栽培低温寡照气象灾害等级指标体系

综合指数HI值与过程≤15°C持续天数X2、有害积寒X3、寡照天数X4这三项致灾因子呈现正相关关系，而与极端最低气温X1呈负相关关系，说明过程≤15°C持续天数X2、有害积寒X3、寡照天数X4值越大，极端最低气温X1越小，综合指数HI值就越大。综合指数代表低温寡照灾害发生的强度，HI越大则表明低温寡照灾害就越严重。

棚栽西瓜低温寡照灾害致灾因子危险性指数计算采用加权综合评价法：

式子中A是致灾因子危险性指数；n是灾害等级级数（分为轻、中、重三个等级）；Ji是i等级下的灾害强度权重（轻度为1/6，中度为2/6，重度为3/6）；Hi是i等级下的灾害综合指数值。

2.2.2承灾体易损性指数

承灾体易损性表示棚栽西瓜易受低温寡照灾害威胁和损失的程度及状态，一般认为作物易损性与种植面积有关，种植密度越大，遭遇灾害的风险也就越大，易损性也越高，故以棚栽西瓜种植面积比例作为西瓜易损性指数：

式中，S1、S2分别为某市县西瓜种植面积和耕地总面积。利用海南岛2004-2013年18个市县耕地面积和棚栽西瓜种植面积计算得到各地西瓜易损性指数，从而得到海南岛棚栽西瓜易损性区划图。

2.2.3防灾减灾能力指数构建

棚栽西瓜低温寡照灾害防灾减灾能力一般与地方的经济发展密切相关，一般情况下，经济越发达，生产力水平越高的地区，当地气象部门对灾害的预报预警越准确，政府部门对农业灾害的防御工作做出的贡献越大，故而棚栽西瓜栽培抗灾减灾能力越强，故以各市县人均GDP的比值来表示地区的防灾减灾能力：

式中，G为各市县2004-2013年的人均GDP值，Gmax为各市县中人均GDP最高值。由此可以得到海南岛各市县西瓜低温寡照灾害防灾减灾能力指数，并获取到海南岛棚栽西瓜防灾减灾能力区划图。

3　结果与分析

3.1致灾因子危险性区划

致灾因子危险性指数分为3个量级，海南岛棚栽西瓜低温寡照灾害致灾因子危险性指数呈现从北部和中部逐渐向南部、西部和东部减小的趋势。高值区主要位于中部白沙、琼中北部的大部地区以及屯昌全部，北部澄迈、临高以及儋州的北部小范围地区；低值区主要为南部的三亚、乐东、陵水、保亭以及五指山南部大部地区，东部的万宁，西部的东方、昌江；中值区主要为北部海口、定安，东部文昌、琼海以及西部儋州大范围。冬季强冷空气由海南岛北部登陆，故对临高、澄迈等市县影响较大，而当强冷气团到达中部高海拔的五指山山脉后被截留下来，阻滞了其继续南移，且导致了冷空气在五指山以北的不断积累，易发生低温寡照天气。由于五指山的阻隔，海南岛南部和北部存在明显的气候差异，南部和西部地区的气温和光照条件明显优于中部、北部和东部地区。

3.2承灾体易损性风险区划

承灾体易损性表示作物遭受气象灾害后造成的损害和威胁的性质和状态。海南岛棚栽西瓜低温寡照灾害承灾体易损性指数高值区主要位于北部海口、定安，东部文昌、琼海、万宁；低值区主要分布在中南部地区，包括中部的白沙、琼中、五指山；南部的三亚、乐东、保亭以及西部的儋州；中值区主要分布在北部的临高、澄迈，靠近中部的屯昌，西部昌江和东方以及南部的陵水。海南岛冬季棚栽西瓜栽培主要分布在东部和北部地区，因为该区域海拔较低，冬季虽遭受冷空气影响造成长期低温天气，但可通过搭建塑料中棚在一定程度上减轻低温对西瓜生长发育的影响；而中部海拔较高且寒害严重，棚栽西瓜栽培面积较少；南部地区因冬季较少或不受寒害的影响，且土地租赁相对较贵，故其棚栽西瓜种植面积较少。

3.3防灾减灾能力区划

防灾减灾能力指数高值区集中在海南岛北部的海口和南部的三亚。低值区集中于中部的五指山、琼中、白沙、屯昌、定安，南部的乐东、保亭和陵水，北部的临高；中值区主要位于西部东方、昌江、儋州，北部澄迈以及东部的文昌和琼海。防灾减灾能力指数总体趋势为海南岛中部地区抗灾能力最弱，海口和三亚的抗灾能力最强。

3.4综合风险区划

经过研究讨论并征求了专家组意见后，决定赋予致灾因子危险性、承灾体易损性、防灾减灾能力以0.8、0.1、0.1的权重系数，并且利用ArcGIS栅格运算模块计算了灾害综合指数，经过分级得出：海南岛棚栽西瓜低温寡照灾害高风险区集中在海南北部、东部大部分地区，以及五指山以北的部分中部山区。北部和东部地区是冬季强冷空气直接侵入的区域，且是棚栽西瓜生产的主要基地，故该地区棚栽西瓜易遭受低温寡照灾害影响，中部地区多为山地，海拔较高，其中以五指山脉为最高，直接阻碍了冬季冷空气的继续南下，也造成冷空气在山脉北侧的聚集，但考虑到该区域棚栽西瓜种植面积少，以致五指山以北的部分地区成为低温寡照灾害易发区域。低风险区主要分布在西部昌江、东方，南部的三亚、乐东、保亭、陵水以及五指山，由于该区域位于海南最高山脉南面，不易受冬季冷空气影响，温光条件较好，遭受低温寡照灾害的风险亦较小。此外，其余部分为中度风险区，各因子参数处于中间值域范围，是海南棚栽西瓜种植受低温寡照灾害中等风险区域，其中包括西部儋州，中部白沙、琼中和万宁以南部分区域以及海口北部区域。总的来说，海南岛棚栽西瓜低温寡照灾害风险区划呈现出风险等级由北部和东部地区逐渐向南部和西部地区减弱的趋势。通过有关文献和海南年鉴查阅得知，海南北部海口、临高、澄迈等市县，东部地区文昌、琼海等市县以及五指山以北的中部地区（包括琼中和白沙）是农业作物遭受寒害灾害的重灾区和高发区，该地区寒害发生频次高，受害程度大，五指山脉以南的三亚、陵水、乐东、保亭以及西部地区的东方、昌江光温条件优越，种植农作物一般受到轻度寒害或不受寒害影响，这充分表明了本研究所编制的海南棚栽西瓜低温寡照灾害风险区划图与实际情况吻合度较高。

4　结论与讨论

本文以海南岛冬季棚栽西瓜低温寡照灾害为研究对象，利用了海南岛棚栽西瓜低温寡照灾害等级指标、18个市县2001-2010年冬季历史气象数据、各市县棚栽西瓜种植面积和耕地总面积、各市县人均GDP等数据资料，并将自然灾害风险理论引入棚栽西瓜低温寡照灾害风险区划研究中，分别对海南岛低温寡照灾害的致灾因子危险性、承灾体易损性、防灾减灾能力这3个因子进行了分析和区划。并在此基础之上采用加权综合评价法建立起了海南岛棚栽西瓜低温寡照灾害综合风险指数。结果表明，考虑了3因子的海南岛棚栽西瓜低温寡照灾害高风险区主要集中在中部地区和北部地区，这是因为冬季南下的强冷空气通过海南岛北部和东部地区入侵，直接深入到中部山区，遭遇到五指山的阻隔后在山北聚集，导致该区域致灾因子危险性指数较高，且该区域棚栽西瓜面积比例较大，防灾减灾能力也较弱，故综合风险也高。低风险区主要位于五指山以南的大部地区和西部的昌江、东方，综合分析后得出因五指山阻隔了南下的强冷空气，造成南部地区较少或不受低温寡照影响，致灾因子危险性较低，且该区域棚栽西瓜种植面积少，易损性小，故该区域的综合风险指数低。此外，本文由于所选用资料和灾害风险评价因子的局限性，若要更精细化地开展海南冬季棚栽西瓜低温寡照灾害风险区划与评估则还需要进一步深入研究。

［1］党选民，李建国，曹振木，等.海南省西瓜生产现状及发展对策［J］.中国瓜菜，2005（5）:52-54.

［2］高懋芳，邱建军，刘三超，等.我国低温冷冻害的发生规律分析 ［J］.中国生态农业学报，2008，16（5）: 1167-1172.

［3］《中国气象灾害大典》编委会．中国气象灾害大典·海南卷［M］．北京:气象出版社，2008:158-168．

［4］霍治国，王石立.农业和生物气象灾害［M］.北京:气象出版社，2009.

［5］郑大玮，李茂松，霍治国，等.农业灾害与减灾对策［M］.北京:中国农业大学出版社，2013.

公益性行业（气象）科研专项（GYHY201206019）

S166

A

1002-252X（2015）04-0015-04

2015-9-1

陈卿才（1973-），男，海南省儋州市人，哈尔滨理工大学，本科生，工程师.

陈汇林（1960-），男，河南省济源市人，中国农业大学，本科生，高级工程师.