探究农业气象灾害监测预测技术研究进展

张新刚

焦作市气象局

探究农业气象灾害监测预测技术研究进展

张新刚

焦作市气象局

农业气象灾害监测是灾害防控和影响评估的基础。近年来，农业气象灾害的监测研究已经从单一指标和单一方法逐步提升到从地面到空中的多指标、多方法的立体监测体系，构成了地一空三维监测网。建立和完善了卫星遥感监测系统，开展干旱、洪涝、冷害等灾害的动态监测，并基于3S技术和地面监测相结合，构建了农业气象灾害动态监测系统，从宏观和微观角度来全面监测农业气象灾害的发生发展过程。本文就他那就了农业气象灾害监测预测的技术，以供参考。

农业气象灾害；监测预测；研究进展

农业气象灾害的监测预测研究长期以来一直是农业气象研究工作的重点领域，也受到国家各个层面的高度关注。在这些国家重大项目中，农业气象灾害的监测预测技术研究始终是重点任务之一，各项目的研究成果也在各级政府防灾减灾及救灾决策中起到了积极的作用。

1 农业气象灾害指标研究

1.1 干旱指标

干旱指标是表示干旱程度的特征量，是旱情描述的数值表达，在干旱分析中起着度量、对比和综合等重要作用，是干旱监测的核心与基础。干旱本身成因比较复杂，受地理位置、下垫面情况以及人类活动等众多因素影响，因此，很难找到一种普遍适用的干旱指标，目前各种在用的干旱指标至少有50多种。应用比较广泛的干旱指标主要包括：标准化降水指数(SPI)、降水距平百分率、降水Z指数、相对湿润度指数、Palmer指数、CI指数以及K指数等。

1.2 低温冷害指标

低温冷害是由于在农作物生长发育过程中热量不足使农作物的生长发育受到不利影响的一种自然灾害，一般采用温度距平或积温距平表示。在生长季温度距平指标的研究方面，东北地区一般采用5-9月的月平均温度和距平值作为低温冷害等级指标。后续研究发现，吉林省粮豆产量与5-9月气温呈线性关系，根据冷害的发生与生育期总温度条件的关系进一步分析低温年减产程度与生长季月平均温度和距平值之间的关系，整个东北地区粮豆产量与5-9月平均温度总和也呈高度正相关，从而建立了一套低温冷害等级指标。

1.3 寒害指标

寒害通常是指我国华南地区冬季出现的低温灾害，承灾体主要是热带亚热带经济林果、蔬菜和渔业养殖。利用广东省22个代表站1957-2001年冬季逐日平均气温和最低气温资料，以广东省南亚热带作物的生物学下限温度为依据，从这些作物受寒害的起点温度(环境温度小于等于5.0C)出发，提出了寒害过程的概念和明确的定义，并用寒害过程低温的强度旧最低气温)、持续时间(日数)及其综合作用的物理量(负积温)描述寒害的强度，研究了广东历年冬季寒害的变化。

2 农业气象灾害监测技术研究

2.1 农业气象灾害地面监测

地面监测是农业气象灾害监测的基础，由于其实时性强，准确性高，一直是其他高新技术不断发展的保障，但其不足之处是监测点离散，且耗时费力。在我国农业气象业务中，通常是通过实时观测的土壤湿度和温度等气象条件，并依据灾害指标开展农业气象灾害的监测服务，但这方面的文献报道相对很少。农田蒸散量是干旱监测的主要参数，也可直接用于农田干旱的监测。因此，国内外对农田蒸散的研究十分重视。

地理信息系统(GIS)技术和气候学模型的快速发展为农业气象灾害的精细化监测提供了便利条件，融合土地利用、海拔高度、坡度、坡向等地理信息，对平均气温、最低气温资料进行较高空间分辨率的地理订正，结合广东冬季经济林果的生长发育状况和受害指标，实现了对寒害发生发展及其强度、范围的实时动态监测。农作物模拟模式的发展也为农业气象灾害的监测提供了新技术。物联网技术的发展为农业气象灾害的实时监测提供了新的手段。

2.2 农业气象灾害遥感监测

我国目前较为常用的遥感监测干旱的方法为热惯量法和作物缺水指数法。另有采用雷达监测土壤水分，通过发射雷达波束，接受回波信号，然后根据所得到的向后散射系数与目标物的形态及物理特性的关系反演土壤水分进行干旱监测。温度植被干旱指数(TVDI)、温差植被干旱指数(DTVDI)和表观热惯量植被干旱指数(AVDI)3个干旱指标可评价全国干旱分布，并利用实测土壤湿度对3个指标进行检验评价。2005年以来，利用可见光一近红外、热红外和微波遥感相结合进行农业干旱遥感监测的研究较多。遥感技术在低温灾害监测中也有一定应用。21世纪以来，已有基于数值模拟和3S技术实现面向农作物全生育期灾害实时综合监测的文献报道。农业气象灾害的立体监测是近年来重点发展的技术之一。

3 农业气象灾害预测预警技术研究

3.1 数理统计预报方法

农业气象灾害的数理统计预报方法仍然是目前使用较多的方法，该类方法是在灾害指标的基础上，应用时间序列分析、多元回归分析、韵律、相似等数理统计方法，建立预报模型。时间序列分析方法的理论依据是农业气象灾害在发生的时间方面具有一定的周期性或规律性，从而可以利用时间序列分析方法推测未来发生的可能性。

3.2 农业气象模式与气候(天气)模式结合

依据农田水分平衡方程，根据气象要素的逐日预报值预测1m深土层的土壤含水量，进而预报干旱出现日期和灌溉量，该方法对天气预报结果的时效和精度有较高的要求。考虑作物生长和发育对水分的不同需求和敏感性，利用冬小麦发育模式，建立了冬小麦干旱识别和预测模型。该模型将气候模式的逐旬气象要素预报结果输入土壤水分模式，模拟土壤水分和水分供需比的变化，以此为指标，按4个干旱等级进行干旱识别和预测。

5 结语

及时、准确的农业气象灾害预测预警有助于农业生产部门及时采取有效措施，减轻灾害损失，保证农业生产持续稳定发展。农业气象灾害预测预警技术已经实现从静态和单一方法向动态一多方法集成的转变，使预测时效和精度都得到了显著提高。农业气象灾害的监测预测是灾害评估和防控的基础和前提，只有做到灾害的准确监测和及时预测，才有可能对农业气象灾害进行有效防控，从而使灾害的损失降到最低程度。

[1]程纯枢.中国的气候与农业.北京：气象出版社，1991.

[2]王春乙.重大农业气象灾害研究进展.北京：气象出版社，2007.