農業氣象災害監測預測技術研究進展

王斌飛，牛琳琳，袁 婧

（盤錦市氣象局，遼寧盤錦 124010）

受極端氣象因素影響，使農作物產量減少。在地域性與季風性氣候的影響下，氣象災害頻發，同時，災害具備廣泛性與持續性特點，常常會帶來一定經濟損失和人員傷亡。國內農業基礎設施與群眾防范性較差，因此，難以在源頭上應對氣象災害。

1 農業主要氣象災害

農業氣象災害主要包括干旱、沙塵暴、冰雹、干熱風、暴雨和低溫凍害等災害。在一定程度上給國家經濟的發展帶來損失。

農業氣象災害為原生自然災害中的一種，具有種類多、涉獵范圍廣、頻率發生較高、群發性特點較為明顯、持續時間相對較長及災情較為嚴重等特點。農業氣象災害在一定程度上和國家的氣候特點密切相關。受地形、緯度、海陸等位置方面影響，國內氣候具有多樣化等特點。我國災害性天氣時常發生，農業作為國民經濟產業中的主要產業，經常受到洪水、臺風、寒潮等方面氣象災害影響。寒潮問題多發生在冬季、秋末等時期，且會對農業活動帶來較大危害；臺風多發生在國內東南沿海區域，破壞力較強，且多伴隨暴雨與大風天氣；洪水為國內危害較大的一種自然災害，其出現會導致森林破壞、無序發展、侵占河道等問題產生［1］，嚴重的還會導致農作物淹沒，最終制約農業全面健康發展。

2 農業氣象災害指標

2.1 干旱指標

干旱指標可以有效說明土壤干旱程度，即用數值的方法展現旱情，在分析旱情期間，能充分發揮綜合對比作用，同時，還能為干旱監測提供充分保障。干旱災害體系較為復雜，受到下墊面、地理位置等方面因素的影響，干旱指標獲得十分困難，現階段很難研制出應用性較強的指標。現階段，干旱指標體系種類較多，常見的干旱指標包含K 指數、降水距平百分比、降水指數等。

2.2 低溫冷害指標

低溫冷害即農作物生產期間，因自身產熱較低難以維持作物生長發育的災害。一般情況下，借助溫度距平及積溫距平代表低溫冷害指標。國內南北區域跨越較大，不同區域低溫冷害判定指標存在明顯差異，比如，東北區域常選擇6—10 月溫度為指標，華北地區選用5—9 月當作獲取指標。生產季積溫距平指標方面，研究人員應結合不同區域與時間段氣候情況，實施相應的監測低溫冷害技術。

2.3 寒害指標

冬季經常會遇到比平均氣溫低的情況，這一溫度經常會引起農作物出現寒害情況。一般寒害多發生在東北及華北地區，但隨著近幾年國內南方區域寒害問題出現，使得很多亞熱帶果蔬作物受害。判定寒害指標方法很多［2］，這里常用的判斷因素主要為溫濕度，通常情況下，若溫度比正常溫度小10 ℃，容易產生寒害。同時，低溫環境下，空氣濕度相對較大，水分常常凝結成霜，最終導致農作物莖葉凍傷。

2.4 洪澇指標

洪澇問題多出現在降雪量與降雨量較多區域，熱帶氣旋、風暴潮等區域情況尤為明顯，因而導致次生災害頻繁發生。洪澇災情監測指標包含擴展指標與基本指標。其中，擴展指標作為評估年度風險與發生次數的主要依據，基本指標則用來評估對象選定指標。

3 農業氣象災害監測技術應用

3.1 農業氣象災害地面監測

農業氣象災害監測法和地面監測一樣，因地面監測具有一定時效性與準確性，可以為其他技術發展提供充分保障，但地面監測點相對零散，消耗時間較多。農業氣象災害監測多需要結合地面土壤溫濕度等情況，然后與災害指標體系聯合開展監測。監測干旱情況期間，工作人員以農田蒸散量為依據，對干旱情況進行合理監測，目前，該項技術在國內廣受關注；在地理信息系統技術與模型快速發展期間，農業氣象災害監測越來越具體，以信息資料整合為基礎，地理位置信息分辨越來越準確。此外，農業氣象災害地面監測多依靠農作物模擬與物聯網技術，在監測技術的支持下，其氣象災害監測逐漸朝著多樣化方向發展。近年來，隨著物聯網技術的發展，其可以促進農業氣象災害監測工作開展。比如，研究人員將物聯網技術當作主要基礎，努力研發了多種學科知識技術體系，有助于提升農業氣象服務整體水平。

3.2 農業氣象災害遙感監測

農業氣象災害監測工具以衛星遙感技術為主。現階段，遙感監測技術多應用在洪災、干旱等氣象災害當中。一般情況下，衛星遙感監測多應用在干旱監測中。在國內，遙感技術監測干旱多以熱慣量法與作物缺水指數法為主，利用雷達對土壤水分進行合理監測，在發射與接受雷達信息期間，對信息進行全面整合，如此即可得到作物形狀和土壤所需水分，便于對干旱發生時間進行合理預測。評估全國干旱問題時，多評價溫度植被干旱指數、熱慣量植被干旱指數等數據［3］，然后借助監測土壤濕度對上述數據進行檢查。此外，很多專家借助可見光、微波遙感技術等也可監測農業干旱情況。近幾年，研究人員以農業氣象災害立體監測為主，借助氣象監測、遙感監測等數據，創建全方位、覆蓋面較大、作物所需水分、降水量、土壤溫濕度等方面監測技術。

4 農業氣象災害預測技術

1）地理信息系統（Geographic Information Systems，GIS）預測技術，只能制作某一時間內與區域內的最低溫度預報。其原理為應用地理信息技術與某些指標，借助地理信息技術對預報值進行修正，例如經緯度、海拔等，便于繪制溫度預報值。GIS 預測技術結果十分客觀，且能對農業氣象災害預測進行合理指導。有關部門在獲得預測結果后可借助網絡發布，便于讓人們做好防護工作，從而有效減少實際經濟損失。發布形式是借助綜合性質農業氣象災害預測發布系統，使用戶在短期內獲得相應信息，同時和地理情況相結合，有效采取防控措施，便于減少實際經濟損失。所以，有關部門在進行氣象災害預測期間，需要建立綜合服務系統。具體而言，應結合不同預測情況，創建不同種類預測模型，便于在判定農業氣象災害期間，積極預測農業氣象災害，幫助用戶抵消農業氣象災害風險，從而全面減少實際經濟損失。

2）當前，數理統計預報應用范圍較廣，主要將災害指標當做主要憑據，借助時間序列與多元回歸等方法，合理預測氣象災害情況。時間序列分析法多借助氣象災害發生周期與規律為基礎，合理預測氣象災害發生情況。具體操作期間，應結合氣象災害均生函數創建周期自變量預測模型。比如，一些研究將氣象災害面積當作樣本，創建模型群［4］，便于合理預測災害形式。多遠回歸分析可以分析和災害發生密切相關的要素，然后將各項要素當作主要依據，便于對災害情況進行合理預測。多遠回歸分析常用要素包含大氣環流特征量與氣象要素，借助判別與相關法應用，可以有效創建預測模型。農業氣象災害動態監測身為近年來國內外學者研究的主要內容，可以有效提升監測準確性。

3）以農田水分平衡方程為基礎，通過分析每日氣象要素情況，就能及時預測土壤當中水分含量，便于為干旱預報提供足夠數據，從而制定合理灌溉計劃。因不同作物健康生長期間，對水分的要求不同，所以可以將土壤中的水分含量當作主要依據，聯合作物生長發育情況，創建干旱識別與預測模型。比如，借助作物生產模型，合理應用氣象要素與歷史均氣候數據，來預測棉花冷害情況發生。

5 農業氣象災害監測預測技術問題與未來發展

即便國內農業氣象災害監測預測技術研究進步顯著，但是實際應用期間仍有很多不足。農業氣象災害地面監測作為監測基礎，借助地面監測雖然能預測未來農業氣象災害，及時采取可持續預防措施，但是由于監測點較為分散，會消耗很多時間和人力。農業氣象災害監測預測技術研究期間，缺少對災害基礎性、致災因子等方面的研究。因而常常會發現，導致農業氣象災害的因子并非單一的，而是由多種因素構成的，使用單一因素指標研究這一問題，難以了解引起農業氣象災害的主要原因，同時，也會影響農業氣象災害防治措施的制定。國內農業氣象災害監測的準確性有待提升，通常來講，多使用地面監測和衛星遙感監測方式，融合2 種監測結果，并分析其中的不足，對使用技術進行全面改進。

針對國內農業氣象災害監測預測技術中的問題，有必要及時采取措施處理，便于健全監測體系。1）加大農業氣象災害因素分析，不斷提升災害預測預報整體水平。2）在分析多種因素的基礎上，全面掌握農業氣象災害鏈、形成機理等過程，便于健全識別、預測、防控體系。3）健全農業氣象災害動態監測體系，建立實時預警服務體系，加大對地基、天基等領域監測技術的研究，積極創建衛星遙感、地面監測與作物模型等相結合的動態監測技術體系。4）還應加大對氣候變化中的農業氣象災害風險評估機制研究，便于在農業氣象災害預測期間合理應用氣象預測信息。隨著全球氣候的變暖，其對農業氣象災害與致災因素產生較大影響，在對氣候變化趨勢進行全面分析期間，即可將農業氣象災害重點放在災害監測、預警、風險評估等方面，便于提升技術應用方面研究。

6 結語

近年來隨著自然災害問題的頻發，對農業生產帶來較大影響。當前，農業氣象災害監測預測技術發展仍然停留在初期階段，若初期建設存在問題，平臺系統災害預警信息不健全，勢必會影響群眾做好應急準備工作。因此，監測技術創新期間，有必要合理應用不同災害指標，加強新技術論證實驗研究，便于合理規避各種風險。同時，還應與作物模型相結合，建立立體化農業氣象預測體系，全面發展地面觀測與遙感技術，便于對農業氣象災害情況進行全面監測，然后積極采取措施解決實際問題，為農業發展貢獻力量。