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关键词:气象灾害;农业;影响;时空分布;特征
中图分类号:S42文献标识号:A文章编号:1001-4942(2017)02-0136-06
潍坊市地处山东半岛中部,地势南高北低,西部与南部为山地丘陵,东部为平原,北临渤海湾。四季均有不同气象灾害发生,春季干燥大风,春夏之交冰雹多发,夏季降水集中,洪涝灾害较多,秋季易出现干旱、霜冻、连阴雨,冬季易出现风雪灾害。农业气象灾害一般是指农业生产过程中所发生的导致农业显著减产的不利天气或气候条件的总称,它是影响作物稳产、高产最主要的自然因素,与农业经济效益紧密相连[1,2]。目前,已有许多学者对不同地区的气象灾害进行了深入研究,房世波[3]、卢丽萍[4]等分析了我国农业气象灾害变化趋势和分布特征及对农业生产的影响;王静[5]、孙霞[6]、邵末兰[7]、解明恩[8]、朱保美[9]等分别对山东、河北、湖北、云南、山东德州等地区的气象灾害时空分布特征进行了研究。本文利用1978-2015年资料分析潍坊市主要气象灾害对农业生产的影响及其时空分布特征,对更精确地指导当地农业生产及提高防灾减灾的能力提供参考依据。
1资料与方法
1.1资料来源
本文所用1978-2015年的农作物受灾面积数据来源于潍坊市九个县市区气象局、民政局和《中国气象灾害大典(山东卷)》[10],播种面积及粮食产量数据来源于《潍坊统计年鉴》。
1.2计算方法
1.2.1线性倾向估计用线性倾向估计对农业气象灾害变化程度进行描述,分析潍坊市主要气象灾害的年际变化特征。
1.2.2受灾率因每个地区每年粮食播种面积与遭受自然灾害的受灾面积不等,造成灾害的危害程度不同,本文采用受灾率统一反映各年的受灾状况。
受灾率定义为某一种气象灾害当年农作物受灾面积与当年总播种面积的比值[11]。
1.2.3经验正交函数(EOF)分解[12]利用经验正交函数(EOF)分解将原变量场分解为正交函数的线性组合,用个数较少的几个空间分布模态来描述原变量场。以受灾率作为定量表征指标,应用经验正交函数(EOF)分析潍坊市气象灾害的空间分布特征。
1.3气象灾害类型
1978-2015年潍坊市出现的气象灾害包括冰雹、暴雨洪涝、大风、干旱、雷击、风暴潮、台风、霜冻、低温冻害、大雾、雪灾、龙卷风、蝗灾、雨凇、连阴雨、飑线、赤潮等17种,累计出现230次。其中,冰雹(占全部气象灾害的35.2%)、暴雨洪涝(18.7%)、大风(11.7%)、干旱(7.8%)发生频次较高,占全部气象灾害的73.5%,定义为潍坊市出现的主要气象灾害,故本文对主要气象灾害进行分析。
2气象灾害对农业生产的影响及其年际变化特征2.1气象灾害比重的年际变化特征
为更好地分析每年各类气象灾害的发生特征,将洪涝灾害、干旱、风灾和冰雹四种气象灾害在当年总灾害中所占比重进行统计,分析气象灾害引发的灾害程度。结果(图2)表明,暴雨洪涝、干旱、大风和冰雹灾害的比重分别为14.9%、45.2%、10.6%、29.3%,其中干旱和冰雹是潍坊发生受灾面积最重的两种农业气象灾害。干旱灾害比重超过90%的年份主要发生在1979、1981、1983、2000-2002、2006-2009、2014年,2000年以来的连年大旱造成的损失严重;冰雹灾害比重超过90%的年份主要发生在1982、1986、2004-2005年,每年都有不同程度的冰雹灾害发生,每次发生时造成的受灾面积相对较小,但发生次数较多,农作物受灾损失严重;洪涝灾害比重较大的年份主要出现在1998和2013年;风灾比重相对较少,一般伴随着暴雨、冰雹等天气出现,1988、1990-1995年所占比重在23%~49%。
图21978-2015年潍坊市主要气象灾害所占比重
2.2气象灾害对粮食产量的影响
潍坊是农业大市,农作物种植面积广,粮食产量高,西部与南部属于山区丘陵地带,基础设施薄弱,自然抗灾能力差,受灾强度大,对粮食产量影响较大。从潍坊市农业气象灾害与粮食播种面积、粮食产量之间的关系(图3)可知,农作物播种面积变化较小,略呈增加趋势;随着农业科技水平的提高,粮食产量呈显著增加趋势,气候倾向率达到5.4×105 t/10a(通过了α=0.001的显著性检验),而受灾面积呈显著下降趋势,气候倾向率为7.3×104 hm2/10a(通过了α=0.05的显著性检验),粮食产量与受灾面积呈现明显负相关关系。1978-1979、1981、1984、1987-1989、1992、1997-2002、2014年,主要灾害的总受灾面积较大,粮食产量明显减少;1993-1996、2006-2013年,庀笤趾减少,粮食产量提高。因此,气象灾害对农业生产产生直接影响,成为粮食产量增减的重要原因之一。
图31978-2015年农业气象灾害与粮食播种面积、粮食产量的关系
2.3各类农业气象灾害年际变化特征
潍坊市每年都有不同程度的农业气象灾害发生,受灾面积呈减少趋势,年平均成灾面积为28.7×104 hm2。按受灾比重大小分析干旱、冰雹、暴雨洪涝、大风灾害的年际变化特征。
2.3.1干旱灾害年际变化趋势干旱灾害虽然发生的频次少,但是影响范围大、持续时间长,受灾程度重。由图4可知,38年来,干旱受灾面积呈波动性下降,阶段变化明显,气候倾向率为-4.04×104 hm2/10a,平均受灾面积为19.6×104 hm2。20世纪70年代末与80年代初、1989年、2000年代初与末发生的干旱受灾面积最大,最大值出现在1979年,达93.3×104 hm2,1999-2002年连续干旱受灾面积达147.9×104 hm2,
变化趋势
2006-2011年连续干旱受灾面积达162.2×104 hm2;干旱受灾面积在平均值以下的年份有1980、1982-1983、1985-1996(除1989)、1998、2003-2005、2009、2011-2013、2015年,其中有17年未发生过干旱灾害,受灾面积统计结果为0。
2.3.2冰雹灾害年际变化趋势冰雹是一种局地性较强的农业气象灾害,潍坊市冰雹常出现在每年的5-6月份,正值农作物成熟收获季节,而且冰雹发生频次高,遭受冰雹的地区易产生严重的损失。从图5冰雹受灾面积的变化趋势可知,冰雹受灾面积呈显著减少趋势,气候倾向率为-2.1×104 hm2/10a,年平均成灾面积为4.1×104 hm2。38年中,除1992、2011、2013年未发生冰雹灾害外,其余年份均发生不同程度的冰雹灾害,受灾面积最大的年份发生在1987年,达30.8×104 hm2。统计资料显示,1987年5月23日凌晨发生冰雹天气,冰雹大者如鸡蛋,持续10~15 min,同年7月7日,降雹持续20 min,地面冰雹厚度5 cm,最厚的地方达7 cm以上,因冰雹局地性强,冰雹多发区易产生较严重的灾害。
2.3.3洪涝灾害年际变化趋势洪涝灾害主要是短时间内降水量大而造成的一种灾害,潍坊地区遭受暴雨、大暴雨时易发生洪涝灾害,以夏季雨涝为主。从图6可知,洪涝受灾面积变化趋势不明显,呈波动性变化,年平均成灾面积为3.4×104 hm2。1987年与1997年受灾面积的变化幅度呈主高峰,分别为30.8×104 hm2与45.1×104 hm2;1990、1998-1999、2012年,洪涝受灾面积的变化幅度呈次高峰;1978-1986连续9年、2000-2011连续12年受灾面积低于洪涝年平均受灾面积,除1981、1984、1986、1989、1991-1993、2002、2006、2014年未发生洪涝灾害外,1996年受灾面积最小,为30 hm2。洪涝灾害虽然发生的次数少,但危害很大,1997年8月19-20日,潍坊各县市区均遭受了特大暴雨袭击,直接经济损失达16.55亿元。
2.3.4大风灾害年际变化趋势潍坊市春季的干燥大风易引发风灾,出现6级(平均风速10.8 m/s)以上大风时,对农作物生长的影响非常大。由图7可知,大风受灾面积呈显著减少趋势,气候倾向率为0.9×104 hm2/10a(通过了α=0.05的显著性检验),年平均成灾面积为1.6×104 hm2。在20世纪70年代末80年代初和80年代末90年代初,风灾面积较大,最大年份出现在1988年,受灾面积达15.4×104 hm2,其次出现在1990年,受灾面积达11.0×104 hm2,1994-2015年连续22年大风受灾面积小于年平均值。统计资料显示,1988年6月1日,潍坊全市遭受大风袭击,平均风力7~9级,局部10级以上;1990年7月15-16日,潍坊全市遭受暴风雨袭击,风力达8~10级,局部11级以上,这种范围大、持续时间长、风力强的大风出现在春夏季节,造成损失较高。
3.1总气象灾害的空间分布特征
利用EOF正交经验函数分析1978-2015年9个县市区38年气象灾害的空间分布特征。图8显示,受灾率大值区主要出现在潍坊西部与南部,临朐受灾率最大,为0.211,其次是诸城、安丘,受灾率分别为0.209、0.193;东部、北部受灾率相对较小,高密受灾率最小,仅为0.119,其次为寿光和寒亭。潍坊西部与南部为山区和丘陵地形,易发生干旱、冰雹、洪涝等气象灾害,受灾率较高,成为气象灾害的重灾区,北部地区易出现风灾,风灾影响面积较小,东部受灾率低,受灾程度相对弱。
3.2四种气象灾害的空间分布特征
从图9a干旱灾害分布可知,西部临朐、青州、昌乐的旱灾最为严重,其次是东北部的昌邑和寒亭,再次是诸城和安丘的西部,受灾率在0.102~0.147,其他地区的受灾率均在0.008~0.010。可见,西部是干旱的重灾区,西部山区地形造成土壤水分丧失快,影响了农作物的播种及生长,易引发旱情;旱灾持续时间较长,局部性或区域性的旱灾经常发生,统计资料表明,潍坊地区易发生春夏连旱、夏秋连旱等,连旱造成的灾害更加严重。
从图9b冰雹灾害分布情况可知,安丘西部和临朐南部的雹灾最严重,受灾率分别达到0.061和0.053,其次是潍坊南部的诸城、西部的青州和西北部的寿光,受灾率在0.044~0.048,再次是昌乐、寒亭和昌邑,受灾率在0.003~0.004,东南部的高密受灾率最小。冰雹灾害是一种局地性很强的气象灾害,虽然影响范围小,但对农业生产的危害较为严重[13],潍坊西部山区与南部丘陵地带是冰雹多发地。
洪涝灾害分布情况可知,潍坊南部的诸城灾情最严重,受灾率为0.054,其次是安丘和昌妨降兀受灾率在0.003~0.004,潍坊西部和北部灾情最轻,受灾率0.010。对比图9a和9c可知,潍坊西部、南部的旱灾和洪涝灾害分布基本成反向变化。
从图9d风灾分布情况可知,潍坊北部的寒亭、寿光、昌邑是风灾的重灾区,受灾率最大为0.009,其次东南部的诸城和高密,风灾最小的地方出现在西部的临朐,受灾率不足0.001。潍坊北部频临渤海湾,受海陆热力性质差异大的影响,北部的风力较大,易出现大风天气,对露地农作物的影响较大。
4结论
利用1978-2015年38年资料分析潍坊市农业气象灾害对农业生产的影响及其时空分布特征,主要结论如下:
(1)潍坊市出现的气象灾害有17种,累计出现230次,出现最多的是冰雹、暴雨洪涝、大风、干旱,灾害比重的年际变化也很大,受灾面积比重分别为29.3%、14.9%、10.6%、45.2%,干旱和冰雹灾害最为严重。
(2)气象灾害与粮食产量呈负相关关系,即受灾面积大,粮食产量低;受灾面积小,粮食产量高。
(3)潍坊市总气象灾害受灾面积以7.3×104 hm2/10a速率呈下降趋势,年平均成灾面积为28.7×104 hm2。干旱受灾面积呈波动性下降,20世纪70年代末与80年代初、1989年、2000年代初与末发生的干旱受灾面积较大;冰雹受灾面积呈显著减少趋势,除1992、2011、2013年三年外,每年都会出现冰雹灾害;暴雨洪涝灾害变化趋势不明显,呈波动性变化,1987与1997年受灾面积的变幅出现两个高峰;大风受灾面积呈显著减少趋势,20世纪70年代末80年代初和80年代末90年代初,风灾面积较大。
(4)潍坊市主要气象灾害出现在西部与南部,临朐受灾率最大,其次是诸城、安丘,东部与北部受灾率小。各种气象灾害的空间分布不统一,干旱灾害多发生在西部的临朐、青州、昌乐,其次是东北部的昌邑和寒亭,再次是诸城和安丘的西部;冰雹灾害分布范围大,安丘西部和临朐南部的雹灾最严重,其次是南部诸城、西部青州和西北部寿光;洪涝灾害多发生在南部诸城,其次是安丘和昌乐,潍坊西部、南部的旱灾和洪涝灾害分布基本成反向变化;风灾主要出现在北部的寒亭、寿光、昌邑,其次东南部的诸城和高密。
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山 东 农 业 科 学2017,49(2):142~146Shandong Agricultural Sciences山 东 农 业 科 学第49卷第2期王可,等:济宁青山羊微卫星标记多态性分析DOI:10.14083/j.issn.1001-4942.2017.02.030
收稿日期:2016-07-07
摘要:分析得出影响天水苹果正常生长的主要农综合评价z业气象灾害是前秋9月大气干旱、冬季12—2月暖冬高温、苹果花期4月下旬高温干旱和春季4月下旬低温危害。各灾害发生频率在53%~70%之间,以前秋9月干旱最多,春季4月下旬低温危害最少;前秋9月大气干旱以中—大灾为主;其他灾害均以轻、中灾最多,大灾居次;各种灾害因子重灾年份最少,仅在6%~15%之间。农业气象灾害综合评估除轻灾评估准确率略低,为89%外,中—重灾评估准确率均达100%,灾害评估效果比较理想,对农业防灾减灾有一定的指导意义。
关键词:气象;灾害;苹果生产;甘肃天水
我国是自然灾害频发国之一,年均灾害损失约510×108~640×108元。其中由气象灾害引起的损失占85%左右,仅干旱、洪涝、风暴潮、冰雹、低温冷害这几种气象灾害造成的粮食损失占所有自然灾害损失的97%左右,直接经济损失占总经济损失的76%以上[1]。天水地处黄土高原与西秦岭山地大陆性干旱半干旱气候区,海拔在750~3120m之间,年均气温7.0~11.1℃,年降水量430~600mm之间,平均日照总时数2000~2400h,无霜期156~188d,极适宜优质苹果生产,是甘肃省主要苹果产业发展基地,所产苹果以个大、色艳、硬度强、糖分高、品质佳、耐储存而深受广大客商和消费者青睐,“花牛苹果”已获得全国知名品牌类注册证明商标,是支撑天水市经济发展的四大支柱产业之一。天水市现有苹果面积约6.5×104hm2,总产量约54×104t。但由于境内山多川少,沟壑纵横,海拔高差大,气候差异显著,属全国气象灾害高发区域,干旱、洪涝、冰雹、低温冷害等气象灾害频繁发生,苹果产量、品质和优质率提高很慢,极大地限制了苹果产业化发展。
近年来,气象灾害评估技术研究已引起众多学者高度关注,但大多局限于单种气象灾害[2-5]的定性化研究。特别是针对多年生果树,在实况灾害资料极度缺乏的情况下,果树气象灾害风险评估的研究报道很少。为此,本文利用统计学方法,确定影响该地苹果生产的主要农业气象灾害因子,并将各农业气象灾害因子划分等级,进行天水主要农业气象灾害对果树作物量化评估影响研究,为有效防御农业气象灾害,最大限度减轻或减免农业损失提供参考。
1资料来源与研究方法
1·1资料来源苹果产量资料取自天水市统计年鉴1978—2007年;相关气象资料取自天水市关山区清水、渭北旱区秦安和河谷区麦积二县一区气象站1978—2007年气象观测资料。
1·2研究方法
1·2·1代表点的选取根据天水气候区划,选取渭北旱区、关山区和河谷川区苹果种植面积较大的秦安县、清水县和麦积区作为代表点。
1·2·2苹果产量资料的处理苹果气候产量资料分解的方法和准确性,会直接影响苹果农业气象灾害的分析评估研究。
在参照仅有的农业气象灾害观测调查资料的基础上,将天水市苹果总产量资料按3、5年滑动平均法、线性法、正交多项式法、指数法等多种函数分解方法[6]提取其趋势产量。统计分析表明:天水市苹果总产趋势产量的提取以指数法效果最佳(图1),趋势产量提取方程为y=8682·2e0·126t(y:趋势产量;t:时间序列,t=1,2,3,…;n=30;r=0·93)。用y′i=(Yi-yi)/yi×100%计算逐年苹果总产量动态相对偏差百分率[6-7](y′:苹果气候产量增减率;Yi:苹果实际产量;yi:逐年苹果趋势产量;i:年份)。
1·2·3影响天水市苹果总产量的主要农业气象灾害因子的提取农业气象灾害对天水苹果生产的影响研究[8]中,通过分区统计分析,得出影响天水渭北旱区、关山区和河谷川区三区苹果正常生长的主要农业气象灾害均为上年秋季9月大气干燥度,冬季12月至2月负积温的光照条件订正值和苹果花期4月下旬平均最高气温的大气相对湿度订正值,春季低温晚霜冻出现频率和危害程度正在逐步减轻。
为了更进一步提取影响天水市苹果总产量的主要农业气象灾害因子,将3个气候区主要灾害因子与天水市苹果总产量动态相对偏差百分率进行逐步回归[9],建立如下影响苹果气候总产量的主要农业气象灾害因子提取方程:式中,y′i为苹果总产量动态相对偏差百分率;K′9秦安为渭北秦安上年秋季9月大气干燥度∑T≤0℃×Q12-2麦积为河谷区麦积冬季12—2月负积温的光照条件订正值;TM4月下旬/U麦积为河谷区麦积苹果花期4月下旬平均最高气温的大气相对湿度订正值;Tn4月下清水为关山区清水苹果花期4月下旬平均最低气温。12—2月暖冬高温虽然不属于气象学上定义的气象灾害因子,但随日益加剧的暖干气候[10],暖冬高温对苹果生长影响极大,仅次于前秋9月干旱灾害。
1·2·4气象灾情等级划分标准将渭北秦安上年秋季9月干旱(用大气干燥度表示)、河谷区麦积暖冬(用冬季12—月负积温的光照条件订正值表示)和花期高温危害(用苹果花期4月下旬平均最高气温的大气相对湿度订正值表示)、关山区清水春季低温危害(用4月下旬最低平均气温表示)4种标准化处理后的主要农业气象灾害标准值作为成灾变异值。再将1978—2007年30年成灾变异值中大于或等于0·1以上的成灾变异值(春季低温为小于或等于-0·1以下的成灾变异值),按变异值的离散程度[11]分成相等的4个组,从小到大将灾情等级依次划分为轻灾、中灾、大灾和重灾4个等级,并采用分级赋值和内插法依次赋以1~3、4~6、7~9、10~12。9月干燥度(秦安)、暖冬(麦积)和花期高温(麦积)成灾变异值小于0·1为无灾;春季低温(清水)成灾变异值Z大于0·1为无灾,无灾年份灾害等级分值ci按0分赋值(表1)。
1·2·5灾情指数的计算及综合评价方法式(1)得出影响天水市苹果总产量的主要农业气象灾害为渭北秦安上年秋季9月大气干旱、河谷区麦积12—2月暖冬和4月下旬花期高温干旱、关山区清水春季4月下旬苹果花期低温危害。
为此,本文将以上4种灾害作为影响天水市苹果总产量的主要农业气象灾害因子。用式(1)计算得出的相应站点灾害因子的贡献率(方程中相应灾害因子系数/4种灾害因子系数绝对值之和×100%)作为相应站各类灾害因子的影响权重(wij:其中渭北秦安9月干旱w1=37%;河谷区麦积暖冬w2=27%,花期高温危害w3=22%;关山区清水春季低温危害w4=14%),并与其对应站点相应灾害类型的等级分值相乘,4种灾害类型进行累加[式(2)]就得到农业气象灾情的灾情指数(Pk),并以此作为农业气象灾害危害评估指标,与苹果气候产量增减率实况分级进行对比分析(苹果气候产量增减率实况亦分为无、轻、中、大、重5级,分级方法同灾害成灾变异值分级)。
Pk=∑4j=1Cij×wij(2)式中,Pk为灾情指数;Cij为4种灾害等级分值(i:1978—2007年各年份,i=1,2,3,…,30;为4种农业气象灾害,j=1,2,3,4;下同);wij为相应灾害因子的影响权重。灾情指数(Pk)越大,表明农业气象灾害对农业生产的影响越大,灾情越重;反之,对农业生产的影响小,灾情越轻。
2综合评价
2·1主要农业气象灾害分布表2是影响天水苹果生产的前秋9月干旱、冬季12—2月高温、花期4月下旬高温干旱气候和春季4月下旬低温发生频率统计。1978—2007年30年中,前秋9月旱灾最多,发生频率70%,主要以中—大灾为主,占旱灾年份的52%;轻灾年份次之,占38%;重灾年份最少,占10%。暖冬和花期高温灾害次之,发生频率分别为63%和67%,均以轻灾为主,分别占灾害年份的47%和45%;中—大灾次之,分别占47%和40%;重灾年份最少,分别占5%和15%。春季低温危害最少,发生频率53%,仍以轻灾居多,占灾害年份的50%;中—大灾次之,占44%;重灾年份最少,占6%。
2·2综合评价将式(2)计算的逐年农业气象灾害综合灾情指数(Pk)分成1、2、3、4、5相等的5个组从小到大将灾情等级依次划分为无灾、轻灾、中灾、大灾和重灾5个等级与苹果总产量动态相对偏差百分率实况分级(表3)进行对比分析。
天水市1978—2007年30年逐年主要农业气象灾害对苹果生产的影响进行综合评估,并与实况(表4)进行对比分析。评估无灾11年,与实况相符10年,评估准确率91%。灾害年份中,评估轻灾9年,与实况相符8年,评估准确率89%。评估中灾5年,大灾5年,重灾1年,均与实况相符,评估准确率均为100%。灾害年份除轻灾评估准确率略低外,中—重灾评估准确率较高,特别是重灾的1991年、大灾的1984年、1987年、1989年、1992年和1997年,苹果均出现较大幅度减产,灾害评估效果比较理想。
3结论与讨论
(1)分析得出影响天水苹果正常生长的主要农业气象灾害是前秋9月大气干旱、冬季12—2月暖冬高温、苹果花期4月下旬高温干旱和春季4月下旬低温危害。各灾害发生频率在53%~70%之间,以前秋9月干旱最多,春季4月下旬低温危害最少;前秋9月大气干旱以中—大灾为主;其他灾害均以轻、中灾最多,大灾居次;各种灾害因子重灾年份最少,仅占6%~15%。
(2)综合评估表明:影响天水市苹果生产的农业气象灾害综合评估除轻灾评估准确率略低(89%)外,中—重灾评估准确率均达100%,灾害评估效果比较理想。
(3)由于苹果灾害实况调查观测资料极少,给苹果灾害的评估研究工作带来了极大不便。
为此,本文主要采用统计学方法,利用苹果产量资料,在参照仅有的农业气象灾害观测调查资料的基础上,将指数法分解后的苹果总产量动态相对偏差百分率,按其离散程度确定为无灾、轻灾、中灾、大灾和重灾5种灾害程度实况类型。影响天水市苹果总产量的主要农业气象灾害因子的提取,也是采用了统计分析方法,进行理论提取。研究结论除轻灾评估准确率略低外,中—重灾评估准确率较高,在缺乏农业气象灾害实况观测调查资料的情况下,可作为气象灾害评估的有效方法,对农业防灾减灾有一定的指导意义。但因苹果灾害实况灾情资料极少,现实生产中仍有待更进一步研究验证。
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关键词 农业气象灾害;特征;防灾减灾;对策;中
中图分类号 S433 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)12-0228-01
气象对农业生产的影响巨大,我国由气象灾害造成的损失占据了自然灾害的很大部分。相比其他行业,农业是对气象灾害抵抗力最差的一个行业。随着全球气候变暖,各种气象灾害的发生日益频繁,对农业经济的影响愈加严重,影响了农业经济的健康发展。加之我国是农业发展大国,人口众多、国土面积大、地形复杂,经济高速发展导致生态环境日益恶化。因此,我国已成为世界上受气象灾害影响最大的国家之一,做好气象灾害的防灾减灾工作已成为当务之急[1]。
1 我国农业气象灾害的特征
我国气象灾害特征明显,主要有以下几点:国土幅员辽阔导致灾害区域的分布更为广泛;地形复杂使得影响农业生产的气象灾害类型较多;温室效应导致我国气候逐渐变暖,气象灾害发生几率不断升高;气象灾害损失较大,直接导致部分农作物减产甚至绝产。这些特征致使气象灾害对我国农业经济发展产生了重大的影响[2]。
2 对我国农业生产造成影响的主要气象灾害
2.1 干旱
干旱在农业生产中是指长期降水量少、空气中水分含量锐减、土壤干裂缺水严重的现象。这种不正常的干燥天气致使农作物严重缺水,影响农作物播种和正常生长发育,对作物产量产生不利影响,从而使农业减产[3]。在我国,干旱是最严重、分布最广泛的气象灾害,具有普通性、区域性、季节性的特征。东北和西北地区受到干旱灾害的地区非常广泛,干旱发生频率也很高,长期干旱还会导致河流干涸、人畜无饮用水,危害群众生命财产安全。
2.2 洪涝
洪涝是指因大雨、暴雨或连续降雨,雨量过于集中,导致地面径流量大,淹没大片的土地、城市和农田的气象灾害。洪涝对农作物会产生毁灭性的危害,导致作物减产甚至绝收。此外,各种生物群落也因洪水淹没引起结构的改变,打破原有的生态平衡。洪水淹没村庄导致大量动植物尸体腐败、蚊蝇滋生、害虫聚集,加重农作物虫害的发生。我国洪涝灾害的发生具有类似性、普遍性、区域性、破坏性、可防御性等特征。
2.3 台风
台风是热带气旋的一个类别。在气象学上,将热带气旋中心持续风速在12~13级(即32.7~41.4 m/s)称为台风。台风给农业生产带来的灾害主要体现在大风和暴雨2个方面,对植物幼嫩组织造成直接的机械冲击,破坏力极大。我国台风的发生具有季节性、登陆地点不定、旋转性、损毁性、发生时伴有灾害性天气、不可抗性等特征。
2.4 冰雹
冰雹灾害是由强对流天气系统引起的一种剧烈性气象灾害,冰雹来临时常伴有大风、暴雨、滑坡、泥石流等自然灾害。冰雹对农作物的破坏力极强,能在短时间内毁坏农作物,给农业生产造成巨大的经济损失。冰雹的发生具有局域性、历时短、受地形影响显著、年际变化大、发生区域广等特征。
3 农业气象灾害的防灾减灾对策
3.1 利用气候资源促进农业发展
气象科学与农业生产密不可分。古时农民常期盼风调雨顺,使庄稼获得好的收成。随着科技的发展,天气预报系统已经能够较准确地预测几天甚至十几天内的气象。这可以帮助人们掌握气候变化的规律、了解当地气侯特点,在灾害天气来临前,做好防灾准备工作,减少农事安排,从而可以有效减少甚至避免由气象灾害造成的农业经济损失。在利好天气时,积极安排农事活动,促进农业生产,提高农业收益。各级部门也可以根据具体情况改革耕作制度,合理布局农作物,避免盲目引种,在充分考虑当地气候及地理条件后引进新品种。
3.2 完善农业气象灾害预测预报系统
现阶段,我国农村建设非常活跃,农业现代化快速发展,农业气象对农业生产有重要的影响。如何在农业生产中做好防灾减灾,对气象工作者提出了严苛要求。农业气象工作者应当把工作重心放在提高农业气象预报的准确性、精确性上。目前,我国预报系统不完善,需要结合实际、积极创新。基层气象部门更要积极开展当地农业气象服务,全面推进农业气象工作,着力构建现代农业体系、生产体系、气象服务和防灾减灾体系。注重对广大农民进行科普、指导,帮助他们明确农业灾害预报的重要性,获得预测预报的渠道[4]。
3.3 构建灾害应急防御机制
防治气象灾害,一定要以预防为主,一旦发生气象灾害,应急预案的制定显得尤为重要。建立农业气象灾害应急防御机制,首先,应以政府主导为指导原则,各部门之间进行准确的分工协作,建立农业气象灾害应急系统需要各部门之间明确分工、联合建设;其次,在实际构建的过程中要结合当地具体情况,根据不同等级的农业气象灾害建设不同应对方案的防御系统,以将灾害的损失降到最低水平[5];再次,实行问责机制,将责任明确到个人,奖惩分明,端正工作人员的工作态度,提高办事效率;最后,规范应急预警的发出、接收、传达等工作环节,在基层建设预警信息工作站,并加强工作站的管理。总之,要优化利用各级预报预警信息工具,尽可能提高信息的覆盖水平。在气象工作者的指导、协助下,广大农民群众应积极参与到构建灾害应急防御机制中来[6]。
4 结语
农业气象工作在农业生产中起着举足轻重的作用,是防灾减灾的第一道关口。加强农业气象工作的建设、优化资源、提高气象预报的准确度和效率对气象工作者提出了更高的要求。相关工作人员必须结合自身的工作经验,深入研究当地的具体情况,全面分析农业气象对防灾减灾的重要作用,面对具体困难,加强观测点的建设,完善农业气象灾害预报系统,建立农业气象灾害应急响应系统,预防和减少气象灾害对农业生产造成的损失,为农业生产做好保驾护航工作。
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关键词:气象灾害;农业生产;影响分析;防御措施
Abstract: This paper introduces the types and features of main meteorological disasters, the meteorological disasters on the analysis, and proposes to the main meteorological disasters defense measures, think agricultural development to provide reference.
Key words: meteorological disaster; agricultural production; impact analysis; prevention measures
S161
1、气象灾害的种类和特点
气象灾害是指因暴雨、暴雪、干旱、雷电、冰雹、大雾、大风、低温、高温、霜冻、冰冻、寒潮等造成的灾害。江西境内气候复杂多变,尤其是近年来因气候变化等原因,各种灾害性天气频繁出现,具有发生种类多、影响范围广、危害严重的特点。主要的气象灾害有干旱、洪涝、大风、冰雹、霜冻、寒潮、连阴雨、雨(雾)淞、雷暴等十多种,一年四季都可能有灾害发生。
2、主要气象灾害对农业生产的影响及防御措施
在各种气象灾害中对农业影响最大的是干旱和雨涝,不仅发生频率高,甚至相伴出现,危害也最重。其次是低温、霜冻、连阴雨等,对农业生产也有一定影响,但发生频率较低,危害相对较轻。
2.1 干旱。是指因久晴无雨或少雨,降水量较常年同期明显偏少而形成的一种气象灾害。《气象干旱等级》国家标准中将干旱划分为5个等级,并评定了不同等级的干旱对农业和生态环境的影响程度:①正常或湿涝,特点为降水正常或较常年偏多,地表湿润无旱象;②轻旱,特点为降水较常年偏少,地表空气干燥,土壤出现水分轻度不足,对农作物有轻微影响;③中旱,特点为降水持续较常年偏少,土壤表面干燥,土壤出现水分不足,地表植物叶片白天有萎蔫现象,对农作物和生态环境造成一定影响;④重旱,特点为土壤出现水分持续严重不足,土壤出现较厚的干土层,植物萎蔫,叶片干枯,果实脱离,对农作物和生态环境造成较严重的影响,对工业生产、人畜饮水产生一定影响;⑤特旱,特点为土壤水分长时间严重不足,地表植物干枯、死亡,对农作物和生态环境造成较严重影响,对工业生产、人畜饮水产生较大影响。干旱是最主要的自然灾害之一,几乎每年都有不同程度的发生。干旱的主要防御措施:①根据旱区分布调整作物布局,种植耐旱作物品种;②灌溉时采用灌溉和滴灌技术,节约用水;③植树造林,改善生态环境;四是加强农田水利基础设施建设;五是开发空中水资源,抓住有利的天气条件,开展人工增雨作业。
2.2 暴雨。是指24h降水量达50mm或以上的强降水。按其强度又分为3个等级,24h降水量50.0~99.9mm为“暴雨”;100.0~249.9mm为“大暴雨”;250mm以上为“特大暴雨”。暴雨容易引起河流泛滥,淹没粮田,诱发泥石流、山体滑坡等地质灾害,直接威胁人民群众的生命财产安全。暴雨的主要防御措施:一是及时收听收看气象部门的气象灾害预警信息,加固堤防,疏通河道,检查维修农田水利基础设施;二是及时组织抢收或排除田间积水,防止内涝淹死作物;三是维护房屋农舍,防止大雨冲灌致使房屋或围墙垮塌;四是避开容易发生山洪、泥石流、山体滑坡的危险地段。
2.3 冰雹。是指由积雨云中降落的、一般呈圆球形透明与半透明冰层相间的固体降水。冰雹发生时经常伴随着狂风暴雨和电闪雷鸣。冰雹极易砸伤人畜、毁坏禾木,造成农作物减产,甚至绝收。冰雹的主要防御措施:一是对成熟的作物要及时抢收;二是在多雹地带,植树造林,增加绿化面积,改善地貌环境,破坏雹云的形成条件;三是多雹灾季节,农民下地劳作时要随身携带防雹工具,同时气象部门要适时开展人工消雹作业,以降低灾害损失。
2.4 大风。风速≥17m/s、风力≥8级的风称为大风,常分为北方冷空气南下大风、雷雨大风、台风侵袭大风3种,又以北方冷空气南下大风为最多。大风不仅能摧毁农房、庄稼、树木和通信设施,而且能引起飞沙走石,伤害人畜。大风的主要防御措施:一是及时加固蔬菜大棚和果树,二是切断户外危险电源;三是减少户外活动,尽量不到田间劳作。
2.5连阴雨。是指连续5d以上有降水,且累计降水量≥30mm的天气过程。连阴雨期间,雨水多、湿度大、光照少,不利于农作物的生长发育和成熟作物的收获,连阴雨对蔬菜、棉花、大豆、花生的品质影响较大,发生在播种期的连阴雨致使播种推迟,导致庄稼欠收减产。连阴雨的主要防御措施:一是根据气象预报,及时做好粮食抢收抢晒工作;同时做好隔湿防潮,以防霉变;二是连阴雨期间做好清沟排水,防止内涝和渍害;三是为农作物喷洒农药时在药液中增加粘着剂,如把适量的植物油、豆粉、淀粉等加到药液中,以保证施药效果。
2.6潮寒。是一种严重的灾害性天气过程。由于冷空气的入侵,使气温在24h内剧降8℃以上,而且在这一天内最低温度又在4℃以下;或48h降温10℃,最低气温在4℃以下,称为寒潮。寒潮过境时,常伴随6~8级的偏北大风,使沿途气温骤降,容易引发冻害,对农业、畜牧业造成危害。寒潮的主要防御措施:一是在寒潮来临前,对于已浇越冬水的作物,要划锄、松土、通气,二是寒潮来临时大棚内温度下降,造成棚内作物生长放缓,因此要增大肥水供应;三是对大棚进行加固,防止大风掀棚。
2.7 低温冻害。是指某一时段、某一地域内出现的气温明显偏低影响农作物的正常生长发育的一种天气现象,可分为冷害、寒害、霜冻和冻害4种类型。农作物冻害是由越冬生态条件超出抗寒能力而引起,冻害程度主要取决于降温强度和低温持续时间长短,但与品种、播期、播量、土壤、耕作质量及水肥管理等方面也有很大关系。因此,防御冻害即使作物与越冬生态条件相适应。防御冻害可采取以下措施:一是培育和选用抗寒品种,搞好品种合理布局,并根据品种春化特性,合理安排播期和播量;二是提高整地质量和播种质量,培育壮苗越冬;三是可采取灌水、中耕保墒、镇压防冻;四是增施磷钾肥,做好越冬覆盖。
3、气象灾害的防御对策
3.1 气象灾害防御是防范与减轻气象灾害活动的简称,是对气象灾害监测、预报、预警、调查、评估和防灾、减灾等活动的概括。气象灾害防御是一项十分复杂的社会系统工程,既要做好气象灾害可能对农业、交通和人民生命财产造成影响的预防工作,又要做好气象灾害发生后的应急、救援等工作。气象灾害防御工作涉及的部门比较多,只有在政府的统一领导和协调下,明晰相关部门的防御责任,促进部门间的有机联动,才能真正实现对气象灾害的整体防御。
关键词:气象;灾害;农业生产;防御措施
Abstract: Agriculture is one of the most sensitive areas of climate change, disastrous weather directly affects the agricultural production. Climate change will cause China's most major crop water deficit, shorten the growth period, the decline in output, and make our current agricultural cropping systems and crop layout change. Therefore, effects of meteorological disasters on agricultural production in China, for the development of sustainable agriculture is very important. This article from the types of meteorological disasters and the impact on agricultural production, puts forward some agricultural meteorological disaster prevention measures.
Key words: weather; disaster; agricultural production; prevention measures
中图分类号:P429 文献标识码: 文章编号:
前言:我国是世界上气象灾害种类最多、活动最频繁、危害最严重的国家之一。在所有自然灾害中, 气象灾害占了70% 以上,其中60% 为农业气象灾害。环境恶化、资源枯竭、人口增长等因素造成的压力越来越严重。特别是近10年来, 气象灾害造成的经济损失呈现出加大的趋势。我国是一个农业大国,一个人口大国,农业生产特别是粮食生产直接关系到社会的稳定和可持续发展。
一、灾害类型
洪涝灾害农业洪涝可分为洪灾、涝灾、湿害,这3 种类型的洪涝密不可分。洪涝的形成与降水量、地理位置、土壤结构、植被、以及季节、作物生育期、防洪设施等密切相关。但多数情况下是由于持续性暴雨、特大暴雨造成江河洪水泛滥淹没或冲毁作物,造成减产或绝收。全国大部地区年降水量集中在夏季,年际变化十分明显,洪涝灾害较为频繁,是影响作物产量的重要气象灾害。
风雹灾害。风灾害是一种局地性很强的农业气象灾害,它对农作物枝叶、茎杆和果实产生机械损伤,造成作物减产或绝收。风雹天气产生于强对流天气系统,是大气的动力条件和热力条件共同作用而成,是由特殊的地理环境和气象条件形成的一种较为常见的自然现象。分布特点总体上来说是山区多于平原,内陆多于沿海, 中纬度地区多于高纬度或低纬度地区。青藏高原和祁连山区是我国雹日最多、范围最广的地区。
冷冻灾害。农业冷冻害主要包括低温冷害和冻害,而冻害包括霜冻害和寒潮冻害。低温冷害主要是指作物在生长期间因温度偏低, 影响正常生产,或者使作物的生殖生产过程发生障碍,导致减产的农业气象灾害。冻害是在植物越冬期间,在低于0 ℃的严寒条件下,作物体原生质受到破坏,导致植株受害或死亡的现象。冻害包括霜冻害和寒潮冻害。冻害一般发生时间是秋、冬、春季,冷害发生在春、夏、秋季。
台风灾害。台风是指在热带海洋上发生的低气压,当近地面最大风速达到或超过17.2 km·s-1 时,成为台风。它是一种强度大,破坏力强的热带气旋,台风被列为全球最严重的自然灾害之一。在我国受北太平洋西部的热带气旋影响,主要发生在浙江以南沿海一象灾害以及由气象灾害引发的瘟疫、环境污染、虫灾、森林草原火灾等气象衍生灾害也将对我国农业生产产生重要影响。
二、气象灾害对农业生产的影响1、连阴雨连阴雨之所以能形成危害,主要是因为长时间的阴雨天气,不仅使农作物因水分过剩形成涝灾,同时使农作物的光照不足而引起烂种、烂秧、三麦赤霉病、棉花幼铃脱落、大铃霉烂和霉絮。由于它持续时间长、影响面积大,特别是春秋季连阴雨发生在农业关键时节,其形成的灾害极为严重。如1963年4—5月连续出现了累计44 d的连阴雨,有1/3的台站总雨量大于300 mm,江苏省夏熟作物渍涝面积达16万hm2,成灾面积5万hm2,严重减产或基本绝收面积达2 000 hm2,给当年的经济造成严重损失。2、高温高温会使水、电等的需求量急剧上升,造成供需矛盾,严重影响生活和生产。持续性高温还会给人们的健康造成危害,甚至危及生命。7月上旬高温干旱,淮北地区稻田龟裂;淮河以南地区水稻受旱脱水面积达20%~30%,稻田干枯开裂面积占10%,农作物普遍枯萎,生长受阻,蔬菜减产3~5成。3、冻害从生产危害情况看,冬季三麦、油菜等越冬作物经过深秋和初冬的低温锻炼,作物处于越冬停长期,抗寒性较强。一般最低气温为-5 ℃时,叶尖叶片受冻,且恢复快(1、2级冻害);严重冻害能冻坏茎叶、分蘖节,以致死亡(3~4级冻害)。秋霜冻害出现越早危害越重,一旦发生,影响棉花、花生、山芋、喜温蔬菜等晚秋作物的后期成熟,未吐絮的棉桃遇秋霜冻害,棉绒变黄,烂桃、铃,产量下降。
做好农业气象灾害防御
1、做好农业气象灾害预警工作
针对具体作物品种开展气象灾害指标研究, 提高指标确定性和针对性。加强病虫害发生与气象条件关系研究, 减少病虫害造成的危害和污染。细化农业气象灾害预警平台建设, 提高农业气象灾害产品的服务效率。加强农业气象灾害知识科普宣传, 提高农民应对气象灾害的防御能力。建设气象灾害监测、预警系统, 提高气象灾害预警能力防御和减轻气象灾害, 天气预报是其重要的条件. 至今, 人类还无力直接阻止极端天气气候事件引起的气象灾害的发生, 但是可以通过先进的技术、现代化的手段监测分析大气变化, 捕捉极端天气气候事件可能发生的前期征兆, 预测气象灾害的发生. 如可应用卫星遥感技术, 雷达探测技术提高预报精度, 延长预见期. 目前, 我国已建成了4 000多个各类气象台站. 成功发射了4颗极轨气象卫星和3颗静止气象卫星, 是世界上同时拥有双轨气象业务卫星的少数国家之一. 具有世界先进水平的多普勒天气雷达网和沙尘暴监测网、自动气象站网、L波段探空雷达、全球定位系统探空站、飞农业生产气象信息服务保障气象卫星信息服务与保障利用多种气象卫星开展夏粮和秋粮长势遥感监测分析,提供生长期内卫星遥感作物长势及其变化动态。气象气候预测产品应用服务与保障针对影响农业生产的关键性气象问题,充分运用多种气候监测信息,综合现代数值天气预测、雷达和卫星遥感信息分析预测、现代综合统计预测和中期集合预测方法以及长期气候预测方法等,发展直接针对作物生长关键时段和关键性农业气象灾害的中、短期综合预测技术和长期预测新技术,以及将加工处理的区域性农业气象灾害预测产品更迅速分发到农业生产的决策指挥和服务部门,为作物生长关键时段各类农业气象灾害的减灾防灾调控技术的实施提供咨询服务。
做好各天气状况下的防御
2.1干旱防御一是栽培措施。根据干旱规律安排农业结构,调整插播期;合理灌溉,采用喷灌、滴灌、浸润灌溉等节水方法;平整土地,深耕改土;抑制土壤蒸发和植物蒸腾,主要采取用草、秸秆等覆盖土壤表面,或采用土面增保剂、保墒增湿剂等乳膜覆盖等。二是开展人工增雨作业。在干旱严重时期,人工增雨[6]是充分利用空中水资源进行防旱抗旱的有效手段。气象台要做好天气过程的预报,抓住有利于人工增雨的天气形势,选择有利的增雨时机,与水利、农业、民航、军队等部门紧密配合,在省人工增雨办公室的统一指挥下实施人工增雨作业,争取最大程度地缓解旱情、减轻损失。 2.2洪灾防御措施建立完善的排水系统,减少农田积水灾害;对低洼地区进行改造,提高排水标准,增加泵站或加大抽排功率;增加绿地面积,减少径流系数,减弱由于雨水急骤汇流而形成的积水灾害;加强基建项目管理,严禁建筑材料堵塞进水口,影响排水设备发挥功能;关注天气预报,在强降水来临前,预降城市周边及市区河道水位,利于泄排。安排挖掘机在各设施农业园区开挖排水沟,使园区和外来水能够排出,消除洪水对大棚的侵害。2.3霜冻防御措施注意收听天气预报,在霜冻来临前浇春水保苗;多雨时应及时清沟排明水、滤暗水,加强根系活力,防治病害;加强水肥管理,重施小麦穗肥,促进壮秆大穗;巧施油菜花肥;淮北及江淮地区处理好棉种等,抓住冷尾暖头,抢晴播种,播后覆盖保温,适温炼苗。
关键词:农业;气象灾害;综合防御对策
我国的农业发展长期遭受气象灾害等因素的影响,不同程度的气象灾害会对农作物的产量和质量造成无法估量的影响。随着世界的发展,近年来气象灾害问题变得越来越频繁,如全球变暖、极端天气、旱涝和干旱等,再加上农民对种植的风险承担能力较小。所以,针对农业气象灾害的防御对策变得尤其重要,只有这样才能将气象灾害所带来的风险和影响降到最低。
1现阶段农业气象灾害的具体情况
气象灾害是指一些不利的气象因素,它会直接性的影响到农业的生产。我国自改革开放以来,国家的各个方面发展都比较快,如社会发展速度逐渐提升,城镇化、工业化的发展水平也在逐步提升。因为当时主要以粗犷型的经济路线发展,只看见了这种发展所带来的利益,丝毫没有注意到这种发展模式给环境带来的影响。在未来的一段时间里,环境污染日益加重,这就间接性的增加了气象灾害发生的几率,给人们带来了不可估量的经济损失,与此同时,还伴随着粮食安全问题的发生。有调查显示,我国在1999~2010年之间,农业发展非常缓慢,因为这段时间的气象灾害频发,农作物每年都会遭受干旱、霜冻、低温以及洪涝等自然性的灾害,通过估量,大概有5亿亩的农田受到这些自然灾害的影响,国家也因此损失了大约50亿公斤以上的粮食。随着国家和社会的发展,人口也在极速增长,为了避免再次发生这种灾害问题,进而影响到粮食的产量,就必须要采取措施来遏制这种情况,农业气象灾害在当时是无法预测的,所以就会突然对农作物造成非常大的影响。我国如今依旧处于社会主义初级阶段,但随着国家的持续发展,面对这些气象灾害时,预测技术越来越完善,与此同时,还可以采取一些相应的设备,尽量减少或者避免农业气象灾害所带来的影响,只有这样才能保证农业的高效生产,不会再次发生粮食安全问题。
2防御农业气象灾害的应急性措施
2.1及时准确的预测农业气象灾害
在农作物种植过程中,首先是农业气象灾害预测工作,并且要保证预测工作的及时性和准确性,只有这样才能在气象灾害发生之前做好应对防护,将气象灾害对农作物的影响降到最低程度。在相关气象灾害预测部门报道气象灾害的同时,需要准确气象灾害的时间,报道相关的应急对策,帮助农民抵御气象灾害,从而保证农作物的产量和质量。
2.2加强农业气象灾害的防御技术
农业气象灾害对农作物的生产产量和质量影响非常大,气象灾害的发生非常突然,为了避免出现亡羊补牢的现象,就一定要加强农业气象灾害的一些防御对策及技术,保证农民在第一时间预防气象灾害对农作物带来的影响。常见的一些气象灾害防御技术,注意是暂时性的改变农作物生长的气候环境,这一防御技术使用的非常广泛,有采取滴灌和熏烟的方法改变农作物的生长环境。其中,滴灌的方法可以有效的防止干旱给农作物带来的影响;而熏烟的方式可以有效的防御早春晚霜冻和秋季旱霜冻的危害。所以在防御农业气象灾害的过程中,采取有效的防御技术和手段是非常重要的。
2.3加强农业气象灾害的栽培技术
在准确预测气象灾害的前提下,还需要加强农业气象灾害的栽培技术。因为在发生气象灾害的时候,农业栽培技术等方面采取措施之后,对气象灾害的预防效果比较可观。主要的操作方法有很多,如避免春旱,适时的早播种,利用返浆水来避免春旱等。
3防御农业气象灾害的长效性措施
3.1躲避气象灾害的生产方法
为了降低气象灾害对农业的危害,不仅要以农作物为主体,研究农作物自身的灾害忍耐程度,还需要制定一些能够较好避免气象灾害发生的农业生产方式,如宜林则林、宜农则农、宜牧则牧的,为了避免林业上的气象灾害,可以采取经济林的栽培,降低受灾程度;为了降低农业受灾害的影响,可以采取温室种菜等方法。
3.2改善农业生产环境
气象灾害的产生都是因为环境被人类污染,所以,在采取防御措施降低气象灾害的影响时,最主要的就是保护环境,改善农业的种植和生产环境,这是最根本的气象灾害应对对策,环境变好,气象灾害发生的几率才会降低。具体措施有坡地梯田化、新修水利、打井防旱、植树造林等措施,目的是为了降低环境污染,从而降低自然灾害的发生。
3.3加强农作物品种抗逆性研究
除了应对气象灾害的一些措施之外,还需要从农作物本身进行预防。比如,加强农作物的抗灾害能力,加强农作物的硬度,降低灾害带来的影响。具体措施是通过林业、农业、牧业等方面来对新品种进行研究和实验,采用常见的杂交、选育等方法来培育新品种,这样的新品种应该具有抗旱、抗寒等能力,进而增强农业的抗灾害能力。
3.4防御农业气象灾害的事后对策
很多时候,气象灾害对农业带来的影响是无法避免的,所以除了研究应急措施和长效措施,还需要对气象灾害发生后的情况进行研究,以便于及时的降低经济损失。事后技术性对策是指,在气象灾害对农业产生影响之后的补救措施,降低气象灾害对农作物的影响,保证农业生产快速的恢复到正常状态。如在发生了冰雹等灾害时,及时的对那些没有死的农作物浇水施肥,加快农作物的恢复速度,重新获得生机,这一对策也可以极大程度的降低气象灾害对农业的影响。
关键词 农业气象灾害;气候分析;防灾措施;辽宁彰武
中图分类号 S42 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2009)13-0288-04
彰武县位于辽宁西北部,内蒙科尔沁沙地南缘,是辽宁省21个重要产粮大县之一。属中温带大陆性季风气候,为半干旱、半湿润气候区。其农业气象灾害种类多、危害重、发生频率高,几乎每年都有农业气象灾害发生,而且有的年份农业气象灾害群发。彰武县自然灾害中90%以上是农业气象灾害,占国内生产总值GDP的12%~13%,因此有必要进行分析研究。笔者调查了50多年来当地气象资料及部分灾情资料,并根据辽宁省气象灾害地方标准(DB21/T 1363-2005)和《彰武县农业资源调查与农业区划报告(1982)》指标,对彰武县诸多农业气象灾害进行统计分析,探讨农业气象灾害发生的原因、灾害特点、灾害发生频率。以期在全球变暖的大气候背景下,找出本地区主要高发农业气象灾害,提升防灾减灾意识,积极应对气候变化,提出对策,为彰武县农业防灾减灾提供科学依据。
1 资料与方法
资料来源:彰武气象站气象观测资料、乡镇气象哨观测资料及灾情调查资料;起止时间:1953~2008年。气候资料处理:采用1971~2000年的气候平均值。灾害标准及统计方式:主要采用辽宁省气象灾害地方标准DB21/T 1363-2005和《彰武县农业资源调查与农业区划报告(1982)》指标及常用数理统计方法。
2 彰武主要农业气象灾害分析
2.1 干旱
2.1.1 春旱。一般春季3~5月形成的干旱为春旱。此期气温回升快,大风频繁,蒸发量大,降水量偏少,易形成干旱。此期是彰武县大田作物播种出苗期,如发生春旱将延迟播种和出苗,因此温度适宜时要抢墒早播。
衡量春季是否干旱的主要标准应看耕作层(0~20cm)的土壤墒情好不好。彰武地区土壤墒情时空分布差异较大,中南部平原低洼乡镇、东北部低洼地区墒情较好,西北部、北部较差。近20年全县实测春季3~4月的土壤墒情资料显示:土壤含水率在10%~13%的乡镇(轻度春旱)占25%,含水率在6%~10%之间的乡镇(中度春旱)占71%;含水率
春旱标准按底墒雨、春播雨及苗期的降水量划分。1953~2008年彰武县底墒干旱出现19年,频率为34%,3年一遇;春播期干旱出现26年,频率为46%,2年一遇;苗期干旱出现9年,频率为19.6%,6年一遇。1953~2008年彰武县发生春旱43次,占76.8%,1~2年一遇,中度以上春旱占发生年的30.2%,约3年一遇。其中,底墒干旱或春播期干旱出现37次,占66.1%,因此保护底墒和适时早播至关重要。
2.1.2 夏旱。夏旱指6月下旬至8月上旬发生的旱灾。此期间高温、少雨是旱灾的主要原因,多雷阵雨天气、降水分布不均也会产生局部干旱。此阶段前期玉米处于七叶期至拔节期,地中10~20cm土壤湿度小于10%时,植株白天萎蔫,夜间不能完全恢复。高粱也处于七叶期至拔节期,要求高温,出现旱灾时,灾害较轻。如果长期干旱缺少有效降水且不能人工补充水分,会使禾苗枯萎,造成严重减产,甚至绝收。此阶段后期处于抽雄至吐丝期,玉米植株的新陈代谢最为旺盛,对水分的要求达到了最高峰。如果水分供应不足,加上高温、空气干燥,将会引起抽穗延迟或晒花,造成严重减产。同时,高粱正值挑旗至抽穗期,大豆则处于结荚期,夏旱均可导致其大幅度减产。
夏旱标准按6月下旬至8月上旬及期间连续2旬的降水量划分。1953~2008年期间彰武县夏旱出现16次,占28.6%,3~4年一遇。中度夏旱占发生年的37.5%,重度夏旱占发生年的50.0%,可见中度和重度夏旱占发生年的87.5%。
2.1.3 秋旱(秋吊)。秋旱指发生在8月中旬至9月上旬的干旱。此时正是大田作物籽粒灌浆阶段。俗话说:“春旱不算旱,秋旱丢一半”。说明这个时期水分供应不足,影响灌浆,降低千粒重,将直接影响农作物的产量和质量。1953~2008年期间彰武县秋旱出现25次,占44.6%,2年一遇。中度秋旱占发生年的28.0%,重度秋旱占发生年的60.0%,中度和重度秋旱占发生年的88.0%。由此可见,秋吊影响不容忽视。
2.1.4 春夏连旱、夏秋连旱、春旱和秋旱同年发生统计。按照春夏连旱分级(标准略),1953~2008年期间彰武县春夏连旱出现14次,频率为25.0%,4年一遇,其中中度至重度连旱占64.3%;夏秋连旱分级(标准略),1953~2008年期间彰武县出现7次,频率为12.5%,8年一遇,其中中度至重度连旱占85.7%;春旱和秋旱同年发生(标准略),56年中出现19次,频率为33.9%,3年一遇,其中,中度至重度干旱占63.2%。
2.2 洪涝
2.2.1 夏涝。夏涝指发生在6月下旬至8月上旬出现的涝灾。彰武县主栽作物玉米是一种需水量大而又不耐涝的作物,在高温多雨条件下,根系常因缺氧而窒息死亡,造成玉米植株未熟先衰,对产量影响较大。1953~2008年期间彰武县夏涝出现11年,5年一遇,中度涝灾占发生年的45%。
2.2.2 秋涝。秋涝指发生在8月中旬至9月上旬出现的涝灾。秋涝常常伴随着光照不足,气温偏低,积温少,使作物贪青晚熟,种子含水量过大,影响籽粒成熟造成歉收。1953~2008年期间彰武县秋涝出现11年,5年一遇,中度以上涝灾占发生年的91%。
2.3 春寒、倒春寒
春寒或倒春寒不但要推迟播期,而且还会发生烂种,造成缺苗或毁种,给农业生产带来损失。
春寒指4月中旬至5月中旬平均气温低于历年或4月中下旬平均气温为负距平,且稳定通过10℃初日比常年晚6d以上。倒春寒指4月中下旬平均气温正距平,5月上中旬负距平或有1旬负距平,且旬内最低气温≤3℃。1953~2008年期间彰武县出现春寒18年,占32.1%,3年一遇;出现倒春寒25年,占44.6%,约2年一遇。
2.4 低温冷害
2.4.1 延迟型低温冷害。作物生育期间,主要指营养生长期(有时也含生殖生长期)遭受较长时间的低温,削弱作物生理活性,显著延迟生育,秋霜来临时不能正常成熟而减产;或前期温度正常,后期温度异常偏低,延迟开花、授粉、受精、灌浆、成熟,以致减产。这类冷害对棉花、水稻、花生、高粱危害最大。气候区划指标:凡≥10℃积温小于历年平均值200℃以上为严重延迟型低温冷害年;
2.4.2 障碍型低温冷害。指作物生殖生长期,主要从颖花分化期至抽穗开花期遭受短时间异常强低温,使生殖器官的生理机制破坏,新陈代谢失调,造成颖花不育,空秕粒增多,从而导致减产。水稻多发生此型危害。气候区划指标:凡8月中旬至9月下旬平均气温≤19.0℃,为障碍型低温冷害年。1953~2008年期间彰武县发生障碍型低温冷害20年,占35.7%,约3年一遇。
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2.4.3 混合型低温冷害年。上述2种类型兼有,生育期遇低温,延迟生育和成熟;孕穗期遇低温,部分颖花不育,并延迟成熟,发生大量空秕粒。此型发生对农业危害最重。气候区划指标:凡具备延迟型和障碍型的年份为混合型冷害年。1953~2008年彰武县发生混合型低温冷害10年,占17.9%,5~6年一遇。
3 彰武农业气象灾害发生规律
根据彰武县自然地形地貌、水文地质、气候特征得出农业气候防灾重点:东西山丘怕旱、南北平洼怕涝、春寒冷害较多、全县普遍怕秋吊。彰武县发生的各种农业气象灾害有2个重要特点:一是种类多、发生频繁。大风和区域性冰雹年年都有发生,从农业气象角度看,这些灾害可划分为5灾(旱、涝、风、雹、寒)12害。按发生频率排序占前5位的有春旱、秋旱、倒春寒、障碍型低温冷害、春寒、夏旱。特点一般为2~3年一遇。目前,对农业生产构成主要危害的应归为两大类:旱和寒。即:春、夏、秋旱和春寒、倒春寒、低温冷害、早霜冻等。二是一旦成灾,重灾频率高、危害重。其中,春旱最多,重旱约占1/3,秋旱、夏旱次之,重旱超过2/3。夏涝、秋涝一旦发生重灾几率也较大。从农业气象灾害的年际分布特点看:一般年份出现3~4种,约占56%,2年一遇;最多年份出现6~7种,占24%,4年一遇;最少年份2种以下,占24%,4年一遇。根据记载,没有无灾年。
4 防灾减灾措施
积极应对气候变化,加强农业生态环境建设,是减轻气象灾害的根本措施。由于彰武县农业气象灾害种类繁多,特别是严重灾害发生频率高,因此总的气候对策是:年年有灾年年防,旱涝交潜属正常,“塞北绿洲”粮产区,生态立县是沧桑。
4.1 防干旱措施
目前在变暖的大气候背景下,解决本地区旱灾仍是首要问题。而春旱关系春播,春播关系出苗,出苗早晚关系到抵御夏秋旱及秋季早霜冻,进而会影响到产量提高。因此,在辽西北的彰武地区抓适时早播是极为重要的气候对策。一是蓄墒。即春墒秋保,春旱秋防,如采取秋季悬耕灭茬、耙压保墒等措施。二是适时早播。当地温稳定通过8℃,玉米即可播种。早播的玉米可以早生根、早出苗,依靠根多根长优势吸收地下30~50cm深土壤中的水分,提高抗旱能力。即“适时早播、夏旱春防、减轻秋吊、避免秋霜”。三是确定最佳黄金播期。彰武地区一般年份地温稳定通过8℃时期和10~20cm土壤墒情最大值出现在4月中旬。4月中下旬播种,5月上旬出苗,秋霜80%的保证率在9月20日以后,玉米中长生育期品种通常在130d以上,根据大田播期试验,在不增加投入的前提下,可以获得较高产量。由此确定4月15~25日为彰武县最佳黄金播期。
4.2 防其他灾害措施
实行退耕还林还草,绿化荒山,改变下垫面的状况,能大幅度地减轻风灾和雹灾;平整土地,改良土壤,减少自然降水流失,增强蓄水和排水能力,能减轻旱灾和涝灾。采取切实可行的保墒、增墒措施,充分利用好底墒,抢墒适时早播能减轻春播期干旱的威胁,并可减轻伏旱、秋吊、低温冷害、早霜等灾害造成的损失。可以通过调整种植业结构,选用抗旱品种趋利避害。加强火箭人工增雨、高炮人工防雹,是增加降水,减轻雹灾、旱灾的重要科技手段。提高灾害性天气预报准确率,加强气象情报信息传递,积极做好预防,也能减轻各种灾害性天气造成的损失。进入21世纪以来,气候变暖,彰武县伏旱、秋吊有加重趋势,但夏季低温冷害呈明显下降趋势,春寒、倒春寒也有下降趋势。应重视提高农业防御极端干旱的能力。在全球气候变暖的背景下,极端气象灾害发生的时间、空间、强度及其持续性都将有更大的不确定性,其中,中重度灾害的发生频率的增加将对彰武县农业生产造成更大威胁,更应引起注意。
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引言
农业灾害的发展虽由不可抗拒的自然因素决定, 但通过深入探究,认识灾害发生和发展规律,可以通过监测预警采取措施,减少农业灾害损失。
一、农业气象灾害评估研究
在农业生产中影响农业产量以及农作物产量最大的就是农业气象灾害,因此对此项所造成伤害进行了农业气象灾害评估。
(一)作物模型评估方法
随着科技的不断发展和进步,人们将信息技术与农业气象灾害研究进行了有效结合,而且在农业气象灾害研究的过程中建立了作物模型进行定量评估。进行作物模型评估的好处是直观的看出农作物的生长过程、发育时期各个阶段的温度变化、对土壤进行分析以及降水量,而且还可以对天气进行实时监管,从这些优势中显现出其较强的机理性。
(二)综合模型评估方法
综合模型评估方法就是综合受灾的程度、受灾的范围、抵抗能力、作物对灾害的敏感度和社会生产力水平等多种因素进行评估,然后依据其建立灾害评估指标机制。在构建农业气象灾害评估的综合模型评估进行定量、定性评估时,可以结合模糊数学方法、层次分析法、回归分析、灰色聚类分析以及BP神经网络等多种方法进行综合评定。一些学者在实际建立综合模型评估中采用了逐步筛选聚类分析法和产量逐级分离模拟的方法,以便于其建立受灾等级查询和受灾程度分析。
(三)灾害风险评估方法
实施灾害风险评估方法的好处是可以对已存在的危险因子在一定年限内的可发生性以及危险程度进行预测,这样就可以预知其危险程度、危害性的大小以及社会承受灾害的能力。在对农业气象灾害进行灾害风险评估的同时还要实施灾害风险管理,这样做的好处是可以对以预测到的灾害进行科学有效的防控和处理,将灾害的程度降低到最小化,保证其在社会的承受范围之内。
二、现状分析
当前,世界上农业气象灾害对农业危的影响评估的根据往往是农业气象灾害体系,中国在改革开放之后,经济得到了飞速发展,对于农业气象灾害的评估技术越来越先进,在20世纪80年代,有了质的飞跃,国内的一些专家学者以大田实践为前提,对相关资料进行深入地分析,并且以相关的研究成果作为根基,构建了多种数学模型用于评估不同的农业气象灾害。在全球气候变化的新形势下,对于气象灾害的评估工作显得更为重要,当前我国对于气象灾害的评估主要运用了3种评估模式,分别是综合模型评估、作物模型评估、农业气象灾害风险评估。下面对这3种评估模式进行简要分析:
①综合模型评估,这种评估方式的着力点往往放在气象灾害的危害级别、对农作物的影响程度、农作物的抵御能力、当前社会的生产力水平等等,在对这些要素分析的基础上,成功建立一个灾害评估指标体系,并且,结合了众多的数学方法,例如回归分析、模糊数学方法、层次分析法等。从定性与定量的角度评估气象灾害对农业的危害性,气象灾害对农作物造成的损失是采用综合模型进行定量评估的依据。相关的单位对于粮食损失的计算考虑的因素往往是绝收面积、成灾面积、受灾面积3种。
②作物模型评估,我国主要采用的是CCSODS模型,这种模型最大的特征是具有很强的通用性与机理性,并且非常实用,目前普遍运用于我国一些基层的农业管理者身上,能够为农作物的种植提供改进方案。
③农业气象灾害风险评估,这种评估方式的着力点是气象灾害的具体要素,例如灾害的危险程度、对其的预测与减灾,这些要素往往具有变动性,考虑的因素众多,在上世纪九十年代我国开始对此技术进行运用,发展到现在,对此技术的运用更着重于灾害影响评估的风险性,并且运用了中队的数量化技术方法。
三、加强气象为农业防灾减灾的有效措施
(一)建立适应现代农业发展的观测站网
气象部门要根据近几年来农业结构和农业种植结构的情况,农行生产布局变化对农业防灾减灾气象服务要求的变化,建立起区域性的观测网络。针对气象不能为小区域农业减灾防灾服务的现状,要建立起高时空密度、自动化和多要素的现代化气象综合检测网络,对相关的气象资料进行实时、准确的监测,提高气象检测的能力。
(二)提高对灾害的预测和预防能力
灾害的预测和预防体系是气象部门加强农业防灾减灾服务的重要环节,只有对灾害进行准确的预测和预报,才能对灾害做出及时的预警和采取可行的防灾减灾措施。因此气象部门要根据现代农业发展的实际情况和新农村建设要求,开展针对性的灾害预警工作。在做好对常规天气预测准确、及时的同时,也要重点做好对灾害性天气的预警,针对当地的农业特色,做好防旱、防洪、防涝以及防冻等农业气象的灾害预防措施。除此以外,气象部门还要适当增加适合农业生产的气象服务,针对不同农作物与农作物的不同生长阶段的发育要求,对农民进行有效地指导。
(三)完善农村气象体系建设
气象科技服务是为农民服务的一项工作,深入农村,了解农村地区的实际需求,针对不同板块开发出适用的农业气象服务。让气象信息第一时间出去,明确气象部门主动传递信息的责任,及时更新和气象信息。健全村级组织为农民服务的制度,让专职的气象员在农村收集气象信息,并通过电视、广播或者黑板等载体,及时告知当地农民天气情况。同时,还可以加强通过报纸、广播、电视以及网络等公共媒体,为农民及时传达气象信息,让农民能够在第一时间了解到气象的变化。除此以外,利用短信信息、短信专题等渠道,也可以为农民及时的传递气象信息。为了提高农民自己识别气象的能力,还可以深入农村,加强对气象科技知识的宣传,让农民也了解和掌握到相关的气象知识。
(四)农业生产气象灾害防御与调控
农业气象灾害的防御是一个系统工程, 需要在综合监测的基础上, 建立一个防灾减灾的综合应变决策服务系统,针对不同的灾种需要采取不同的防御技术或几种防御技术组合使用才能达到防御的目的。
(1)农业干旱、涝渍灾害防御与调控
应用农业生产气象信息服务保障系统, 根据不同气候类型地区、不同作物及其不同生育阶段灾害的发生规律和危害机理, 重点发展利用气象信息的非工程性节水农业技术,根据农业生产气象信息,建立防灾抗灾与农业增产相结合的基础体系。
(2)作物低温灾害防御与调控
利用农业生产气象信息数据库,推广新型增温、助长、促早熟的制剂及不同气象条件的制剂使用技术, 形成投入少、效果明显、可操作性强、便于推广应用的综合防霜技术体系。
(3)不利气候环境的长期宏观调控
从降低风险、趋利避害的角度研究农业生产主要气候灾害对农作物的影响和风险, 为防灾减灾宏观调控和风险管理提供科学依据,研制根据气候资源、农业生态环境动态变化和短期气候预测结果主动防御不利气候环境的宏观调控技术。
四、未来发展方向
由于所处国情的限制,我国对于农业气象灾害评估存在一定缺陷不足为奇,总的来说,对于农业气象灾害的评估,呈现出了蓬勃发展的势头,未来的发展方向也有一定的势头表现。
首先,将会越来越重视对作物模型的应用,大家都知道,作物模型能够有效地模拟农作物具体的生理步骤,能够更好地探析农作物与外部环境、外部事物之间相互作用的关系,将农作物整个生长的过程都全面的展现出来,作物模型的应用意义重大,在以后对此技术的应用也会越来越多,而模型的设计也会面向客户,紧紧围绕简单、精准的准则。其次,健全对农业气象灾害风险的评估,将会有越来越多的新技术、新理念引入其中,依据对灾害形成原因的分析,更深入地探究灾害形成存在的危险性、预防、承受灾害能力等。建立较为统一的评估标准。最后,综合评估技术将会越来越多样化,农业气象灾害对农业的影响往往无法估量,以往对灾害损失的计量只是关注直接性的经济损失,对于经济、生态环境的影响往往却忽略了,因此,在今后对于综合评估技术的研究也会走向多样化。
一、大力提升气象灾害监测预警水平
(一)继续加强气象综合监测系统建设。加强气象灾害及其衍生灾害综合监测体系的统筹规划,进一步完善中尺度自动气象观测站网,增设城多要素地面自动气象站,开展能见度自动监测和土壤水份自动监测站建设,加快以车载式流动地面观测站为主的移动气象应急系统建设。组织跨地区、跨部门联合监测,提高区域灾害性天气的监测能力,实现对重要水库、重点江河流域、气象灾害防御脆弱区、重要交通干线和枢纽的气象灾害监测。
(二)着力提高气象灾害预测预报能力。建立和完善、县两级气象灾害预测预报体系,逐步建立分灾种气象灾害预报业务系统,提高重大气象灾害预报的准确率和时效性。加强对灾害性天气事件的会商分析,做好灾害性、关键性、转折性重大天气预报和趋势预测,实现对各种灾害性天气气候事件的实时动态诊断分析、风险分析和预测预报。
(三)不断完善气象灾害预警信息机制。依托气象部门气象信息系统,逐步完善和扩充气象影视、气象手机短信预警系统、广播系统和专业信息网站功能,与社会公共媒体、有关部门和行业内部信息渠道相结合,进一步加强和规范气象信息的与传播,建立畅通、有效的气象灾害预警信息系统。加快农村乡镇气象信息电子显示屏建设,扩大预警信息覆盖面。
二、努力增强气象灾害应急处置能力
(一)完善气象灾害应急预案。按照《气象灾害应急预案》的要求,进一步制订和完善各类专项应急预案。加强预案的动态管理,及时组织预案演练,促进各单位的协调配合和职责落实。
(二)切实加强人工影响天气和雷电灾害防御工作。加大对人工增雨作业系统的投入,适时组织开展人工影响天气作业,努力缓解城乡居民生活、工农业生产和环境保护用水的紧张状况。加强对雷电灾害防御工作的组织管理,加大防雷行政执法力度,加强检测,开展对重点工程、危化物品生产储存场所及人员密集公共场所等建设项目的雷击风险评估。强化农村防雷减灾工作。
(三)加强气象灾害应急救援队伍建设。进一步加强各类气象灾害防范应对专业队伍和专家队伍建设,改善技术装备,提高队伍素质,不断增强应对各类气象灾害的能力。学校、医院、车站、商业中心、各类商场、体育场馆等公共场所要明确气象灾害应急联系人,定期开展相关知识和技能培训,确保及时准确接收和传达气象灾害预警信息。乡、村两级要充分发挥气象协理员、水库堤防安全巡查员等队伍的作用,扎实做好气象灾害预警信息传递和帮助群众转移等防灾避险工作。
三、全面做好气象灾害防范工作
(一)积极开展气象灾害普查和隐患排查。认真开展气象灾害风险普查工作,特别是对容易发生气象灾害的重点区域、公共场所和人群密集场所等进行隐患排查,全面调查收集本行政区域历史上发生气象灾害的种类、频次、强度、造成的损失以及可能引发气象灾害及次生衍生灾害的因素,建立气象灾害风险数据库。同时,深入查找抗灾减灾工程设施、技术装备、物资储备、组织体系、人员队伍等方面存在的隐患和薄弱环节,制定整改计划,落实整改责任和措施。
(二)认真编制气象灾害防御规划。结合本地气象灾害特点,依据有关法律法规及《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》,认真编制实施气象灾害防御规划,明确气象灾害防范应对工作的主要任务和措施,优化、整合各类资源,统筹规划防范气象灾害的应急基础工程建设。
(三)努力提高全社会对气象灾害的防范意识。充分发挥社会力量,加大对气象科普和防灾减灾知识的宣传力度。将气象灾害防御知识纳入国民教育体系和领导干部综合素质培训的内容,切实提高全社会气象防灾减灾意识,提高公众自救互救能力,提高各级领导干部指挥气象防灾减灾能力,增强公众抗御各类气象灾害的信心。
四、进一步健全气象灾害防御保障体系
(一)全面落实气象灾害防御工作责任制。切实加强组织领导,建立和完善气象灾害应急处置责任制。进一步健全防灾减灾工作协调机制,形成政府组织领导、部门协作配合、全社会共同参与防范应对气象灾害的格局。