鄒雨伽　張玉芳　代昕鷺　郭曉梅　黃龍斐

摘要：以四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)為研究對象，基于1980—2010年冰雹災(zāi)害數(shù)據(jù)，對冰雹災(zāi)害時空分布特征進行分析。結(jié)合地理信息數(shù)據(jù)及防雹作業(yè)點數(shù)據(jù)，從致災(zāi)危險性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性及防災(zāi)減災(zāi)能力3個方面構(gòu)建四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)冰雹災(zāi)害風(fēng)險評估模型，基于GIS平臺完成錯季草莓雹災(zāi)風(fēng)險區(qū)劃。結(jié)果表明，錯季草莓生產(chǎn)區(qū)每年均有冰雹發(fā)生，發(fā)生時段多集中在3—10月，30年內(nèi)降雹頻次呈下降趨勢，降雹日數(shù)以甘孜藏族自治州最多，攀西地區(qū)最少。冰雹災(zāi)害風(fēng)險由西北向東南逐漸降低，高風(fēng)險區(qū)集中在川西北高原西北部及中部，包括石渠縣、色達縣及理塘縣等，低風(fēng)險區(qū)多集中在攀西地區(qū)。

關(guān)鍵詞：錯季草莓;川西高原;冰雹;時空分布;風(fēng)險區(qū)劃

中圖分類號：X43;S668.4? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）02-0049-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.02.011? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Distribution and risk evaluation of hail disaster of stagger-season strawberry production area in Sichuan province

ZOU Yu-jia1，2，3，ZHANG Yu-fang1，2，3，DAI Xin-lu4，GUO Xiao-mei5，HUANG Long-fei6

（1.Chengdu Institute of Plateau Meteorology，China Meteorological Administration/Heavy Rain and Drought-Flood Disasters in Plateau and Basin Key Laboratory of Sichuan Province，Chengdu 610072，China;2.Water-Saving Agriculture in Southern Hill Area Key Laboratory of Sichuan Province，Chengdu 610066，China;3.Sichuan Provincial Agricultural Meteorological Centre，Chengdu 610072，China;

4.Sichuan Meteorological Observatory，Chengdu 610072，China;5.Weather Modification Office of Sichuan Province，Chengdu 610072，China;

6.Songpan Meteorological Bureau，Songpan 623399，Sichuan，China）

Abstract： Based on the hail disaster data from 1980 to 2010， the temporal and spatial distribution of hail disaster in stagger-season strawberry production area of Sichuan province was analyzed. Combined with the geographic information data and hailstorm operation station data， the hailstorm disaster risk assessment model was constructed from three aspects of hazard risk， hazard bearing sensitivity and disaster prevention and reduction ability， and the hailstorm risk map was completed based on GIS. The results showed that the hail occurred every year in the stagger-season strawberry production area in Sichuan province， mostly from March to October， and the hail frequency showed a decreasing trend in 30 years. The number of hail days was the most in Ganzi prefecture and the least in Panzhihua-Xichang region. The risk of hail disaster gradually decreases from northwest to southeast， and the high risk areas are concentrated in the northwest and central parts of the northwest Sichuan plateau， including Shiqu county， Seda county and Litang county， while the low risk areas are mostly concentrated in Panzhihua-Xichang region.

Key words： stagger-season strawberry; western Sichuan plateau; hail; temporal and spatial distribution; risk evaluation

草莓為薔薇科（Rosaceae）草莓屬（Fragaria）多年生草本植物，作為高效特色經(jīng)濟作物，草莓具有適應(yīng)性廣、周期短、效益好等特點[1]。截至2017年，中國草莓產(chǎn)量已達400多萬t，總產(chǎn)值達600多億元[2]。當(dāng)前草莓種植主要分為露地栽培和設(shè)施栽培，露地栽培的草莓果實上市時間主要集中在每年12月至次年5月，設(shè)施栽培雖然能讓草莓在一定時間范圍內(nèi)提前或延遲收獲，提升出售價格，但也面臨著生產(chǎn)投入大，草莓口感相對較差等缺點[3]，因此高品質(zhì)錯季草莓市場有著廣闊前景。

川西高原是青藏高原東南部的主要部分，分為川西北高原及川西山地，其中川西北高原位于阿壩藏族羌族自治州和甘孜藏族自治州境內(nèi)，川西山地位于涼山彝族自治州及攀枝花市（攀西地區(qū)）境內(nèi)。川西高原地域遼闊，海拔在3 000～3 500 m，地形地勢復(fù)雜，垂直氣候明顯，季節(jié)、晝夜溫差大，是四川省熱量最低地區(qū);另一方面，川西高原日照多，太陽年輻射量高，豐富的光能資源能在一定程度上彌補地高天寒、熱量不足的缺陷[4-6]。利用高原夏季與平原冬春季氣候特征的相似性，采用秋季假植、春季移栽、溫濕度控制及合理調(diào)控營養(yǎng)生長與生殖生長等技術(shù)，現(xiàn)已在川西高原6—10月成功產(chǎn)出了優(yōu)質(zhì)鮮食錯季草莓。川西高原各市縣依托公司+合作社+農(nóng)戶的模式，農(nóng)旅結(jié)合，向著打造高端錯季草莓品牌積極發(fā)展。與此同時，高原存在著氣候條件脆弱、氣象災(zāi)害多發(fā)的特點，高原錯季草莓生產(chǎn)多以露地及簡易大棚為主，生長季主要集中在每年4—10月，與當(dāng)?shù)乇?zāi)害高發(fā)期相吻合。作為強對流天氣的一種，冰雹的發(fā)生常伴有強降水、大風(fēng)等災(zāi)害天氣，突發(fā)性強、危害性大[7]，會給錯季草莓的生產(chǎn)帶來不可逆的損失。

針對冰雹災(zāi)害的時空分布[8，9]、成因[10]、觀測跟蹤[11-13]已有相關(guān)研究，曹茹等[14]、扈海波等[15]、劉彩紅等[16]、史蓮梅等[17]也通過不同方法開展了冰雹災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃。錯季草莓作為新興產(chǎn)業(yè)，其相關(guān)災(zāi)害研究還處于起步階段，研究通過分析四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)冰雹災(zāi)害時空分布特征，以自然災(zāi)害風(fēng)險理論為支撐，依托GIS技術(shù)開展四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)冰雹災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃，以期為錯季草莓生產(chǎn)布局及冰雹災(zāi)害風(fēng)險管理提供技術(shù)支撐和科學(xué)依據(jù)，減少生產(chǎn)損失，提高經(jīng)濟效益。

1? 資料來源與研究方法

1.1? 資料來源

研究選取川西高原及周邊市縣共40個測站1980—2010年冰雹數(shù)據(jù)，站點分布如圖1所示。地理信息數(shù)據(jù)包括90 m×90 m川西高原DEM及水系數(shù)據(jù)，由四川省氣象信息中心提供。2018年川西高原各市縣防雹作業(yè)點數(shù)據(jù)來自四川省人工影響天氣辦公室。

1.2? 風(fēng)險評估方法

基于自然災(zāi)害風(fēng)險理論，四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)冰雹災(zāi)害風(fēng)險評價綜合考慮致災(zāi)因子危險性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性及對應(yīng)防災(zāi)減災(zāi)能力3個方面，分別對3個因子進行定量分析，通過線性加權(quán)指數(shù)求和法構(gòu)建風(fēng)險評估模型[18-20]：

F=E×we+S×ws+（1-R）×wr? ?（1）

式中，F(xiàn)為冰雹災(zāi)害風(fēng)險指數(shù)，F(xiàn)越大，災(zāi)害風(fēng)險越大;E為冰雹災(zāi)害氣象因子致災(zāi)危險性指數(shù);S為孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù);R為應(yīng)對災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù);we、ws、wr分別為上述各評價因子權(quán)重。

1.3? 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

為消除不同評價因子間量綱及數(shù)據(jù)集差異，將數(shù)據(jù)映射到0～1，通過式（2）對各評價指標(biāo)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理[21]。

Di=（2）

式中，Di為第i個評價指標(biāo)Xi標(biāo)準(zhǔn)化后的值;Xmaxi和Xmini分別為評價指標(biāo)Xi中的最大值和最小值。

1.4? 自然斷點分級法

各評價因子等級劃分采用GIS平臺基于Jenks的自然斷點分級法，該方法在原有自然分組上通過增大不同級間差異、減少同一級中差異進行自然聚類，結(jié)果使組內(nèi)的平均離散方差最小，而組間的平均離散方差最大[22]：

SSDi-j=（A[k]-meani-j）2（1≤i≤j≤N）? （3）

式中，A為長度為k的數(shù)組;meani-j為各級中間值。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)冰雹時空分布特征

2.1.1? 四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)降雹年際變化? 1980—2010年四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)中甘孜藏族自治州（圖2a）、阿壩藏族羌族自治州（圖2b）及攀西地區(qū)（圖2c）測站平均降雹頻次年際間差異較大。甘孜藏族自治州、阿壩藏族羌族自治州及攀西地區(qū)年平均雹日頻次分別為8.81次/站、7.03次/站及0.85次/站，甘孜藏族自治州最多，攀西地區(qū)最少。其中，甘孜藏族自治州在1986年累計冰雹日數(shù)出現(xiàn)最多，平均每站發(fā)生降雹12.67次，最少出現(xiàn)在2009年，平均每站6.09次;阿壩藏族羌族自治州降雹日頻次最高年份出現(xiàn)在1984年，平均降雹為13.83次/站;攀西地區(qū)降雹日頻次最高年份出現(xiàn)在1992年，平均降雹為2.29次/站。阿壩藏族羌族自治州最少年份全年平均降雹1.4次/站，出現(xiàn)在2008年，攀西地區(qū)則在2007年和2010年最少，無降雹記錄。錯季草莓生產(chǎn)區(qū)整體上降雹頻次呈逐年下降趨勢，其中，阿壩藏族羌族自治州降雹頻次減少最快，平均每站減少速率為3.01次/10年，其次為甘孜藏族自治州，每站減少速率為1.35次/10年，攀西地區(qū)最為緩慢，為0.33次/10年。

2.1.2? 四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)降雹月際變化? 四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)30年平均每月降雹日數(shù)變化如圖3所示，各區(qū)域月變化明顯。其中，川西北高原12月至次年2月為無雹時段，攀西地區(qū)2月無降雹紀(jì)錄。錯季草莓生產(chǎn)區(qū)內(nèi)冰雹發(fā)生多集中在3—10月，其中阿壩藏族羌族自治州及攀西地區(qū)均在5月降雹頻數(shù)增長最快，后降雹頻數(shù)逐漸下降，阿壩藏族羌族自治州降雹頻數(shù)在10月下降最快，攀西地區(qū)在8月下降最快，5月也是這兩部分地區(qū)每月累計降雹日數(shù)最多月份，其降雹日數(shù)分別占全年的26.56%和28.13%。甘孜藏族自治州降雹日數(shù)月變化表現(xiàn)為6月、9月為峰，7月、8月為谷的小雙峰趨勢，其中6月為降雹日數(shù)最多月，占全年降雹日數(shù)的23.21%，其次為9月，占全年降雹日數(shù)的18.75%。

2.1.3? 四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)降雹日數(shù)空間分布? 四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)各地年平均降雹日數(shù)為0～20 d，冰雹發(fā)生區(qū)域間差異明顯，整體呈西北多東南少地域特征，多雹區(qū)集中在川西北高原，攀西地區(qū)相對較少（圖4）。其中，甘孜藏族自治州石渠、色達和理塘為冰雹高發(fā)區(qū)，年平均降雹日數(shù)大于14 d，其次為甘孜藏族自治州的德格、壤塘、稻城及阿壩藏族羌族自治州的阿壩縣、紅原縣等部分地區(qū)，年降雹日數(shù)在12～14 d。攀西地區(qū)冰雹發(fā)生相對較高區(qū)域在木里藏族自治縣，降雹日數(shù)在2～4 d，其余大部區(qū)域年降雹日數(shù)少于2 d。

2.2? 四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)冰雹災(zāi)害風(fēng)險評價

2.2.1? 致災(zāi)危險性評估? 致災(zāi)因子危險性是對氣象災(zāi)害本身危險程度的反映，主要表現(xiàn)為氣象災(zāi)害的發(fā)生概率和發(fā)生強度[23]。四川省錯季草莓生產(chǎn)主要于4月中旬移栽定植，7月陸續(xù)進入掛果成熟期并在10月末完成周年生產(chǎn)，因此研究以4—10月生產(chǎn)區(qū)降雹頻率作為致災(zāi)因子危險性評價指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)化處理后應(yīng)用GIS空間分析模塊中反距離權(quán)重法進行插值得到冰雹致災(zāi)危險性圖層，通過自然斷點分級法獲得四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)冰雹災(zāi)害致災(zāi)因子危險性評價結(jié)果，如圖5a所示。四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)冰雹災(zāi)害次高-高危險性區(qū)域有2處，其一呈經(jīng)向帶狀分布于理塘、雅江、鄉(xiāng)城及稻城部分地區(qū)，其二呈緯向帶狀分布于石渠、德格、甘孜、色達、壤塘、阿壩縣部分地區(qū)。這兩部分區(qū)域在錯季草莓生長季內(nèi)發(fā)生冰雹頻率高，生產(chǎn)遭受冰雹災(zāi)害的概率大;冰雹低危險區(qū)包括阿壩藏族羌族自治州東南處及攀西地區(qū)除木里縣外大部分地區(qū)。

2.2.2? 孕災(zāi)環(huán)境敏感性評估? 孕災(zāi)環(huán)境敏感性是指受氣象災(zāi)害侵襲地區(qū)外部環(huán)境面對災(zāi)害損失的敏感程度，環(huán)境敏感度越高，則同等強度的災(zāi)害所造成的破壞損失越嚴(yán)重，氣象災(zāi)害風(fēng)險也越高[23]。四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)應(yīng)對冰雹災(zāi)害的環(huán)境敏感性主要考慮地形因子及水系。下墊面環(huán)境對冰雹的形成與發(fā)展有明顯影響，四川省年均冰雹日數(shù)分布與高程關(guān)系密切，高程增加，年均冰雹日數(shù)增加[24]，地形陡峭程度也是冰雹云的孕災(zāi)環(huán)境之一[25-27]。因此研究選擇海拔高度及地形高程標(biāo)準(zhǔn)差作為冰雹災(zāi)害地形影響因子并進行定量化描述，根據(jù)川西高原實際情況將海拔高度分為5級，地形標(biāo)準(zhǔn)差分為4級，基于海拔高度越高及標(biāo)準(zhǔn)差越大，影響值越大，越容易孕育冰雹災(zāi)害的原則進行賦值，得到冰雹災(zāi)害地形因子影響指數(shù)（表1）。冰雹災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境中水系的影響主要表現(xiàn)在其電導(dǎo)體特性，在有水體或是距離水體較近的地方遭受冰雹災(zāi)害的風(fēng)險會增大[28]。水系影響指數(shù)通過分析河網(wǎng)密度得到，其值越大表示越容易遭受冰雹災(zāi)害。對地形影響指數(shù)和水系影響指數(shù)分別賦予權(quán)重0.7和0.3，通過加權(quán)指數(shù)求和法得到冰雹孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)分布。由圖5b可知，四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)孕災(zāi)敏感性整體表現(xiàn)為北高南低，川西北高原地形抬升作用明顯，除阿壩藏族羌族自治州北部若爾蓋、紅原縣及阿壩縣等部分區(qū)域外，大部分地區(qū)敏感性較高;攀西地區(qū)孕災(zāi)高敏感區(qū)主要位于西北木里藏族自治縣及雅礱江下游流域、安寧河流域部分區(qū)域，其余大部分地區(qū)為次低-低敏感性。

2.2.3? 防災(zāi)減災(zāi)能力評估? 防災(zāi)減災(zāi)能力代表遭受自然災(zāi)害時受災(zāi)區(qū)域采取的抗災(zāi)減災(zāi)的政策方針、技術(shù)行動以及自身恢復(fù)的能力[14]。針對冰雹災(zāi)害，研究選取四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)內(nèi)各市縣防雹作業(yè)點個數(shù)作為防災(zāi)減災(zāi)能力評價指標(biāo)，通過GIS轉(zhuǎn)換模塊生成矢量數(shù)據(jù)層并標(biāo)準(zhǔn)化得到防災(zāi)減災(zāi)指數(shù)評價區(qū)劃。由圖5c可知，整體上攀西地區(qū)應(yīng)對冰雹災(zāi)害能力最強，生產(chǎn)區(qū)內(nèi)冰雹災(zāi)害高防災(zāi)減災(zāi)區(qū)多集中在攀西地區(qū)南部，包括會理、會東、米易、鹽源、雷波縣，其防雹作業(yè)點在38個以上。甘孜藏族自治州冰雹防災(zāi)減災(zāi)能力在3個地區(qū)中最弱，低防災(zāi)減災(zāi)區(qū)多集中在甘孜藏族自治州北部，這部分地區(qū)防雹作業(yè)點均少于等于7個。

2.2.4? 綜合風(fēng)險指標(biāo)評估? 冰雹災(zāi)害綜合風(fēng)險指標(biāo)是對四川省錯季草莓生產(chǎn)過程中冰雹災(zāi)害不利影響程度的反映，綜合考慮了致災(zāi)因子危險性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性和防災(zāi)減災(zāi)能力的相互作用，綜合風(fēng)險值越大，生產(chǎn)受冰雹災(zāi)害的不利影響越重。研究通過層次分析及專家打分法分別對以上3個評價指標(biāo)賦予權(quán)重0.6、0.3和0.1，利用GIS空間分析模塊，按照式（1）對各評價指標(biāo)的柵格數(shù)據(jù)層進行疊加，通過自然斷點分級法獲得四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)冰雹災(zāi)害綜合風(fēng)險區(qū)劃結(jié)果。由圖5d可知，四川省錯季草莓生產(chǎn)中冰雹災(zāi)害次高-高風(fēng)險區(qū)主要位于川西高原西北及中部，包括石渠、德格、甘孜、色達、壤塘、阿壩、白玉一帶及理塘、雅江、稻城、鄉(xiāng)城等地區(qū)，其中高風(fēng)險區(qū)集中在石渠縣、色達縣及理塘縣。次高-高風(fēng)險區(qū)內(nèi)錯季草莓生產(chǎn)期內(nèi)降雹頻次每年在12次以上，危害較重，同時地形地勢影響作用突出，冰雹防災(zāi)減災(zāi)能力較弱。冰雹災(zāi)害低風(fēng)險區(qū)集中在攀西地區(qū)，降雹頻率相對低，地形抬升作用沒有川西北高原明顯，同時該區(qū)域在防雹方面投入較大，是四川省錯季草莓生產(chǎn)冰雹災(zāi)害低風(fēng)險區(qū)。

3? 小結(jié)與討論

冰雹是四川省錯季草莓生產(chǎn)主要氣象災(zāi)害之一，研究基于自然災(zāi)害系統(tǒng)理論，結(jié)合生產(chǎn)實際，利用冰雹災(zāi)害數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)及防雹站點資料從冰雹災(zāi)害的危險性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性和防災(zāi)減災(zāi)能力3個方面建立四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)冰雹災(zāi)害風(fēng)險評價模型，彌補了當(dāng)前對錯季草莓生產(chǎn)災(zāi)害研究的空白，為其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及冰雹災(zāi)害防御提供參考建議。

冰雹發(fā)生具有很強的時間性及地域性，四川省錯季草莓生產(chǎn)區(qū)內(nèi)每年均有冰雹發(fā)生，整體上冰雹發(fā)生頻率呈波動下降趨勢，不同地區(qū)月變化有所差異，但降雹多集中在每年3—10月，這與楊淑群等[29]對四川省冰雹時空分布的研究一致。錯季草莓生產(chǎn)區(qū)冰雹災(zāi)害風(fēng)險整體由西北向東南逐漸降低，有2處呈帶狀分布的次高-高風(fēng)險區(qū)，分別位于川西高原西北部及中部，其中高風(fēng)險區(qū)分布在石渠縣、色達縣及理塘縣。錯季草莓生產(chǎn)選址應(yīng)盡量避開冰雹多發(fā)帶及環(huán)境敏感區(qū)，對于風(fēng)險較高的生產(chǎn)區(qū)域一方面可通過加強綠化，改善生態(tài)環(huán)境，抑制局地?zé)釋α靼l(fā)展，減少減輕冰雹危害;另一方面應(yīng)加大冰雹災(zāi)害預(yù)警預(yù)報研究，提升人工影響天氣能力，增強防災(zāi)減災(zāi)能力，同時在生產(chǎn)中合理增加防雹設(shè)施投入。

氣象災(zāi)害從致災(zāi)因子形成到成災(zāi)是一個涉及多因子作用的復(fù)雜過程，冰雹災(zāi)害局地性強、地域特點突出，現(xiàn)有冰雹災(zāi)害記錄是以測站為單位記載，對比實際冰雹發(fā)生并不全面，因此研究所得結(jié)果對滿足局地小氣候冰雹災(zāi)害防御需求還有差距。同時，高原錯季草莓產(chǎn)業(yè)屬于起步階段，當(dāng)前冰雹災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃只考慮了生產(chǎn)時間，缺少對生產(chǎn)面積及產(chǎn)業(yè)投入的探討。隨著冰雹觀測資料信息的不斷積累，各地錯季草莓生產(chǎn)適宜性、產(chǎn)值、設(shè)施投入等資料的完善，冰雹災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃研究結(jié)果將為四川省錯季草莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更系統(tǒng)的建議，這也是下一步重點研究的方向。

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收稿日期：2019-09-30

基金項目：高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點實驗室項目（2018-重點-05-04;2018-青年-30）

作者簡介：鄒雨伽（1992-），女，四川西昌人，助理工程師，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)工作，（電話）028-8734525（電子信箱）344031656@qq.com;

通信作者，張玉芳，（電子信箱）75963549@qq.com。