論氣候變化下云南甘蔗旱災的風險分析

付瑩

摘 要：氣候變化問題越來越多地受到世界各國的關注和重視。尤其是干旱災害近些年來從發生頻率到引起災害程度都在不斷地提高。從氣候變化的視角出發，以云南省甘蔗生產為例，對甘蔗生產中面臨的旱災風險問題進行研究。采用國家氣候中心和云南省有關的8個氣象站點1951-2012年的降水量和氣溫數據，用滑動t檢驗法對氣候變化對云南干旱的影響進行研究，運用多元線性回歸模型分析干旱對云南省甘蔗總產量的影響。結論是：近年來云南省旱災呈現加重趨勢；降水量的多少對甘蔗產量的影響很大。

關鍵詞：氣候變化；旱災風險；滑動t檢驗

中圖分類號：F842 文獻標志碼：A 文章編號：1002-2589（2013）35-0080-02

一、云南省干旱災害對當地甘蔗生產的影響

（一）云南省的干旱災害情況

云南省的各種自然災害中旱災是最為嚴重的，出現的次數也是最多的，并且持續的時間最長，影響的范圍最大。新中國成立以來的六十多年間， 云南省出現干旱的年份就達49 年之多。近年來更是有加劇之勢，2004年，我國南方地區的罕見干旱，云南也在其中；2005年，云南遭遇了近50年來最大的干旱；2006年，“云南遭遇20年來最嚴重旱情”；2007年云南出現了大部地區的降水不足和氣溫偏高現象，旱情嚴重；“2008年云南連續近三個月干旱”；2009年，云南省遭遇了五十年一遇的嚴重旱情；2010年，云南“秋冬春連旱”百年一遇。2011年，云南遭遇局部持續干旱 ，25縣降水破歷史最少記錄。2012、2013年云南旱情持續加重。從多年的數據分析來看，在旱災比較嚴重的年份， 云南省所有的縣市區幾乎都在受災范圍。

（二）云南省旱災對甘蔗生產的危害

甘蔗是一種生長周期長達三至四年的宿根作物，旱災對甘蔗生長造成的影響短時間內難以消除。旱災不僅影響到當年新植蔗發芽生長情況、成活率、宿根蔗的單產和產糖率下降等，而且對來年的宿根蔗的發芽和產量均有較大的影響。云南頻發的旱災嚴重地影響了蔗農的生產與生活，影響了蔗農的生產積極性。

二、數據來源及描述

（一）氣象數據

1.數據來源

根據數據的可獲得性，本文在從氣候變化角度分析云南省旱災時，氣象數據選取了國家氣候中心網站和云南有關的8個觀測站點1951- 2012年的降水量和氣溫數據。

2.數據描述

根據云南省8個觀測站點62年來的數據。通過算術平均法的計算分別得出以下結論：云南省多年來年均降水量應為975.7681毫米，其中最少2011年的為781毫米，最多為2001年的1176.875毫米。同時可以看出，年降水量呈現緩慢的下降趨勢，趨勢線為Yyear= -0.406x+988.5，降水量年均下降速率為0.406毫米。并且非常明顯地看到干旱災害從2009年開始至今一直持續。

云南省多年平均氣溫為15.385℃，最低年份是1971年（14.493℃），最高年份為2010年 （16.61℃）。與降水量相反，年氣溫呈較快的上升趨勢，趨勢線為Yyear =0.192x+147.7，氣溫上升速率為1.9℃/10年。

值得關注的是，旱災的發生不僅與降水有關，還與高溫等有關。在降水量減少的同時，如果氣溫也升高，那么土壤的水分蒸發量也就增加，就很有可能發生干旱事件。譬如在云南省旱災嚴重的2010年，降水量只有958毫米，僅高于降水里最少的2011年，當年平均氣溫卻高達16.6℃，為歷年來最高。

（二）甘蔗數據

1.數據來源

根據數據的可獲得性，研究選擇云南省甘蔗總產量，甘蔗播種面積，有效灌溉面積，化肥施用量，農業機械總動力，旱災受災面積，機耕面積等數據作為研究云南省甘蔗產量影響的因素的指標。1978-2012年云南省甘蔗生產的相關數據來源于1978-2012年的《云南省統計年鑒》和《中國統計年鑒》。

2.數據描述

云南省甘蔗總產量總體上呈上升趨勢，但2003年后由于受干旱影響播種面積出現下降；從而使甘蔗單產波動很大。

三、云南省氣候變化對甘蔗旱災影響的計量分析

（一）研究假設

一是假設云南干旱的發生僅受降水量和氣溫的影響，且受降水量的影響最大。二是國家氣候中心涉及到云南省的8個氣候觀測站點的降水量和氣溫數據能在整體上反映云南省氣候變化的一般趨勢。三是云南省8個氣象站點的降水和氣溫數據能夠代表云南甘蔗主產區的氣候變化趨勢。四是假設影響甘蔗總產量的因素有：甘蔗播種面積、化肥施用量、有效灌溉面積、年降水量等，且這些因素能夠完全反映甘蔗的種植條件；同時也假設降水量的減少能夠在一定程度上反映干旱災害對于甘蔗總產量的影響。

（二）氣候變化與旱災發生的滑動t突變檢驗

1.氣候變化與云南省甘蔗旱災影響的滑動t檢驗分析

在分析云南省氣候突變與干旱發生的關系時采用3年滑動，也就是取n1=n2=3。根據云南省甘蔗生產的特點，分別對云南省春季，夏季和全年的氣候進行了檢驗。當降水量的滑動t值在某一年突破了臨界上限（下限），即可認為包括該年在內的后（前）三年的降水量發生了突變（顯著減少）；同理，當氣溫的t值突破了臨界下限（上限），則認為包括該年在內的后（前）三年氣溫發生了突變（顯著升高）。

根據研究假設，只要有一個時段的一個氣象變量發生了突變就認為發生了該年度發生了旱災。

在給定的顯著性水平α=0. 1下，t分布自由度為4 ，t值上下限分別為1.533和-1.533。對云南省春季，夏季和全年的降水量和氣溫分別進行了突變檢驗。下圖為全年的滑動t檢驗。

云南省全年滑動t檢驗

2.氣候變化與甘蔗旱災影響的滑動t突變檢驗結果及預測

根據上表中云南省降水量和氣溫的3年滑動t突變的檢驗結果，進行分析可知，從1951-2009年共有21個點發生了可能造成旱災的氣候突變，其中1951-1980年的三十年間發生氣候突變的點有11處，平均2.73年/次，從1981年-2009年的29年間發生氣候突變的點有10處，平均2.9年/次。可見，最近三十年來氣候突變所導致的旱災發生頻率呈上升趨勢。

由于數據的有限性，本文選取1978年后的數據對滑動t檢驗的突變年份與實際發生的干旱程度進行對比。結果發現除了1993年與現實不符外，其他的檢驗基本準確。由此，即得出結論：氣候變化所導致的氣候突變與云南省的旱災發生具有密切的因果關系。

（三）基于多元線性回歸模型的降水量對甘蔗產量的影響與預測

1.模型設定

在甘蔗的實際生產中，通常產量的絕對波動很小，但增量變化相對較大。因此，本文為了更好的反映甘蔗產量相對于各影響因素彈性的變化，采用了對數多元回歸模型。利用1978年-2012年云南省的甘蔗生產相關數據對模型估計進行估計，結果如下。

依次對應的t值分別為：3.2，-0.62，-0.9，2.27，0.68，-1.61

其中，R2 =0.9864， 調整后的R2 =0.9840。由此可以認為甘蔗生產的總體線性關系顯著成立。但多個參數未通過t檢驗，因此判斷變量間可能存在著較為嚴重的多重共線性。

2.多重共線性檢驗

利用方差擴大因子法來進行多重共線性檢驗，方差擴大因子表示如下。

VIF=1/（1-R2）

式中，Ri2是把Xi作為因變量，其余自變量作為Xi的自變量建立多元線性回歸模型所得的決定系數，亦即Xi與其他自變量間的復相關系數，一般用來度量多重共線性的嚴重程度。

經過第一次回歸，用剔出法將VIF最大的lnx3去掉，再次回歸，并檢驗多重共線性， 再次用剔出法將VIF最大的lnx2去掉，再次回歸并檢驗多重共線性，發現調整后的自變量間已不存在嚴重的共線性。

3.變量平穩性檢驗和殘差分析

當時間序列出現非平穩時，即使兩個序列互相獨立，用傳統的回歸方法及顯著性檢驗仍可能會顯示出兩者在統計上有較高的相關關系，即出現所謂的“虛假回歸”現象，故需先對各變量進行平穩性檢驗。將各變量數據讀入EviewS6.0，逐個進行ADF單位根檢驗。由檢驗結果可知，各序列都是穩定的。

重新擬合模型得出。

lnY=0.0046+1.1133 lnX1-0.0251 lnX4+0.0203lnX5

R2=0.7339，調整后的R2 =0.7063，F=26.654，DW=1.4454。

由R2 的值可以說明云南省的甘蔗產量有73.39%可以用甘蔗播種面積，甘蔗施肥量以及云南省的降水量這三個因素來進行解釋。

四、結論

（一）近年來云南省旱災呈現加重趨勢

由前面滑動t檢驗法的相關分析，云南省自20世紀80年代以來，由氣候突變導致體的旱災的頻率從1951年-1980年的平均4.14年/次增加到1981年-2009年的平均3.22年/次。這種突變也就是降水量的減少和氣溫的上升，這兩個因素都是干旱災害發生的關鍵因素。

（二）降水量的多少對甘蔗產量的影響很大

通過對相關因素的重新擬合，可以得出如下結論：甘蔗播種面積對甘蔗產量的影響最大，其次分別為化肥施用量、年降水量和有效灌溉面積等。并且可以得出，年降水量每減少1毫米，云南省的甘蔗產量將會減少0.2225萬噸。

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（責任編輯：宋 佳）