基于災(zāi)變預(yù)測(cè)的山西省旱災(zāi)分析研究

孫　蕾，劉金福，馮德旺，景　林

（1.福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，福建福州　350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院，福建福州　350002）

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基于災(zāi)變預(yù)測(cè)的山西省旱災(zāi)分析研究

孫蕾1，劉金福1，馮德旺1，景林2

（1.福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，福建福州350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院，福建福州350002）

摘要：通過分析1996-2013年山西省農(nóng)作物成災(zāi)面積數(shù)據(jù)建立災(zāi)變預(yù)測(cè)模型，對(duì)山西省未來大面積旱災(zāi)進(jìn)行預(yù)測(cè)。災(zāi)變預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)結(jié)果表明，山西省將在2018和2024年發(fā)生糧食減產(chǎn)一成以上的旱災(zāi)，相關(guān)部門應(yīng)做好抗旱、防旱和糧食儲(chǔ)備工作。

關(guān)鍵詞：旱災(zāi)預(yù)測(cè)；預(yù)測(cè)模型；災(zāi)變預(yù)測(cè)；山西

山西地處黃河中游和華北西部的黃土高原地帶，北緯34°，東經(jīng)110°，屬溫帶大陸性氣候，農(nóng)作物耕種一年一季，降水量主要集中在夏季，占全年降水量的60%以上。近年來，受全球氣候變化的影響，山西的干旱受災(zāi)面積不斷擴(kuò)大，嚴(yán)重制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，能夠動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)地對(duì)旱災(zāi)情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，及時(shí)采取措施進(jìn)行抗旱和儲(chǔ)糧工作對(duì)山西的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義。本文通過分析1996～2013年山西省農(nóng)作物成災(zāi)面積數(shù)據(jù)建立災(zāi)變預(yù)測(cè)模型，對(duì)山西未來的旱災(zāi)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以期為有關(guān)部門的防旱工作提供參考。

1　災(zāi)變預(yù)測(cè)法

災(zāi)變預(yù)測(cè)是灰色預(yù)測(cè)模型的應(yīng)用，通過分析原始數(shù)據(jù)序列中的異常值，對(duì)有跳變點(diǎn)的時(shí)間序列，預(yù)測(cè)其跳變點(diǎn)可能出現(xiàn)的時(shí)刻，對(duì)某個(gè)時(shí)間是否出現(xiàn)異常值，或異常值可能出現(xiàn)在什么時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)。在預(yù)測(cè)突變點(diǎn)的眾多模型中，災(zāi)變預(yù)測(cè)模型具有極大的優(yōu)勢(shì)。灰色災(zāi)變預(yù)測(cè)結(jié)果將會(huì)給出下一個(gè)或幾個(gè)異常值出現(xiàn)的時(shí)間，為提前防御做好準(zhǔn)備。

設(shè)原始序列為X={x（1），x（2），K，x（n）}，給定上限災(zāi)變值ξ，則子序列Xξ={x（ti）|x（ti）≥ξ；i=1，2，L，m}為上災(zāi)變序列；給定下限災(zāi)變值ξ，則子序列Xξ={x（ti）|x（ti）≤ξ；i=1，2，L，m}為下災(zāi)變序列。構(gòu)建災(zāi)變時(shí)間序列后，通過對(duì)災(zāi)變序列構(gòu)建GM （1，1）模型預(yù)測(cè)突變點(diǎn)發(fā)生的時(shí)間。

2　山西省未來大面積旱災(zāi)預(yù)測(cè)

據(jù)國(guó)土部門調(diào)查，山西省耕地面積為4081.6千hm2，占全省總土地面積的26.05%。但山西是一個(gè)貧水省份，水資源貧乏且分布不均，耕地中以旱耕地為主，占總耕地面積的77.98%；水澆地占21.76%，灌溉水田占0.26%。自新中國(guó)成立以來，全省年平均受災(zāi)面積達(dá)20%～25%，成災(zāi)面積占11% ～17%，春旱尤為嚴(yán)重，導(dǎo)致作物出苗率底，甚至顆粒無收。

本文從中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒中收集了1996～2013年山西農(nóng)作物成災(zāi)面積數(shù)據(jù)如表1所示。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，成災(zāi)面積達(dá)到耕地總面積的20%，糧食產(chǎn)量將減產(chǎn)10%～15%。因此本文將成災(zāi)面積大于耕地總面積20%的年份視為災(zāi)害年份，由此得到山西省旱災(zāi)年份序列X0（k），由X0（k）做一次累加得到其生成序列X1（k）并構(gòu)建GM（1，1）模型。

采用最小二乘法求得模型參數(shù)a=-0.239097,b=3.441921，因此預(yù)測(cè)模型為：

由此可得

X（1）={2，6，12，19.1968，28.27，39.79，54.43，73.02}

還原后X（0）的模擬值序列為

3　山西省干旱及糧食生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

中國(guó)人口多達(dá)13億，是世界上糧食生產(chǎn)與消費(fèi)的大國(guó)。自新中國(guó)成立以來，中國(guó)政府始終堅(jiān)持以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)，把發(fā)展農(nóng)業(yè)放在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的首要地位，把發(fā)展糧食生產(chǎn)作為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的工作重心，以確保糧食總產(chǎn)量穩(wěn)定增長(zhǎng)。隨著中國(guó)城鄉(xiāng)發(fā)展的進(jìn)一步推進(jìn)，大量的農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移到了城市。研究表明，勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移是解決剩余勞動(dòng)力、提高農(nóng)村勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要途徑。但山西作為一個(gè)以能源供給為主的重型工業(yè)省份，加之其耕地主要以旱耕地為主，全年降雨量相對(duì)較少，干旱情況較為嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)作物種類匱乏，農(nóng)業(yè)種植以一年一季為主，其農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)向非農(nóng)產(chǎn)業(yè)以提高經(jīng)濟(jì)收入的現(xiàn)象更加顯著。因此政府為了調(diào)動(dòng)農(nóng)民的種糧積極性，穩(wěn)定全省糧食播種面積，撥款1億元專項(xiàng)資金對(duì)種糧大戶實(shí)現(xiàn)補(bǔ)貼與獎(jiǎng)勵(lì)。此外，中央和省政府共安排糧食直接補(bǔ)給、生產(chǎn)資料綜合補(bǔ)給資金多達(dá)35億元，高度重視山西的糧食產(chǎn)量。

但受地理位置和環(huán)境因素的影響，山西的干旱情況古以有之。在政府資金和物質(zhì)的支持下，全省也要做好政策層面上的災(zāi)害防御工作。積極引進(jìn)抗旱農(nóng)作物品種，推廣旱作物農(nóng)業(yè)技術(shù)。此外也要及早做好糧食統(tǒng)籌和調(diào)度工作，在“一帶一路”背景下，積極尋找與中國(guó)友好的貿(mào)易往來地區(qū)，尋求糧食進(jìn)口渠道，為山西經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展提供強(qiáng)有力的活動(dòng)。

4　結(jié)語(yǔ)

限于目前的科技水平，無法將引起山西干旱頻發(fā)的各種因素進(jìn)行綜合度量。因此，本文根據(jù)1996～2013年山西省農(nóng)作物成災(zāi)面積數(shù)據(jù)對(duì)會(huì)造成糧食大面積減產(chǎn)的旱災(zāi)進(jìn)行災(zāi)變預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)在2018年和2024年發(fā)生旱災(zāi)的可能性較大。但本文沒有考慮到新型農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)對(duì)山西干旱緩解狀況的影響，因此后續(xù)研究可以此為立足點(diǎn)對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

［1］閻苗淵，馬細(xì)霞，楊麗莉，程?hào)|風(fēng).基于灰色災(zāi)變及拓?fù)漕A(yù)測(cè)的干旱預(yù)測(cè)［J］.人民黃河，2012，（7）：71-72+75.

［2］李芬，張建新，郝智文，武永利，周晉紅.山西降水與ENSO的相關(guān)性研究［J］.地理學(xué)報(bào),2015，（3）：420-430.

［3］高慧卿,高敏.山西省耕地資源評(píng)價(jià)與可持續(xù)利用對(duì)策［J］.山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，（6）：595-598+604.

［4］李華，胡奇英.預(yù)測(cè)與決策［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005.

Drought Analysis and Study in Shanxi Province Based on Catastrophic Prediction

SUN Lei，LIU Jin-fu，F(xiàn)ENG De-wang，JING Lin
（1.Fujian Agriculture and Forestry University，College of Computer and Information Science，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian 350002，China；2.Fujian Agriculture and Forestry University，Dongfang College，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian 350002，China）

Abstract:Through the analysis of disaster-area dataof crops in Shanxi from 1996 to 2013，a catastrophic prediction model is built to predict drought in Shanxi in the future.The prediction result shows that drought which may result to crops yield reduction may occur during 2018 and 2024 in Shanxi，thus relevant departments should make well preparation.

Key words:drought prediction；prediction model；catastrophic prediction；Shanxi

作者簡(jiǎn)介：孫蕾（1992-），女，碩士研究生，研究方向：統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)。

基金項(xiàng)目：福建省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2012J01190）；福建省科技廳資助項(xiàng)目（2012J01191）

收稿日期：2015-12-28

中圖分類號(hào)：P338

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-980X（2016）01-0167-02