四川省錯季草莓生產區冰雹災害分布及風險區劃

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區為研究對象，基于1980—2010年冰雹災害數據，對冰雹災害時空分布特征進行分析。結合地理信息數據及防雹作業點數據，從致災危險性、孕災環境敏感性及防災減災能力3個方面構建四川省錯季草莓生產區冰雹災害風險評估模型，基于GIS平臺完成錯季草莓雹災風險區劃。結果表明，錯季草莓生產區每年均有冰雹發生，發生時段多集中在3—10月，30年內降雹頻次呈下降趨勢，降雹日數以甘孜藏族自治州最多，攀西地區最少。冰雹災害風險由西北向東南逐漸降低，高風險區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，低風險區多集中在攀西地區。

關鍵詞：錯季草莓;川西高原;冰雹;時空分布;風險區劃

中圖分類號：X43;S668.4? ? ? ? ?文獻標識碼：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（資源服務）標識碼（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，作為高效特色經濟作物，草莓具有適應性廣、周期短、效益好等特點[1]。截至2017年，中國草莓產量已達400多萬t，總產值達600多億元[2]。當前草莓種植主要分為露地栽培和設施栽培，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，設施栽培雖然能讓草莓在一定時間范圍內提前或延遲收獲，提升出售價格，但也面臨著生產投入大，草莓口感相對較差等缺點[3]，因此高品質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，川西山地位于涼山彝族自治州及攀枝花市（攀西地區）境內。川西高原地域遼闊，海拔在3 000～3 500 m，地形地勢復雜，垂直氣候明顯，季節、晝夜溫差大，是四川省熱量最低地區;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控營養生長與生殖生長等技術，現已在川西高原6—10月成功產出了優質鮮食錯季草莓。川西高原各市縣依托公司+合作社+農戶的模式，農旅結合，向著打造高端錯季草莓品牌積極發展。與此同時，高原存在著氣候條件脆弱、氣象災害多發的特點，高原錯季草莓生產多以露地及簡易大棚為主，生長季主要集中在每年4—10月，與當地冰雹災害高發期相吻合。作為強對流天氣的一種，冰雹的發生常伴有強降水、大風等災害天氣，突發性強、危害性大[7]，會給錯季草莓的生產帶來不可逆的損失。

針對冰雹災害的時空分布[8，9]、成因[10]、觀測跟蹤[11-13]已有相關研究，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害風險區劃。錯季草莓作為新興產業，其相關災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區冰雹災害時空分布特征，以自然災害風險理論為支撐，依托GIS技術開展四川省錯季草莓生產區冰雹災害風險區劃，以期為錯季草莓生產布局及冰雹災害風險管理提供技術支撐和科學依據，減少生產損失，提高經濟效益。

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年冰雹數據，站點分布如圖1所示。地理信息數據包括90 m×90 m川西高原DEM及水系數據，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點數據來自四川省人工影響天氣辦公室。

1.2? 風險評估方法

基于自然災害風險理論，四川省錯季草莓生產區冰雹災害風險評價綜合考慮致災因子危險性、孕災環境敏感性及對應防災減災能力3個方面，分別對3個因子進行定量分析，通過線性加權指數求和法構建風險評估模型[18-20]：

F=E×we+S×ws+（1-R）×wr? ?（1）

式中，F為冰雹災害風險指數，F越大，災害風險越大;E為冰雹災害氣象因子致災危險性指數;S為孕災環境敏感性指數;R為應對災害防災減災能力指數;we、ws、wr分別為上述各評價因子權重。

1.3? 指標標準化

為消除不同評價因子間量綱及數據集差異，將數據映射到0～1，通過式（2）對各評價指標進行標準化處理[21]。

Di=（2）

式中，Di為第i個評價指標Xi標準化后的值;Xmaxi和Xmini分別為評價指標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，結果使組內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的數組;meani-j為各級中間值。

2? 結果與分析

2.1? 四川省錯季草莓生產區冰雹時空分布特征

2.1.1? 四川省錯季草莓生產區降雹年際變化? 1980—2010年四川省錯季草莓生產區中甘孜藏族自治州（圖2a）、阿壩藏族羌族自治州（圖2b）及攀西地區（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，攀西地區最少。其中，甘孜藏族自治州在1986年累計冰雹日數出現最多，平均每站發生降雹12.67次，最少出現在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在1984年，平均降雹為13.83次/站;攀西地區降雹日頻次最高年份出現在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，出現在2008年，攀西地區則在2007年和2010年最少，無降雹記錄。錯季草莓生產區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，攀西地區最為緩慢，為0.33次/10年。

2.1.2? 四川省錯季草莓生產區降雹月際變化? 四川省錯季草莓生產區30年平均每月降雹日數變化如圖3所示，各區域月變化明顯。其中，川西北高原12月至次年2月為無雹時段，攀西地區2月無降雹紀錄。錯季草莓生產區內冰雹發生多集中在3—10月，其中阿壩藏族羌族自治州及攀西地區均在5月降雹頻數增長最快，后降雹頻數逐漸下降，阿壩藏族羌族自治州降雹頻數在10月下降最快，攀西地區在8月下降最快，5月也是這兩部分地區每月累計降雹日數最多月份，其降雹日數分別占全年的26.56%和28.13%。甘孜藏族自治州降雹日數月變化表現為6月、9月為峰，7月、8月為谷的小雙峰趨勢，其中6月為降雹日數最多月，占全年降雹日數的23.21%，其次為9月，占全年降雹日數的18.75%。

2.1.3? 四川省錯季草莓生產區降雹日數空間分布? 四川省錯季草莓生產區各地年平均降雹日數為0～20 d，冰雹發生區域間差異明顯，整體呈西北多東南少地域特征，多雹區集中在川西北高原，攀西地區相對較少（圖4）。其中，甘孜藏族自治州石渠、色達和理塘為冰雹高發區，年平均降雹日數大于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，年降雹日數在12～14 d。攀西地區冰雹發生相對較高區域在木里藏族自治縣，降雹日數在2～4 d，其余大部區域年降雹日數少于2 d。

2.2? 四川省錯季草莓生產區冰雹災害風險評價

2.2.1? 致災危險性評估? 致災因子危險性是對氣象災害本身危險程度的反映，主要表現為氣象災害的發生概率和發生強度[23]。四川省錯季草莓生產主要于4月中旬移栽定植，7月陸續進入掛果成熟期并在10月末完成周年生產，因此研究以4—10月生產區降雹頻率作為致災因子危險性評價指標，標準化處理后應用GIS空間分析模塊中反距離權重法進行插值得到冰雹致災危險性圖層，通過自然斷點分級法獲得四川省錯季草莓生產區冰雹災害致災因子危險性評價結果，如圖5a所示。四川省錯季草莓生產區冰雹災害次高-高危險性區域有2處，其一呈經向帶狀分布于理塘、雅江、鄉城及稻城部分地區，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。這兩部分區域在錯季草莓生長季內發生冰雹頻率高，生產遭受冰雹災害的概率大;冰雹低危險區包括阿壩藏族羌族自治州東南處及攀西地區除木里縣外大部分地區。

2.2.2? 孕災環境敏感性評估? 孕災環境敏感性是指受氣象災害侵襲地區外部環境面對災害損失的敏感程度，環境敏感度越高，則同等強度的災害所造成的破壞損失越嚴重，氣象災害風險也越高[23]。四川省錯季草莓生產區應對冰雹災害的環境敏感性主要考慮地形因子及水系。下墊面環境對冰雹的形成與發展有明顯影響，四川省年均冰雹日數分布與高程關系密切，高程增加，年均冰雹日數增加[24]，地形陡峭程度也是冰雹云的孕災環境之一[25-27]。因此研究選擇海拔高度及地形高程標準差作為冰雹災害地形影響因子并進行定量化描述，根據川西高原實際情況將海拔高度分為5級，地形標準差分為4級，基于海拔高度越高及標準差越大，影響值越大，越容易孕育冰雹災害的原則進行賦值，得到冰雹災害地形因子影響指數（表1）。冰雹災害孕災環境中水系的影響主要表現在其電導體特性，在有水體或是距離水體較近的地方遭受冰雹災害的風險會增大[28]。水系影響指數通過分析河網密度得到，其值越大表示越容易遭受冰雹災害。對地形影響指數和水系影響指數分別賦予權重0.7和0.3，通過加權指數求和法得到冰雹孕災環境敏感性指數分布。由圖5b可知，四川省錯季草莓生產區孕災敏感性整體表現為北高南低，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域外，大部分地區敏感性較高;攀西地區孕災高敏感區主要位于西北木里藏族自治縣及雅礱江下游流域、安寧河流域部分區域，其余大部分地區為次低-低敏感性。

2.2.3? 防災減災能力評估? 防災減災能力代表遭受自然災害時受災區域采取的抗災減災的政策方針、技術行動以及自身恢復的能力[14]。針對冰雹災害，研究選取四川省錯季草莓生產區內各市縣防雹作業點個數作為防災減災能力評價指標，通過GIS轉換模塊生成矢量數據層并標準化得到防災減災指數評價區劃。由圖5c可知，整體上攀西地區應對冰雹災害能力最強，生產區內冰雹災害高防災減災區多集中在攀西地區南部，包括會理、會東、米易、鹽源、雷波縣，其防雹作業點在38個以上。甘孜藏族自治州冰雹防災減災能力在3個地區中最弱，低防災減災區多集中在甘孜藏族自治州北部，這部分地區防雹作業點均少于等于7個。

2.2.4? 綜合風險指標評估? 冰雹災害綜合風險指標是對四川省錯季草莓生產過程中冰雹災害不利影響程度的反映，綜合考慮了致災因子危險性、孕災環境敏感性和防災減災能力的相互作用，綜合風險值越大，生產受冰雹災害的不利影響越重。研究通過層次分析及專家打分法分別對以上3個評價指標賦予權重0.6、0.3和0.1，利用GIS空間分析模塊，按照式（1）對各評價指標的柵格數據層進行疊加，通過自然斷點分級法獲得四川省錯季草莓生產區冰雹災害綜合風險區劃結果。由圖5d可知，四川省錯季草莓生產中冰雹災害次高-高風險區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、鄉城等地區，其中高風險區集中在石渠縣、色達縣及理塘縣。次高-高風險區內錯季草莓生產期內降雹頻次每年在12次以上，危害較重，同時地形地勢影響作用突出，冰雹防災減災能力較弱。冰雹災害低風險區集中在攀西地區，降雹頻率相對低，地形抬升作用沒有川西北高原明顯，同時該區域在防雹方面投入較大，是四川省錯季草莓生產冰雹災害低風險區。

3? 小結與討論

冰雹是四川省錯季草莓生產主要氣象災害之一，研究基于自然災害系統理論，結合生產實際，利用冰雹災害數據、地理信息數據及防雹站點資料從冰雹災害的危險性、孕災環境敏感性和防災減災能力3個方面建立四川省錯季草莓生產區冰雹災害風險評價模型，彌補了當前對錯季草莓生產災害研究的空白，為其產業結構調整及冰雹災害防御提供參考建議。

冰雹發生具有很強的時間性及地域性，四川省錯季草莓生產區內每年均有冰雹發生，整體上冰雹發生頻率呈波動下降趨勢，不同地區月變化有所差異，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。錯季草莓生產區冰雹災害風險整體由西北向東南逐漸降低，有2處呈帶狀分布的次高-高風險區，分別位于川西高原西北部及中部，其中高風險區分布在石渠縣、色達縣及理塘縣。錯季草莓生產選址應盡量避開冰雹多發帶及環境敏感區，對于風險較高的生產區域一方面可通過加強綠化，改善生態環境，抑制局地熱對流發展，減少減輕冰雹危害;另一方面應加大冰雹災害預警預報研究，提升人工影響天氣能力，增強防災減災能力，同時在生產中合理增加防雹設施投入。

氣象災害從致災因子形成到成災是一個涉及多因子作用的復雜過程，冰雹災害局地性強、地域特點突出，現有冰雹災害記錄是以測站為單位記載，對比實際冰雹發生并不全面，因此研究所得結果對滿足局地小氣候冰雹災害防御需求還有差距。同時，高原錯季草莓產業屬于起步階段，當前冰雹災害風險區劃只考慮了生產時間，缺少對生產面積及產業投入的探討。隨著冰雹觀測資料信息的不斷積累，各地錯季草莓生產適宜性、產值、設施投入等資料的完善，冰雹災害風險區劃研究結果將為四川省錯季草莓產業發展提供更系統的建議，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，主要從事農業氣象服務工作，（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。