降水量对湖南省水稻生产的影响分析
摘要：根据1961-2010年湖南省自然灾害历史数据以及同期湖南省逐日降水量资料，利用一元回归、mann-kendall检验、morlet小波分析等方法，对湖南省内1961-2010年的水稻受洪涝灾害及年降水量变化影响的特征进行了分析，在此基础上利用主成分回归方法，建立了湖南省水稻受洪涝灾害影响的多元回归方程。结果表明，湖南省水稻受洪涝灾害影响重、频率高，且在2000年后受灾的严重程度有加重的趋势；各降水因子中，暴雨日及大暴雨日产生的年降水量以及它们的雨日数是决定湖南省水稻受洪涝灾害影响程度的主要因子；利用时间、暴雨日的年降水量建立的多元回归方程可以简便地对某年湖南省水稻受洪涝灾害影响的程度进行简单的预测。
关键词：降水量；湖南省；水稻生产；风险分析
中图分类号：s162.5+3 文献标识码：a 文章编号：0439-8114（2013）02-0265-04
湖南省是一个气象灾害比较严重的省份，气象灾害多发、频发。洪涝，尤其是暴雨洪涝是湖南省仅次于干旱的又一严重自然灾害，它给人民生命财产直接造成威胁。湖南省是中国的主要产粮区之一，素有“鱼米之乡”之称，对湖南省进行暴雨洪涝灾害影响因素的定量分析，可为水灾风险评估和管理提供科学依据。
目前，中国对气象灾害风险的评价及研究很多，其中结合gis技术对洪涝灾害的风险等级进行区划[1-4]和利用各种数据模型进行
风险评估[5，6]是两大亮点。对湖南省洪灾风险影响方面的研究成果也不少，例如对洞庭湖区洪涝灾害的脆弱性评价[7，8]，对湖南全省及地区的洪涝灾害风险评价[9-11]，在这些研究中，缺少一种既科学又简单可行的洪涝灾害对水稻影响评价的模型。此次研究在分析1961-2010年湖南省水稻受洪涝灾害影响的时序变化特征及同时段湖南省降水量变化特征的基础上，利用回归方法，建立基于湖南省水稻受洪涝灾害影响的历史资料的气候学评价模型。 1 材料与方法 1.1 数据来源
主要数据有两类，一类是湖南省1961-2010年自然灾害数据，其数据来源主要是中国种植业信息网和湖南省统计年鉴[12]；另一类是1961-2010年湖南省97个站逐日降水量资料，资料来源于湖南省气象台历年降水实况资料。 1.2 主要方法
1）线性倾向分析。线性倾向分析采用一元线性回归分析[13]： yi=a+b■ i=l，2，…，n （1）
式中，a是回归常数，b是回归系数，代表气候变化倾向率，b>0表示呈上升趋势，b对水稻洪涝受灾率变化趋势的持续性强度的rs分形结果表明，水稻洪涝受灾率的hurst指数为0.898，表明其变化趋势在未来有很强的持续性，即在未来一段时间内，湖南省水稻洪涝受灾率的增加趋势仍将持续。对其他项的rs分形结果都表明，水稻的受灾率变化趋势将在一段时间内持续，不会很快出现逆转。
对水稻洪涝受灾率、水稻洪涝成灾率等6项指标的相关分析得知这些项为相似项。在研究的后期，选择水稻洪涝受灾率为指标就洪涝灾害对水稻生产的影响进行分析。
1961-2010年湖南省水稻洪涝受灾率的morlet小波分析结果（图4）表明，洪涝灾害对湖南省水稻生产的影响存在17年左右的周期，1985年后5～6年左右的周期表现得也比较明显。 2.2 1961-2010年湖南省降水分布及变化特征
对湖南省1961-2010年逐日降水量的统计表明，湖南省的年平均降水量为1 377.6 mm，且有增加的趋势，全省降水量约以27.64 mm/（10年）的速率增加。1968-1983年、1996-2002年为两个降水较多时段，对其的mann-kendall检验表明，1983年前后，湖南省年平均降水量变化趋势出现了明显变化。1961-2010年湖南省年平均降水量的morlet小波分析结果表明，湖南省年平均降水量存在37年左右、19年左右两个典型的变化周期（图5）。
4个季度的降水量存在较大的差异，第二季度（4～6月）的平均降水量最多，为580.0 mm，其次是第三季度（7～9月），平均降水量为343.1 mm；降水量最少的是第四季度（10～12月），平均为196.2 mm。在4个季度中，降水量变化最大的是第四季度，其次是第三季度，降水量变化最小的是第一季度。
2.3 1961-2010年湖南省各等级降水的分布及变化特征 在对降水量进行等级划分后，分别对小雨日、中雨日、大雨日、暴雨日、大暴雨日及特大暴雨日的逐年降水量、逐年雨日进行了统
计（表2）。由表2可知，中雨对年平均降水量的贡献最大，其次是大雨；对雨日贡献最大的是小雨，全年大部分的雨日都是小雨。特大暴雨出现的几率很小，对年平均降水量及多年平均雨日的贡献都不大。
各等级降水的年降水量、年雨日的气候趋势统计结果表明，小雨的年降水量及年雨日都呈稍减少趋势，其他等级降水的年降水量都呈增加趋势，其中大雨带来的降水量的增加速率最快，达10 mm/（10年）；其次是暴雨，它带来的降水量的增速为9.6 mm/（10年）。除小雨、特大暴雨外的其他降水等级的年雨日都有略增加趋势，但因小雨日以平均4.1 d/（10年）的速率减少，致使雨日以平均3.5 d/（10年）的速率减少。
2.4 湖南省洪涝灾害影响水稻生产评价模型建立
主成分分析的结果表明，暴雨日年降水量、大暴雨日年降水量、暴雨日、大暴雨日等因子是决定湖南省水稻受洪涝灾害影响程度的主要因子，这4个因子对水稻洪涝灾害受灾率的累积贡献率达80%以上。
利用上述主要影响因子及年序系列，对湖南省水稻受洪涝灾害的影响用逐步回归的方法建立回归模型，结果如下： ■=0.564t+0.146p-1 098.124 r=0.605 （3）
式中，y为某年湖南省水稻受洪涝灾害的受灾率，单位为%；t为年份，p为当年的暴雨日的年降水量，单位为mm。在计算中，t和p都取数值。
公式（3）的显著性水平达0.01，其复相关系数为0.605，可见，由公式（3）估计的湖南省水稻洪涝灾害的受灾率的可信度还是比较高的。
水稻洪涝灾害的受灾率与其降水影响因子，如年降水量、年雨日、四季的降水量、其他各等级降水的年降水量及年雨日等因子也有一定的相关性，不过它们的相关系数都小于0.6，且相关大多未达到极显著水平。
利用公式（3）可在对某年的暴雨日年降水量进行预测的基础上，估算出湖南全省水稻洪涝灾害受灾率，大致预测某年水稻受洪涝灾害影响的轻重程度，提前做好防灾减灾措施。利用同样研究思路，在某个区域有相应资料的基础上，可以得到具体的区域化的计算公式，并最终实现相关的预测，为当地的防灾减灾提供参考。 3 结论
对1961-2010年湖南省水稻受洪涝灾害影响的变化特征的分析表明，湖南省的水稻生产受洪涝灾害的影响严重，受灾频率高，2000年后受灾有加重的趋向。
在1961-2010年，湖南全省的年降水量有增加的趋势，但年雨日有减少的趋势，表明湖南省近50年来雨日的降雨强度有增强的趋势；不同等级降水的年降水量、年雨日的变化趋势并不一致，暴雨、大暴雨等级的年降水量增加趋势明显且这两个等级的年雨日有减少的趋势，表明湖南省的强降水有增多的趋势。
对1961-2010年湖南省水稻洪涝灾害受灾率与年降水量、4个季
降水量对湖南省水稻生产的影响分析
