福建省1987
—2013年林業(yè)主要氣象災害與林業(yè)經(jīng)濟灰色關(guān)聯(lián)分析*

連素蘭　吳柳萍　何東進　紀志榮　洪　偉　曹　彥

1　福建農(nóng)林大學計算機與信息學院　福州　3500022　福建農(nóng)林大學園林學院　福州　350002

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福建省1987
—2013年林業(yè)主要氣象災害與林業(yè)經(jīng)濟灰色關(guān)聯(lián)分析*

連素蘭1吳柳萍1何東進2紀志榮1洪偉2曹彥1

1福建農(nóng)林大學計算機與信息學院福州3500022福建農(nóng)林大學園林學院福州350002

摘要：基于福建省1987—2013年的氣象災害受災面積(主要有水災、旱災、風雹災、冷凍災)和林業(yè)產(chǎn)值等資料，運用傳統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)度法和基于距離分析的改進灰色關(guān)聯(lián)度法分析林業(yè)氣象災害對林業(yè)經(jīng)濟的影響。研究結(jié)果顯示，傳統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)法和改進的灰色關(guān)聯(lián)法結(jié)果具有一致性，各主要災害對林業(yè)經(jīng)濟影響的大小順序均為水災>旱災>冷凍災>風雹災，但基于改進的灰色關(guān)聯(lián)法中各關(guān)聯(lián)程度有所提高，且綜合影響度提高了0.4%。文章還據(jù)此提出各種氣象災害的防御治理建議，從而為福建省的防災減災工作提供基礎的理論指導意義。

關(guān)鍵詞：氣象災害，林業(yè)經(jīng)濟，灰色關(guān)聯(lián)，福建省

福建是我國南方重點的集體林區(qū)，更是我國南方區(qū)域重要的生態(tài)保護區(qū)。長期以來，福建省政府始終把林業(yè)看作建設生態(tài)福建的重要基礎，當作建設生態(tài)文明示范區(qū)和促進人與自然和諧共處的重要途徑。然而林業(yè)氣象災害嚴重影響著林業(yè)的發(fā)展，國外研究主要側(cè)重于氣象變化對森林的影響[1-2]，國內(nèi)研究主要集中在區(qū)域林業(yè)氣象災害的分布特征分析及防災減災研究[3-4]和氣象災害對林業(yè)生產(chǎn)的影響[5-6]，對于福建氣象災害研究更多側(cè)重于對糧食生產(chǎn)的影響[7-8]，對于林業(yè)氣象災害對林業(yè)經(jīng)濟影響的研究尚不多見，而灰色理論方法經(jīng)常被用于災害性事件分析[9-10]，本文在前人研究成果基礎上，運用傳統(tǒng)和改進的灰色關(guān)聯(lián)分析法分析福建省1987-2013年主要林業(yè)氣象災害對林業(yè)經(jīng)濟的影響，以期了解福建省林業(yè)氣象災害的變化特征，為福建省林業(yè)氣象災害的防災減災工作提供基礎的理論指導依據(jù)。

1 福建省林業(yè)主要氣象災害概況

林木的生長發(fā)育和樹木的分布受氣象條件的影響和制約，福建是我國東海西建設的主要經(jīng)濟區(qū)，陸域介于N23°33′～28°20′、N115°50′～120°40′，受季風環(huán)流和地形的影響，形成暖熱濕潤的亞熱帶海洋性季風氣候，春季強對流天氣多，易造成暴雨洪澇災害，夏季高溫干旱明顯，臺風登錄頻繁，秋季多風多雹，冬季低溫雨雪多。目前福建林業(yè)氣象災害主要有干旱、洪澇、冰雹、大風、低溫冷凍等，春季以水災為主，夏季以旱災為主，秋季以風雹災為主，冬季以冷凍災為主。表1中可以清楚地看出福建省1987—2013年4種主要林業(yè)氣象災害造成損失的面積大小順序是水災>旱災>冷凍災>風雹災，其中水災成為災害的禍首，而風雹災是所有災害中發(fā)生面積最小的。

表1　福建省主要林業(yè)氣象災害受災面積及林業(yè)產(chǎn)值統(tǒng)計情況(1987—2013年)

資料來源：國家統(tǒng)計年鑒、福建省統(tǒng)計年鑒和福建省林業(yè)統(tǒng)計年鑒(1987—2013年)，其中部分缺失數(shù)據(jù)取前后兩年的平均值代替。

2 研究方法

灰色關(guān)聯(lián)分析法是通過分析灰色系統(tǒng)中子母因子的關(guān)聯(lián)程度來得出系統(tǒng)發(fā)展的主次因子，由于該方法所需數(shù)據(jù)少，對數(shù)據(jù)分布特征要求不高，所以被廣泛運用于農(nóng)林業(yè)氣象研究中[11]。其基本思想是利用各因子的時間序列曲線的相似程度來判斷因子間關(guān)聯(lián)度的大小關(guān)系，若時間序列曲線的相似程度越大，相應因子序列間的關(guān)聯(lián)度就越大，反之就越小。具體步驟如下：

1) 初始化數(shù)據(jù)。分別對參考序列和比較序列進行初始化處理使之無量綱化和歸一化[10]。

式中：i=1,2…n;k=1,2…,m

3) 計算序列Y0和Yi關(guān)聯(lián)度γi，γi越大，表示序列Y0和Yi的關(guān)聯(lián)程度越強，反之亦然。

(2)

4) 對關(guān)聯(lián)度求均值可得出所有Yi與Y0的綜合關(guān)聯(lián)程度，即

(3)

傳統(tǒng)關(guān)聯(lián)度計算方法采用等權(quán)處理，會忽略掉一些樣本比較重要的實際情況，為了讓結(jié)果更為客觀準確，本文引入了基于距離分析法的灰色關(guān)聯(lián)度進行加權(quán)改進。加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度為：

(4)

式中，Wk為第k個點時Yi與Y0的關(guān)聯(lián)系數(shù)的權(quán)重，其計算方法參照王敬敏的研究成果[12]。

由于任何自然災害的發(fā)生都會對林業(yè)生產(chǎn)造成消極影響，因此在分析之前先進行同向化處理，將逆指標轉(zhuǎn)化為正指標。本文根據(jù)李先琨提出的倒數(shù)法[13]對各氣象災害受災面積進行處理，將林業(yè)氣象災害與林業(yè)經(jīng)濟的負相關(guān)轉(zhuǎn)化為正相關(guān)關(guān)系。

3 結(jié)果與分析

福建林業(yè)氣象災害主要是水災、旱災、冷凍災、風雹災及低溫冷害，本文選取1987-2013年福建林業(yè)生產(chǎn)總值指標作為參考序列，旱災、澇災、風雹災、低溫冷害受災面積作為比較序列，依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析的原理方法，對福建各主要林業(yè)氣象災害對林業(yè)經(jīng)濟的影響進行關(guān)聯(lián)分析。

表2　林業(yè)氣象災害與林業(yè)產(chǎn)值綜合關(guān)聯(lián)度

傳統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)法的等權(quán)處理求出的關(guān)聯(lián)度結(jié)果顯示，水災、旱災、風雹災、冷凍災與林業(yè)產(chǎn)值的關(guān)聯(lián)性大小為：0.931 1，0.922 3，0.910 4，0.917 2。各種主要氣象災害與林業(yè)產(chǎn)值的關(guān)聯(lián)度都很強，對林業(yè)經(jīng)濟影響大小順序為：水災>旱災>冷凍災>風雹災。林業(yè)氣象災害系統(tǒng)與林業(yè)產(chǎn)值的綜合關(guān)聯(lián)度為0.920 2，關(guān)聯(lián)度高于90%。由此可見，氣象災害對于林業(yè)經(jīng)濟的影響是不容忽視的，氣象災害受災面積的增大，將影響林業(yè)產(chǎn)值的降低。

基于距離分析法改進的灰色關(guān)聯(lián)分析法計算得出水災、旱災、風雹災、冷凍災與林業(yè)產(chǎn)值的關(guān)聯(lián)性大小為：0.934 7，0.927 1，0.912 5，0.921 8，與傳統(tǒng)方法比較關(guān)聯(lián)度都有所提升，對林業(yè)產(chǎn)值的影響大小順序和傳統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)度分析的結(jié)果一致，仍是水災>旱災>冷凍災>風雹災。同時，林業(yè)氣象災害系統(tǒng)與林業(yè)產(chǎn)值的綜合關(guān)聯(lián)度為0.924 0，比傳統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)度分析得出的結(jié)果提高了0.4%。兩種方法的結(jié)果差別不顯著可能是由于灰色關(guān)聯(lián)是一種動態(tài)的研究過程，而本文的樣本數(shù)據(jù)有27年，數(shù)據(jù)跨越年份太長，對分析結(jié)果的精確度也存在一定的影響。

福建省林業(yè)氣象災害對林業(yè)經(jīng)濟的影響不容忽視，水災、旱災、風雹災、冷凍災與林業(yè)產(chǎn)值都存在較強的的關(guān)聯(lián)度。水災與林業(yè)產(chǎn)值的關(guān)聯(lián)度最大，可見水災對福建省林業(yè)經(jīng)濟的影響最大。從水災受災面積來看，1987—2013年福建省共遭受洪澇災害面積7.06×106hm2，約占氣象災害受災總面積的50%。2005年夏天的洪災使福建省苗圃地受到嚴重損害，進而嚴重影響了2006年福建省的林木質(zhì)量[15]。同年春夏之交反常的雨水，不僅直接造成福建省許多苗圃直接受災外，還使所有采種基地種子幾乎絕收，加上往年種子經(jīng)營單位庫存量小，次年春播種子極端缺乏，讓林業(yè)產(chǎn)值損失嚴重。

旱災、冷凍災與林業(yè)產(chǎn)值的關(guān)聯(lián)度居中，可見福建省干旱和冷凍災對林業(yè)經(jīng)濟也有一定程度的影響。從旱災受災面積來看，福建省27年內(nèi)共遭受干旱災害面積4.43×106hm2，由于2003年福建省出現(xiàn)了自1939年以來最嚴重的夏秋冬三季連旱，導致干旱受災面積超過9.06×105hm2，占27年總干旱面積的20.45%[16]，干旱嚴重影響林業(yè)的產(chǎn)值，使得杉木幼林的平均造林成活率、平均地徑當年生長量、平均樹高當年生長量、地徑以及樹高當年生長量均有所下降[17]。從低溫冷凍災害受災面積來看，福建省的冷凍災多發(fā)生在冬季，近27年低溫冷凍災害變化振幅較大，其中1992，1999，2003，2005和2010年的受災面積特別嚴重，最低約為1.48×105hm2，最高約為2.6×105hm2。冰凍雪災造成森林生態(tài)系統(tǒng)遭受嚴重破環(huán)，原有的森林因為成片林木的死亡和受災林地的清理而滅亡，森林生態(tài)系統(tǒng)所具有的各項功能也因此逐漸喪失[18]。所以，冷凍雪災影響了林產(chǎn)品和林副產(chǎn)品生產(chǎn)的同時也導致生態(tài)環(huán)境服務能力的喪失，造成了一系列嚴重的經(jīng)濟損失。

風雹災與林業(yè)產(chǎn)值的關(guān)聯(lián)度是最小的，可見風雹災害對林業(yè)經(jīng)濟的影響最小。從風雹災受災面積來看，福建省風雹災的受災面積均較小，27年內(nèi)共遭受災害面積7.83×105hm2，約占氣象災害受災總面積的5.56%。風雹災害在20世紀90年代是多發(fā)期，而2000年以后受災面積變化幅度較小。冰雹多發(fā)生在春季，這無疑是農(nóng)作物、林業(yè)生長最具有“毀滅性”的氣象災害之一。 同時臺風災害也對福建的林業(yè)、農(nóng)業(yè)等社會經(jīng)濟造成一定程度上的不利影響和不可避免的經(jīng)濟損失，因此風雹災對林業(yè)的影響也不容小覷。

4 結(jié)論與建議

根據(jù)1987—2013年福建省各主要林業(yè)氣象災害受災面積和林業(yè)產(chǎn)值數(shù)據(jù)，運用傳統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)分析法得出福建省各種主要氣象災害與林業(yè)產(chǎn)值的影響大小順序為：水災>冷凍災>旱災>風雹災。運用歐式距離對樣本的權(quán)重進行計算所得的影響林業(yè)產(chǎn)值的氣象災害大小順序與傳統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)分析法結(jié)果一致，但關(guān)聯(lián)度數(shù)值均有所增大，整個林業(yè)氣象災害系統(tǒng)與林業(yè)經(jīng)濟的關(guān)聯(lián)性也相對提高，影響最大的災害是水災，最小的災害是風雹災。

為了林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的和諧發(fā)展，本文還據(jù)此提出以下各種氣象災害的防御治理建議。

1) 為了更好地防御風雹災，可以適當增加森林面積，在發(fā)生風雹災頻發(fā)地區(qū)多種植樹木牧草，以此改善地形地貌，破壞雹云條件，達到減少風雹災的目的[19]。

2) 對于旱災，不僅要充分認識干旱的持續(xù)性和嚴重性，還要在日常生活中節(jié)約用水，在生產(chǎn)制造中最大限度的發(fā)揮現(xiàn)有水資源。

3) 對于低溫冷凍災害，著重加強全省育苗戶對苗圃地防凍治凍措施的指導，保證幼苗、花卉安全越冬，同時要求育苗戶對苗圃地及時開溝排水，清除積雪冰凍，以此促進苗木根系生長，確保春季植樹造林用苗[20]。

4) 著重關(guān)注水災的治理，加大區(qū)域水災風險研究力度和沿海地區(qū)防洪防臺工程的投入，定時清理淤泥河道，充分降低林業(yè)水災脆弱性，為福建省林業(yè)水災的防御和治理提供強有力的科學依據(jù)?？傊?，合理的防御措施需要做到對災害高度重視，對災情加強預報，對災后處置及時準確。

從理論層面上看，林業(yè)氣象災害是由氣象災害系統(tǒng)和林業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成，灰色關(guān)聯(lián)度方法雖然能在一定程度上研究林業(yè)氣象災害對林業(yè)經(jīng)濟的影響程度，但是林業(yè)氣象災害對林業(yè)經(jīng)濟的影響受到自然和社會兩個因素的共同制約，比如氣象災害本身的強度、范圍、發(fā)生規(guī)律、林業(yè)受災面積、成積面積和林業(yè)經(jīng)濟損失、福建省抗災能力等均是影響林業(yè)生產(chǎn)的重要因子。因此，分析林業(yè)氣象災害對林業(yè)經(jīng)濟的影響需要從自然和社會經(jīng)濟等多方面因素進行不斷地研究和探討，才能獲得更為科學的結(jié)論，制定出更為合理的防災減災措施。

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Grey-relation Analysis Between Forestry Meteorological Disasters and Forestry Economy from 1987 to 2013in Fujian Province

Lian Sulan1Wu Liuping1He Dongjin2Ji Zhirong1Hong Wei2Cao Yan1

(1.College of Computer & Information, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou350002, Fujian, China;2.College of Landscape Architecture, Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002, Fujian, China)

Abstract:Based on the data on the area of meteorological disasters including flood, drought, wind and hailstones and frozen, and the forestry output from 1987 to 2013in Fujian Province, the study adopted traditional grey-relation method and improved it on the basis of distance analysis to analyze the impact of forestry meteorological disasters on forestry economy. It concludes that the traditional grey-relation method and improved grey-relation method are consistent in results, and the impact of main disasters on forestry output is ordered by flood, drought, frozen, wind and hailstones, but the degree of correlation is found to be enhanced if with improved grey-relation method, and the degree of comprehensive effect has increased by 0.4% at that. According to the results, some proposals are offered for preventing the various meteorological disasters, which provide elementary theoretical guide for the disaster prevention and mitigation in Fujian Province.

Key words:meteorological disaster, forestry economy, gray-relation, Fujian Province

收稿日期：2015-10-19

*基金項目：國家自然科學基金項目(31370624、41301203)；福建省教育廳項目(JK2013016、JA13118)

作者簡介：連素蘭(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：自然資源調(diào)查與統(tǒng)計。E-mail：1337105020@qq.com 通信作者：何東進(1969-)，男，教授，博士生導師，研究方向：統(tǒng)計學與生態(tài)學。E-mail：fjhdj1009@126.com

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2016.03.010