一、低温冷害风险区划工作流程

作物冷害风险区划是冷害主动防御的重要基础性工作。冷害风险区划是在冷害气候风险评估的基础上，根据冷害致灾因子的地域变化特征和灾害性低温出现的概率，并结合作物冷害敏感性和抗灾能力，将某一省、区(或市县)划分成多个不同等级的冷害风险区域，为不同区域实施相应的的冷害防御措施提高依据。作物冷害风险区划一般可分以下七个工作步骤：

1、明确区划对象和目的意义。根据上级安排和科研、业务需要，明确要在何地开展那种作物的冷害风险区划。

2、制定区划的技术路线和方法。根据工作要求和区划目的，明确区划的精细程度，以此研究制定区划的技术路线和具体方法。

3、收集整理多点的致灾因子、承灾体等历史和现状资料。根据区划对象和技术方法，收集和处理区域内尽可能完整、长序列的温度等致灾要素、作物产量、面积、作物品种及作物生长发育等数据，必要时还要收集地理信息数据和卫星遥感数据，查阅、分析已有的冷害指标等研究成果。

4、进行冷害气候风险评估。根据致灾因子时空变化数据及相关指标，分析致灾因子的时空变化特征，分析冷害的频率、概率和时空变化，评估冷害气候风险。

5、进行冷害气候风险区划。在分析致灾因子、冷害发生程度及频率的时空变化基础上，根据选定的指标和划区方法，将研究区域分为几个具有显著冷害风险差异的区域，有条件的还考虑承灾体情况，进行冷害气候-经济损失风险区划。

6、撰写和呈报冷害风险区划报告。以区划结果为核心，起草冷害风险区划报告，包括工作背景、区划图、分区冷害风险度、冷害防御措施建议等。区划报告经过主管领导审阅后呈报相关部门和上级领导使用。

7、信息反馈和总结。收集上级和相关部门对区划的意见，明确区划成果应用途径，分析应用效果，总结冷害风险区划的经验。

二、黑龙江省玉米低温冷害风险区划

黑龙江地处中、高纬度，是中国最大的粮食生产基地，2011年粮食总产突破1100亿斤，比10年前增长了1.1倍，产量的大幅增加使得黑龙江在全国粮食安全保障中扮演着越来越重要的角色。但是，由于农业气象灾害的频繁发生，致使黑龙江的粮食产量波动较大。其中低温冷害作为黑龙江粮食生产的主要农业气象灾害之一，给粮食的高产、稳产带来了较大影响。以下介绍黑龙江省玉米冷害风险区划流程。

1、资料收集

根据项目需要对研究所需资料进行收集和整理。所用资料来自黑龙江省气象局和统计局，包括全省80个气象台站1961—2010年逐日日平均气温、逐月月平均气温和逐日日最低气温、地理信息数据、作物发育期资料、产量资料和低温冷害相关的灾情数据(表11.10)。

表11.10 风险分析基础资料

2、玉米低温冷害气象指标的确定

图11.6 玉米冷害气象指标确定流程

采用五日滑动平均方法，计算各站各年的玉米减产率。根据相关行业标准和参考文献，将冷害年按作物减产率分为一般冷害年(5%～15%)和严重冷害年(≥15%)，并结合历史资料，剔除因干旱、霜冻等灾害造成减产的年份，进而确定各站因低温冷害造成减产的年份及其减产率。

分析各农试站的无霜期、初霜日、活动积温、5月平均气温(T5)、6月平均气温(T6)、7月平均气温(T7)、8月平均气温(T8)、9月平均气温(T9)、6～7月平均气温和(T6-7)、6-8月平均气温和(T6-8)、7-8月平均气温和(T7-8)以及5～9月平均气温和(T5-9)与气象产量之间的相关性，其中T5-9与气象产量之间的相关性最高，因此确定以5～9月平均气温和来描述玉米生育期的温度条件并确定以T5-9距平值(△T5-9)来反映某一年是否为冷害年，并分别获得各站点的低温冷害临界指标，具体过程如图11.6所示。

黑龙江的玉米品种按照对温度条件和生育天数的需求可划分为早熟品种、中熟品种和晚熟品种，其中全生育期所需≥10℃积温低于2500℃·d为早熟品种，2500～2700℃·d为中熟品种，高于2700℃·d为晚熟品种(图11.7)。熟性相同的玉米品种对温度的要求以及生育期的长短相同或接近，因此可认为其冷害指标也相同。

图11.7 黑龙江省玉米品种分布

根据3个品种区玉米的冷害指标和平均减产率(表11.11)，当某地区某年的T5-9的负距平小于表中所对应的一般冷害指标而大于严重冷害指标时，则可认为发生一般等级的玉米延迟型低温冷害；当T5-9的负距平小于表中所对应的严重冷害指标时，则可认为发生严重等级的玉米延迟型低温冷害。

表11.11 玉米延迟型冷害指标

3、玉米低温冷害时空分布

以不同年代(20世纪60年代、70年代、80年代、90年代和21世纪前10年)分别统计80个气象站点达到玉米延迟型冷害标准的年数，并计算全省平均冷害年数，据此获得黑龙江省玉米延迟型冷害年代际变化规律。从统计结果可以看出：60年代是玉米延迟型冷害的高发期，基本上连续发生或间隔1年发生；70—80年代间隔3～4年发生；90年代以后全省转入低温冷害低发期。

图11.8 黑龙江省玉米延迟型冷害(a)3a、(b)4a、(c)5a、(d)10a不同重现期的空间分布特征

总体上看，黑龙江省低温冷害发生频率由北向南减少：大兴安岭、黑河、伊春的大部、哈尔滨东部和牡丹江的山区半山区等地平均每3年就会发生一次冷害，其中大兴安岭、黑河北部等地达到严重冷害程度；松嫩平原北部、三江平原南部等地平均每4年会发生一次低温冷害，个别地区可达严重冷害程度；平均每5年黑龙江省各地都会至少遭受一次延迟型冷害，其中黑龙江省北部、哈尔滨东部和牡丹江的山区半山区等级可达严重冷害；平均每十年黑龙江省各地就会至少遭受一次严重延迟型冷害(图11.8)。

4、玉米低温冷害风险区划

(1)格点冷害指标值的获取

将各站点的纬度和海拔与相应的低温冷害临界指标建立关系式，以此获得格点上的低温冷害临界指标值，关系式为：

△=0.148L+0.001615H-8.612 (11.6)

△=0.327L+0.003564H-18.303 (11.7)

式中L为纬度(°)，H为海拔高度(m)，△和△分别为一般低温冷害临界指标值和严重低温冷害临界指标值。

利用地理高程和地理信息数据以及(6.3)和(6.4)，进行高精度地理内插，得到细网格的冷害指标值数据。

当△ ≤△≤△时，出现一般低温冷害；当△≤△时，则出现严重低温冷害。

(2)黑龙江省玉米低温冷害风险区划

李帅等在2013年经偏度、峰度检验，△服从正态分布，因此可以用正态分布描述△的概率分布规律，计算出不同重现期冷害影响范围。采用自然裂点法分别做出黑龙江省一般冷害、严重冷害和冷害的气候危险区划(如图11.9)。图11.9a显示，黑龙江各地发生一般性冷害的气候风险从西南部向北、向东逐渐增大，其中齐齐哈尔南部、大庆发生一般性冷害的气候概率低于10%，为一般性冷害的低风险区，而大兴安岭、黑河、伊春、哈尔滨东部和牡丹江的高海拔地区发生一般性冷害的气候概率则超过了20%，为一般性冷害的高危险区。图11.9b表明，黑龙江各地发生严重冷害的气候风险随着纬度和海拔的增加而升高，南部低纬度、低海拔地区发生严重冷害的气候概率在14%～18%之间，为严重冷害的低风险区，而高纬度和高海拔的山区、半山区发生严重冷害的气候概率在25%以上，为严重冷害的高风险区。综合而言，大兴安岭、黑河北部、伊春部分地区、哈尔滨东部和牡丹江的高海拔地区为延迟型冷害的高风险区，延迟型冷害的发生概率在40%以上；黑河大部、伊春大部、哈尔滨东部和牡丹江的山区半山区等地延迟型冷害的发生概率在35～40%之间，为较高风险区；松嫩平原北部和三江平原中、北部等地延迟型冷害的发生概率在30～35%之间，为中等风险区；松嫩平原中部及三江平原南部等地延迟型冷害的发生概率在25～30%之间，为次低风险区；松嫩平原南部延迟型冷害的发生概率在20～25%之间，为低风险区。

图11.9 黑龙江省(a)一般冷害风险区划、(b)严重冷害风险区划、(c)低温冷害风险区划玉米冷害风险区划