论气候变化下云南甘蔗旱灾的风险分析

付莹

摘 要：气候变化问题越来越多地受到世界各国的关注和重视。尤其是干旱灾害近些年来从发生频率到引起灾害程度都在不断地提高。从气候变化的视角出发，以云南省甘蔗生产为例，对甘蔗生产中面临的旱灾风险问题进行研究。采用国家气候中心和云南省有关的8个气象站点1951-2012年的降水量和气温数据，用滑动t检验法对气候变化对云南干旱的影响进行研究，运用多元线性回归模型分析干旱对云南省甘蔗总产量的影响。结论是：近年来云南省旱灾呈现加重趋势；降水量的多少对甘蔗产量的影响很大。

关键词：气候变化；旱灾风险；滑动t检验

中图分类号：F842 文献标志码：A 文章编号：1002-2589（2013）35-0080-02

一、云南省干旱灾害对当地甘蔗生产的影响

（一）云南省的干旱灾害情况

云南省的各种自然灾害中旱灾是最为严重的，出现的次数也是最多的，并且持续的时间最长，影响的范围最大。新中国成立以来的六十多年间， 云南省出现干旱的年份就达49 年之多。近年来更是有加剧之势，2004年，我国南方地区的罕见干旱，云南也在其中；2005年，云南遭遇了近50年来最大的干旱；2006年，“云南遭遇20年来最严重旱情”；2007年云南出现了大部地区的降水不足和气温偏高现象，旱情严重；“2008年云南连续近三个月干旱”；2009年，云南省遭遇了五十年一遇的严重旱情；2010年，云南“秋冬春连旱”百年一遇。2011年，云南遭遇局部持续干旱 ，25县降水破历史最少记录。2012、2013年云南旱情持续加重。从多年的数据分析来看，在旱灾比较严重的年份， 云南省所有的县市区几乎都在受灾范围。

（二）云南省旱灾对甘蔗生产的危害

甘蔗是一种生长周期长达三至四年的宿根作物，旱灾对甘蔗生长造成的影响短时间内难以消除。旱灾不仅影响到当年新植蔗发芽生长情况、成活率、宿根蔗的单产和产糖率下降等，而且对来年的宿根蔗的发芽和产量均有较大的影响。云南频发的旱灾严重地影响了蔗农的生产与生活，影响了蔗农的生产积极性。

二、数据来源及描述

（一）气象数据

1.数据来源

根据数据的可获得性，本文在从气候变化角度分析云南省旱灾时，气象数据选取了国家气候中心网站和云南有关的8个观测站点1951- 2012年的降水量和气温数据。

2.数据描述

根据云南省8个观测站点62年来的数据。通过算术平均法的计算分别得出以下结论：云南省多年来年均降水量应为975.7681毫米，其中最少2011年的为781毫米，最多为2001年的1176.875毫米。同时可以看出，年降水量呈现缓慢的下降趋势，趋势线为Yyear= -0.406x+988.5，降水量年均下降速率为0.406毫米。并且非常明显地看到干旱灾害从2009年开始至今一直持续。

云南省多年平均气温为15.385℃，最低年份是1971年（14.493℃），最高年份为2010年 （16.61℃）。与降水量相反，年气温呈较快的上升趋势，趋势线为Yyear =0.192x+147.7，气温上升速率为1.9℃/10年。

值得关注的是，旱灾的发生不仅与降水有关，还与高温等有关。在降水量减少的同时，如果气温也升高，那么土壤的水分蒸发量也就增加，就很有可能发生干旱事件。譬如在云南省旱灾严重的2010年，降水量只有958毫米，仅高于降水里最少的2011年，当年平均气温却高达16.6℃，为历年来最高。

（二）甘蔗数据

1.数据来源

根据数据的可获得性，研究选择云南省甘蔗总产量，甘蔗播种面积，有效灌溉面积，化肥施用量，农业机械总动力，旱灾受灾面积，机耕面积等数据作为研究云南省甘蔗产量影响的因素的指标。1978-2012年云南省甘蔗生产的相关数据来源于1978-2012年的《云南省统计年鉴》和《中国统计年鉴》。

2.数据描述

云南省甘蔗总产量总体上呈上升趋势，但2003年后由于受干旱影响播种面积出现下降；从而使甘蔗单产波动很大。

三、云南省气候变化对甘蔗旱灾影响的计量分析

（一）研究假设

一是假设云南干旱的发生仅受降水量和气温的影响，且受降水量的影响最大。二是国家气候中心涉及到云南省的8个气候观测站点的降水量和气温数据能在整体上反映云南省气候变化的一般趋势。三是云南省8个气象站点的降水和气温数据能够代表云南甘蔗主产区的气候变化趋势。四是假设影响甘蔗总产量的因素有：甘蔗播种面积、化肥施用量、有效灌溉面积、年降水量等，且这些因素能够完全反映甘蔗的种植条件；同时也假设降水量的减少能够在一定程度上反映干旱灾害对于甘蔗总产量的影响。

（二）气候变化与旱灾发生的滑动t突变检验

1.气候变化与云南省甘蔗旱灾影响的滑动t检验分析

在分析云南省气候突变与干旱发生的关系时采用3年滑动，也就是取n1=n2=3。根据云南省甘蔗生产的特点，分别对云南省春季，夏季和全年的气候进行了检验。当降水量的滑动t值在某一年突破了临界上限（下限），即可认为包括该年在内的后（前）三年的降水量发生了突变（显著减少）；同理，当气温的t值突破了临界下限（上限），则认为包括该年在内的后（前）三年气温发生了突变（显著升高）。

根据研究假设，只要有一个时段的一个气象变量发生了突变就认为发生了该年度发生了旱灾。

在给定的显著性水平α=0. 1下，t分布自由度为4 ，t值上下限分别为1.533和-1.533。对云南省春季，夏季和全年的降水量和气温分别进行了突变检验。下图为全年的滑动t检验。

云南省全年滑动t检验

2.气候变化与甘蔗旱灾影响的滑动t突变检验结果及预测

根据上表中云南省降水量和气温的3年滑动t突变的检验结果，进行分析可知，从1951-2009年共有21个点发生了可能造成旱灾的气候突变，其中1951-1980年的三十年间发生气候突变的点有11处，平均2.73年/次，从1981年-2009年的29年间发生气候突变的点有10处，平均2.9年/次。可见，最近三十年来气候突变所导致的旱灾发生频率呈上升趋势。

由于数据的有限性，本文选取1978年后的数据对滑动t检验的突变年份与实际发生的干旱程度进行对比。结果发现除了1993年与现实不符外，其他的检验基本准确。由此，即得出结论：气候变化所导致的气候突变与云南省的旱灾发生具有密切的因果关系。

（三）基于多元线性回归模型的降水量对甘蔗产量的影响与预测

1.模型设定

在甘蔗的实际生产中，通常产量的绝对波动很小，但增量变化相对较大。因此，本文为了更好的反映甘蔗产量相对于各影响因素弹性的变化，采用了对数多元回归模型。利用1978年-2012年云南省的甘蔗生产相关数据对模型估计进行估计，结果如下。

依次对应的t值分别为：3.2，-0.62，-0.9，2.27，0.68，-1.61

其中，R2 =0.9864， 调整后的R2 =0.9840。由此可以认为甘蔗生产的总体线性关系显著成立。但多个参数未通过t检验，因此判断变量间可能存在着较为严重的多重共线性。

2.多重共线性检验

利用方差扩大因子法来进行多重共线性检验，方差扩大因子表示如下。

VIF=1/（1-R2）

式中，Ri2是把Xi作为因变量，其余自变量作为Xi的自变量建立多元线性回归模型所得的决定系数，亦即Xi与其他自变量间的复相关系数，一般用来度量多重共线性的严重程度。

经过第一次回归，用剔出法将VIF最大的lnx3去掉，再次回归，并检验多重共线性， 再次用剔出法将VIF最大的lnx2去掉，再次回归并检验多重共线性，发现调整后的自变量间已不存在严重的共线性。

3.变量平稳性检验和残差分析

当时间序列出现非平稳时，即使两个序列互相独立，用传统的回归方法及显著性检验仍可能会显示出两者在统计上有较高的相关关系，即出现所谓的“虚假回归”现象，故需先对各变量进行平稳性检验。将各变量数据读入EviewS6.0，逐个进行ADF单位根检验。由检验结果可知，各序列都是稳定的。

重新拟合模型得出。

lnY=0.0046+1.1133 lnX1-0.0251 lnX4+0.0203lnX5

R2=0.7339，调整后的R2 =0.7063，F=26.654，DW=1.4454。

由R2 的值可以说明云南省的甘蔗产量有73.39%可以用甘蔗播种面积，甘蔗施肥量以及云南省的降水量这三个因素来进行解释。

四、结论

（一）近年来云南省旱灾呈现加重趋势

由前面滑动t检验法的相关分析，云南省自20世纪80年代以来，由气候突变导致体的旱灾的频率从1951年-1980年的平均4.14年/次增加到1981年-2009年的平均3.22年/次。这种突变也就是降水量的减少和气温的上升，这两个因素都是干旱灾害发生的关键因素。

（二）降水量的多少对甘蔗产量的影响很大

通过对相关因素的重新拟合，可以得出如下结论：甘蔗播种面积对甘蔗产量的影响最大，其次分别为化肥施用量、年降水量和有效灌溉面积等。并且可以得出，年降水量每减少1毫米，云南省的甘蔗产量将会减少0.2225万吨。

参考文献：

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（责任编辑：宋 佳）