中国橡胶树种植区台风灾害危险性分区

刘少军，蔡大鑫，田光辉，甘业星

（海南省气象科学研究所/海南省南海气象防灾减灾重点实验室，海南 海口 570203）

【研究意义】橡胶树是重要的经济作物，生长于热带地区，对气象条件具有严格的要求。橡胶树生长适合微风，如果风速超过3 m/s，橡胶树的生长和产胶就会受到影响。台风是影响我国橡胶树生长以及产胶量的主要气象灾害之一［1］。台风不仅可以导致橡胶树树冠和花果受损，严重时还可以导致橡胶树发生断、倒，橡胶树受强风胁迫后，其生理状况均比受灾年前同期的水平差［2］。橡胶树遭受台风灾害后产量下降，主要原因在于台风导致橡胶树树冠和筛管受损，光合作用效率降低［3］，生理活性物质合成受到影响，产胶潜力降低［4］，乳胶管堵塞抑制排胶能力［5］，另外台风带来的降水也会增大土壤养分的流失［6］。我国是台风灾害严重的国家之一，1985—2014年，有218个台风造成不同程度的直接经济损失，平均每年致灾台风7.3个［7］。因此，准确掌握橡胶树种植区台风危险区域的分布，对有效规避高风险区开展橡胶树种植具有重要的意义。【前人研究进展】国内外关于台风对橡胶树的影响研究，主要集中在橡胶树风害调查及典型个例分析、橡胶风害成因分析［8］、橡胶树风害的重现期预测［9-10］、橡胶树风害评估模型［11-13］、橡胶树风害评估系统［14］、橡胶风害遥感监测［15-17］、橡胶气象灾害风险区划［18-23］等方面，而针对整个中国橡胶树种植区的台风灾害危险性分析未见报道。【本研究切入点】在全球气候变化背景下，影响我国橡胶树种植区的台风年频数稍有减少的趋势，但台风的平均强度总体呈增强趋势，这必定会对我国橡胶生产带来严重的影响。【拟解决的关键问题】根据西太平洋台风路径数据集，提取中国橡胶树主产区内台风路径、频次、平均风速、最大风速等信息，利用橡胶树台风灾害综合危险指数模型，开展中国橡胶树种植区内台风灾害危险性区划，为中国橡胶树种植和规避台风灾害的影响提供决策依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

1951—2014年西太平洋台风路径数据来源于堪萨斯大学（University of Kansas）网站（https://kuscholarworks.ku.edu/handle/1808/22466），数据集包括台风频率和台风强度（平均和最大风速），数据空间分辨率0.2°。研究区中国橡胶树种植分布北界来自文献［20］。基础地理信息数据来源于国家基础地理信息网站（http://ngcc.sbsm.gov.cn/）。1951—2014年经过中国橡胶树种植区台风路径见图1。

1.2 研究方法

通常情况下橡胶树台风灾害损失与台风风力正相关，当风力在8级时，橡胶树断倒较少；当风力在10级、12级、15级、16级时，橡胶树断倒率分别为13%、35%、69%、100%。台风对橡胶树的损坏程度除与大风本身强度有关外，还与地形下垫面和橡胶栽培技术等多种因素有关［24］，橡胶树台风灾害损失主要集中在连根拔起、树干折断、根部折断等3种方式，同时遭受台风影响的橡胶树会出现产量降低、死皮增加等现象［2］。根据橡胶树风害等级标准，风害率≤5.0%为轻微风害，5.0%～10.0%为轻度风害，10.0%～20.0%为中度风害，大于20.0%为严重风害［25］。基于以上橡胶树风害等级研究基础，利用ArcGIS 10.2软件的剪切功能，提取中国橡胶树分布图对应位置上的台风频次、平均风速、最大风速等信息，并进行等级划分，赋值1，2，3，4表示台风各要素对橡胶树影响程度，分别对应表示台风频次指数、平均风速指数、最大风速指数。参照文献［12,14,19］建立橡胶树台风灾害综合危险指数模型：

图1 1951—2014年经过中国橡胶树种植区台风路径图Fig.1 Typhoon track passing through rubber tree planting areas of China from 1951 to 2014

式中，TF为橡胶树台风灾害综合危险指数，用于表示橡胶树台风灾害危险程度，其值越大，则橡胶树台风灾害危险程度越大；F1、F2、F3分别为台风频次指数、平均风速指数、最大风速指数。

2 结果与分析

我国橡胶树种植区主要分布在海南、云南、广东、广西、福建等5省（区），其中福建和广西橡胶产量的总量较少。

2.1 台风影响频次指数

从图2可以看出，1951—2014年间我国橡胶树种植区受台风影响频次分布，橡胶树台风灾害频次高值区分布在海南、广东、福建等地，易受到台风的影响；低值区分布在云南，受到台风影响的风险较小。将台风影响的频次按照［0～2, 2～6,6～9, ＞9］划分为4个等级，分别赋值1、2、3、4，表示台风频次对橡胶树种植区影响程度，台风影响频次指数越大，说明该处橡胶树受台风影响的风险越大，更容易受到台风的影响，危险性越大。

图2 1951—2014年中国橡胶树种植区台风影响频次分布Fig.2 Distribution of typhoon frequency in rubber tree planting areas of China from 1951 to 2014

2.2 台风最大风速指数

风速是影响橡胶树受害程度的主要因素，橡胶树受害程度会因风速加大而呈线性增加［21］，其原因为橡胶树冠层暴露在大风中的面积较大，而且随着高度的增加风速也增大，因此橡胶树受风害的风险越大［24］。从图3可以看出，1951—2014年间我国橡胶树种植区在台风经过期间的最大风速分布，其中台风最大风速的高值区分布在海南、广东、广西、福建等地，易受到台风的影响；低值区分布在云南，受到台风影响的风险较小。将台风最大风速按照［＜20.7, 20.7～24.4, 24.4～28.4,＞28.4］划分为4个等级，分别赋值1、2、3、4，表示台风最大风速对橡胶树种植区影响程度，台风最大风速指数越大，说明该处橡胶树受台风影响的风险越大，更容易受到台风的破坏，危险性越大。

2.3 台风平均风速指数

从图4可以看出，1951—2014年间中国橡胶树种植区在台风经过期间的平均风速分布。将台风平均风速按照［＜20.7, 20.7～24.4, 24.4～28.4,＞28.4］划分为4个等级，分别赋值1、2、3、4，表示台风平均风速对橡胶种植区影响程度，台风平均风速指数越大，说明该处橡胶树受台风影响的风险越大，更容易受到台风的破坏，危险性越大。

图3 1951—2014年中国橡胶树种植区台风最大风速分布Fig.3 Distribution of typhoon maximum wind speed in rubber tree planting areas of China from 1951 to 2014

图4 1951—2014年中国橡胶树种植区台风平均风速分布Fig.4 Distribution of typhoon average wind speed in rubber tree planting areas of China from 1951 to 2014

2.4 橡胶树种植区台风灾害危险性分区

根据橡胶树台风灾害综合危险指数模型计算橡胶树台风灾害综合危险指数，并利用ArcGIS 10.2软件中的自然断点法进行分类，将我国橡胶树种植区台风灾害危险性划分为高危险区、中危险区、较低危险区、低危险区4个等级（图5）。从图5可以看出，橡胶树种植台风灾害高危险区主要分布在海南三亚、陵水、万宁、文昌，广东徐闻、电白、湛江等地，台风灾害综合危险指数为（27，48］；中危险区主要分布在海南岛南部，广东阳江、茂名，福建诏安等地，台风灾害综合危险指数为（12，27］；较低危险区主要分布在海南岛、中、西部，广东信宜、廉江，广西北海、玉林、陆川，福建云霄、长泰等地，台风灾害综合危险指数为（4-12］；低危险区主要分布在云南境内，台风灾害综合危险指数为［1-4］。

图5 中国橡胶树种植区台风灾害危险性分区Fig.5 Zoning of typhoon disaster risks in rubber tree planting areas of China

3 讨论

橡胶树是典型的多年生热带作物，台风是橡胶树的主要气象灾害之一，尤其海南、广东两大植胶区常年遭受台风危害［27］，台风灾害带来的强风可对橡胶树造成短期、长期及持久性的损害。一场较强的登陆台风，首先致使当年橡胶产量锐减，损伤的枝叶需要3～5年的回复生长，而台风造成的倒伏则会形成永久性的“缺苗断垄”，成为不可逆的低产林地。由于部分橡胶树种植区选地不当，台风灾害不仅影响橡胶树的正常生长，而且影响到后期的橡胶树的产量。因此，可以根据橡胶树台风灾害危险性区划结果，合理规划橡胶树种植区。为了提高台风灾害较重区域实现橡胶树可持续发展，应从橡胶树品种、防护林建设、气候适宜性评估、经营管理等方面综合考虑，建立橡胶树抗风高产栽培技术体系［28］。随着全球气候变化和我国适宜种植橡胶树的土地资源有限，我国橡胶树种植区的台风灾害影响将长期存在，台风灾害影响程度有可能更为严重，因此必须加强橡胶树抗风栽培技术的研发，增强橡胶树科学合理抗风避灾理念。在优化橡胶种植区布局的同时，大力发展橡胶树的林下经济作物种植，在努力增加橡胶产量的同时，获得林下经济的附加收入，提高橡胶林地的综合效益，保证持有一定面积的橡胶战略性种植。

台风的危险性评价，前人的研究成果很多，也选用了多种方法和评价指标，如郭腾蛟等［29］选用年均台风灾害次数（灾次指数）、殷洁等［30］选用台风强度等级、张悦等［31］选用年均台风影响次数（灾次比）分别表征危险性，在一定程度上反映了潜在致灾性，但并不全面；而尚志海等［32］考虑以台风登陆频率、死亡人数和直接经济损失衡量台风危险性，将灾害防御能力纳入危险性评价，这与目前多数学者的观点并不一致；黄海静等［33］选取的指标与本研究相似，但未考虑平均风速，而且大风的持续性对于橡胶风害的形成有重要贡献。本研究从致灾体本身出发，充分考虑了台风对橡胶树的致灾特性，构造的灾害危险综合指数同时兼顾台风发生的频率和强度，分析结果更符合实际，得到的危险性分区具有较好的应用价值。

4 结论

根据我国橡胶树主产区内台风频次、平均风速、最大风速指数，构建橡胶树台风灾害综合危险指数模型进行分析，结果表明我国橡胶种植区台风灾害危险性分区特点，其中高危险区主要分布在海南东部沿海和广东的雷州半岛等地，低危险区主要分布在云南境内。以上结果对了解中国橡胶树台风灾害危险性等级分布及采取相应措施减少橡胶树风灾损失具有重要的指导意义。