连素兰　吴柳萍　何东进　纪志荣　洪　伟　曹　彦

1　福建农林大学计算机与信息学院　福州　3500022　福建农林大学园林学院　福州　350002



福建省1987
—2013年林业主要气象灾害与林业经济灰色关联分析*

连素兰1吴柳萍1何东进2纪志荣1洪伟2曹彦1

1福建农林大学计算机与信息学院福州3500022福建农林大学园林学院福州350002

摘要：基于福建省1987—2013年的气象灾害受灾面积(主要有水灾、旱灾、风雹灾、冷冻灾)和林业产值等资料，运用传统灰色关联度法和基于距离分析的改进灰色关联度法分析林业气象灾害对林业经济的影响。研究结果显示，传统的灰色关联法和改进的灰色关联法结果具有一致性，各主要灾害对林业经济影响的大小顺序均为水灾>旱灾>冷冻灾>风雹灾，但基于改进的灰色关联法中各关联程度有所提高，且综合影响度提高了0.4%。文章还据此提出各种气象灾害的防御治理建议，从而为福建省的防灾减灾工作提供基础的理论指导意义。

关键词：气象灾害，林业经济，灰色关联，福建省

福建是我国南方重点的集体林区，更是我国南方区域重要的生态保护区。长期以来，福建省政府始终把林业看作建设生态福建的重要基础，当作建设生态文明示范区和促进人与自然和谐共处的重要途径。然而林业气象灾害严重影响着林业的发展，国外研究主要侧重于气象变化对森林的影响[1-2]，国内研究主要集中在区域林业气象灾害的分布特征分析及防灾减灾研究[3-4]和气象灾害对林业生产的影响[5-6]，对于福建气象灾害研究更多侧重于对粮食生产的影响[7-8]，对于林业气象灾害对林业经济影响的研究尚不多见，而灰色理论方法经常被用于灾害性事件分析[9-10]，本文在前人研究成果基础上，运用传统和改进的灰色关联分析法分析福建省1987-2013年主要林业气象灾害对林业经济的影响，以期了解福建省林业气象灾害的变化特征，为福建省林业气象灾害的防灾减灾工作提供基础的理论指导依据。

1 福建省林业主要气象灾害概况

林木的生长发育和树木的分布受气象条件的影响和制约，福建是我国东海西建设的主要经济区，陆域介于N23°33′～28°20′、N115°50′～120°40′，受季风环流和地形的影响，形成暖热湿润的亚热带海洋性季风气候，春季强对流天气多，易造成暴雨洪涝灾害，夏季高温干旱明显，台风登录频繁，秋季多风多雹，冬季低温雨雪多。目前福建林业气象灾害主要有干旱、洪涝、冰雹、大风、低温冷冻等，春季以水灾为主，夏季以旱灾为主，秋季以风雹灾为主，冬季以冷冻灾为主。表1中可以清楚地看出福建省1987—2013年4种主要林业气象灾害造成损失的面积大小顺序是水灾>旱灾>冷冻灾>风雹灾，其中水灾成为灾害的祸首，而风雹灾是所有灾害中发生面积最小的。

表1　福建省主要林业气象灾害受灾面积及林业产值统计情况(1987—2013年)

资料来源：国家统计年鉴、福建省统计年鉴和福建省林业统计年鉴(1987—2013年)，其中部分缺失数据取前后两年的平均值代替。

2 研究方法

灰色关联分析法是通过分析灰色系统中子母因子的关联程度来得出系统发展的主次因子，由于该方法所需数据少，对数据分布特征要求不高，所以被广泛运用于农林业气象研究中[11]。其基本思想是利用各因子的时间序列曲线的相似程度来判断因子间关联度的大小关系，若时间序列曲线的相似程度越大，相应因子序列间的关联度就越大，反之就越小。具体步骤如下：

1) 初始化数据。分别对参考序列和比较序列进行初始化处理使之无量纲化和归一化[10]。

式中：i=1,2…n;k=1,2…,m

3) 计算序列Y0和Yi关联度γi，γi越大，表示序列Y0和Yi的关联程度越强，反之亦然。

(2)

4) 对关联度求均值可得出所有Yi与Y0的综合关联程度，即

(3)

传统关联度计算方法采用等权处理，会忽略掉一些样本比较重要的实际情况，为了让结果更为客观准确，本文引入了基于距离分析法的灰色关联度进行加权改进。加权灰色关联度为：

(4)

式中，Wk为第k个点时Yi与Y0的关联系数的权重，其计算方法参照王敬敏的研究成果[12]。

由于任何自然灾害的发生都会对林业生产造成消极影响，因此在分析之前先进行同向化处理，将逆指标转化为正指标。本文根据李先琨提出的倒数法[13]对各气象灾害受灾面积进行处理，将林业气象灾害与林业经济的负相关转化为正相关关系。

3 结果与分析

福建林业气象灾害主要是水灾、旱灾、冷冻灾、风雹灾及低温冷害，本文选取1987-2013年福建林业生产总值指标作为参考序列，旱灾、涝灾、风雹灾、低温冷害受灾面积作为比较序列，依据灰色关联分析的原理方法，对福建各主要林业气象灾害对林业经济的影响进行关联分析。

表2　林业气象灾害与林业产值综合关联度

传统灰色关联法的等权处理求出的关联度结果显示，水灾、旱灾、风雹灾、冷冻灾与林业产值的关联性大小为：0.931 1，0.922 3，0.910 4，0.917 2。各种主要气象灾害与林业产值的关联度都很强，对林业经济影响大小顺序为：水灾>旱灾>冷冻灾>风雹灾。林业气象灾害系统与林业产值的综合关联度为0.920 2，关联度高于90%。由此可见，气象灾害对于林业经济的影响是不容忽视的，气象灾害受灾面积的增大，将影响林业产值的降低。

基于距离分析法改进的灰色关联分析法计算得出水灾、旱灾、风雹灾、冷冻灾与林业产值的关联性大小为：0.934 7，0.927 1，0.912 5，0.921 8，与传统方法比较关联度都有所提升，对林业产值的影响大小顺序和传统的灰色关联度分析的结果一致，仍是水灾>旱灾>冷冻灾>风雹灾。同时，林业气象灾害系统与林业产值的综合关联度为0.924 0，比传统灰色关联度分析得出的结果提高了0.4%。两种方法的结果差别不显著可能是由于灰色关联是一种动态的研究过程，而本文的样本数据有27年，数据跨越年份太长，对分析结果的精确度也存在一定的影响。

福建省林业气象灾害对林业经济的影响不容忽视，水灾、旱灾、风雹灾、冷冻灾与林业产值都存在较强的的关联度。水灾与林业产值的关联度最大，可见水灾对福建省林业经济的影响最大。从水灾受灾面积来看，1987—2013年福建省共遭受洪涝灾害面积7.06×106hm2，约占气象灾害受灾总面积的50%。2005年夏天的洪灾使福建省苗圃地受到严重损害，进而严重影响了2006年福建省的林木质量[15]。同年春夏之交反常的雨水，不仅直接造成福建省许多苗圃直接受灾外，还使所有采种基地种子几乎绝收，加上往年种子经营单位库存量小，次年春播种子极端缺乏，让林业产值损失严重。

旱灾、冷冻灾与林业产值的关联度居中，可见福建省干旱和冷冻灾对林业经济也有一定程度的影响。从旱灾受灾面积来看，福建省27年内共遭受干旱灾害面积4.43×106hm2，由于2003年福建省出现了自1939年以来最严重的夏秋冬三季连旱，导致干旱受灾面积超过9.06×105hm2，占27年总干旱面积的20.45%[16]，干旱严重影响林业的产值，使得杉木幼林的平均造林成活率、平均地径当年生长量、平均树高当年生长量、地径以及树高当年生长量均有所下降[17]。从低温冷冻灾害受灾面积来看，福建省的冷冻灾多发生在冬季，近27年低温冷冻灾害变化振幅较大，其中1992，1999，2003，2005和2010年的受灾面积特别严重，最低约为1.48×105hm2，最高约为2.6×105hm2。冰冻雪灾造成森林生态系统遭受严重破环，原有的森林因为成片林木的死亡和受灾林地的清理而灭亡，森林生态系统所具有的各项功能也因此逐渐丧失[18]。所以，冷冻雪灾影响了林产品和林副产品生产的同时也导致生态环境服务能力的丧失，造成了一系列严重的经济损失。

风雹灾与林业产值的关联度是最小的，可见风雹灾害对林业经济的影响最小。从风雹灾受灾面积来看，福建省风雹灾的受灾面积均较小，27年内共遭受灾害面积7.83×105hm2，约占气象灾害受灾总面积的5.56%。风雹灾害在20世纪90年代是多发期，而2000年以后受灾面积变化幅度较小。冰雹多发生在春季，这无疑是农作物、林业生长最具有“毁灭性”的气象灾害之一。 同时台风灾害也对福建的林业、农业等社会经济造成一定程度上的不利影响和不可避免的经济损失，因此风雹灾对林业的影响也不容小觑。

4 结论与建议

根据1987—2013年福建省各主要林业气象灾害受灾面积和林业产值数据，运用传统的灰色关联分析法得出福建省各种主要气象灾害与林业产值的影响大小顺序为：水灾>冷冻灾>旱灾>风雹灾。运用欧式距离对样本的权重进行计算所得的影响林业产值的气象灾害大小顺序与传统的灰色关联分析法结果一致，但关联度数值均有所增大，整个林业气象灾害系统与林业经济的关联性也相对提高，影响最大的灾害是水灾，最小的灾害是风雹灾。

为了林业生态系统的和谐发展，本文还据此提出以下各种气象灾害的防御治理建议。

1) 为了更好地防御风雹灾，可以适当增加森林面积，在发生风雹灾频发地区多种植树木牧草，以此改善地形地貌，破坏雹云条件，达到减少风雹灾的目的[19]。

2) 对于旱灾，不仅要充分认识干旱的持续性和严重性，还要在日常生活中节约用水，在生产制造中最大限度的发挥现有水资源。

3) 对于低温冷冻灾害，着重加强全省育苗户对苗圃地防冻治冻措施的指导，保证幼苗、花卉安全越冬，同时要求育苗户对苗圃地及时开沟排水，清除积雪冰冻，以此促进苗木根系生长，确保春季植树造林用苗[20]。

4) 着重关注水灾的治理，加大区域水灾风险研究力度和沿海地区防洪防台工程的投入，定时清理淤泥河道，充分降低林业水灾脆弱性，为福建省林业水灾的防御和治理提供强有力的科学依据。总之，合理的防御措施需要做到对灾害高度重视，对灾情加强预报，对灾后处置及时准确。

从理论层面上看，林业气象灾害是由气象灾害系统和林业生产系统构成，灰色关联度方法虽然能在一定程度上研究林业气象灾害对林业经济的影响程度，但是林业气象灾害对林业经济的影响受到自然和社会两个因素的共同制约，比如气象灾害本身的强度、范围、发生规律、林业受灾面积、成积面积和林业经济损失、福建省抗灾能力等均是影响林业生产的重要因子。因此，分析林业气象灾害对林业经济的影响需要从自然和社会经济等多方面因素进行不断地研究和探讨，才能获得更为科学的结论，制定出更为合理的防灾减灾措施。

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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

*基金项目：国家自然科学基金项目(31370624、41301203)；福建省教育厅项目(JK2013016、JA13118)

作者简介：连素兰(1990-)，女，硕士研究生，研究方向：自然资源调查与统计。E-mail：1337105020@qq.com 通信作者：何东进(1969-)，男，教授，博士生导师，研究方向：统计学与生态学。E-mail：fjhdj1009@126.com

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2016.03.010