Spatial and Temporal Characteristics of Wind Disaster Risk of Facility Agriculture in Hubei Province

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0322

Abstract

Abstract:

To calculate the probability of disasters caused by different hazard winds to facility agriculture in Hubei Province, and analyze the change characteristics of disaster-causing winds, based on the meteorological datasets of each city in Hubei from 1991 to 2020, this study defined the indexes of mild, moderate, severe, and extra-heavy grade of wind disasters by double-condition constraints. The results showed that the greater the wind speed, the larger the disaster probability of facility agriculture was. The days of hazard winds were evenly distributed over the four seasons, and the days in spring and summer were greater than that in autumn and winter. The Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD) analysis results showed that there were quasi-periodic changes of about 2-3 years, 6 years and 15 years in the disaster-causing wind force of facility agriculture in Hubei and the disaster-causing wind force remained stable until 2008. Since then, it showed a significant upward trend, and the number of disaster-causing wind days might increase in the future. The overall wind disaster risk in facility greenhouses was high in the central of the province and low in the east and west. The risk of wind disaster in Xiangyang was the greatest. In summary, the following cities, including Xiaogan, Enshi, Wuhan, Yichang, Huanggang, Shiyan, and Xianning, are at mild to moderate risk of wind disasters, which are suitable for the development of facility agriculture.

Key words: facility agriculture, wind disaster index, EEMD analysis, disaster-causing wind

YANG Qingqing, LIU Kequn, LIU Kaiwen, SUN Chen, XIAO Weiyu. Spatial and Temporal Characteristics of Wind Disaster Risk of Facility Agriculture in Hubei Province[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(9): 143-152.

Figures/Tables 10

References 29

[1]	彭澎, 梁龙, 李海龙, 等. 我国设施农业现状、问题与发展建议[J]. 北方园艺, 2019(5):161-168.
[2]	魏瑞江, 李春强, 康西言. 河北省日光温室低温寡照灾害风险分析[J]. 自然灾害学报, 2018, 17(3):56-62.
[3]	王琼, 魏瑞江, 王荣英, 等. 河北日光温室气象灾害影响和气象服务评估[J]. 中国农业气象, 2014, 35(6):682-689.
[4]	孙霞, 俞海洋, 孙斌, 等. 河北省主要气象灾害时空变化的统计分析[J]. 干旱气象, 2014, 32(3):388-392. doi: 10.11755/j.issn.1006-7639(2014)-03-0388
[5]	谢萍, 谢忠, 周金莲, 等. 湖北省近50年风灾灾情分布特征分析[J]. 长江流域资源与环境, 2013, 22(S1):122-126.
[6]	于飞, 谷晓平, 罗宇翔, 等. 贵州农业气象灾害综合风险评估与区划[J]. 中国农业气象, 2009, 30(2):267-270.
[7]	谢佰承, 罗伯良, 帅细强, 等. 湖南洪涝灾害农业风险评估研究[J]. 中国农业气象, 2009, 30(增2):307-309.
[8]	李婷, 陈笑娟, 张静, 等. 基于脆弱性曲线的河北省日光温室大风灾害风险评估[J]. 湖北农业科学, 2020, 59(4):63-69.
[9]	陈思宁, 黎贞发, 柳芳, 等. 天津新型日光温室风灾风险评估及区划[J]. 中国农学报, 2017, 33(2):115-120.
[10]	马晓群, 吴文玉, 张辉. 农业旱涝指标及在江淮地区监测预警中的应用[J]. 应用气象学报, 2009, 20(2):186-194.
[11]	杨再强, 朱凯, 赵祥, 等. 中国南方塑料大棚气象灾害风险区划[J]. 自然灾害学报, 2012, 21(5):213-221.
[12]	王春乙, 王石立, 霍治国, 等. 近10年来中国主要农业气象灾害监测预警与评估技术研究展望[J]. 气象学报, 2005, 63(5):659-671.
[13]	李兰, 周月华, 陈波. 湖北省大风灾害及其风险度[J]. 气象科技, 2009, 37(2):205-208.
[14]	高晓容, 王春乙, 张继权, 等. 东北地区玉米主要气象灾害风险评价模型研究[J]. 中国农业科学, 2014, 47(21):4257-4268. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.21.011
[15]	刘伟东, 扈海波, 程丛兰, 等. 灰色关联度方法在大风和暴雨灾害损失评估中的应用[J]. 气象科技, 2007, 35(4):563-566.
[16]	于红, 陈思宁, 黎贞发, 等. 天津市武清区日光温室风灾风险时空特征分析[J]. 气象与环境科学, 2019, 42(2):62-67.
[17]	王春乙, 姚蓬娟, 张继权, 等. 长江中下游地区双季早稻冷害、热害综合风险评价[J]. 中国农业科学, 2016, 49(13):2469-2483. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.003
[18]	李树岩, 刘荣花, 胡程达. 河南省夏玉米大风倒伏气候风险分析[J]. 自然灾害学报, 2014, 23(1):174-182.
[19]	张星, 郑有飞, 周乐照. 农业气象灾害灾情等级划分与年景评估[J]. 生态学杂志, 2007, 26(3):418-421.
[20]	杨再强, 朱凯, 赵祥, 等. 中国南方塑料大棚气象灾害风险区划[J]. 自然灾害学报, 2012, 21(5):213-221.
[21]	徐海量, 陈亚宁, 李卫红, 等. 风灾危险性评价—以塔里木盆地为例[J]. 干旱区地理, 2003, 26(3):250-253.
[22]	龚祝香, 马树庆, 王琪. 东北区低温冷害风险评估及区划[J]. 自然灾害学报, 2003, 12(2):98-102.
[23]	黄川容, 杨再强, 刘洪. 北京日光温室风灾风险分析及区划[J]. 自然灾害学报, 2012, 21(3):43-49.
[24]	李世奎, 霍治国, 王素艳, 等. 农业气象灾害风险评估体系及模型研究[J]. 自然灾害学报, 2004, 13(1):77-87.
[25]	刘荣花, 王友贺, 朱自玺, 等. 河南省冬小麦气候干旱风险评估[J]. 干旱地区农业研究, 2007, 25(6):1-4.
[26]	WU Z H, HUANG N E. Ensemble empirical mode decomposition: A noise-assisted data analysis method[J]. Advances in adaptive data analysis, 2009, 1(1):1-41 doi: 10.1142/S1793536909000047 URL
[27]	申倩倩, 束炯, 王行恒. 上海地区近136 年气温和降水量变化的多尺度分析[J]. 自然资源学报, 2011, 26(4):644-654.
[28]	柏玲, 陈忠升, 赵本福. 集合经验模态分解在长江中下游梅雨变化多尺度分析中的应用[J]. 长江流域资源与环境, 2015, 24(3):482-488.
[29]	韩佳昊, 张琪, 沈玲玲. 基于EEMD方法的区域降水事件特征分析——以京津冀地区为例[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(7):29-35.

地区	相关系数	回归方程	平均绝对误差	F
武汉	0.889^**	y₁=0.554x₁+0.076	0.51	26189.84
黄石	0.931^**	y₂=0.551x₂+0.493	0.38	67818.68
十堰	0.940^**	y₃=0.496x₃+0.557	0.33	47602.95
宜昌	0.916^**	y₄=0.540x₄+0.452	0.35	53120.56
襄阳	0.933^**	y₅=0.631x₅+0.200	0.52	36002.54
荆门	0.958^**	y₆=0.545x₆+0.514	0.30	114108.5
孝感	0.940^**	y₇=0.551x₇+0.430	0.38	62617.17
荆州	0.947^**	y₈=0.530x₈+0.425	0.35	84844.51
黄冈	0.950^**	y₉=0.501x₉+0.560	0.29	74222.96
咸宁	0.915^**	y₁₀=0.554x₁₀+0.268	0.43	53525.21
随州	0.912^**	y₁₁=0.583x₁₁+0.169	0.48	40880.15
恩施	0.951^**	y₁₂=0.523x₁₂+0.362	0.26	91997.84
鄂州	0.886^**	y₁₃=0.614x₁₃-0.097	0.69	24122.36

地区	相关系数	回归方程	平均绝对误差	F
武汉	0.889^**	y₁=0.554x₁+0.076	0.51	26189.84
黄石	0.931^**	y₂=0.551x₂+0.493	0.38	67818.68
十堰	0.940^**	y₃=0.496x₃+0.557	0.33	47602.95
宜昌	0.916^**	y₄=0.540x₄+0.452	0.35	53120.56
襄阳	0.933^**	y₅=0.631x₅+0.200	0.52	36002.54
荆门	0.958^**	y₆=0.545x₆+0.514	0.30	114108.5
孝感	0.940^**	y₇=0.551x₇+0.430	0.38	62617.17
荆州	0.947^**	y₈=0.530x₈+0.425	0.35	84844.51
黄冈	0.950^**	y₉=0.501x₉+0.560	0.29	74222.96
咸宁	0.915^**	y₁₀=0.554x₁₀+0.268	0.43	53525.21
随州	0.912^**	y₁₁=0.583x₁₁+0.169	0.48	40880.15
恩施	0.951^**	y₁₂=0.523x₁₂+0.362	0.26	91997.84
鄂州	0.886^**	y₁₃=0.614x₁₃-0.097	0.69	24122.36

地区	概率	最大风速/(m/s)	风力级别/级
武汉	0.00168	3.4~5.4	3
	0.01228	5.5~7.9	4
	0.05208	8.0~10.7	5
黄石	0.01295	5.5~7.9	4
	0.04	8.0~10.7	5
	0.25	10.8~13.8	6
十堰	0.00237	3.4~5.4	3
	0.04545	5.5~7.9	4
	0.175	8.0~10.7	5
	0.5	10.8~13.8	6
宜昌	0.00714	3.4~5.4	3
	0.0508	5.5~7.9	4
	0.12	8.0~10.7	5
襄阳	0.00149	3.4~5.4	3
	0.00249	5.5~7.9	4
	0.00998	8.0~10.7	5
	0.0211	10.8~13.8	6
鄂州	0.00075	3.4~5.4	3
	0.00602	5.5~7.9	4
	0.00862	8.0~10.7	5
地区	概率	最大风速/(m/s)	风力级别/级
荆门	0.00098	3.4~5.4	3
	0.00597	5.5~7.9	4
	0.00813	8.0~10.7	5
	0.16667	10.8~13.8	6
孝感	0.00055	3.4~5.4	3
孝感	0.00507	5.5~7.9	4
荆州	0.00714	3.4~5.4	3
	0.0508	5.5~7.9	4
	0.12	8.0~10.7	5
黄冈	0.00357	3.4~5.4	3
	0.0515	5.5~7.9	4
	0.125	8.0~10.7	5
咸宁	0.00046	3.4~5.4	3
	0.00468	5.5~7.9	4
	0.00599	8.0~10.7	5
随州	0.00055	3.4~5.4	3
	0.02353	5.5~7.9	4
	0.0625	8.0~10.7	5
恩施	0.01812	3.4~5.4	3
恩施	0.16216	5.5~7.9	4

地区	概率	最大风速/(m/s)	风力级别/级
武汉	0.00168	3.4~5.4	3
	0.01228	5.5~7.9	4
	0.05208	8.0~10.7	5
黄石	0.01295	5.5~7.9	4
	0.04	8.0~10.7	5
	0.25	10.8~13.8	6
十堰	0.00237	3.4~5.4	3
	0.04545	5.5~7.9	4
	0.175	8.0~10.7	5
	0.5	10.8~13.8	6
宜昌	0.00714	3.4~5.4	3
	0.0508	5.5~7.9	4
	0.12	8.0~10.7	5
襄阳	0.00149	3.4~5.4	3
	0.00249	5.5~7.9	4
	0.00998	8.0~10.7	5
	0.0211	10.8~13.8	6
鄂州	0.00075	3.4~5.4	3
	0.00602	5.5~7.9	4
	0.00862	8.0~10.7	5
地区	概率	最大风速/(m/s)	风力级别/级
荆门	0.00098	3.4~5.4	3
	0.00597	5.5~7.9	4
	0.00813	8.0~10.7	5
	0.16667	10.8~13.8	6
孝感	0.00055	3.4~5.4	3
孝感	0.00507	5.5~7.9	4
荆州	0.00714	3.4~5.4	3
	0.0508	5.5~7.9	4
	0.12	8.0~10.7	5
黄冈	0.00357	3.4~5.4	3
	0.0515	5.5~7.9	4
	0.125	8.0~10.7	5
咸宁	0.00046	3.4~5.4	3
	0.00468	5.5~7.9	4
	0.00599	8.0~10.7	5
随州	0.00055	3.4~5.4	3
	0.02353	5.5~7.9	4
	0.0625	8.0~10.7	5
恩施	0.01812	3.4~5.4	3
恩施	0.16216	5.5~7.9	4

受灾程度	成灾概率	风力等级	风速
轻度	0.02	3级	3.4 m/s<V_m≤5.4 m/s 5.53 m/s<V_e≤9.17 m/s
中度	0.02~0.18	4~5级	5.4 m/s<V_m≤10.7 m/s 9.17 m/s<V_e≤18.82 m/s
重度	0.18~0.5	6级	10.7 m/s<V_m≤13.8 m/s 18.82 m/s<V_e≤24.46 m/s
特重	>0.5	>7级	V_m>13.8 m/s V_e>24.46 m/s