連素蘭　吳柳萍　何東進(jìn)　紀(jì)志榮　洪　偉　曹　彥

1　福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院　福州　3500022　福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院　福州　350002

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福建省1987
—2013年林業(yè)主要?dú)庀鬄?zāi)害與林業(yè)經(jīng)濟(jì)灰色關(guān)聯(lián)分析*

連素蘭1吳柳萍1何東進(jìn)2紀(jì)志榮1洪偉2曹彥1

1福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院福州3500022福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院福州350002

摘要：基于福建省1987—2013年的氣象災(zāi)害受災(zāi)面積(主要有水災(zāi)、旱災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)、冷凍災(zāi))和林業(yè)產(chǎn)值等資料，運(yùn)用傳統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)度法和基于距離分析的改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)度法分析林業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)林業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響。研究結(jié)果顯示，傳統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)法和改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)法結(jié)果具有一致性，各主要災(zāi)害對(duì)林業(yè)經(jīng)濟(jì)影響的大小順序均為水災(zāi)>旱災(zāi)>冷凍災(zāi)>風(fēng)雹災(zāi)，但基于改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)法中各關(guān)聯(lián)程度有所提高，且綜合影響度提高了0.4%。文章還據(jù)此提出各種氣象災(zāi)害的防御治理建議，從而為福建省的防災(zāi)減災(zāi)工作提供基礎(chǔ)的理論指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：氣象災(zāi)害，林業(yè)經(jīng)濟(jì)，灰色關(guān)聯(lián)，福建省

福建是我國(guó)南方重點(diǎn)的集體林區(qū)，更是我國(guó)南方區(qū)域重要的生態(tài)保護(hù)區(qū)。長(zhǎng)期以來(lái)，福建省政府始終把林業(yè)看作建設(shè)生態(tài)福建的重要基礎(chǔ)，當(dāng)作建設(shè)生態(tài)文明示范區(qū)和促進(jìn)人與自然和諧共處的重要途徑。然而林業(yè)氣象災(zāi)害嚴(yán)重影響著林業(yè)的發(fā)展，國(guó)外研究主要側(cè)重于氣象變化對(duì)森林的影響[1-2]，國(guó)內(nèi)研究主要集中在區(qū)域林業(yè)氣象災(zāi)害的分布特征分析及防災(zāi)減災(zāi)研究[3-4]和氣象災(zāi)害對(duì)林業(yè)生產(chǎn)的影響[5-6]，對(duì)于福建氣象災(zāi)害研究更多側(cè)重于對(duì)糧食生產(chǎn)的影響[7-8]，對(duì)于林業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)林業(yè)經(jīng)濟(jì)影響的研究尚不多見(jiàn)，而灰色理論方法經(jīng)常被用于災(zāi)害性事件分析[9-10]，本文在前人研究成果基礎(chǔ)上，運(yùn)用傳統(tǒng)和改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)分析法分析福建省1987-2013年主要林業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)林業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響，以期了解福建省林業(yè)氣象災(zāi)害的變化特征，為福建省林業(yè)氣象災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)工作提供基礎(chǔ)的理論指導(dǎo)依據(jù)。

1 福建省林業(yè)主要?dú)庀鬄?zāi)害概況

林木的生長(zhǎng)發(fā)育和樹(shù)木的分布受氣象條件的影響和制約，福建是我國(guó)東海西建設(shè)的主要經(jīng)濟(jì)區(qū)，陸域介于N23°33′～28°20′、N115°50′～120°40′，受季風(fēng)環(huán)流和地形的影響，形成暖熱濕潤(rùn)的亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，春季強(qiáng)對(duì)流天氣多，易造成暴雨洪澇災(zāi)害，夏季高溫干旱明顯，臺(tái)風(fēng)登錄頻繁，秋季多風(fēng)多雹，冬季低溫雨雪多。目前福建林業(yè)氣象災(zāi)害主要有干旱、洪澇、冰雹、大風(fēng)、低溫冷凍等，春季以水災(zāi)為主，夏季以旱災(zāi)為主，秋季以風(fēng)雹災(zāi)為主，冬季以冷凍災(zāi)為主。表1中可以清楚地看出福建省1987—2013年4種主要林業(yè)氣象災(zāi)害造成損失的面積大小順序是水災(zāi)>旱災(zāi)>冷凍災(zāi)>風(fēng)雹災(zāi)，其中水災(zāi)成為災(zāi)害的禍?zhǔn)?，而風(fēng)雹災(zāi)是所有災(zāi)害中發(fā)生面積最小的。

表1　福建省主要林業(yè)氣象災(zāi)害受災(zāi)面積及林業(yè)產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)情況(1987—2013年)

資料來(lái)源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)年鑒、福建省統(tǒng)計(jì)年鑒和福建省林業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒(1987—2013年)，其中部分缺失數(shù)據(jù)取前后兩年的平均值代替。

2 研究方法

灰色關(guān)聯(lián)分析法是通過(guò)分析灰色系統(tǒng)中子母因子的關(guān)聯(lián)程度來(lái)得出系統(tǒng)發(fā)展的主次因子，由于該方法所需數(shù)據(jù)少，對(duì)數(shù)據(jù)分布特征要求不高，所以被廣泛運(yùn)用于農(nóng)林業(yè)氣象研究中[11]。其基本思想是利用各因子的時(shí)間序列曲線(xiàn)的相似程度來(lái)判斷因子間關(guān)聯(lián)度的大小關(guān)系，若時(shí)間序列曲線(xiàn)的相似程度越大，相應(yīng)因子序列間的關(guān)聯(lián)度就越大，反之就越小。具體步驟如下：

1) 初始化數(shù)據(jù)。分別對(duì)參考序列和比較序列進(jìn)行初始化處理使之無(wú)量綱化和歸一化[10]。

式中：i=1,2…n;k=1,2…,m

3) 計(jì)算序列Y0和Yi關(guān)聯(lián)度γi，γi越大，表示序列Y0和Yi的關(guān)聯(lián)程度越強(qiáng)，反之亦然。

(2)

4) 對(duì)關(guān)聯(lián)度求均值可得出所有Yi與Y0的綜合關(guān)聯(lián)程度，即

(3)

傳統(tǒng)關(guān)聯(lián)度計(jì)算方法采用等權(quán)處理，會(huì)忽略掉一些樣本比較重要的實(shí)際情況，為了讓結(jié)果更為客觀準(zhǔn)確，本文引入了基于距離分析法的灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行加權(quán)改進(jìn)。加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度為：

(4)

式中，Wk為第k個(gè)點(diǎn)時(shí)Yi與Y0的關(guān)聯(lián)系數(shù)的權(quán)重，其計(jì)算方法參照王敬敏的研究成果[12]。

由于任何自然災(zāi)害的發(fā)生都會(huì)對(duì)林業(yè)生產(chǎn)造成消極影響，因此在分析之前先進(jìn)行同向化處理，將逆指標(biāo)轉(zhuǎn)化為正指標(biāo)。本文根據(jù)李先琨提出的倒數(shù)法[13]對(duì)各氣象災(zāi)害受災(zāi)面積進(jìn)行處理，將林業(yè)氣象災(zāi)害與林業(yè)經(jīng)濟(jì)的負(fù)相關(guān)轉(zhuǎn)化為正相關(guān)關(guān)系。

3 結(jié)果與分析

福建林業(yè)氣象災(zāi)害主要是水災(zāi)、旱災(zāi)、冷凍災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)及低溫冷害，本文選取1987-2013年福建林業(yè)生產(chǎn)總值指標(biāo)作為參考序列，旱災(zāi)、澇災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)、低溫冷害受災(zāi)面積作為比較序列，依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析的原理方法，對(duì)福建各主要林業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)林業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。

表2　林業(yè)氣象災(zāi)害與林業(yè)產(chǎn)值綜合關(guān)聯(lián)度

傳統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)法的等權(quán)處理求出的關(guān)聯(lián)度結(jié)果顯示，水災(zāi)、旱災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)、冷凍災(zāi)與林業(yè)產(chǎn)值的關(guān)聯(lián)性大小為：0.931 1，0.922 3，0.910 4，0.917 2。各種主要?dú)庀鬄?zāi)害與林業(yè)產(chǎn)值的關(guān)聯(lián)度都很強(qiáng)，對(duì)林業(yè)經(jīng)濟(jì)影響大小順序?yàn)椋核疄?zāi)>旱災(zāi)>冷凍災(zāi)>風(fēng)雹災(zāi)。林業(yè)氣象災(zāi)害系統(tǒng)與林業(yè)產(chǎn)值的綜合關(guān)聯(lián)度為0.920 2，關(guān)聯(lián)度高于90%。由此可見(jiàn)，氣象災(zāi)害對(duì)于林業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響是不容忽視的，氣象災(zāi)害受災(zāi)面積的增大，將影響林業(yè)產(chǎn)值的降低。

基于距離分析法改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)分析法計(jì)算得出水災(zāi)、旱災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)、冷凍災(zāi)與林業(yè)產(chǎn)值的關(guān)聯(lián)性大小為：0.934 7，0.927 1，0.912 5，0.921 8，與傳統(tǒng)方法比較關(guān)聯(lián)度都有所提升，對(duì)林業(yè)產(chǎn)值的影響大小順序和傳統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)度分析的結(jié)果一致，仍是水災(zāi)>旱災(zāi)>冷凍災(zāi)>風(fēng)雹災(zāi)。同時(shí)，林業(yè)氣象災(zāi)害系統(tǒng)與林業(yè)產(chǎn)值的綜合關(guān)聯(lián)度為0.924 0，比傳統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)度分析得出的結(jié)果提高了0.4%。兩種方法的結(jié)果差別不顯著可能是由于灰色關(guān)聯(lián)是一種動(dòng)態(tài)的研究過(guò)程，而本文的樣本數(shù)據(jù)有27年，數(shù)據(jù)跨越年份太長(zhǎng)，對(duì)分析結(jié)果的精確度也存在一定的影響。

福建省林業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)林業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響不容忽視，水災(zāi)、旱災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)、冷凍災(zāi)與林業(yè)產(chǎn)值都存在較強(qiáng)的的關(guān)聯(lián)度。水災(zāi)與林業(yè)產(chǎn)值的關(guān)聯(lián)度最大，可見(jiàn)水災(zāi)對(duì)福建省林業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響最大。從水災(zāi)受災(zāi)面積來(lái)看，1987—2013年福建省共遭受洪澇災(zāi)害面積7.06×106hm2，約占?xì)庀鬄?zāi)害受災(zāi)總面積的50%。2005年夏天的洪災(zāi)使福建省苗圃地受到嚴(yán)重?fù)p害，進(jìn)而嚴(yán)重影響了2006年福建省的林木質(zhì)量[15]。同年春夏之交反常的雨水，不僅直接造成福建省許多苗圃直接受災(zāi)外，還使所有采種基地種子幾乎絕收，加上往年種子經(jīng)營(yíng)單位庫(kù)存量小，次年春播種子極端缺乏，讓林業(yè)產(chǎn)值損失嚴(yán)重。

旱災(zāi)、冷凍災(zāi)與林業(yè)產(chǎn)值的關(guān)聯(lián)度居中，可見(jiàn)福建省干旱和冷凍災(zāi)對(duì)林業(yè)經(jīng)濟(jì)也有一定程度的影響。從旱災(zāi)受災(zāi)面積來(lái)看，福建省27年內(nèi)共遭受干旱災(zāi)害面積4.43×106hm2，由于2003年福建省出現(xiàn)了自1939年以來(lái)最嚴(yán)重的夏秋冬三季連旱，導(dǎo)致干旱受災(zāi)面積超過(guò)9.06×105hm2，占27年總干旱面積的20.45%[16]，干旱嚴(yán)重影響林業(yè)的產(chǎn)值，使得杉木幼林的平均造林成活率、平均地徑當(dāng)年生長(zhǎng)量、平均樹(shù)高當(dāng)年生長(zhǎng)量、地徑以及樹(shù)高當(dāng)年生長(zhǎng)量均有所下降[17]。從低溫冷凍災(zāi)害受災(zāi)面積來(lái)看，福建省的冷凍災(zāi)多發(fā)生在冬季，近27年低溫冷凍災(zāi)害變化振幅較大，其中1992，1999，2003，2005和2010年的受災(zāi)面積特別嚴(yán)重，最低約為1.48×105hm2，最高約為2.6×105hm2。冰凍雪災(zāi)造成森林生態(tài)系統(tǒng)遭受?chē)?yán)重破環(huán)，原有的森林因?yàn)槌善帜镜乃劳龊褪転?zāi)林地的清理而滅亡，森林生態(tài)系統(tǒng)所具有的各項(xiàng)功能也因此逐漸喪失[18]。所以，冷凍雪災(zāi)影響了林產(chǎn)品和林副產(chǎn)品生產(chǎn)的同時(shí)也導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境服務(wù)能力的喪失，造成了一系列嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

風(fēng)雹災(zāi)與林業(yè)產(chǎn)值的關(guān)聯(lián)度是最小的，可見(jiàn)風(fēng)雹災(zāi)害對(duì)林業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響最小。從風(fēng)雹災(zāi)受災(zāi)面積來(lái)看，福建省風(fēng)雹災(zāi)的受災(zāi)面積均較小，27年內(nèi)共遭受災(zāi)害面積7.83×105hm2，約占?xì)庀鬄?zāi)害受災(zāi)總面積的5.56%。風(fēng)雹災(zāi)害在20世紀(jì)90年代是多發(fā)期，而2000年以后受災(zāi)面積變化幅度較小。冰雹多發(fā)生在春季，這無(wú)疑是農(nóng)作物、林業(yè)生長(zhǎng)最具有“毀滅性”的氣象災(zāi)害之一。 同時(shí)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害也對(duì)福建的林業(yè)、農(nóng)業(yè)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成一定程度上的不利影響和不可避免的經(jīng)濟(jì)損失，因此風(fēng)雹災(zāi)對(duì)林業(yè)的影響也不容小覷。

4 結(jié)論與建議

根據(jù)1987—2013年福建省各主要林業(yè)氣象災(zāi)害受災(zāi)面積和林業(yè)產(chǎn)值數(shù)據(jù)，運(yùn)用傳統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)分析法得出福建省各種主要?dú)庀鬄?zāi)害與林業(yè)產(chǎn)值的影響大小順序?yàn)椋核疄?zāi)>冷凍災(zāi)>旱災(zāi)>風(fēng)雹災(zāi)。運(yùn)用歐式距離對(duì)樣本的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算所得的影響林業(yè)產(chǎn)值的氣象災(zāi)害大小順序與傳統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)分析法結(jié)果一致，但關(guān)聯(lián)度數(shù)值均有所增大，整個(gè)林業(yè)氣象災(zāi)害系統(tǒng)與林業(yè)經(jīng)濟(jì)的關(guān)聯(lián)性也相對(duì)提高，影響最大的災(zāi)害是水災(zāi)，最小的災(zāi)害是風(fēng)雹災(zāi)。

為了林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的和諧發(fā)展，本文還據(jù)此提出以下各種氣象災(zāi)害的防御治理建議。

1) 為了更好地防御風(fēng)雹災(zāi)，可以適當(dāng)增加森林面積，在發(fā)生風(fēng)雹災(zāi)頻發(fā)地區(qū)多種植樹(shù)木牧草，以此改善地形地貌，破壞雹云條件，達(dá)到減少風(fēng)雹災(zāi)的目的[19]。

2) 對(duì)于旱災(zāi)，不僅要充分認(rèn)識(shí)干旱的持續(xù)性和嚴(yán)重性，還要在日常生活中節(jié)約用水，在生產(chǎn)制造中最大限度的發(fā)揮現(xiàn)有水資源。

3) 對(duì)于低溫冷凍災(zāi)害，著重加強(qiáng)全省育苗戶(hù)對(duì)苗圃地防凍治凍措施的指導(dǎo)，保證幼苗、花卉安全越冬，同時(shí)要求育苗戶(hù)對(duì)苗圃地及時(shí)開(kāi)溝排水，清除積雪冰凍，以此促進(jìn)苗木根系生長(zhǎng)，確保春季植樹(shù)造林用苗[20]。

4) 著重關(guān)注水災(zāi)的治理，加大區(qū)域水災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究力度和沿海地區(qū)防洪防臺(tái)工程的投入，定時(shí)清理淤泥河道，充分降低林業(yè)水災(zāi)脆弱性，為福建省林業(yè)水災(zāi)的防御和治理提供強(qiáng)有力的科學(xué)依據(jù)?？傊?，合理的防御措施需要做到對(duì)災(zāi)害高度重視，對(duì)災(zāi)情加強(qiáng)預(yù)報(bào)，對(duì)災(zāi)后處置及時(shí)準(zhǔn)確。

從理論層面上看，林業(yè)氣象災(zāi)害是由氣象災(zāi)害系統(tǒng)和林業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成，灰色關(guān)聯(lián)度方法雖然能在一定程度上研究林業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)林業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響程度，但是林業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)林業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響受到自然和社會(huì)兩個(gè)因素的共同制約，比如氣象災(zāi)害本身的強(qiáng)度、范圍、發(fā)生規(guī)律、林業(yè)受災(zāi)面積、成積面積和林業(yè)經(jīng)濟(jì)損失、福建省抗災(zāi)能力等均是影響林業(yè)生產(chǎn)的重要因子。因此，分析林業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)林業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響需要從自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多方面因素進(jìn)行不斷地研究和探討，才能獲得更為科學(xué)的結(jié)論，制定出更為合理的防災(zāi)減災(zāi)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

*基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31370624、41301203)；福建省教育廳項(xiàng)目(JK2013016、JA13118)

作者簡(jiǎn)介：連素蘭(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：自然資源調(diào)查與統(tǒng)計(jì)。E-mail：1337105020@qq.com 通信作者：何東進(jìn)(1969-)，男，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：統(tǒng)計(jì)學(xué)與生態(tài)學(xué)。E-mail：fjhdj1009@126.com

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2016.03.010