第1章绪论
　　1.1研究目的和意义
　　灾害作为重要的可能损害之源，历来是各类风险管理研究的重要对象，引起了国内外防灾减灾领域的普遍关注。特别是20世纪90年代以来，灾害风险管理工作在防灾减灾中的作用和地位日益突现，灾害风险评价是制定灾前降低灾害风险和灾害发生过程中应急减灾措施的前提和关键，是当前国际减灾领域的重要研究前沿。
　　自然灾害是人类社会面临的共同挑战。我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一，灾害种类多、分布地域广、发生频率高、造成损失重。其中70%的自然灾害为气象灾害，由于我国农业生产基础设施薄弱，抗灾能力差，靠天吃饭的局面没有根本改变，致使我国每年因各种气象灾害造成的农作物受灾面积达5×105km2以上、影响人口达4亿人次、经济损失达2000多亿元。在农业实际生产中，最为严重的干旱、低温冷害、高温热害、霜冻等常态气象灾害和冰雹、暴雨、台风、大风等突发性气象灾害频繁发生，对农业生产造成了极为不利的影响（吕厚荃，2011）。
　　尤其是近年来，全球气候变暖、生态环境恶化导致农作物的脆弱性日趋加剧，严重的农业气象灾害频繁发生，已对我国粮食安全和农业可持续发展构成严重威胁。但是目前通过农艺技术达到粮食增产的空间越来越小，因而通过农业气象灾害风险管理最大限度地降低农业气象灾害给粮食增产带来的压力，这对粮食增产无疑更具科学、现实意义。
　　进入21世纪以来，以增暖为主要特征的全球气候变化对我国农业气象灾害的发生与灾变规律产生了显著的影响，导致我国极端天气气候事件不断增加、生态环境逐渐恶化和作物遗传多样性不断下降，我国农业生产面临更大的自然风险。气候变暖导致灾害性天气频发，它是触发农业气象灾害的主要因素之一，灾害性天气及其造成的衍生及次生灾害对我国农业和农民均造成了非常大的危害（霍治国等，2003；董姝娜等，2014；庞泽源等，2014）。另外，气候变暖不仅影响农业气象灾害致灾因子变化以及灾害形成的各个环节，而且影响形成农业气象灾害风险的孕灾环境、致灾因子、承灾体和防灾减灾能力等多个因素，从而致使我国农业气象灾害在突发性、不确定性，以及灾害的持续性及强度等方面表现出更多的异常现象，气象灾害呈现出频率高、强度大、危害日益严重的态势，主要粮食作物产量损失增加，已对农业可持续发展和国家粮食安全构成严重威胁。
　　2011年，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了《管理极端事件和灾害风险推进气候变化适应特别报告》（Managing the Risks of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaptation，SREX）决策者摘要，并于2012年3月发布了特别报告全文（IPCC，2012），该报告包含了当今学术界在管理极端气候事件和灾害风险方面的最新进展，体现了当今世界在管理极端事件、灾害风险和推进气候变化适应问题上的认知水平。这表明，灾害风险及其相关问题的研究，仍是当前国际减灾领域的重要研究前沿。
　　2014年，IPCC发布了第五次评价报告（AR 5）第二工作组（WGII）报告《气候变化2014：影响适应和脆弱性》认为，受全球气候变暖影响，未来全球极端气象灾害可能出现多发、频发、重发趋势，全球包括我国在内的农业生产都将出现大幅波动，粮食供给的不稳定性会增大，将会给全球和区域粮食安全带来极大风险。气候变化可能带来8大风险，其中与农业紧密相关的风险有4条：增温、干旱、洪水、降水变率、极端事件等相关的食品安全和粮食系统崩溃的风险；由于饮用水和灌溉用水不足以及农业生产力下降对农村生计和收入带来损失的风险；提供沿海生计的生态产品功能和服务损失的风险；陆地和内陆水生态系统、生物多样性，及其供给生计的生态系统产品、功能和服务的损失的风险。因此，揭示气候变化背景下农业气象灾害风险的时空新变化及其规律性，开展灾害风险动态变化评价，进而应对气候变化背景下农业气象灾害风险的变化已成为灾害风险管理的新特征和新挑战（IPCC，2014）。
　　2021年，IPCC发布的第六次评估报告的**部分《气候变化2021：自然科学基础》，相比于1850～1900年，全球表面温度升高了约1.1℃，这是自12.5万年以来前所未有的增温水平。毋庸置疑，气候变化所导致的全球变暖，将引发更频繁、更强烈的极端高温事件（Lieth et al.，1972；Mon et al.，1994；Zhang et al.，2019；IPCC，2021）。中国幅员辽阔，地形地貌复杂多变，天气系统更是变化无常，本就容易遭受气象灾害的影响。在全球变暖引发的极端高温天气浪潮中（Alexander et al.，2006），作为农业大国的中国将面临严重的不利威胁，对农业生态系统和国民经济安全造成严重的影响。农业生产的系统开放性、生产过程的不可逆性、生产环境的不可控性，决定了农业生产对天气气候条件的高度依赖。
　　目前我国发展着眼于乡村振兴。“十九大”提出的乡村振兴战略与“三农”问题指出乡村振兴*核心任务是如何使农民收入增加（郑中媛，2020）。生产经营经济作物是增加农民收入的主要途径。经济作物指某种具有特定经济用途的农作物，包括纤维作物、油料作物、糖料作物、三料作物、嗜好作物、药用作物、染料作物、花卉园艺作物等。经济作物一般占农产品总面积35%左右，但是经济作物产值占农业产值75%左右，是精准扶贫和持续增收主要途径之一。然而，经济作物产量/品质及价格更容易受气象灾害影响，典型灾害年份损失更为严重，投资大，风险高。2015年7月因高温，江苏省蔬菜面积环比减少30%，价格环比上涨7.5%。2016年1月因强寒潮雨雪冰冻，江西省柑橘总产量比上年减少12.2%。2016年3月因低温霜冻，浙江省茶叶直接经济损失达13亿元。2016年夏因干旱，黑龙江嫩江大豆减产五成，品质下降价格下跌，农民每公顷（1hm2=104m2）亏损2000～3000元。2017年春因干旱，东北部分区域花生播种面积仅为上年的一半左右。2018年因干旱，山西、河北、内蒙古谷子种植面积减少一半以上。
　　持续开展经济作物气象灾害风险评价与管理关键技术研究意义重大且十分紧迫，具体研究意义如下：
　　（1）与国际社会灾害风险管理主流趋势接轨的现实要求
　　灾害作为重要的可能损害之源，历来是各类风险管理研究的重要对象，引起了国内外防灾减灾领域的普遍关注（章国材，2014；黄崇福，2012）。特别是20世纪90年代以来，灾害风险管理工作在防灾减灾中的作用和地位日益突现（UN/ISDR，2004）。灾害风险及其相关问题的研究，仍是当前国际减灾领域的重要研究前沿（张继权等，2013，2012，2006）。
　　经济作物气象灾害风险评价和管理是农业防灾减灾工作的重要内容。近年来由于对经济作物气象灾害的发生预防和准备工作不足，农业减灾工作常常处于被动应对状态，且耗费了大量的人力物力，而减灾效果却不明显，只能解决一时之需，进而导致灾害损失加重的事例屡见不鲜。因此，借助遥感、地理信息系统（GIS）等现代化科技手段、灾害风险评价和风险管理理论，研究经济作物气象灾害风险孕育机制、评价方法与技术体系，构建基于气象指数的典型地区主要作物分级保险标准，建立经济作物气象灾害综合风险防范与应急管理体系，对经济作物气象灾害实行风险管理，因地制宜地采取相应的避险减灾对策，推动综合防控策略的顺利进行，推进经济作物气象灾害保险，已成为一项十分紧迫的任务。开展经济作物气象灾害风险评价和管理技术研究，可以使政府管理部门提前做好防灾抗灾准备，降低气象灾害对农业生产的影响，确保粮食安全。
　　（2）加速构建我国农村社会经济发展的保障体制和经济作物灾害保险事业的需要
　　乡村振兴的关键是农民富裕，增加经济收入的主要途径之一就是生产经营经济作物，提高经济效率。长期以来，靠天吃饭是我国的国情，农村地区自然灾害多、受灾地域广、防灾减灾能力弱，气象灾害及衍生的次生灾害对新农村建设和农村经济平稳发展造成了严重的威胁，特别是近年来受全球气候变暖的影响，农业灾害呈多发、频发、重发态势（Liu et al.，2013；Zhang et al.，2013）。随着农村社会保障体制和农业灾害保险事业的建立，农业减灾将从单纯的政府行为和农户的分散个别行为转变为全社会的减灾行动，农业保险将形成有巨大发展前景的新兴产业。作者研究团队在以往的研究基础上，在可持续发展的基本原则下，瞄准国外发展趋势和前沿性科学问题，借助计算机、遥感和GIS等现代化手段和技术，在全面调查研究我国各类自然灾害区域成灾和分布规律的基础上，以多学科的有机交叉和国外先进的研究成果为基础，研究自然灾害风险评价和风险管理的方法、模型和模式，取得了一系列高水平研究成果。总之，瞄准和抓住这一机遇，在以往研究和取得的研究成果基础上，立足我国经济作物产区，开展农业灾害风险评价和综合防控研究，逐步形成产学研一体化的良性循环机制。
　　（3）符合国家科学技术发展规划及防灾减灾的需要
　　《国家粮食安全中长期规划纲要（2008～2020年）》中明确提出，要“健全农业气象灾害预警监测服务体系，提高农业气象灾害预测和监测水平”，“增加农业气象灾害监测预警设施的建设”。党的十七届三中全会通过的《中共中央关于推进农村改革发展若干重大问题的决定》用一个完整章节篇幅部署“加强农村防灾减灾能力建设”，明确要求，要“完善处置预案，加强专业力量建设。提高应急救援能力”，“提高灾害处置能力”，“建立健全农村应急管理体制，提高危机处置能力”。
　　经济作物气象灾害风险评价与综合防控是提升农业防灾减灾能力建设的重要组成部分，是具体落实《国务院关于加快气象事业发展的若干意见》的重要举措，是紧密结合“气象灾害监测预警与应急工程”的重要科技支撑，更是气象、农业部门开展防灾减灾工作的迫切需求。因此，开展经济作物气象灾害风险评价与管理关键技术研究，完善农业防灾减灾体系建设，减轻气象灾害对经济作物生产不利影响，保障经济作物高产稳产和农民增收，是我国社会主义新农村建设的重要保障。
　　1.2研究目标与研究内容
　　1.2.1研究目标
　　针对我国经济作物气象灾害风险评价和管理的理论、方法和技术体系等农业气象灾害基础研究的薄弱现象，本书选择北方猕猴桃、南方柑橘等园艺作物主产区的高温、冷害，北方马铃薯、谷子，东北大豆，黄淮海花生等大田经济作物主产区的旱、涝灾害及低温灾害，广西甘蔗等热带作物主产区的高温、冷害，茶树等特色经济林果主产区的低温灾害为研究对象，探究主要经济作物气象灾害致灾机理和综合风险的形成机制，揭示气象灾害发生规律及时空分布特征，研发气候变化背景下主要经济作物生产全过程的气象灾害影响、综合风险动态评估和引（扩）种灾害风险评估及精细化农业气候区划技术，研制经济作物多灾种气象灾害天气指数保险技术及产品，研建主要经济作物优质高产与产业提质增效的气候保障方法体系，并开展示范应用。本书研究成果将对经济作物气象灾害风险评价工作及损失评价、统计具有指导意义，可以推广到我国其他经济作物气象灾害多发区域，推动风险评价研究的进程，可为防灾避灾、合理布局、预案编制、减灾规划和保险等提供科学依据和技术支撑。
　　1.2.2研究内容
　　“十三五”国家重点研发计划项目“主要经济作物气象灾害风险预警及防灾减灾关键技术”（2019YFD1002200）研究对象覆盖了园艺、特色林果、大田、热带四类经济作物，气象灾害覆盖了干旱、涝渍、高温、冷害等灾害，研究区域覆盖了东北、华北、华中、华南等地，如图1-1所示。课题一“主要经济作物气象灾害风险评估与气候保障技术”（2019YFD1002201）选择大田经济作物：花生、谷子、马铃薯、大豆，园艺作物：柑橘、猕猴桃，特色林果：茶树，热带经济作物：甘蔗为研究对象。