我国的自然灾害种类多、地域广、频次高，造成的损失严重，其中农业气象灾害大约占到70%以上，是制约农业生产、影响粮食安全和农业可持续发展的重要因素，而且气候变化对农业的影响会进一步加重。因此，开展农业气象防灾减灾工作是国家防灾减灾和粮食安全战略的重大迫切需求。菠萝蜜进口路线6区二张继权教授、佟志军副教授、刘兴朋副教授带领的研究团队围绕多灾种农业气象灾害综合风险动态评价技术与应用，针对农业干旱、洪涝、低温、大风等重大农业气象灾害开展了系列研究工作，突破了综合灾害风险动态评价、风险预警和风险防范三大关键技术，取得了具有创新性和突破性的系列研究成果。

图1.团队总体研究思路和内容

首次提出了基于风险形成机理的农业气象灾害综合风险评价理论与方法，研制了作物全过程多灾种农业气象灾害风险动态评价实体模型构建技术。以灾害发生过程及作物生长发育阶段为主线，借助天基-地基-空基多源数据融合技术，采用作物田间胁迫控制试验、无人机观测、站点监测（农气站、大田试验站）、实地调查、灾情反演技术、多元机器学习模型与复合统计分析方法，耦合作物模型与灾害风险评价模型，分别研建了基于作物生长过程的作物多灾种农业气象灾害风险动态评价技术和基于灾变过程的作物多灾种农业气象灾害实时风险评价技术，相比于传统基于气象站的风险评价方法，实现了多要素（气象、植被、土壤）、多尺度（田间、区域、格网）、多时段（日、旬、生育期）、高精度（85%提升至90%）的气象灾害综合风险精细动态评价。

图2.作物全过程多灾种农业气象灾害风险动态评价实体模型构建技术

创建了作物多灾种农业气象灾害危险性和脆弱性评价技术。从大气-作物-土壤连续体系统出发，通过模拟试验进行田间尺度的多灾种全生育期作物农业气象灾害致灾因子识别，并通过相应的作物生长指数及生理指标将其与遥感技术相结合，实现尺度转换，创建了基于田间尺度和区域尺度的多灾种农业气象灾害致灾因子危险性识别和量化技术，构建的基于大气-作物-土壤连续体系统的致灾因子综合危险性评价指数，实现了逐日危险性动态评价，与传统单一大气或土壤指数相比，致灾因子识别率提高10%以上。借助作物田间胁迫控制试验和作物全过程灾害情景预测推演技术改进作物模型，创建了基于作物模型情景模拟的气象灾害动态脆弱性评价方法，构建的脆弱性曲线和曲面考虑了强度和持续时间的共同作用，创新了脆弱性的动态表达方法，可分作物品种逐栅格模拟不同生育期特征参数，实现了脆弱性的精细动态评价，使评价更加精细化，评价精度达85%以上。

图3.基于多源数据的气象灾害致灾因子危险性识别和量化方法

图4.基于作物模型情景模拟的气象灾害动态脆弱性评价方法

创新性地提出了基于事件（灾害致灾因子）预警和灾害风险评价方法耦合的灾害风险预警技术。以往农业气象灾害的预警多是对危险性的预警，而没有考虑作物不同生育期对灾害的敏感性和适应能力。因此，团队利用多学科交叉理论和方法，结合传统研究方法和现代地学技术，提出了基于风险评价的灾害风险预警理论，将自然灾害危险性预警与风险评价结果结合起来预警，即不止对自然灾害的危险性进行预警，而且对可能发生的危险性所造成的损失进行预警，这样既可以预测危险，更重要的是可以预测期望的损失。通过基于灾害风险损失-预警关系解析，将灾害危险性预警与风险评价结果结合起来预警，实现农业气象灾害风险的定量化、动态化预警。研究成果将农业气象灾害的预警准确率由75%提高至85%以上，平均每年减少经济损失10-30%，实现了灾害风险预警与风险防范有机结合，提前做好风险防范准备，实现主动防灾减灾救灾，显著减少粮食因灾损失。

图5.基于风险评价的农业气象灾害风险预警技术

研建了气候变化背景下作物全过程灾害风险预估技术。研制了基于未来全球气候变化情景模式（CMIP6）、作物生长模型和灾害风险评价模型耦合的新一代气候变化背景下作物全过程灾害风险预估理论与方法，弥补了相关研究的不足，创建了气候变化背景下玉米灾害风险预估技术，可以预估未来不同气候变化情景下玉米灾害风险时空演变趋势；构建了玉米种植界限变迁低温冷害指标体系，通过生长季积温表征不同品种的种植界限，用产量、面积等数据进一步解释种植界限的变迁规律及冷害影响，创建了东北地区玉米种植界限变迁风险评价技术，预测了未来不同情景下的玉米种植界限变迁低温冷害风险演变趋势。

图6.气候变化背景下农业气象灾害风险预估技术

科研团队先后获得国家“十二五”科技支撑、“十三五”和“十四五”重点研发项目课题、国家自然科学基金区域创新发展联合基金（重点项目）、国家自然科学基金国际合作项目、国家自然科学基面上项目、吉林省重大科技专项和重点研发项目、吉林省科技发展计划产学研协同创新项目（重大项目）、吉林省发展和改革委员会产业技术研究与开发项目、中国工程院咨询研究项目、长春市“双十工程”重大科技攻关项目等项目资助；先后在Agriculture, Ecosystems and Environment、Agricultural and Forest Meteorology、Agricultural Water Management、Weather and Climate Extremes、Journal of Cleaner Production、International Journal of Climatology、Atmospheric Research、Science of the Total Environment、Journal of Hydrology、International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation等本领域国际权威期刊发表有关多灾种农业气象灾害综合风险动态评价与应用的研究论文60余篇。出版相关著作5部；取得软件著作权20多项，申请受理国家发明专利10项，制定行业标准和地方标准3项。主要研究成果分别获吉林省科学技术进步奖一等奖，大禹水利科学技术奖特等奖。

系列成果在吉林、河北等9个省级农业和气象部门推广应用，均认为“可减少农业气象灾害带来的经济损失，维护农村社会稳定，具有显著的经济和社会效益”，累计推广2565万亩，减少粮食因灾损失2.4亿公斤，挽回经济损失5.29亿元；农业气象灾害风险评价与区划技术的研究方案、技术流程、指标体系、评价模型应用在《吉林省第一次全国自然灾害综合风险普查实施方案》。在吉林省白城市、农安市等粮食主产区进行农业气象灾害的防灾减灾技术培训，培训人员达1000多人。创建的“大比例尺、高精度自然灾害风险区划技术”入选《中国生态环境2035技术预见》（科学出版社，2020）。

团队负责人张继权教授分别入选2020和2023年全球前2%顶尖科学家“职业生涯影响力榜单”和“年度影响力榜单”、2021年全球顶尖前10万科学家名单。2023年获得爱思唯尔（Elsevier）颁发的贡献纪念证书，该证书高度肯定了张继权教授及其团队对开放科学所做出的贡献，认可了团队发表的学术论文在促进联合国可持续发展目标（SDGs）的实现中发挥的重要作用。其中选择的4篇关于农业气象灾害风险评价研究论文，并评价了对持续发展相关目标的贡献：目标2：消除饥饿，改善营养，实现粮食安全，促进可持续农业；目标11：使城市和人类住区具有包容性、安全性、复原力和可持续性可持续发展目标；目标17：加强实施手段，振兴可持续发展全球伙伴关系。