西北地区生态干旱脆弱性评估

为了解西北地区生态干旱脆弱性的空间分布和演变趋势,从暴露度、敏感性以及影响力三方面提出了生态干旱脆弱性的概念及定量表征方法,利用熵权法构建生态干旱脆弱性指数,采用莫兰指数评估脆弱性指数的空间相关性和脆弱性局部空间聚集情况,分析了西北地区1985—2014年的生态干旱脆弱性区域分布、脆弱性程度及趋势。结果表明:西北地区生态干旱高脆弱区主要分布在天山山脉、青海南部、青海湖附近、甘肃中部、陕北以及陕西中部等地区,其余地区均处于中等及以下脆弱性等级；生态干旱脆弱性指数局部空间分布相对聚集,呈现出“大聚集、小分散”的空间分布格局；生态干旱脆弱性在研究时段呈现先升高后降低的趋势,伊犁盆地、吐鲁番盆地和河西走廊地区脆弱性改善效果明显,但青海南部、陕北等局部地区脆弱性仍有升高趋势,未来需要加强这些地区的生态保护工作。     

表征生态状况的综合干旱指数构建及干旱风险分析

联合标准化降水指数、标准化土壤湿度指数、标准化地下水指数和标准化生态缺水指数,基于熵权法和相关系数赋权法分别构建了西北地区综合干旱指数CDI＿E和CDI＿C,分析了CDI＿E、CDI＿C与标准化叶绿素荧光指数(SSIF)、自适应帕尔默干旱指数(scPDSI)间的相关性,评估了CDI＿E、CDI＿C对植被状况的表征以及综合干旱的监测能力,并选取典型干旱事件进行验证。利用游程理论分析了1986—2015年西北地区的综合干旱特征及暴露度、脆弱性、恢复力3个风险因子,采用等权法计算综合干旱风险,依据10 a滑动窗口分析干旱风险的变化趋势。结果表明：CDI＿C考虑了干旱与植被的响应关系,且与scPDSI的相关性较强,能较好地反映西北地区的综合干旱情况;CDI＿C可以同时监测到气象、农业、地下水和生态干旱,且反映的干旱与实际情况一致;CDI＿C显示研究时段内西北大部分地区呈变湿趋势;综合干旱在新疆、青海等干旱半干旱区的发生频率较高且干旱风险较大,各区干旱风险呈先增后减的趋势。     

干旱指数研究进展与展望

干旱是一种频发的自然灾害，对社会经济和生态环境造成极大危害。干旱指数是评估干旱的有力工具，但由于干旱发生的复杂性和干旱影响的广泛性等特点，使得干旱指数种类繁多且各有侧重。合理选择干旱指数是准确监测和评估干旱的基础。本文首先阐明干旱的概念与定义，然后对气象干旱、农业干旱、水文干旱、社会经济干旱、地下水干旱等单变量干旱指数及综合干旱指数的研究进展进行了系统的总结，将综合干旱指数按构造方法分为水量平衡法、权重法及统计概率法三类，分析了这三类方法的应用特点。提出了当前干旱定义中存在以人为中心的描述气象干旱产生的农业水文和社会经济影响，不能描述干旱导致的生态影响、干旱指数没有考虑干旱影响部门的水需求和多源数据融合等问题，提出了今后应在定义地下水干旱和生态干旱等新的干旱类型、发展更有效的干旱指数和基于多源数据融合的综合干旱指数等方面进行深入研究。     

抗旱减灾研究综述及展望

近十余年以来全球范围干旱及其灾害频繁发生,越来越多的学者意识到抗旱减灾研究的重要性,开展了一系列卓有成效的研究。本文主要从干旱监测评估技术、干旱预报技术、旱灾风险评估技术以及旱灾管理战略等4个方面系统阐述了抗旱减灾研究脉络及进展,进而探讨未来发展趋势和主要技术难点,指出干旱监测评估呈现由单指标向多指标综合发展、由单一站点强度分析向强度-时间-范围多个特征变量综合分析发展等趋势,干旱预报呈现由基于统计学方法的干旱预报向基于气陆耦合的旱情预报技术发展的趋势,旱灾风险评估呈现由基于数学方法的评估模型向基于物理机制的评估模型发展、由静态风险评估向静态和动态风险评估相结合发展等趋势。     

基于地下水埋深的区域干旱频率分析研究

以地下水埋深为水文干旱指标,在分析研究区实际旱情发生频次的基础上,采用相邻时段地下水埋深变化的累积频率法,识别由地下水干旱历时和干旱烈度组成的干旱特征变量值,并从降水的角度,分析了用相邻时段地下水埋深变化表征干旱的合理性。在采用适线法确定单个干旱特征变量累积分布的基础上,利用Copula函数构建了干旱历时与干旱烈度间的联合分布,并计算了相应的干旱重现期。对淮北平原砀山县的地下水干旱频率分析结果表明:采用基于相邻时段地下水埋深变化的累积频率法所识别的干旱历时和干旱烈度及其对应的干旱重现期与砀山县实际受旱情况相符。该方法概念清晰,可在其它类似的平原区域采用。     

海河流域地下水系统脆弱性评价的探讨

海河流域地下水目前面临着严峻的生态与环境问题。结合海河流域具体情况,选择山前平原的石家庄和唐山、中部平原的沧州和衡水、东部滨海平原的天津等地作为5个典型区域进行具体研究。在采用DRASTIC方法对典型区域进行地下水脆弱性评价时,选取了地下水埋深、土壤有机质含量、含水层的渗透系数、含水层累计（沙层）厚、降雨灌溉等入渗补给率、地下水开采系数这6个参数作为评价指标,并以此指标体系为基础进行了脆弱性研究。结果表明,海河流域地下水各典型区的脆弱性指数均较高,海河流域地下水的脆弱性问题较为严重。要恢复和提高地下水系统的生态与环境功能,需采取6项对策措施。     

欧洲供水系统干旱风险管理最新发展概述(上)

频发的干旱及其影响的日益加剧使传统的应急方式已显不足,需要采取一种新的风险管理方式来减轻供水系统的缺水风险。主要围绕以下几个方面展开了讨论:有效干旱监测与早期预警系统的指标;干旱导致缺水的风险评估方法;减缓社会抗旱脆弱性以及减轻干旱影响的措施。最后明确了下一步的研究需求。     

欧洲供水系统干旱风险管理最新发展概述(下)

频发的干旱及其影响的日益加剧使传统的应急方式已显不足,需要采取一种新的风险管理方式来减轻供水系统的缺水风险。主要围绕以下几个方面展开了讨论:有效干旱监测与早期预警系统的指标;干旱导致缺水的风险评估方法;减缓社会抗旱脆弱性以及减轻干旱影响的措施。最后明确了下一步的研究需求。     

达茂旗草原植被生态与地下水覆盖量风险研究

在进行地下水开采时,如果导致地下水埋藏深度超过当地草原生长适应的限度,就会造成植被生态风险。对草原植被生态风险进行研究有利于保护我国自然生态环境以及地下水资源的开采。通过对达茂旗草原地区的植被生长和分布情况研究,分析了植被种群生长与覆盖率和地下水水位深度的相关关系,得出了植被生态脆弱性评价结果,提出了内蒙古草原流域植被种群的分布随着当地地下水埋深的变化具有明显变化的结论,为典型干旱草原地区生态需水量研究提供依据。     

西北地区地下水干旱时空演变趋势及对气象干旱的动态响应

为分析西北地区地下水干旱时空演变趋势及对气象干旱的动态响应,利用GRACE和GLDAS数据定量评估地下水储量变化,构建地下水干旱指数GRACE-GDI分析地下水干旱的时空演变特征,并利用Pearson相关系数分析了地下水干旱对气象干旱的动态响应关系.结果表明:西北地区地下水储量总体上以0.25 cm/a的速率枯竭;河西...     

不同季节气象干旱向水文干旱的传播及其动态变化

研究变化环境下气象干旱向水文干旱的传播与影响机制,有利于揭示水文干旱的形成过程与机理,从而建立基于气象干旱的水文干旱预警.为揭示不同季节气象干旱向水文干旱的传播动态变化及其驱动因素,本研究以无定河、窟野河和沁河流域为研究区域,采用标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SRI)分别表征气象干旱和水文干旱,分析气象、水...     

气象干旱研究进展

干旱研究目前是学术界的研究热点。文章通过总结国内外近年来在干旱方面的研究成果,重点分析了学术界对干旱的定义、分类;气象干旱指标研究进展;气象干旱特征研究方法;气象干旱预测技术方面的研究进展,进而分析了气象干旱研究目前存在的问题。     

水文干旱与气象干旱临界转变条件的判定及响应关系

水文干旱与气象干旱的响应关系对于建立健全干旱监测预报系统具有重要意义。基于区域水文干旱指数(SHI)与标准化降水指数(SPI),结合游程理论和非线性关系模型分析喀什河流域水文干旱与气象干旱的特征、响应关系及驱动因素。结果表明:水文干旱的年平均干旱历时和干旱烈度大于气象干旱,且随着SPI和SHI时间尺度的增加,识别出的干旱历时和干旱烈度也有所增加。基于三参数(log 3 P1)对数函数(Logarithm)模型可以更好地表征两者的响应关系。在3个月尺度下,气象干旱历时至少为1. 10个月且干旱的烈度至少为0. 83时,将诱发水文干旱;在6个月尺度下,气象干旱历时至少为1. 60个月且干旱的烈度至少为0. 91时,易发生水文干旱。     

干旱类型转化机理及预警体系框架研究

为了明晰不同干旱类型之间的转化机理以构建科学系统化的干旱预警体系框架,在系统化分析气象干旱、水文干旱、农业干旱和社会经济干旱的产生过程及其相互关系的同时,探讨了干旱监测指标内涵及干旱事件识别,在此基础上,基于大尺度水循环过程分析了水循环过程的干旱产生,进而深入分析了不同类型干旱之间转化的机理,确定了不同类型干旱转化的关键指标和条件因素,最后,以基于多源遥感数据和地面数据库为基础,利用多源数据融合的方法,通过构建综合干旱指数,建立了干旱预警体系框架。研究表明:从系统角度全面研究干旱类型之间的演进过程、干旱指标内涵及干旱事件的识别,建立干旱动态监测与评估综合分析模型或指标,明晰不同类型干旱转化机理,开展定量监测与评估干旱事件的动态演进过程及其影响,构建干旱预警体系框架,是开展干旱监测、预测、预警、评估和进一步开展旱灾研究的基础。     

面源污染视角下的岩溶区地下水资源脆弱性评价——基于PSR-物元可拓模型的分析

基于PSR概念框架构建了地下水资源脆弱性评价指标体系,利用灰色关联法赋权,引入物元分析法对贵州岩溶地区地下水资源脆弱性进行评价分析。评价结果表明:1岩溶地区地下水资源的脆弱性受到自然环境尤其是降水的影响较大,农业面源的直接污染和农业生态环境的恶化是制约岩溶地区地下水资源脆弱性的主要控制因素;2近9 a来,贵州岩溶区地下水资源脆弱性的压力脆弱性处于"极度脆弱"、"中等脆弱"和"脆弱"等级,状态的脆弱等级没有变化,仍然属于"不脆弱"等级,脆弱性主要来源于压力;3总体来看,贵州岩溶地区的地下水资源脆弱性总体良好,但存在波动,干旱对岩溶地区地下水资源脆弱性的影响较大,总体关联度均小于0,存在脆弱性风险,不能盲目乐观。     

西北地区农业干旱对气象干旱的时空多角度响应

采用标准化降水蒸散指数和标准化土壤水指数分别表征气象干旱和农业干旱,基于干旱事件三维识别和气象干旱与农业干旱事件对的匹配结果,利用Copula函数条件概率分布和贝叶斯网络概率模型分析了西北地区农业干旱对气象干旱的时空多角度响应关系。结果表明：基于线性、非线性关系模型及Copula函数条件概率分布确立了西北地区农业干旱对气象干旱的干旱历时、干旱烈度、干旱面积及干旱迁移距离间最优响应关系分别为二次多项式模型、基于Frank Copula函数的非线性关系模型、指数模型和线性模型;建立的气象、农业干旱变量间的响应概率特征曲线可定量预测西北地区不同程度的气象干旱发展为农业干旱的概率;已知气象干旱特征条件下,根据最优响应关系及响应概率特征曲线可对农业干旱特征及其发生概率进行可靠预测。     

西南地区气象干旱向水文干旱传播的特征

为了解西南地区气象干旱向水文干旱传播的特征,采用西南地区1968—2017年101个气象站观测资料和8个水文站月径流资料,计算了标准化降雨蒸散发指数(SPEI)和标椎化径流指数(SRI),基于皮尔逊相关系数(PCC)确定了干旱响应时间并结合游程理论识别、融合和剔除干旱事件,构建了线性干旱传播模型并确定了西南地区部分流域气象干旱向水文干旱传播的触发阈值。结果表明：西南地区干旱响应时间为2～7月;水文干旱敏感度分布与气象干旱传播率分布较为一致;干旱烈度传播阈值较小的流域,水文干旱事件历时更长。     

重庆市干旱灾害特征与影响因素及对策建议

采用重庆市1990~2016年旱情、气象、水利工程设施等数据,对重庆市综合旱情等级、旱情经验频率、降水量及距平分布、抗旱基础设施建设情况进行了深入的分析。结果表明:(1)重庆市在1990~2016年的27 a时间里,每年都有不同程度的旱情发生,多年区域平均农业旱情指数为0.54,为中度旱情,多年因旱饮水困难人数为213.73万人,为中度干旱,因旱饮水困难旱情等级、农业旱情等级整体呈逐年减弱的趋势;(2)不同旱情等级出现频率有所不同,轻度、中度、严重、特大干旱的发生频率分别为48.15%,44.45%,3.70%,3.70%,总体来看,重庆市的旱灾易发等级为轻度干旱;(3)造成干旱的原因有气象性、地域性、人为性等多种因素。为应对重庆市干旱灾害,提出主要对策建议:加快水生态文明建设步伐、加大水利工程设施建设、抓好水土保持工程建设、加强信息化工程建设。