基于交叉验证与信息扩散的旱灾损失风险评估模型

利用安徽淮北平原1990年-2007年的粮食产量资料,采用滑动平均法分离出趋势产量,结合因旱减产量得到历年的因旱减产率;为提高信息扩散在旱灾损失风险评估中的精度,运用基于交叉验证的窗宽优化进行改进,并通过计算机仿真验证了其在P-III分布中的适用性。在此基础上,构建旱灾损失风险评估模型,计算了因旱减产率的概率分布,并对该区域旱灾风险分布进行了分析。对比发现,基于交叉验证与信息扩散的旱灾损失风险评估模型构建合理,对解决旱灾风险评估中普遍存在的小样本问题具有一定参考价值。     

水旱灾害风险评估方法体系及其实证研究

针对水旱灾害系统的不确定性,从系统论角度提出了水旱灾害致灾因子的危险性、承灾体的暴露、灾损敏感性和防灾减灾能力这4个子系统组成的水旱灾害风险系统及其定量表征。从方法论角度,提出了由水旱灾害危险性分析评估、脆弱性分析评估、损失风险分析评估、风险评价、风险决策分析这5类方法组成的水旱灾害风险评估方法体系,并归纳分析本文作者以往的实证研究。结果表明该方法体系具有通用性和有效性,在自然灾害风险评估中具有参考应用价值;今后亟须进一步解析该方法体系的物理成因机制,进一步丰富、发展、完善这些水旱灾害风险评估方法,特别是基于水旱灾害损失风险形成过程的损失风险曲线评估方法。     

海河流域农业干旱演变情势分析

以受旱率、成灾率和粮食减产率3个指标,利用Mann-Kendall趋势检验方法,分析了海河流域1949-2000年农业干旱的历史演变情势。结果表明:海河流域的农业干旱呈现出显著的增加趋势,达到了1%的显著性水平。其中,受旱率、成灾率和粮食减产率的增加速率分别为4.4%/10 a,2.4%/10 a和0.77%/10 a。总体而言,1980年是海河流域农业干旱的突变点。降水减少和温度上升是流域干旱加剧的重要原因。     

基于区域灾害系统论的中国农业旱灾风险评估

作为旱灾风险管理的核心内容和关键环节,旱灾风险评估理论与技术逐渐成为旱灾研究的热点问题。为推进旱灾管理的科技化进程,本文首先阐释了基于区域灾害系统论的旱灾风险评估原理,并采用基于区域灾害系统论的模糊综合评估方法对全国层面的农业旱灾风险进行了定量计算和定性评估。研究结果表明,农业旱灾危险性区域分布规律较明显,大致表现为:西北地区黄淮海地区东北地区长江中下游地区西南地区华南地区;农业旱灾暴露性区域分布规律较明显,黄淮海地区、长江中下游地区、东北地区暴露性较大,大致排序为:黄淮海地区长江中下游地区东北地区华南地区西南地区西北地区;全国有一半左右的地区处于高脆弱等级和较高脆弱等级,主要分布在第二阶梯的东北地区、西北地区东部、西南地区;北方地区农业旱灾综合风险高于南方,中东部高于西部,其中东北地区、黄淮海地区、西北东部地区、长江中下游北部地区风险相对较高,是自然环境系统和社会经济系统耦合的结果。     

基于GIS的南盘江流域区域农业旱灾风险区划应用研究

根据农业干旱发生发展规律和风险理论,从旱灾造成农作物减产的角度出发,分别对致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性和承灾体易损性进行分析,建立农业旱灾风险评估模型,结合GIS中自然断点分类法进行聚类分析,开展区域农业旱灾风险区划。以云南省南盘江流域为研究区域,根据干旱等级划分标准,将研究区域按4个等级进行农业旱灾风险区划,并对分区结果进行分析,为该区域政府部门制定防灾减灾规划提供技术支撑。     

Assessment of Agricultural Drought Vulnerability in the Guanzhong Plain,China

The Guanzhong Plain, as an important traditional agricultural area, is suffering from high frequency droughts and a trend towards more serious drought. In this paper, eight factors, precipitation, evapotranspiration, surface water availability, depth to groundwater, well yield capacity, slope, potential water storage of soil, and GDP from agriculture, are integrated into an index to represent drought vulnerability based on the overlay and index method. In this approach, according to the internal connections between factors, precipitation and evapotranspiration are integrated into the moisture index, and depth to groundwater and well yield capacity are integrated into groundwater availability. To improve the rationality and accuracy, normalization is employed to assign rating values, and the analytic hierarchy process is introduced into the weighting scheme. Two local drought monitoring datasets endorses the results of the model. The map removal sensitivity analysis indicates the vulnerability index has low sensitivity in removing each layer. The single-parameter sensitivity analysis indicates the major contribution to the vulnerability index is meteorology followed by groundwater availability and surface water availability. The vulnerability map shows the low vulnerability coincides roughly with irrigation districts on the terraces and floodplains. The northwest tableland generally has moderate vulnerability, due largely to inefficient groundwater withdrawal. The high vulnerability is concentrated at the peripheries of the plain, where agriculture is generally rain-fed without irrigation and groundwater support, and land is rugged with high slopes.     

安徽省干旱灾害风险区划研究

为提出区域旱灾风险应对措施提供依据,进一步推动干旱灾害防治区划研究,从风险管理角度定量评估和区划干旱灾害风险,以县级行政区为区划单元计算农业干旱灾害和因旱人饮困难风险度,并采用等分间距法开展农业干旱和因旱人饮困难风险区划,最后根据最不利原则确定干旱灾害综合风险区划。结果表明：安徽省农业干旱灾害高风险区主要集中在淮北平原北部地区和江淮分水岭地区;因旱人饮困难高风险区位于皖西皖南山区;城镇干旱灾害无高风险区;6个县级行政区干旱灾害综合为高风险区。风险区划成果有助于掌握安徽省干旱灾害风险分布情况,可为干旱灾害风险管理提供科学依据和技术支撑。     

云南省农业旱灾社会脆弱性评价研究

针对云南省近年来旱灾爆发频率、波及范围、持续时间及损失程度等呈现的加重趋势,首先构建干旱扰动下农业旱灾社会脆弱性评价指标体系,运用组合熵-CRITIC法确立指标权重,对云南省近15年来农业旱灾社会脆弱性进行动态评价。结果表明,近年来云南省农业社会经济在干旱扰动下,敏感性和应对能力总体呈现增长趋势,农业社会脆弱性呈现波动下降趋势;旱灾社会脆弱性类型划分结果显示,云南省农业社会脆弱性在干旱扰动下,主要集中于低敏感性、低应对能力,高敏感性、低应对能力和高敏感性、高应对能力3种类型。最后,提出从提高农户防旱抗旱意识,加快农业种植结构调整,积极探索灾后补偿新范式等方面进行农业旱灾风险管理。     

ＲCPs 情景下贵州省干旱趋势分析

为探究贵州省未来干旱变化趋势,基于 CMIP5 全球气候模式预估的降水月值数据,利用标准化降水指数(SPI)分析了 2016—2050 年 ＲCPs 情景下贵州省干旱趋势。结果表明: 2016—2050 年间ＲCP2. 6、ＲCP4. 5 和 ＲCP8. 5 情景下贵州省 SPI 指数均呈现增加趋势。除特旱外,ＲCP8. 5 情景下轻旱、中旱、重旱发生频次高于 ＲCP2. 6 和 ＲCP4. 5 情景。2016—2030 年各情景下各干旱等级发生频次较高。不同情景下各干旱等级的干旱频率空间异质性突出。各情景下贵州省干旱站次比和干旱强度均呈现下降趋势,发生全域性干旱年份较多,发生区域性干旱和局域性干旱年份较少。发生轻度干旱强度年份较多,发生中度干旱强度和重度干旱强度年份较少。ＲCPs 情景下贵州省降水增加导致干旱风险降低。研究结果可为干旱监测和农业生产提供参考依据。     

基于SAPEI的河北省玉米生育期旱涝演变特征

为探究河北省玉米生育期旱涝演变特征,通过构建标准化前期降水蒸散指数(standardized antecedent precipitation evapotranspiration index,SAPEI)和利用气象站点逐日气象数据,对河北省1980—2020年玉米生育期内旱涝特征演变进行时空分析。结果显示：1980—2020年河北省SAPEI在玉米初始生长期、快速发育期、发育中期和成熟期4个生育阶段内波动变化区间为-1.0～1.5,且初始生长期波动呈上升趋势;SAPEI空间变化总体特征表现为初始生长期和快速发育期玉米生长气候湿润化趋势表现明显,生育中期和成熟期东部及南部气象站点表现为变旱趋势;玉米生育期内多年平均旱积指数Q_dl总体呈东南高西北低的格局分布,即西北部大于东南部;多年平均渍积指数Q_wl在21.07～37.85内变化,年均旱积与渍积指数的分布格局与河北省降水分布格局相呼应。研究结果可为河北省农业气象灾害风险评估和防灾减灾管理决策提供理论依据。     

蚌埠市农业旱灾脆弱性综合评价

农业旱灾系统脆弱性评价在农业旱灾风险管理中具有重要意义。为定量评价蚌埠市农业旱灾脆弱性,运用基于改进云相似度的方法建立了农业旱灾脆弱性评价模型。根据云模型的特点分析评价过程中存在的随机性、模糊性等不确定性,通过期望、熵和超熵3个参数定量分析农业旱灾系统的脆弱性。评价结果表明,基于改进云相似度的综合评价所得均值与模糊综合评价结果大致相同,用熵和超熵两个参数来反映可能取值范围、离散程度以及稳定性等不确定性,可充分考虑脆弱性、风险等的不确定性,为旱灾风险调控与管理提供有力依据。     

黄土高原油松人工林干旱风险评价

为了揭示黄土高原油松人工林径向生长与干旱之间的关系,以吴旗县、志丹县和延川县30个样地的油松为研究对象,获取黄土高原及周边72个气象站点1961-2012年地面气象逐日降水观测资料,以连续无有效降雨日数作为干旱指标,分析不同干旱类型与不同径级油松人工林相关性,进而对黄土高原油松人工林干旱进行风险评价。结果表明:(1)当年春季轻度干旱和前一年夏季轻度干旱均抑制油松径向生长,且前一年夏季轻度干旱对油松径向生长的影响更大。(2)黄土高原油松人工林干旱风险最大的地区靠近研究区西北边界处,其油松人工林受到干旱胁迫最严重,因此最不稳定。沙区南缘黄土区与沙区的过渡地区,干旱风险评价指数次之。其它大部分地区干旱风险评价指数较小,油松人工林稳定性较高。     

典型气象干旱指标在东北地区的适用性分析

干旱指标的适用性分析是准确监测旱情的重要前提。气象干旱指标相较于水文和农业干旱指标等能更准确的反应旱情且应用更加广泛。东北地区是我国重要的粮食主产区,同时也是干旱灾害的易发区。针对东北地区开展典型气象干旱指标的适用性具有重要的现实意义和应用价值。本研究利用东北三省78个气象站点1954-2013逐月降雨及温度资料,计算逐月的标准化降雨指数、标准化降雨蒸散指数、帕尔默干旱指数、降雨Z指数、降雨距平百分率和综合气象干旱指数。通过各指标的季节干旱识别的结果与历史干旱资料进行对比,分析其识别准确性,并作为指标适用性评价的依据,比较了各干旱指标在不同地区、不同季节的适用性。结果表明：标准化降雨指数对于东北三省各个季节都具有较好的适用性;降雨距平指数更适用于吉林和黑龙江,季节上尤其适用于春季和秋季。     

基于信息扩散和频率曲线适线的农业旱灾风险评估方法

为克服农业旱灾风险计算中小样本导致的信息不足,以农业因旱受灾率为损失指标,采用信息扩散理论和频率曲线适线方法相结合的方法,构建损失与概率之间的函数关系,建立了旱灾风险评估方法。据此方法定量计算不同旱灾水平年下的农业因旱受灾率,绘制旱灾风险空间分布图。该方法通过优化利用样本模糊信息来弥补小样本导致的信息不足,对小容量样本的概率分布估计有较高的精确度。将该方法用于安徽省农业旱灾风险评估,绘制了安徽省农业旱灾风险图,以便为安徽省抗旱减灾提供参考。     

黑龙港地区的农业干旱风险评估

干旱是黑龙港地区最严重的农业气象灾害,评估冬小麦各生育阶段的干旱风险可为合理制定灌溉制度、采取相应的防旱抗旱措施提供依据。基于验证后的APSIM模型所模拟的1961年-2005年31个点的土壤含水量动态,计算得到了冬小麦各生育期的土壤相对湿度干旱指数,分析了农民方案和优化方案的该地区的农业干旱时空分布特征。结果表明,干旱频率发生较高的时期农民方案中是播种-越冬期和返青-拔节期,分别为48.89%和27.60%;基于"吴桥模式"的优化方案是越冬-返青期、返青-拔节期和灌浆-收获期,干旱发生的频率为51.61%、39.78%和62.22%。易发生干旱的地方多位于邢台、衡水南部和邯郸北部。在冬小麦各生育阶段,干旱指数年际变化显示出两种方案的变化趋势基本一致。尽管总体说来优化方案发生干旱的风险要高于农民方案的,但基于"吴桥模式"的优化方案充分发挥了根系带的土体水库功能,减少了灌溉水,能够高效利用土壤水,如果全区31个点在1961年-2005年间,均按照优化方案灌溉,相比农民方案总共可节水61 785mm,表明"吴桥模式"可在黑龙港地区推广,它在一定程度上可规避干旱风险,同时能达到节水、稳产的目标。     

Risk-Based Assessment of Drought Mitigation Options: the Case of Syros Island,Greece

Drought-related risk estimation is widely acknowledged as a tool towards enhancing drought preparedness and minimizing impacts on people, the economy and the environment. In this paper a method is proposed for the risk-based assessment and prioritisation of long-term drought mitigation options in order to support decision making for drought planning. The assessment combines water balance modelling, hazard analysis, and risk and cost effectiveness analysis. The proposed approach allows an improved understanding of drought-related risks by following a probabilistic analysis of drought impacts under different mitigation options. The method is applied in a drought-prone area with water scarcity problems, the Greek island of Syros. The assessment focuses on agriculture and domestic water use, the two main water using sectors in the island. Six mitigation options are cross-compared in terms of contribution to future drought risk reduction using three criteria: risk, vulnerability and benefit-cost ratio. The results validate the use of risk-based assessment of mitigation options as a valuable tool for improved drought management.     

小波分析在旱情趋势预测中的应用研究

为了对2009～2010年云南省遭受100 a一遇大旱的旱情指标进行趋势分析和预测,根据2011年9月份以前云南省旱情较重地区的实测年降水量资料序列,应用Kendall秩相关检验、小波分析方法,分析3个雨量站降水量序列的变化趋势,提取变化周期,判断2011年9~12月份的降水变化趋势及后期旱情的发展方向。结果表明：重旱区中,除沾益站外,新华、董湖站9~12月份降水量下降趋势明显;几种方法预测结果具有趋同性,均表明各站同期的降水量少于常年,旱情存在进一步发展的可能。     

Multivariate Drought Assessment Considering the Antecedent Drought Conditions

Several drought indices have been developed based on a single variable or multiple variables using very complex calculations. Antecedent conditions are quite significant for analyzing physical processes involved in the conceptual rainfall-runoff modeling and for proper assessment of drought. However, not much attention has been paid to these conditions in the development of drought indices. Hence, we developed an alternative index for drought assessment, i.e., the antecedent condition-based multivariate drought index (AMDI), by taking into consideration all of the forms of drought, including meteorological, agricultural, and hydrological drought, in combination with the antecedent drought conditions. By comparing the AMDI with the standardized precipitation index (SPI) and reconnaissance drought index (RDI), it was revealed that in most cases, the drought trend was more or less the same. However, some discrepancies were also observed. Moreover, by considering additional factors, i.e., the antecedent soil moisture conditions and balance, an approximately 6 % difference in the drought frequency was observed compared to that of the SPI and RDI results, leading to a significant and proper drought assessment. The AMDI was also identified as a multi-scalar, multivariate index, which aggregates the effects of multiple drought forms by maintaining the continuity during month-to-month transitions. Hence, we concluded that the AMDI could be considered as an alternative tool for significant drought assessment.     

基于SPEI的南水北调中线水源区干旱时空特征

利用多种统计方法对南水北调中线水源区降水和气温序列进行趋势诊断,识别了不同气象站点序列的时空变化趋势;以标准化降水蒸散指数(SPEI)为干旱指标,建立考虑降水和气温共同对干旱过程影响的评价模型,研究分析了水源区不同时间尺度和分期(汛期、非汛期和全年期)干旱过程动态变化特征。分析表明:降水量呈现不显著的下降趋势,气温总体呈现显著性上升趋势;短时间尺度SPEI对降水和气温变化更加敏感,随着时间尺度增大,SPEI值变化更加平缓;非汛期和全年期水源区发生严重干旱的概率增大,不同气象站点3个不同时期发生特旱或重旱的年份与历史发生干旱的资料相一致;干旱严重程度从上游到下游逐渐衰减,整个汉江上游和西北部地区干旱发生频次略高于下游和南部地区;对比标准化降水指标(SPI)计算结果,SPEI指数较SPI指数补充考虑了降水和气温对干旱过程的综合影响,可作为SPI指数的一个重要补充分析手段,可应用于描述南水北调中线水源区不同时间尺度的干旱特征。     

广西德保岩溶内涝灾害风险评价

利用基于Arc GIS技术和层次分析法的灾害风险评价模型对广西德保县岩溶内涝灾害进行风险评价,以期为防治岩溶内涝灾害提供科学依据。综合比较德保县降雨条件、社会经济与自然环境等因素,利用层次分析法确定各因子权重,然后利用Arc GIS技术得到德保县岩溶内涝灾害危险性、易损性和风险区划图。风险评价结果表明:广西德保县岩溶内涝高风险区主要集中在人口密集的城关镇,较高风险区主要分布在耕地面积分布较广的北部地区,而东部及西部地区的内涝灾害风险较低。