基于链式传递结构的旱灾实际风险定量评估方法与应用模式

面向防灾减灾能力、孕灾环境孕险性实际条件下区域旱灾风险定量评估与区划等自然灾害风险防灾减灾关键问题,应用计算思维、系统科学多学科交叉的研究途径,从风险传导角度探讨了区域旱灾风险物理成因机制,阐述了面向致灾机理的区域旱灾五要素系统结构、基于链式传导的旱灾风险六要素系统结构,探讨了区域旱灾实际风险的概念、由旱灾脆弱性连接干旱与损失变量间关系的因旱致灾机理、连接干旱危险性关系与损失风险关系的旱灾风险传导机理、定量评估方法及其主要应用模式,在自然灾害风险评估中具有推广应用前景。     

洞庭湖地区洪水灾害风险评估

综合当前国内外学者的理论及方法,以灾害风险系统是致灾因子、孕灾环境和承灾体共同作用的系统为基础,对洞庭湖地区进行洪水灾害风险评估,其中致灾因子用暴雨及以上降雨的加权频次来描述,孕灾环境用地形和河网密度来描述,承灾体脆弱性用内在脆弱性和抗灾救灾能力来描述。首先,对区域洪水致灾因子危险性进行评估;其次,对孕灾环境危险性进行评估;再次,对承灾体脆弱性进行评估;最后,对三者进行叠加分析得出洞庭湖地区洪水灾害风险区划图。其中,沿长江地区、湘江入湖地区和澧水河入湖地区洪水灾害风险高;其次是沿洞庭湖周围地区风险较高;洞庭湖地区边缘风险较低。     

洞庭湖流域农业旱灾风险评价

基于洞庭湖流域1993-2011年的自然、社会经济等资料系列,立足于致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性的自然属性和承灾体易损性的社会属性两方面,建立指标体系,并在此基础上,运用GIS技术与数理统计相结合的方法,对该流域农业旱灾风险进行综合评价。结果表明:从整体上看,长沙市和湘潭市为农业旱灾高风险区,益阳市和衡阳市为较高风险区,岳阳市、邵阳市和怀化市为中等风险区,娄底市为较低风险区,株洲市、郴州市、永州市、常德市、张家界市和湘西自治州为低风险区。孕灾环境脆弱性、致灾因子危险性、承灾体易损性的差异是导致各地州市农业旱灾风险度大小的症结所在。     

基于经济损失的河北省雪灾风险定量评估

通过河北省142个国家气象站的逐日积雪深度和历史灾情资料,运用概率分布理论对不同重现期下河北省雪灾致灾因子危险性进行评估,并利用"致灾强度指数-经济损失率"反演法构建脆弱性曲线,对承灾体损失风险进行定量评估。结果表明:河北省的张家口、承德和唐山北部地区海拔较高,雪灾致灾因子危险性高于其他地区。随着重现期的增加,雪灾积雪深度也在增加。在承德、唐山交界以及唐山东南部地区,30年一遇雪深达44 cm,50年一遇高达66 cm。对于雪荷载敏感的结构,承德与唐山交界处、唐山东部应满足100年一遇雪压0.5 k N/m~2以上。承灾体的损失风险受到致灾因子、承灾体暴露度和脆弱性的综合影响。在同等致灾强度下,雪灾经济损失风险与经济暴露度分布大体一致,石家庄、保定、邢台、邯郸的市辖区附近以及唐山遵化县和曹妃甸区的雪灾经济损失高达50万元/km~2以上。     

昆明市东川区农业旱灾风险区识别研究

昆明市东川区是云南省农业旱灾危害较为严重的区域之一。利用2000-2007年东川区各乡镇历史灾情等数据资料,应用风险分析理论、效用理论、因子-成份分析方法等理论方法,在分别研究致灾风险度、承灾体易损性及地域人群对农业旱灾心理反响等基础上,构建了东川区农业旱灾风险评价模型。初步揭示出东川区农业旱灾风险度呈现出自南向北、自西向东逐渐增强的空间态势;识别出极高风险区、高风险区、中风险区和低风险区等4个农业旱灾风险区;发现东川区各地农业旱灾综合风险度、致灾风险度、承灾体易损度以及地域人群对旱灾的心理响应值等指数之间普遍存在着明显的正相关。     

不同时空尺度旱灾风险评价数字平台的建设

首先以降水量为主要致灾因子,结合我国的干旱分区和主要农业类型,构建了干旱区-旱地农业、半干旱区-农牧交错雨养农业、半湿润区-黄淮海平原灌溉农业、湿润区-湖南水田农业的匹配关系。在此基础上,借助于地理信息系统、数据库管理技术和网络技术等,拟搭建全球-国家-区域不同尺度的旱灾基础数据平台。基于灾害系统理论和风险评价理论,针对三个典型区,构建了横向以灾害系统的组成:致灾因子-孕灾环境-承灾体-灾情,纵向以不同的评价单元:县域-乡镇-农户-地块等多级尺度多种类型的农业旱灾风险评价指标体系。     

旱灾风险评估的初步理论框架

旱灾风险评估是定量认识旱灾风险机理、科学防控旱灾风险的重要基础性研究,在旱灾风险管理理论与实践中具有重要意义。根据旱灾风险的形成机制,在旱灾风险评估基本概念分析的基础上,提出并系统地阐述了由旱灾致灾因子危险性、承灾体的灾损敏感性、暴露和抗旱能力组成的旱灾风险系统。在此系统结构基础上提出了旱灾风险评估方法论和旱灾风险评估理论模式,进而建立了由致灾因子危险性分析、承灾体脆弱性分析、旱灾损失风险分析、旱灾风险评价、旱灾风险决策分析方法组成的旱灾风险评估方法体系,以及由干旱频率与旱灾损失关系曲线图、干旱频率空间分布图、旱灾损失空间分布图、与旱灾风险有关的致灾因子危险性分布图等各种专题图、旱灾风险区划图组成的旱灾风险评估应用模式体系。由上述旱灾风险系统结构、旱灾风险评估方法论和理论模式、旱灾风险评估方法体系和应用模式体系组成旱灾风险评估的初步理论框架,该理论框架在其它自然灾害风险评估中具有参考应用价值。     

近50年中国旱灾的时空变化

采用省级报刊信息源 ,建立了中国旱灾数据库 ,运用数字地图技术 ,重建了 194 9～ 2 0 0 0年中国旱灾的时空格局。研究表明 :全国旱灾空间格局总体呈东西分异 ,重旱灾区域在北方 ,并相对集中分布在黑龙江西部、内蒙古中部、河北北部、陕西北部和宁夏 ;在南方主要分布在中部 5省 (安徽、湖北、湖南、江西和河南 )及四川东部、贵州和云南中东部。全国旱灾的范围有向西部扩展的趋势。全国旱灾动态变化趋向总体呈现南北分异。长江以北地区为旱灾灾次增多区 ;长江以南地区为旱灾普遍减少区或变化不明显区。     

湖南省农业旱灾脆弱性综合分析与定量评价

旱灾是湖南省农业特别是粮食生产可持续发展的严重制约因素。在同一致灾强度下，灾情随灾害脆弱性的增强而加重，降低灾害脆弱性可减轻灾害造成的直接经济损失，因此农业旱灾脆弱性的研究对湖南省减灾和农业可持续发展具有特别重要的意义，湖南省自然生态环境和社会经济状况各异，农业旱灾脆弱性各地不同，选择降水量，蒸发量，水利化程度等9个指标综合评价了各个县市的旱灾脆弱性，并利用GIS技术进行旱灾脆弱性区划，结果表明，湘中衡邵盆地和湘西北山地是农业旱灾严重脆弱带，湖南山地区为强度旱灾脆弱带，沅麻盆地山地区为中度旱灾脆弱带，洞庭湖平原和湘东北山地旱灾脆弱性较小。     

基于三元链式传递结构的区域旱灾实际风险综合防范机制分析

区域旱灾风险防范对保障粮食安全、推动经济社会和生态环境可持续发展具有重要意义.针对旱灾风险防范的复杂性,为分析区域旱灾风险综合防范机制,采用自然灾害系统理论和结构水资源学方法相结合的研究途径,分析了区域旱灾风险形成的物理过程,提出了由六要素组成的区域旱灾风险系统,揭示了以致灾因子危险性、承灾体脆弱性和损失风险这三种关系...     

云南省干旱灾害风险评估

基于自然灾害风险理论,利用云南省129个县(市、区)的气象、社会经济和地理信息数据,从干旱灾害致灾因子危险性、成灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力4个方面选取15个评价指标构建了干旱灾害风险评估模型,对干旱灾害风险进行了评估。研究结果表明:云南省低、次低、中、次高、高等级干旱灾害风险的面积分别占全省总面积的13.4%,29.8%,28.2%,19.6%和9.1%。干旱灾害风险空间分布比较复杂,大致沿哈巴雪山—点苍山—哀牢山一带,西部地区干旱灾害风险总体较低,东部地区干旱灾害风险相对较高。南盘江流域、红河流域、金沙江下游地区为典型的干旱灾害高风险区;三江并流区及澜沧江下游地区为干旱灾害低风险区。利用近10 a的旱灾受灾面积和总经济损失对评估结果进行了验证,表明构建的评估模型总体能反映云南省干旱灾害风险水平,可为干旱灾害风险管理提供依据。     

山东省的干旱化特征分析

利用山东省近50多年的农业旱灾灾情资料和降水资料，分析了干旱灾情和致灾因子的变化特征。结果指出：20世纪70年代后期以来，6—9月份西太平洋副高脊线位置偏南，山东省的汛期降水量有明显的减少趋势，导致干旱灾害的受灾面积明显增大。进入90年代以后，与1961—1976年相比，干燥度指数普遍增大，半岛东部及黄河以北地区干燥程度增大得最为明显，半岛东部、鲁东南及鲁南的大部分地区由湿润区演变成了半湿润区，而黄河以北绝大部分地区及鲁中北部、半岛西北部的局部地区则由半湿润区演变成了半干旱地区。造成干燥度变化的主要原因是降水量的变化，其次是积温的变化。     

广东省湛江市水稻台风灾害风险评估

水稻是南方地区最重要的粮食作物,以其为研究对象进行台风灾害风险评估具有重要意义。基于自然灾害风险的形成机制,综合考虑发灾场敏感性、致灾力危险性和承灾体暴露性等三个方面10个指标,建立评估指标体系,运用突变级数法构建评估模型,以1998—2018年影响湛江市台风资料为基础数据,进行水稻台风灾害风险等级评估。结果表明:湛江市水稻台风灾害承灾体暴露性呈现出中部和北部高的特征;致灾力危险性分布呈现出东部和南部高的特征;发灾场敏感性呈现出东部和中部高的特征。水稻台风灾害风险高的区域在湛江市中部和北部地区,风险指数为0的区域主要分布在徐闻县中部地区、雷州市中部和南部、遂溪县中部地区。研究结果可以为地级市台风灾害的分级风险管理提供依据。     

基于DEM的山区旱灾风险评价模型——以西南地区为例

旱灾研究中,地形导致的水热再分配容易造成地域间旱灾灾情的明显差异,因此地形因子对于旱灾风险的准确评价及灾情的客观评估至关重要。采用气象站点观测数据和DEM数据,通过模拟复杂地形影响下的下垫面真实水分情况,加入地形因子的影响,建立了以干旱致灾因子(水分条件)、孕灾环境(地形)、承灾体(农作物脆弱性曲线)综合的旱灾风险评价三度模型;并以地形复杂、旱灾多发的西南地区为例,编制了旱灾风险等级图,以期为客观评估旱灾灾情,有效开展区域旱灾风险防范提供科学依据。     

长江流域一季稻高温热害分布特征及风险分析

基于长江流域一季稻区75个农业气象观测站观测数据和逐日气象数据,建立典型高温年份一季稻灾损和高温热害表征因子关系,筛选关键致灾因子、构建高温热害致灾等级指标,分析一季稻热害致灾时空分布规律。以多种分布函数对高温致灾因子序列进行拟合,筛选最优分布函数,综合热害强度及其风险概率进行高温热害致灾风险分析。结果表明:一季稻高温热害致灾程度与高温过程的日最高温度关系显著,以38.9℃、39.5℃、40.2℃、41.5℃为轻度、中度、较重、重度致灾热害的阈值。20世纪60至80年代致灾热害发生范围和次数减少,90年代稍有增加,21世纪后明显增大;致灾热害基本以轻度、中度和较重等级为主,80年代发生站次较少,重度致灾热害发生较少、21世纪后明显增加。重庆中部和北部为高温致灾热害发生的高频区。综合致灾强度和风险概率的致灾较高风险区主要集中在重庆和四川盆地东部地区。整体看,一季稻高温致灾热害范围和强度将呈扩大增强的趋势,需采取一定防范管理措施以应对气候变化、保障粮食稳产高产。     

辽西北地区农业干旱灾害风险评价与风险区划研究

以辽西北29个农业县(市、区)为研究区域,选取辽西北最主要的玉米作物作为研究对象,从造成农业干旱灾害的致灾因子危险性、承灾体暴露性、脆弱性和抗旱减灾能力4个方面着手,利用自然灾害风险指数法、加权综合评价法和层次分析法,建立了农业干旱灾害风险指数(ADRI),用以表征农业干旱灾害风险程度;借助GIS技术,绘制辽西北农业干旱灾害风险评价区划图,将风险评价区划图与2006年辽西北受干旱影响粮食减产系数区划图对比,发现两者可以较好的匹配。研究结果可为当地农业干旱灾害预警、保险,以及有关部门的旱灾管理、减灾决策制定提供理论依据和指导。     

基于CERES-Maize模型的吉林西部玉米干旱脆弱性曲线研究

自然灾害风险(Risk)是灾害损失的可能性,主要取决于致灾因子、脆弱性、暴露性以及防灾减灾能力四个因素。脆弱性(Vulnerability)衡量承灾体遭受损害的程度,是灾损估算和风险评估的重要环节,是致灾因子与灾情联系的桥梁。在全面收集研究区气象、土壤、土地类型、田间管理数据等资料的基础上,以吉林西部玉米干旱灾害作为研究对象,选取了吉林西部2001年、2002年、2004年以及2006-2009年7个案例干旱年的干旱致灾强度作为输入,运用CERES-Maize模型,模拟和计算出不同干旱致灾强度下不同生育期对最终产量起主要影响的关键指标的损失率,并且拟合出脆弱性曲线。结果表明,脆弱性对最终产量影响由高到低的生育期为抽雄-乳熟期、拔节-抽雄期、乳熟-成熟期、出苗-拔节期。研究结果可以为旱灾损失的快速评估、区域农业干旱灾害风险评估以及预警提供依据,为区域防灾避灾与管理工作提供科学依据。     

宁夏回族自治区干旱致灾危险性时空变化特征

基于宁夏地区22个气象站1971-2011年月降水量和月平均气温资料,综合考虑降水和蒸发,引入标准化降水蒸散指数(SPEI),分析该地区气象干旱变化情况,并在此基础上通过构建SPEI值与干旱等级的加权综合评价模型,评估该地区干旱致灾危险性,剖析其时空变化特征。结果表明:宁夏地区气象干旱呈显著加重趋势,年均SPEI值1972-2011年以0.37·(10a)-1的速率显著减小;该地区气象干旱呈现自南向北逐渐加重的空间分布格局,且干旱加重速度呈现由中部干旱带向南北分别递增的空间变化特征。1972-2011年,宁夏地区干旱致灾危险性呈显著增大趋势,干旱致灾危险性指数近40年减小速率为0.12·(10a)-1;该地区干旱致灾危险性在空间分布上表现为北部引黄灌区高于中南部地区,且危险性的增速呈现中部较缓、南北较快的空间变化特征。     

基于Copula函数的海南热带气旋风雨联合概率特征分析

热带气旋灾害的主要致灾因子为大风和降水,易引发风暴潮、海浪、洪涝等次生灾害,具有典型的多灾种灾害链特征。大风和降水是热带气旋灾害的两个具有代表性的致灾因子,如何表达多个致灾因子的综合强度是一个关键性问题。本研究以海南岛为研究区域,以1951-2014年共298场历史热带气旋过程最大3s极值风速风场以及总降水量时间序列数据为基础,首先利用极值理论分别拟合了海南风雨两个单致灾因子的强度概率边缘分布,其次采用Clayton、Frank、Gumbel Copula函数计算了风雨二维联合概率。并通过K-S检验及AIC、BIC检验等方法优选了拟合函数,然后分别计算了风雨单个致灾因子超过阈值(RPor)和两个致灾因子同时超过阈值(RPand)两种联合重现期,最后基于影响海南的9场历史典型热带气旋损失归一化数据检验重现期计算结果的可靠性。结果表明:对于年极值分布拟合最大3s极值风速用Weibull分布、总降水量用Gumbel分布效果较好;对于边缘概率分布的连接函数,Clayton Copula函数的效果较好;联合重现期RPand相比于联合重现期RPor与历史热带气旋归一化损失率具有更好的相关性。     

基于综合赋权分析的东北水稻低温冷害风险评估及区划研究

农业气象灾害风险评估与区划对农业防灾减灾对策的制定意义重大。以东北三省为研究区,利用日均温、水稻生长发育期、产量和面积数据对水稻冷害风险中的致灾因子危险性、承灾体脆弱性及损失度三要素进行了多指标分析。结合熵值法与层次分析法综合计算指标权重,应用加权综合评价法构建了东北水稻冷害风险综合评估模型。结果表明,冷害风险综合评估指标与典型冷害年水稻单产平均减产率在0.01水平下极显著相关,冷害综合风险等级区划与历史任意冷害发生频率分布大体一致。因此,对冷害风险综合评估模型及区划所做的研究具有合理性,可为防灾减灾提供科学合理的依据。