我国农业水旱灾害的时间分布及重灾年景趋势预测

分析了我国 1970～ 1999年农业水旱灾害的时间分布特征。分析结果表明 :在研究时段内 ,我国农业自然灾害总体上呈增长态势。该时段可划分为两个明显的阶段 :80年代中期以前 ,总灾、水灾及旱灾对农业生产的危害较轻 ;80年代中期之后 ,呈现出影响范围广、损失增大的趋势 ,重灾年份明显增加。旱灾和水灾是威胁我国农业生产最为严重的自然灾害 ,尤以旱灾为甚。我国农业遭受旱灾威胁的范围多年基本不变 ,而旱灾受灾率波动明显 ,成灾率逐年增长 ,这与近几年农田水利设施建设缓慢、灌溉能力降低有关 ;水灾受灾率和成灾率具有特别显著的同步特点 ,表明水灾致灾能力强 ,一旦发生 ,极易成灾 ,水灾危害加剧与防洪、抗洪能力低下及生态环境恶化有关。各灾种的受灾率和成灾率呈正相关关系 ,表明我国农业生产系统的抗灾能力总体上较弱。　　本文还用灰色系统理论的建模方法 ,建立了农业总受灾率 -总成灾率、水灾受灾率 -成灾率、旱灾受灾率 -成灾率的重灾年景灰色灾变GM(1,1)预测模型 ,对未来 10年我国农业灾害趋势进行了预测分析。灰色预测结果表明 ,2 0 10年之前 ,除 2 0 0 3,2 0 0 6年水旱灾害危害较小外 ,其它年份均为灾情严重年份 ,其受灾率和成灾率均高于近 30年的平均水平。其中 ,2 0 0 4 ,2 0 0 7年将为水灾重     

极端降水事件下广西流域洪涝社会经济暴露度分析

利用广西90个气象站56年降水过程资料,采用百位数法确定12 h、24 h极端降水事件阈值,结合地理信息数据,构建广西12 h、24 h极端降水空间模型,获得了广西12 h、24 h极端降水事件空间分布图;利用DMSP/OLS夜间灯光、遥感本底、社会经济统计等多源数据,采用多元线性回归方法,构建像元尺度的广西社会经济空间模型,在此基础上,采用GIS技术,构建不同时段极端降水事件下广西流域洪涝社会经济暴露度模型,获得了100 m×100 m网格的广西12 h、24 h极端降水事件下洪涝人口和GDP暴露度空间分布图。结果表明:不同时段极端降水事件下广西流域洪涝社会经济暴露度具有明显的时空变异特征,12 h事件下,广西流域洪涝社会经济高暴露度分布在降水量为100~250 mm范围内的南流江、郁江、柳江、浔江、红水河、右江、桂江等流域;24 h事件下,广西流域洪涝社会经济高暴露度分布在降水量为100~300 mm范围内的南流江、郁江、柳江、浔江、红水河等流域。     

基于GIS的广西农业暴雨洪涝灾害风险评估

以自然灾害风险评估理论和方法为指导,遥感本底数据、气象数据、基础地理信息数据、社会经济数据为基础数据,构建广西农业暴雨洪涝灾害风险评估指标体系,采用层次分析及加权综合法建立农业暴雨洪涝灾害风险评估模型;借助GIS技术,计算广西农业暴雨洪涝灾害致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性、防灾减灾能力及综合风险指数,并对广西农业暴雨洪涝灾害进行风险区划,采用相关分析法将广西农业暴雨洪涝灾害风险结果与广西历史暴雨洪涝灾情数据进行对比验证,研究结果表明,农业暴雨洪涝风险分布结果与洪涝灾情损失的空间分布基本吻合,南部沿海的风险性最强,西部风险性最小。     

江苏省暴雨洪涝灾害特征分析

通过引入灾度模型,对2004-2013年江苏省253次暴雨洪涝灾情进行了综合评估,给出了灾害等级的划分标准,分析了暴雨洪涝灾害发生频率与降雨量间的关系,确定了临界雨量,构建了灾度预测模型。结果显示:江苏省的暴雨洪涝灾害以轻灾及中灾居多。灾害多发且较重的区域位于西北部、东部及长江沿江地区;灾害少发且较轻的区域位于沿淮及苏南地区。梅雨锋引发的灾害频次最多,热带系统引发的暴雨灾害的灾度最大,而中小尺度对流系统所引发的灾害频次最少、灾度最小。引发暴雨洪涝灾害的临界雨强是18~20 mm/h,过程最大24 h降水量的临界值为35~40 mm。通过选用降水量因子建立的逐步回归方程对轻灾及中灾的空报率偏高,但对大灾及重大灾害的预测结果还是可以接受的。     

江西农业气象灾害的时空演变及其对ENSO特征值的响应

利用线性分析和灰色关联分析法,分析了1970-2014年江西省主要气象灾害的时空演变,及其对主要农作物总产量影响的大小及各项ENSO特征指数对总受灾面积的影响。结果表明:(1)受灾率在30%以下的发生概率比较高,达86.67%。受灾率每10 a增加2.858%,成灾率则每10 a增加1.639%。其中,洪涝、低温、风雹、旱灾受灾率每10 a分别增加2.244%,-0.034%,1.049%和0.59%。(2)对主要农作物总产量影响大小依次为洪涝低温风雹旱灾。(3)洪涝灾害主要分布在赣东北、赣北赣中地区,区域性和阶段性干旱严重,主要出现在中南部,旱灾受灾率总体呈北少南多的区域分布特征。(4)ENSO特征值对农业气象灾害受灾面积的影响大小总体上表现为Nino 1+2Nino 3Nino 3.4Nino 4,其中Nino 1+2和Nino 3区海温距平对江西省的农业气象灾害影响最大,应予以重点监测。     

湖南省农业旱灾的年际变化及重灾年份预测

旱灾是湖南省最严重的农业自然灾害之一,旱灾几乎年年都有发生,且涉及面广,后续和潜在危害较大。湖南省农业旱灾的受灾率异常指数和成灾率异常指数的变化规律揭示:过去58年,农业旱灾具有明显的波动性与阶段性,大致以5年为尺度,轻重灾期交替出现;受灾率与成灾率具有同步性,在重灾期尤为明显;1980年以来灾情更为严重,成灾率、受灾率都较大。湖南省农业旱灾异常指数周期性变化可以分为2个时段,1990年代初期以前存在4个特征时间尺度,分别为3年、5年1、0和21年4个周期;1990年代初期以后存在3个特征时间尺度,分别为3年、7年和17年年3个周期。根据异常指数的变化,建立了农业旱灾灰色灾变预测模型,进行了重灾预测。结果表明,今后20年湖南省农业旱灾将出现5个重灾年份,分别在2010-2011年、2013—2014年2、016—2018年2、021—2022年、2025—2027年期间,间隔为4年左右。     

洪水专题

<正>今年入汛以来,我国极端灾害性天气突发多发,江南、华南、西南、东北和江淮等地区先后出现多次大范围强降雨过程,造成全国大范围洪涝灾害种类多,受灾程度重,贵州、云南、甘肃、吉林、辽宁、广东等多地更引发了滑坡、泥石流等次     

基于FloodArea模型的云南山洪淹没模拟研究

致灾临界雨量法被普遍用于山洪预警,结合Flood Area模型动态模拟山洪灾害淹没是获取临界雨量的新方法。对2012年云南宣威"7.12"山洪灾害进行实地调查,获取山洪沟基本参数及隐患点淹没高度,利用周边气象站逐时降雨量进行淹没模拟。结果表明:当临界雨量分别为42 mm、85 mm、136 mm和180 mm时,达到各山洪灾害等级淹没高度,即得出各等级致灾临界雨量。对比实测值和模拟值后得出,此模型具有一定的参考价值,但需更精确的地理信息数据支撑。     

中国农业自然灾害可接受风险水平研究

农业自然灾害可接受风险水平的确定是实现农业灾害风险管理和区域农业可持续发展的有效途径。基于2010—2020年中国农业和农业自然灾害(包括干旱、洪涝、地质灾害、台风、风雹、低温冷冻和雪灾等)损失数据(不含港澳台地区数据),分析农业自然灾害的时空分布特征,并在最低合理可行原则(As Low As Reasonably Practicable,即ALARP原则)下,应用F-N曲线法,构建不同风险厌恶程度的全国及其7大地理分区的农业自然灾害可接受风险曲线。结果表明：(1)2010—2020年中国农作物受灾率总体呈下降趋势,农作物成灾率为先波动上升至2015年达最高值后又波动下降,农作物绝收率总体呈上升趋势;华北和西北地区是我国农作物年均受灾率和成灾率最大的地区,而华南地区是农作物年均成灾率和绝收率最小的地区;(2)风险厌恶程度分别为1、1.5和2时,农业自然灾害致1万hm²农作物年绝收的累计频率分别不超过0.12、0.07和0.02为可接受风险,超过0.50、0.15和0.07为不可接受风险。不区分风险厌恶程度,农业自然灾害导致农作物年绝收面积超过300万hm^...     

宋元时期豫西山地丘陵区洪涝灾害时空分布特征

通过对历史文献资料的整理分析,提取了北宋和元代豫西山地丘陵区的洪涝灾害信息,对比分析了两个时期洪涝灾害发生的时空分布特征。结果表明:(1)宋元时期豫西山地丘陵区洪涝灾害频发,北宋平均3.29 a发生1次,元代2.74 a发生1次,均以轻中度灾害为主,分别占全部灾害的76.5%和63.2%;受灾类型均以雨灾型为主,其次为河溢型和河决型,北宋3种类型的频次比分别为56.9%,29.4%和13.7%,元代则分别为60.5%,26.3%和13.2%,当地降水是这一地区洪涝灾害发生的根本驱动力。(2)北宋前60 a洪涝灾害频发,之后趋于减少,元代则前期少中后期多,季节变化上两个时期均集中于夏秋季节。(3)宋元时期洪涝灾害均主要集中于伊洛河流域中下游地区及黄河干流沿线,但北宋空间不均衡性突出,由西南向东北增多,元代空间差异性则显著减小。(4)极端降水、持续性降水及地理环境因素是造成宋元时期洪涝灾害空间分布差异的重要因素。(5)宋元时期洪涝灾害具有共同的3.2a,7~8a和25~27a的周期,且与现代气候条件下的汛期降水等因素存在不同尺度的响应关系。     

洪水专题——变害为利，与水和谐相处

今年入汛以来,我国极端灾害性天气突发多发,江南、华南、西南、东北和江淮等地区先后出现多次大范围强降雨过程,造成全国大范围洪涝灾害种类多,受灾程度重,贵州,云南、甘肃、吉林、辽宁、广东等多地更引发了滑坡、泥石流等次生灾害,给人民生活带来极大损失。     

暴雨洪涝敏感性影响因子分析及评估--以江西安义县为例

由于区域地理环境存在差异,洪涝敏感性影响因子的选取主要根据区域地理特征及个人经验确定,缺乏统一的标准、系统的分析和科学的评价。洪涝灾害与影响因子之间是复杂的、多变量的非线性关系,与研究区的地质、地貌、土地覆盖等诸多因素密切相关。针对不同的研究区域,搜集尽可能全面的影响因子并对其进行优化选取是实现洪涝敏感性准确评估的前提和保证。南昌市安义县位于潦河中下游,是洪涝灾害的主要受灾区域。基于遥感影像数据和地理信息系统技术,以安义县为例开展暴雨洪涝敏感性影响因子分析及评估研究。首先,利用成灾前后哨兵一号雷达影像提取安义县2016年6月30日至7月5日暴雨洪涝的淹没范围,选取高程、降水、用地类型、距河流距离、坡度等15个洪涝敏感性影响因子。然后,基于随机森林模型对15个影响因子进行重要性排序,按照排序结果对影响因子逐步精简,并基于神经网络模型对影响因子进行优化选取。最后,基于优化选取后的影响因子,采用神经网络模型进行安义县洪涝敏感性评估,并用实例验证洪涝敏感性评估结果的可靠性。研究结果表明,在精简收敛指数、坡向、剖面曲率、地形位置指数和汇流动力指数5个最不重要的影响因子后,神经网络模型的性能有一定提升;敏感性等级为中等及中等以上区域主要分布在潦河两岸,约占安义县总面积的1/3,近70%的洪涝分布在敏感性中等及中等以上区域,洪涝发生在洪涝敏感性等级为中等及中等以上区域的可能性非常大,洪涝敏感性评估结果与安义县实际情况相符。     

应用联合极值分布评估热带气旋影响风险——以“海葵”对上海地区影响为例

热带气旋成灾是致灾因子、受灾对象的物理暴露与脆弱性以及应对灾害能力等共同作用的复杂的非线性过程。在应灾能力无显著变化的前提下,受灾风险大小及灾情轻重常与热带气旋风雨的影响强弱相一致。热带气旋风雨越大,越趋于小概率事件时,其超出承灾体忍受能力或设防标准可能性越大,导致严重灾害的可能性越大。所以,可根据热带气旋风雨强度的出现可能性大小确立风险阈值判据,以此评估影响风险程度。该研究应用了气象随机现象在时间域与空间域分布上具等价性的原理,以热带气旋"海葵"对上海地区影响为例开展试验,建立了以日降水量区域极值、极大风速区域极值为边际分布的热带气旋风雨影响强度联合分布模型。结果显示,根据联合分布模型得出的热带气旋影响风雨共现超越概率能较好地表征影响风险程度,尤其对受灾严重的高风险区有相当确定的鉴判。这为基于气象资料提高极端事件影响评估的准确性提供了有价值的思路,也为规避及转移风险或合理利用资源提供客观依据。     

暴雨灾害人员损失风险快速预评估模型

研究在暴雨灾害致灾因子强度分析、孕灾环境敏感性评估等基础上,把人作为主要的承灾体,用人口密度来评估风险暴露因子;参照北京地区暴雨洪涝的历史灾情资料,建立致灾因子强度(等效日雨量)与人员损失之间的损失系数估算方程;以不同时段外出人员的比率作为时间纠正系数;最后用因子乘积方式建立人员损失风险预评估模型。以"7·21"和"6·23"暴雨为个例,进行了模型的应用及检验分析。"7·21"个例选用的雨量数据是BJ_RUC(24h)预报雨量场,"6·23"选用较为贴近实况的BJ_ANC定量降水估计QPE资料。检验发现模型估算的"7·21"暴雨人员损失总数在数量级别上与实况比较接近,而基于空间网格的人员损失风险预评结果与实际遇难人员发现地点在空间分布上基本一致。尽管"6·23"暴雨的人员损失预评估的总数不足1人,但在局部地区的损失风险仍然较大,个别格点甚至达到0.40人的风险水平。而这次暴雨过程导致了比较严重的城市内涝,实际上也发生了几例比较偶然的人员因灾死亡事故。实例应用表明损失预评估可反映出人员损失的基本情况及风险水平,可用于决策气象服务及预警信息发布的主要依据。     

基于云模型的暴雨洪涝灾害风险分区评价

在自然灾害系统论及自然灾害风险评估理论基础上,利用宣城市17个水文站1970~2013年逐日降水资料,结合各县区社会经济数据、宣城市DEM数据和土地利用数据等,选取致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力4个因素及其下13个具体指标作为评价指标,构建了基于云模型的宣城市暴雨洪涝灾害风险评价模型,借助ArcGIS空间分析技术绘制了宣城市暴雨洪涝灾害风险综合指数图。暴雨风险较高的区域主要分布在宣城南部地区,包括泾县、旌德县、宁国市、宣州区和广德县南部地区,且暴雨洪涝灾害风险从南到北逐渐递减,暴雨洪涝灾害高风险区集中在山区、河网及人口密集区。     

云南极端气候干旱的特征分析

应用云南124个站点1961-2011年的旬、日、月降水和气温资料,采用综合气象干旱指数和逐日降水分析云南1961年以来的干旱强度。以云南的干旱过程强度指数为-50、区域代表站的干旱过程用强度指数为-100以上选取极端干旱较为合适,选取干旱强度最大1962/1963、1968/1969、1978/1979和2009/2010年为极端干旱年进行分析表明,在4次极端干旱过程中,强度最强的是2009/2010年出现的秋冬春初夏连旱,是有气象记录以来最强的,其造成的危害及经济损失也最大,其次是1978/1979年、1968/1969年和1962/1963年出现的冬春初夏连旱。云南干旱灾害出现频繁、持续时间长,其分布具有一致性的特点,干旱出现的时段大致在冬、春及初夏季,而近年来秋季干旱呈频发之势。由于云南降水分布极不均,造成各地干旱强度指数存在差异。除滇西、滇西南局部边沿地区降水偏多,出现极端干旱相对较少外,云南大部,特别是云南中部及东部地区最容易发生极端干旱。从1970年代以来,云南出现严重干旱的强度及持续时间呈加重趋势。     

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。     

基于智能网格预报的江西暴雨灾害风险预评估研究

利用1951—2022年江西降水实况、逐日智能网格降水预报产品、暴雨灾情损失，地形DEM、河网密度及GDP、人口等数据，分析了江西暴雨灾害风险的主要影响因素，从暴雨灾害致灾因子危险性、孕灾环境敏感性和承灾体易损性三方面，构建了江西暴雨灾害风险评估模型。利用模型对2010—2020年135次暴雨过程灾害风险进行评估检验，结果显示该模型较为合理；对2019年6月6—11日江西暴雨过程进行灾害风险评估，结果显示该过程中吉安北部至赣州东北部、上饶东部为重度到极重度受灾区；再对2022年6月12—15日江西暴雨过程进行灾害风险逐日预评估；两者结果均与灾情实况分布大体一致，总体效果较好。     

气候变化条件下21世纪中国九大流域极端月降水量时空演变分析

基于广义极值分布(GEV)建立了极端降水统计模拟模型,以20 a一遇重现期定义极端降水事件,利用误差订正与空间分解方法(BCSD)降尺度后的耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的全球气候模式模拟及预估月降水数据,对中国九大流域未来21世纪极端月降水量时空变化进行了预估分析,同时评估了CMIP5数据(降尺度后)对中国区域极端降水事件的模拟效果,探讨了极端降水和平均降水之间的相关性特征。结果表明:CMIP5数据在中国区域模拟效果良好,基本能保证在一个较高的可信度水平;1901-2005年历史极端月降水量呈"东南多、西北少"的分布格局,未来21世纪上下半叶各流域极端月降水量分别表现出+3.2%~+12.8%和+7.7%~+24.7%不同程度的增长趋势,增强变化形成近似由西北往东南"高-低-高"的空间分布格局;未来情景模式假定的辐射强迫加剧了未来极端月降水量的增长变化,尤其表现在21世纪下半叶;极端降水和平均降水在未来变化方面,北部和中部流域基本保持正相关性,而南部东南诸河流域和珠江流域呈负相关性。     

杭州市极值暴雨的统计建模与频率计算研究

以杭州市1951—2012年的逐日降水资料为基础,通过极值统计理论中的广义极值分布和广义帕累托分布分别模拟城市暴雨的年最大值序列和超阈值序列,采用极大似然估计法估计模型参数,采用分位数图和Kolmogorov-Smirnov方法对拟合结果进行拟合优度检验,并借助轮廓似然函数估计方法估计模型关键参数及设计暴雨的置信区间。研究结果表明:虽然广义极值分布和广义帕累托分布的分布类型和样本序列存在一定差异,但两种分布关于杭州市暴雨极值的统计推断结果比较相近。在样本资料长度有限的条件下,应重视暴雨极值不确定性的分析研究。轮廓似然函数法可以反映重现期长短对设计暴雨置信区间的影响,有助于定量估计设计暴雨的置信区间。此方法和研究成果对于评估杭州市暴雨极值及其不确定性具有理论与实际意义,可为城市洪涝规划与工程设计提供技术支撑。