基于核密度估计的清代中国自然灾害时空分布特征

基于《清史·灾赈志》中的历史灾害信息,提取清代（1644-1911年）自然灾害共24 537县次,重建逐年灾害频次序列,以核密度估计法对5类主要灾害（水灾、旱灾、蝗灾、疫灾、冷害）的空间分布特征进行分析。结果表明:清代自然灾害频次序列没有明显的趋势性特征,而体现为阶段性波动,基于灾害频次30年滑动平均值可提取出4个峰值时段（1644-1673、1721-1750、1812-1841和1872-1901年）;相比于现代,清代灾害类型更加集中在农业灾害,最为多发的是水灾和旱灾,合计占总数的近80%,其次是蝗灾、疫灾和冷害;灾害最为多发的高风险区分布在黄淮海平原和长江三角洲,前者集中了水灾、旱灾、蝗灾的极端多发区,后者除了水旱多发,还是疫灾和冷害的极端多发区; 4个峰值时段的灾种类型组合和灾害多发区均有明显差异,时空变化受到致灾因子、暴露度和脆弱性因素的共同作用。上述工作有助于更好地认识历史灾害发生规律,对于当前及未来的防灾减灾工作具有重要参考价值。     

1368-1948年山西霜雪灾害的特征与周期规律研究

通过对山西1368-1948年历史文献资料的搜集、整理和数学分析,对该区霜雪灾害等级、阶段、周期及其成因进行了研究。在这期间,山西共发生霜雪灾害419次,轻度106次、中度228次、重度85次。灾害变化可分为4个阶段,1368-1579年为第1阶段,1580-1699年为第2阶段,1700-1819年为第3阶段,1820-1948年为第4阶段。第1、3阶段距平值主要为负值,灾害频次较低,以轻、中度灾害为主。第2、4阶段距平值主要为正值,灾害频次较高,以中度和重度霜雪灾为主。小波分析表明,灾害存在着4个明显的周期,即10～13年、20年左右、45～50年和120年左右的周期。降雪或寒流引起的气温骤降至0℃以下是造成山西霜雪灾害的主要原因。共发生6次寒冷气候事件,分别出现在1578-1588、1591-1607、1631-1642、1669-1672、1690-1699和1830-1836年。出现3次异常寒冷灾害年,分别是1653、1892和1929年。     

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。     

山西清代霜雪灾害的特点与周期规律研究

通过对山西清代历史文献资料的搜集、整理和分析,对该地区霜雪灾害的等级、周期及其成因进行了研究。清代山西共发生霜雪灾害252次,其中轻度80次、中度125次、重度47次。霜雪灾害变化可分为4个阶段,公元1644-1703年为第1阶段,1704-1823年为第2阶段,1824-1883年为第3阶段,1884-1911年为第4阶段。其中第1,3阶段为灾害多发阶段,强度较大,以中度和重度霜雪灾为主;第2,4阶段为灾害少发阶段,强度较弱,以轻、中度灾害为主。小波分析表明,清代霜雪灾害主要有2～3 a周期、15 a周期和40 a周期。降雪或寒流引起的气温骤降至0℃以下是造成山西霜雪灾害的主要原因。轻、中度霜雪灾害的温度范围为-6.4～-1℃,重度为低于-6.4℃。山西清代共发生3次寒冷气候事件,出现在1669-1672,1690-1699和1830-1836年;2次异常寒冷灾害年,分别是1653和1892年,寒冷气候事件和异常寒冷灾害年给人们的生命和财产带来了巨大损失。     

清代陕西南部地区洪涝灾害研究

通过整理清代陕南地区洪涝灾害资料,利用历史文献研究法、数理统计法、小波分析法、滑动平均法等方法进行分析,得到陕南地区洪涝灾害发生规律及其与气候环境、太阳活动之间的联系。结果显示：(1)1644—1911年陕南地区共发生洪涝灾害143次,其中一级偏涝发生最多,占总数的76.22%;(2)陕南地区洪涝灾害可以分为3个阶段：第1阶段(1644—1710年)为洪涝灾害低发期,是频次变化小的平稳洪涝灾害型;第2阶段(1711—1800年)亦为洪涝灾害低发期,是频次变化大的洪涝灾害强振荡型;第3阶段(1801—1911年)为洪涝灾害高发期,为该区清代的洪涝灾害期,是高频振荡洪涝灾害型。在洪涝灾害期,洪涝灾害事件频发,发生了2个洪涝灾害事件和1个长达26年的极端洪涝灾害事件;(3)洪涝灾害期和极端洪涝灾害事件显示,陕南清代1801—1911年为该区多雨气候期,1821—1840年为极端多雨气候事件;(4)研究区降水多集中于夏秋两季,因此夏秋两季洪涝灾害频发,春冬则较少。洪涝灾害在时间尺度上大致存在4年、28年和53年3个震荡周期;(5)洪涝灾害高频期处于小冰期气候波动强烈的阶段,APO值以负相为主,...     

中国农作物成灾面积的演化趋势及波动特征研究

综合运用经验模态分解法、剩余法和方差分解法,系统分析了1978—2012年中国农作物成灾面积的演化趋势、波动特征及引起成灾面积波动的灾害类型差异和地区差异,旨在为中国农业生产防灾减灾提供科学依据。结果表明:(1)农作物成灾面积"先增后降",旱灾和水灾是主要灾害类型;成灾面积主要分布在长江中下游区,黄淮海区和黄土高原区。(2)农作物成灾面积的波动特征明显,存在3a和8a左右的准周期波动。(3)在灾害类型上,旱灾和水灾成灾面积波动的总方差贡献为91.77%,是中国农作物成灾面积波动的主要灾害类型。(4)从八大粮食产区看,长江中下游区农作物成灾面积波动的总方差贡献率最大,其次为东北区和黄淮海区,应重点关注这几个地区的成灾面积变化和波动。     

湘江流域洪涝灾害与降水的关系

洪涝灾害是中国最为严重的自然灾害之一，给湘江流域（位于长江中下游）带来了众多的人员伤亡与巨大的经济损失，成为该区域可持续发展的严重障碍。以4—8月份总降水量和大雨强度（日降水量大于25mm）以上降水的频次为指标，分析了湘江流域近50年（1951—1998年）的降水与灾害严重程度的关系。研究表明：（1）湘江流域洪涝灾害程度在1981年前后发生了突变，呈现出显著上升趋势；根据其年代际波动特征可分为3个阶段：即1951—1965年的波动加剧阶段，1965—1973年的波动减轻阶段以及1973—1998年的波动加剧阶段；（2）近50年来湘江流域4—8月份总降水量和大雨强度以上降水频次没有明显的趋势变化，但其存在年代际尺度上的波动，可分为4段：即1951—1967年的波动减少阶段，1967—1977年的波动增加阶段，1977—1992年的波动减少阶段以及1992—1998年的波动增加阶段；（3）自每年4月1日开始，每5天统计一次该时段内的大雨强度以上总降水量，结果表明，自1980年以来，大雨强度以上降雨在时间上有向5、6月份集中的趋势；（4）随着社会经济财富的增加，洪涝灾害在加剧，人类对洪涝适应性对策（包括消极的经济欠发展行动和积极的兴修水利策略）在一定程度上可以缓解洪涝灾害。     

明清时期中国沿海地区海潮灾害研究

明清时期是我国的小冰期,也被称为方志时期,各种自然灾害频发且记录丰富。基于明清文献资料,重建了1368-1911年中国沿海地区海潮灾害的时空分布特征,解析了潮灾的发生原因及其社会影响和应对措施。结果表明:(1)在时间上,潮灾年份上的分布清代较明代更为频繁,月份上的分布较为集中于5-9月,且以7月为最,长期趋势总体上呈现缓慢波动上升,小波分析指出潮灾存在长短不一的周期;(2)在空间上,潮灾发生频次和热点区域呈现明显的地域差异,具有一定的集中性,主要发生在苏浙沪一带;(3)潮灾发生与El Nino、太阳活动和蝗灾暴发有较为密切的关联:El Nino和太阳黑子通过影响台风在我国的登陆最终影响潮灾发生,潮灾通过影响水系格局及水文变迁进而影响蝗灾发生,与蝗灾在年份上对应良好;(4)潮灾危及沿海地区人民的生命财产安全,影响沿海经济的发展,民间大多采用筑堤及筑闸坝、防潮墩和围堰等方法来阻挡海潮灾害的侵袭。     

中国历史时期兵疫灾害的时空变迁研究

战争与疫灾均是人类的顶级灾害,战争与疫灾叠加的兵疫灾害,危害尤巨。中国自先秦至清代(770BC-1911AD)的2 682年中,至少有224个兵疫之年,兵疫灾害频度8. 05%,兵疫灾害波及539县。兵疫灾害频度具有波动上升趋势,先秦两汉(1. 21%)经魏晋南北朝(8. 03%)至隋唐五代(5. 54%)为第一波,宋元时期(7. 35%)经明代(15. 22%)至清代(33. 58%)为第二波。兵疫灾害频度变化具有时序共振特征,1860年代的太平天国运动是中国历史上兵疫灾害最密集的时期;兵疫灾害广度变化具有波动上升趋势,大致以隋唐五代为界,之前影响范围有限,大多只有一个县域,之后影响范围不断扩大,最高可达33个县域。兵疫灾害分布范围由内地向边疆扩散,具有统一时期扩散、分裂时期收缩的总体特征,但内地省份始终多于边疆省份,南方省份始终多于北方省份,兵疫灾害的分布重心始终位于南方地区;北部农牧交错带、中部南北分界线、南部海陆交汇带战争多发,兵疫灾害分布密集; 89. 61%的兵疫灾害分布在以福州为圆心、以福州至兰州为半径的圆弧内。战争诱发疫灾是最主要的兵疫关系(43. 23%),其次是战争伴生疫灾(36. 18%);和平时期兵疫灾害较少,但比重不断上升,总体约占两成(19. 48%);兵疫灾害对普通百姓的危害最巨,所有兵疫灾害中,指向百姓遭殃和军民俱损的占60. 86%。兵疫灾害能影响战争进程,造成人口损失,乃至王朝鼎革。     

江苏千年蝗灾的时空特征与环境响应

利用史料记录建立了江苏北宋至民国近千年来的蝗灾数据库,构建蝗灾等级序列和10a尺度上的蝗灾频次序列,再现蝗灾发生的时空特征,探讨了蝗灾动态与河湖环境变迁及气候变化的关联。结果表明:宋至民国时期江苏有282个蝗灾年份,平均2.8a/10a;蝗灾整体上呈现增多的趋势,蝗灾频次统计揭示有7个蝗灾高发期和7个蝗灾低发期。苏北和苏南地区蝗灾频次和升降趋势整体上较为一致,苏南灾情更甚。小波分析显示,蝗灾暴发没有显著的周期性。江苏历史蝗灾空间分布具有明显的"水缘性"特征,相对集中于湖泊周围和河流沿岸地区,亦有逐步向南、向东扩散的趋势。蝗灾与温度关系不明确,与干旱较为一致。未来亟需开展历史蝗区演化与水系变迁及蝗灾代次细化与追踪溯源研究,以获得更加深入的认识。     

长江中下游地区一季稻高温热害时空变化及其风险评估

利用长江中下游83个气象台站1961-2012年的气温资料和区域内136个县一季稻种植面积、产量等资料,分析了一季稻高温热害发生的时空变化特点,并对高温热害进行了风险评估。结果表明,近52 a来,长江中下游一季稻各级高温热害发生频次的年际变化均呈开口向上的抛物线型。其中,1980-2012年高温热害发生的总频次以14.10次/10a的趋势增加。从高温热害发生频次的地域来看,湖北、湖南和江西3省多且危害程度重,安徽、浙江两省次之,而江苏省最少也最轻。高温热害发生概率高值区主要分布在湖南省南部和江西省南部,概率达40%以上。高温热害灾损率高值区出现在湖北巴东、湖南衡阳、江西吉安,灾损率为10%~14%。高温热害风险度以江西、湖南两省的南部地区较大,极值出现在湖南衡阳为0.36。在全球气候持续变暖的背景下,一季稻高温热害风险度将继续升高。     

渭河眉县段高河漫滩沉积与洪水变化研究

根据粒度指标和历史文献记录,研究了渭河洪水的变化。眉县河漫滩沉积剖面共分为16个沉积层,指示至少发生了16次大小不同的洪水。剖面最上层为2005年大洪水沉积,其它15层是约近120年的洪水沉积层。在考虑了沉积厚度引起的地形增高对粒度成分的影响之后,可以确定这16个阶段洪水深度和规模由大到小的变化顺序为:第15阶段第12阶段第13阶段第16阶段第14阶段第9阶段第10阶段第11阶段第4阶段第1阶段第2阶段第6阶段第5阶段第7阶段第8阶段第3阶段。其中第12,15,13,16,14,9,10,11,4,1阶段为大洪水,第2,3,5,6,7,8阶段为常遇洪水。渭河大洪水的形成主要是由于年降雨量的增加,其次是由于短时间的暴雨造成的。历史文献资料的统计和软件计算表明,眉县渭河洪水发生具有11年和2~7年的周期,分别与太阳活动的11年周期和热带海洋地区的ENSO周期相对应。近400年来,渭河地区洪水的频次变化与太阳黑子数以及我国东部地区的温度变化在几十年尺度上呈近似反相关关系,在太阳黑子数多的时期,我国东部地区温度较高,关中渭河地区洪水发生频次较少。     

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。     

承德市近50年沙尘灾害时空分布特征及成因分析

基于1960-2009年承德市9个气象站的气象数据资料,探讨了承德市风沙灾害的时空分布特征。研究发现:沙尘灾害在承德市的空间差异十分明显,3种沙尘天气的发生日数以丰宁县最多,扬沙日数多年平均达到3.85次/a;3种沙尘灾害发生的空间分布除了整体上呈现由西北到东南递减趋势外,均有一个突出的舌形等值线。这条等值线基本上沿着"丰宁—滦平—承德县"向东南方向延伸,正好与滦河河谷的走向基本一致;从近20年沙尘天气发生的时间分布来看,2000-2002年是近20年来沙尘灾害最为集中和强烈的时期;从月际尺度而言,沙尘天气的发生呈现出"双峰一谷"型的变化,每年以3-5月沙尘天气发生的频次最多,冬季有一个沙尘天气次多期。     

1970—2019年全球陆地破坏性地震人员伤亡时空特征及其贡献率分析

基于区域灾害系统理论,梳理了1970—2019年全球陆地破坏性地震灾害数据,运用地理探测器模型量化了地震致灾因子(震中烈度)、承灾体(人口密度、人均GDP)、孕灾环境(海拔、相对高程、坡度)以及房屋损毁对地震人口伤亡的贡献率。结果显示:(1)1970—2019年全球陆地破坏性地震灾害频次呈现波动上升趋势,地震造成的人员伤亡呈现增加趋势,近20 a来7.0级以下地震造成的伤亡人数有下降趋势。(2)全球陆地破坏性地震灾害约60%分布于地中海-喜马拉雅地震带,约35%分布在环太平洋地震带。(3)房屋损毁对地震造成的人口伤亡贡献率最大,其次是震中烈度和人口密度。海拔、相对高程和坡度三者中相对高程对地震造成的伤亡人数贡献率最大。(4)环太平洋地震带和地中海-喜马拉雅地震带上各个影响因子对地震人口伤亡的贡献率存在差异。     

延安地区明代、清代干旱灾害与气候变化对比研究

根据延安地区历史时期旱灾资料,研究了该地区明清旱灾差异和气候的不同。结果表明,延安地区明代(1368-1643年)276年内,共发生旱灾115次,平均每2.4年发生1次;其中轻度旱灾17次,中度旱灾52次,大旱灾34次,特大旱灾12次。清代(1644-1912年)的269年里,共发生旱灾35次,平均7.7年发生1次;其中轻度旱灾6次,中度旱灾25次,大旱灾3次,特大旱灾1次。延安地区明清旱灾差异显著,明代旱灾频次是清代的3.2倍;明代旱灾等级比清代高,前者大旱灾与特大旱灾占旱灾总数的40%,后者的仅占11.6%。明代干旱气候事件频繁,清代干旱气候事件少见。延安地区明代旱灾发生频繁和等级高的原因是当时气候变干和干旱气候事件频繁出现引起的,说明明代是气候较为干旱的时期。延安地区清代旱灾频次低和等级低是当时降水量较多的结果,说明清代是较湿润的时期。明代和清代大旱灾发生时的年均降水量为440mm左右,特大旱灾发生时的年均降水量为360mm左右。     

中国沿海风暴潮灾害的历史变化及未来趋向

中国是全球少数几个同时受台风风暴潮和温带风暴潮危害的国家之一，风暴潮灾一年四季，从面到北均可发生，本文基于中国沿海近５０年风暴潮灾时间变化和空间分布特点的分析，着重探讨了近５００年全国及长江、黄河、珠江三角洲的历史记录和近５０年实测风暴潮灾发生频次的变化及其与气候波动的关系，并对未来全球变化背景下，中国沿海风暴潮灾的变化趋向进行了讨论。结果表明：近５００年来，中国沿海的风暴潮灾的气温较高的偏暖时段     

江南地区茶树高温热害时空分布特征及风险区划

为研究江南茶区茶树高温热害的时空演变特征及其风险区划。利用江南地区87个气象观测站1957-2007年逐日气象资料,结合前人研究成果,提出了茶树高温热害致灾的气象指标;利用Matlab,Arc GIS9.3及小波分析法统计并分析了51a高温热害的时空分布与多时间尺度变化规律;根据灾害等级发生的频次及强度,构建了高温热害风险指数,并利用该指数对江南地区茶树进行了风险区划。结果表明:(1)江南地区茶树轻度、中度、重度、总热害分布差异显著,基本上呈现南高北低的态势。(2)分析期内,各级灾害年际变化幅度大,呈现出先减小后增加的趋势。(3)各等级灾害存在明显的多尺度特征。(4)茶树高温热害发生的高值区主要分布在浙江金华—龙泉—衢州一带、江西景德镇—樟树—宜春以南大部分地区。该研究结果可为我国南方茶树种植布局和气象灾害防御提供参考。     

中国清代历史水灾时空特征研究

研究历史灾害,有助于了解灾害的发生规律及特点,为自然灾害的风险防范提供基础资料。基于《中国三千年气象记录总集》中的历史水灾资料,建立了清代(1644-1911年)水灾数据库,并从时间和空间两方面分等级(轻中重灾)统计分析清代水灾的格局特征,总结了其发生规律。研究结果表明:清代共发生水灾19009县次,平均每年发生约71县次,年际波动大;清代后期的水灾总县次多于前期总县次,水灾发生呈东多西少的空间格局,主要集中在长江中下游及黄河下游及其它富水区。     

陕南地区清代霜雪灾害及分形特征研究

通过对陕南清代历史文献资料的搜集、整理和分析,研究了清代(1644-1911年)陕南霜雪灾害等级、阶段变化及不同等级灾害周期性等。统计分析显示,陕南清代发生霜雪灾害28次,平均每9.57年发生一次;霜雪灾害可划分为轻度、中度、重度三级,各占灾害总频次的21%,72%和7%;清代霜雪灾害可分为4个阶段,其中1644-1668年和1819-1868年的第1、第3阶段为灾害多发期,而1669-1818年和1869-1911年的第2、第4阶段为灾害少发期。霜雪灾害的自相似性揭示了灾害的分形性,分形结果显示陕南地区清代各等级灾害呈周期变化,且这些灾害的集中性非常强。陕南清代轻度、中度和重度霜雪灾害发生分别存在着16～18 a,7～8 a和46 a振荡周期。该地区霜雪灾害的发生主要是偏暖月的持续性降雪、积雪或由寒流引起的气温骤降造成的。初步确定陕南清代发生了两次霜雪灾害气候事件,时间在公元1649-1663年和1817-1842年。