Index System and Influence of Drought in Northwest China

Abstract

In this paper, the index systems of the agricultural drought and decrease percentage of grain crop are established. The trend and influence of drought in the region is analyzed based on the 50 years (1951–2000) statistical data of precipitation and 52 years (1951–2002) agricultural drought of the region, including five provinces: Shaanxi, Gansu, Ningxia, Qinghai and Xinjiang. The result shows that the drought disaster is increasing and the most serious were in the 1970s and 1990s, and main agricultural drought is a great disaster incident. The regression prediction equation of drought and flood grades and agricultural drought areas grades are set up by the harmonic wave method, and forecasting the drought will lighten during the first ten years of the 21st century.     

干旱灾害对江西省农业生产的影响及其对策

江西是农业大省，是国家重要的粮食主产区。近10 a来江西省干旱发生频繁，导致农业生产损失严重，威胁到农业的可持续发展。基于历史文献与资料，结合江西省农业厅的农业灾情调查数据和干旱指数最高的星子县、都昌县调研数据，着力分析近10 a来江西省的干旱状况及其对农作物生产的影响，探讨农业干旱灾害的成因。研究结果表明:江西干旱灾害以秋旱为主，近10 a年对江西的粮食和棉花生产造成重大损失，尤其是鄱阳湖区地区；江西农业干旱灾害的主要成因包括降水分布不均匀、红壤持水能力低、水利设施年久失修、植被结构破坏和易改变水文过程的大型水利设施建设。最后针对农业干旱灾害的主要成因，提出了减轻干旱灾害对农业生产不利影响的对策     

近60多年来滇池流域干旱特性及重现期分析

根据滇池流域3个气象站、3个水文站、2个水位站、14个水库站建站(1950 s)至2014年的逐月(日)气象、水文观测系列,采用标准化降水指数(SPI)、标准化径流指数(SRI)以及干湿指数(Ia)三类干旱指标,按游程理论识别干旱事件、确定干旱历时和干旱烈度两个特征变量;通过小波分析揭示干旱历时和烈度的周期性规律;运用Gumbel Copula函数构建干旱历时和烈度的联合分布,计算干旱联合、同现重现期,及前一场干旱影响下的后一场干旱发生的条件重现期。结果表明,滇池流域干旱趋于严重;气象、水文、农业3类干旱的干旱历时或烈度,均具有100年以上变化周期;近期的干旱(2012-02~2013-04)为1950 s以来最严重干旱,联合、同现重现期分别达120.48和224.41 a,受上一场特大干旱(2009-05~2010-03)的影响,条件重现期高达271.82 a,持续干旱的叠加效应加剧了旱情和灾害程度。从滇池水位变化、区域大气环流异常、三类干旱规律、干旱史料文献及湖泊沉积物等多方面对比分析,印证了成果的科学合理性。     

基于SPEI的湖北省近52年干旱时空格局变化

根据湖北省及周边地区40个气象台站1960~2012年实测气象资料,基于多时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),选取干旱频率、干旱站次比和干旱强度等评估指标,研究结果表明:湖北省干旱影响范围总体较大,全域性干旱年份达54%;但干旱强度偏轻,平均干旱强度为0.65,近52a来仅有两次重旱年,干旱强度在中旱及以下的年份占85%,且年际差异较大;省内干旱强度和站次比变化趋势基本一致,近52a来,总体均呈不明显上升趋势,趋势率分别为0.041/10a和3.692/10a,20世纪80年代前后呈先下降后上升趋势;湖北省总体干旱发生频率较小,52a平均干旱频率在16.5%~18.2%之间,空间分布特征呈现东高西低的特征;干旱发生频率呈先下降后上升的趋势,20世纪70、80年代最低;2000年以后干旱强度、站次比和频率均达到最高,并且有持续上升趋势。     

近45 a来我国农业气象灾害变化特征及其对粮食产量的影响

利用农业部种植业管理司发布的数据,针对近45 a(1970~2014年)来我国农业气象灾害变化特征及其对粮食产量影响的问题,采用数理统计和偏相关分析方法进行了研究。结果表明:黑龙江、山东和河南是受灾和成灾面积最大的省份;山西和内蒙古是受灾率和成灾率最高的两个省份;旱灾是我国主要的气象灾害,洪涝灾害波动明显,沿海地区台风灾害持续上升;东北地区旱灾比重增加,低温灾害有所减轻;华东地区洪涝、低温和台风灾害比重增加;华北地区低温和风雹呈现上升趋势;华南地区台风灾害增长显著;西北地区风雹和低温增加;西南地区旱灾和洪涝走势相反;中南地区旱灾减轻,洪涝加重;气象灾害直接影响到粮食总产量,干旱和洪涝灾害影响尤为明显;气象灾害与粮食产量的关系呈现出先上升后下降趋势。     

2011年长江中下游春旱的气候特征分析

利用我国高分辨率逐日降水资料，从降水量、无降水日数、连续无降水日数、气象干旱指数（CI）等指标对2011年春季长江中下游地区发生的气象干旱进行了分析评估。结果表明，2011年春季长江中下游地区降水量为近60 a同期最少，无降水日数、气象干旱影响范围均为近60 a同期最大，重度以上气象干旱日数为近几十年来同期罕见。此次严重气象干旱具有强度强、持续时间长、干旱范围广、影响程度重等特点，为近60 a来长江中下游地区春季发生的最严重的气象干旱，对水资源、水产养殖业、农业生产等造成了重大影响。还从大气环流、水汽输送角度对气象干旱的成因进行了初步分析，认为2011年冬春季北方冷空气势力强大，向南扩张明显，南方热带对流系统不活跃，向长江中下游地区水汽输送弱，是造成此次气象干旱的主要原因     

基于GEV干旱指数和DFA方法的苏北地区季节性干旱研究

为分析近年来江苏省苏北地区季节性干旱灾害特征,利用苏北五市1989~2013年的逐月降水量资料,建立月降水量的广义极值分布函数,通过分析广义极值干旱指数(GEVI),研究苏北五市近25a的季节性干旱分布和干旱等级的时空变化特点。在此基础上,利用去趋势波动分析方法(DFA)对苏北五市月平均降水量的周期性规律进行研究。结果表明,苏北五市的月降水量均服从广义极值Fréchet概率分布,且具有从西北(徐州)地区向东南沿海(盐城)地区递增的空间分布特征,整体上属于干旱灾害频发的地区,且以轻旱为主且季节性特征明显。苏北五市的月降水量存在幂律相关性,即降水量具有较强的正长程相关性,因此,未来苏北地区干旱的总体趋势将与过去特征正相关。     

近40年来中国农作物与耕地受灾时空特征及影响因素分析

中国作为农业大国和自然灾害最严重的国家之一,自然灾害会对农作物和耕地造成严重影响。基于1978～2017年中国31个省(自治区、直辖市)农作物受灾面积与灾毁耕地面积等灾情数据,结合气温、降水等气象数据和地形数据,采用计量分析、Morlet小波分析和空间分析等方法,分析我国农作物和耕地受灾的时空分布特征,并探究农作物受灾面积的周期性以及农作物受灾面积、灾毁耕地面积与气温、降水和地形之间的关系。结果表明:1978～2017年农作物受灾主要以旱灾和水灾为主,农作物受灾面积和灾毁耕地面积均呈下降趋势,且农作物受灾面积有30年左右的显著变化周期;不同灾种的空间分布存在差异,其中农作物受灾较大的区域主要是华北平原、东北平原和长江中下游平原等农业较为发达区域,灾毁耕地面积主要分布在毗邻胡焕庸线两侧的省份(直辖市、自治区),且以西南地区为最,洪涝、滑坡、泥石流是造成灾毁耕地的主要原因;农作物水、旱灾害与降水,农作物冷冻灾害与气温,灾毁耕地与平均坡度、坡度大于15度面积比在置信区间呈现正、负、负、正、正的相关关系。在政策设计上掌握农作物和耕地受灾的时空特征和发生规律,将对减少农业自然灾害损失和提高防灾减灾能力具有重要的意义。     

湖南鼎城农业旱灾脆弱性的变化及原因分析

农业旱灾的形成是降水不足或不均与农业生产系统脆弱性共同作用的结果,承灾体脆弱性的高低会起到“放大”或“缩小”灾情的作用,降低承灾体的脆弱性是抗灾减灾的主要和有效途径。选择湖南省鼎城区为研究区,发现在降水量及其季节分配相似,即致灾强度相似的两个年份（1988年和2001年）,粮食因灾损失量前高后低。通过建立包括作物需水亏缺指数、耕地的灌溉便捷指数、耕地平坦指数、耕地生产投入指数等7个指标的评价指标体系,分别对1988年和2001年该区的农业旱灾承灾体脆弱性进行评价。结果显示该区的承灾体脆弱性明显降低,分析其原因,发现作物结构调整（中稻播种面积比例的适当增加）、耕地条件和生产力的改善、利用灌溉条件能力的提高有效地降低了该区农业旱灾承灾体脆弱性,减小了粮食生产的因灾损失。为致灾因子相似、承灾体脆弱性不同会“放大”或“缩小”灾情提供了实证案例。     

长江中下游地区旱涝急转的阈值诊断及危险性评估

选择与长江中下游地区夏季旱涝异常有关的15项大气环流指数作为自变量,以旱涝急转指数为因变量,采用非线性非参数的分类与回归树方法(CART)预测旱涝急转成灾的危险性等级。CART不仅能够提取出主要致灾因子,同时可以诊断不同影响阈值条件下,旱涝异常的类型及危险性等级。研究结果显示,夏季和春季北极涛动指数、春季亚洲径向环流指数,以及春季亚洲区极涡面积指数4项指标是旱涝突变成灾的主要影响因子,对旱涝急转成灾的危险程度具有很好的表征作用。当夏季北极涛动指数大于1.11时,更容易发生涝转旱事件(危险性等级为1级),而当夏季北极涛动指数小于或等于1.11,同时春季北极涛动指数大于或等于-1.11时,更容易发生旱转涝事件(危险性等级为6级),其他危险性等级的条件也可从模型中直接判读出来。采用2011~2013年的实测数据和模型预测结果进行对比,两者非常接近,验证了模型的可靠性。采用的CART方法为长江中下游地区旱涝急转致灾的等级预测提供了一种新的思路。     

干旱对生态系统脆弱性的影响研究——以长江中下游地区为例

将干旱作为定性事件，以长江中下游地区为研究对象，基于生态系统过程模型的动态模拟，根据IPCC有关脆弱性的概念，以生态系统功能特征量偏离多年平均状况的程度及其变化趋势分别定义生态系统对降水变化的敏感性和适应性，在生态系统的尺度上评估其对干旱的脆弱性。结果表明，长江中下游区域生态系统对降水脆弱性的空间分布有较为明显的区域差异。轻度脆弱及以下的生态系统占区域总面积的65%，主要分布在区域的中南部。重度脆弱和高度脆弱区域约占20%，主要分布在长江中下游的西北部。区域内生态系统对降水变率的平均脆弱度为轻度脆弱。干旱会显著增加研究区生态系统的脆弱性，具体表现为干旱导致原本不脆弱的生态系统脆弱度增加，而对脆弱度较高的生态系统的脆弱性影响不大。不同类型生态系统对干旱的响应稍有差异，干旱导致森林生态系统和农业生态系统的脆弱性均有所增加，但农业生态系统对干旱的脆弱性更高于森林生态系统。在研究区内，干旱对生态系统的影响会持续一段时间，但在干旱过后一年，不论是农业生态系统还是森林生态系统的脆弱性均有进一步上升，但相对多年平均水平没有显著差异     

农业洪涝灾害脆弱性成因分析及评估——以湖南省衡阳市为例

自然灾害灾情是灾害系统的脆弱性和致灾因子的风险性共同作用的结果。在同一致灾强度下，灾情随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，因此灾害脆弱性的研究对防灾抗灾具有重要的意义。衡阳市是湖南省重要的农业生产基地之一，也是洪涝灾害较重地区之一。灾害损失与衡阳市农业洪涝灾害脆弱性密切相关，这种脆弱性是自然因素和人为因素在一定的时空条件下耦合的产的。分析了汛期降水和暴雨、植被和土壤、水利设施、经济发展水平等因素在洪涝灾害脆弱性形成中的作用。依据长时间序列的气象资料和经济统计数据，运用数学模型和有关优化分析方法，对衡阳市农业洪涝灾害脆弱性进行定量评估，得出结论：西南部、东北部的洪涝灾害脆弱性高于西北部、东南部的脆弱性。这种规律性与该区洪涝灾害历史发生规律有一定的对应性，说明本研究对该区防洪抗涝决策有一定的借鉴作用。     

农业旱灾承灾体恢复力的影响因素——基于野外土地利用测量与入户调查

恢复力作为刻画人类自身响应和发挥主体能力、积极抵御和适应外界变化的指标，在灾害学领域的引入进一步丰富和明晰了灾害承灾体的性质，与脆弱性具有同等的重要性。但当前对灾害恢复力的研究不足，如何界定灾害恢复力的特征、诊断和定量评价恢复力尚存在较大的探讨空间。在湖南鼎城高排河流域野外土地利用现状测量与入户调查所得数据和气象数据的基础上，应用数学统计方法重点分析了土地利用、农户经济、文化素质状况等因素与农业旱灾承灾体恢复力的关系。结果表明，地貌类型与海拔高度从较大尺度上决定了农业旱灾承灾体恢复力的大小，水源地位置及其蓄水能力、水田与旱地的比例关系、劳动力文化水平、农户实际年收入和非农收入比例是影响农业旱灾承灾体恢复力的主要因素。     

长江上游干旱灾害分析及防灾减灾措施

分析了长江上游历年干旱灾害发生的频率、危害程度和演变趋势。长江上游受太平洋高压和地形的影响，造成四川盆地西部和黔西北的春旱、盆东伏旱，盆中黔东北旱伏连旱，以及金沙江与大渡河的干热旱型。干旱的危害程度既受天气背景的影响，又与人类活动方式密切相关，异常的天气过程只有在人口密集，生产发达的地区才能形成显著的灾害，从近三百年的水文气象条件看，洪水发生略有加强，而干旱则略有减弱。但是近代工农业高速发展，人口     

安徽省主要气象灾害趋势演变及其对粮食总产的影响

为了揭示安徽省主要气象灾害的现状和变化规律，保障粮食作物稳产高产。该文利用1986~2017年安徽省78个市、县的干旱、洪涝、风雹、低温冷冻害和雪灾等4类主要气象灾害的受灾、成灾率数据，采用气候倾向率、灰色关联度和R/S分析方法，分析了全省4类主要气象灾害的时空变化特征和未来发展趋势及其与粮食总产的关联度。结果表明：（1）全省4类气象灾害的受灾、成灾率均随年代呈下降趋势，近10年受灾、成灾率明显偏少；高值区多出现在淮北地区、皖南山区和大别山区，低值区大多出现在沿淮、江淮和沿江地区。（2）未来安徽省干旱受灾、成灾率将继续下降，洪涝将持续不明显的下降趋势，风雹、低温冷冻害和雪灾将由下降趋势转为平稳或略有上升的趋势。（3）4类气象灾害的受灾、成灾率与粮食总产量的关联度由高到低的排序均为: 洪涝、低温冷冻害和雪灾、干旱、风雹。由此说明洪涝是影响安徽省粮食生产最主要的气象灾害。     

基于EEMD和EOF的鄱阳湖流域近550 a来旱涝时空变化

利用鄱阳湖流域及周边地区5个站点1467~2016年旱涝灾害史料，结合《中国近五百年旱涝分布图集》数据和现代器测降水资料，基于相关系数权重法集成重建了鄱阳湖流域近550 a旱涝序列。采用集合经验模态分解和经验正交函数等手段分析了鄱阳湖流域近550 a来的旱涝时空变化特征。结果表明：（1）鄱阳湖流域旱涝序列的各IMF分量变化规律符合自然信号的非线性变化的特征，主要的高频变化周期有2~3 a、7~8 a；中低频变化周期有22 a、36 a；低频变化周期有110 a、220 a等。（2）旱涝序列空间场的EOF分解表明，前4个模态的累积方差贡献率为93.68%，收敛效果明显。第一模态为区域整体变化一致；第二、三模态分别代表南北方向和东西方向上旱涝变化不一致；第四模态代表赣南地区的极端降水类型。（3）主要空间模态的时间系数功率谱分析结果表明，旱涝空间场模态的变化周期与旱涝序列EEMD分解的结果基本一致。 关键词： EEMD；EOF；旱涝变化；时空特征；鄱阳湖流域     

生态破坏诱发中国水旱灾害程度及计量——以90年代为例

生态破坏表现为植被破坏、水土流失、水系统淤塞，利用自然致灾因子和生态破坏因子可以构建水旱灾害的致灾函数。本文利用灾函数计算了生态破坏对中国９０ 年代水旱灾害的致灾影响度     

自然灾害水平对农户投保意愿的影响分析——基于湖北微观调查数据

基于湖北省仙桃、监利、竹溪3地农户微观调查数据，分别研究5类自然灾害频率与损失度对于农户投保意愿的影响程度，建立probit模型进行实证分析。研究表明：湖北地区水灾和旱灾情况最为严重，其发生频率与损失度均对农户投保意愿产生显著的正向影响；病害和虫灾损失度对农户投保意愿具有显著的促进作用，其发生频率对农户投保意愿的作用不明显；与自然灾害发生频率相比，损失度对农户投保意愿的影响更大；农户投保意愿与实际投保行为存在明显背离之处，旱涝保收地区存在投保过度现象，灾害严重地区存在投保不足现象。根据结论提出相关政策建议：旱涝保收地区应适当削减农业保险投入；农业保险应向自然灾害严重地区倾斜；以赈灾的形式解决严重自然灾害问题。     

黄土高原半干旱区雨水利用与可持续农业发展研究

黄土高原半干旱区是一个特定的生态类型和重要的农业区域 ,严重的水土流失和频繁的干旱是该区农业可持续发展的主要制约因素。本文在分析雨水利用可行性的基础上 ,提出了农业发展的有效模式———集水型生态农业 ,它不仅适应于当地的雨水等自然资源条件 ,更适应生产力发展水平 ,易于在农户水平上推广 ,并且具有显著的经济、生态和社会效益 ,是实现该区农业可持续发展的战略性举措 ,同时也为“退耕还林 (草 )”开发战略的实施提供了一个思路     

近50a江西省旱、涝变化趋势及驱动因素研究

基于江西省5个气象站(赣县、吉安、南城、南昌、景德镇)近50 a(1961~2010年)平均气温、最高、最低平均气温、相对湿度、风速、日照时数、降雨量等逐月平均资料,计算江西省干旱侦测指数(Reconnaissance drought index,RDI),分析旱情、涝情变化趋势。同时,运用多元回归法分析主要驱动因素。研究结果表明,1961~2010年江西省年及四个季节的降雨量、平均相对湿度与RDIst值均呈现极显著的正相关关系(p0.01),而日照时数则与RDIst值呈现极显著的负相关关系(p0.01)。降雨量对江西省旱、涝变化的贡献率最大,为42%~58%;其次是平均气温和相对湿度,分别为11%~19%和7%~19%;平均风速和日照时数对江西省旱、涝变化的贡献率较小。降雨量、相对湿度的增加,日照时数的减少共同导致了1961~2010年江西省年际尺度和春季RDIst值的增加,表明江西省总体从偏旱向偏涝转变。1961~2010年江西省夏季、秋季和冬季RDIst没有明显的增长或降低趋势。