基于种植结构调整的农业生产适应性分析——以内蒙古乌兰察布市为例

提高农业旱灾适应性,有利于降低农业旱灾风险,使农业生产在与旱灾风险共存中求得可持续发展,而种植结构调整是主要的农业生产适应措施之一。以内蒙古乌兰察布市为案例区,基于统计年鉴数据,分析了该市近50 a以来的种植结构调整情况;并结合区域降水年内及年际变化特征,对基于政府政策驱动下的种植结构调整进行了分析。基于粮食产量波动与降水波动的关系,评价了农业生产的气候适应度。结果显示,种植结构调整作为旱灾适应性的有效调整措施,保证了该区农作物单产在降水波动增大的条件下仍呈现逐年增长的趋势,1995年以来区域农业旱灾适应性明显增强,更适于气候暖干化条件。     

旱情评定与灾情指标之探讨

旱灾统计的标准不一致,以及灾情数据中存在人的主观意识,降低了灾情数据的可信度。为了能够较科学地评估和检验农业干旱,本文提出了水平衡干旱模拟模型。该方法指标评定旱级时综合考虑气候-土壤-植物体系和各时段旱象对整个作物旱情的影响程度。通过实际应用其计算结果符合各地情况。     

干旱综合风险指标的构建及风险区划——以河北省冬麦区为例

以河北省冬小麦种植区为例,基于自然水分亏缺率指数、降水距平百分率指数和抗旱指数,构建了干旱风险综合指标,并开展了风险区划;同时,利用冬小麦单产减产百分率和该区域历史旱灾发生频次资料,比较并验证了干旱风险综合指标和风险区划结果。结果表明,所构建的干旱风险综合指标适用于冬小麦的干旱风险区划,对于冬小麦因旱灾造成减产的风险评估和预测具有一定的参考价值。     

亚洲季风区过去700年来夏季极端干/湿事件多尺度变化特征分析

长期器测数据的缺乏妨碍了对亚洲季风较长历史时期的时空变化特征及对这一变化背后的驱动因子的深入研究,MonsoonAsiaDroughtAtlas（MADA）资料是根据亚洲季风区内300多个不同地点的树木年轮而测定的一个历时700年（1300－2005年）的在整个亚洲范围内的季风变化记录。利用MADA资料中504个格点逐年夏季的帕尔马干旱指数（PalmerDroughtSeverityIndex,PDSI）,以5年为一个间隔得到1300－2005年夏季整个区域内处于极端湿润、严重湿润、极端干旱和严重干旱等级格点数的变化序列,分析了各序列的整体变化特征;针对气候系统的非线性/非平稳性和气候层次理论,采用集合经验模态分解（Ensembleempiricalmodedecomposition,EEMD）方法对亚洲季风区过去700年来的极端干/湿事件进行多尺度分析,求出各个序列的本征模态分量（IMF）,分析了各IMF分量的方差贡献率,并对各个IMF分量进行了显著性检验;基于不同时间尺度的IMF分量,分析了亚洲季风区过去700年来极端和严重等级干湿状态在不同时间尺度的振荡变化特征,以及各个IMF分量的振荡对整个亚洲季风区干湿变化的影响作用。     

基于灰色关联度和联系数耦合的农业旱灾脆弱性评价和诊断研究

农业旱灾脆弱性评价和诊断是科学防范农业旱灾风险的关键,在区域农业旱灾风险调控实践中具有重要作用。为定量评价区域农业旱灾脆弱性强弱程度、识别影响其强度变化的主要指标,通过改进差异度系数的计算方法,建立了基于灰色关联度和联系数耦合的区域农业旱灾脆弱性评价模型,对区域农业旱灾脆弱性进行动态评估,并根据此模型提出了基于五元减法集对势的区域农业旱灾脆弱性诊断方法,用以识别影响脆弱性的主要指标。在蚌埠市的应用结果表明:蚌埠市农业旱灾脆弱性评价等级从2001-2003年的超3级水平改善到2004-2010年的3级水平,农业旱灾脆弱性呈减弱趋势,农业系统对干旱灾害的承受能力呈逐年提升趋势;通过诊断模型识别出影响蚌埠市农业旱灾脆弱性的主要指标有农民人均GDP、单位耕地面积农机动力、农业万元GDP用水量和单位农业增加值耗水量,其中单位农业增加值耗水量与农业旱灾脆弱性的相关性最大。这些结果可为区域农业旱灾风险调控提供科学依据,对促进农业旱灾风险定量研究具有重要意义。     

广西喀斯特干旱农业区干旱遥感监测模型研究

广西中部喀斯特平原区是广西重要的粮食生产基地,但旱灾已成为该地区经济发展的障碍.利用EOS/MODIS数据,采用植被状态指数(IVC)和温度条件指数(ITC),构建了干旱指数ID的遥感监测模型, 统计分析了ID与农业受旱率的相关系数,从而确定了模型中各参数的权重系数.将该模型应用于2005年秋旱监测,经与旱情实况及前人研究成果进行对比分析,验证了干旱指数ID的有效性.通过对ID随ITC和IVC变化的敏感性评价,结果表明,ITC和IVC都能反映旱情变化,但ITC反映旱情的敏感性高于IVC,以ITC和IVC为因子构建的干旱遥感监测模型适用于广西中部喀斯特干旱农业区的旱情遥感监测.     

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。     

西南地区短期/长期综合干旱指数的构建与应用

西南地区雨水充沛、气候湿润,但近年来,该地区严重干旱频发,造成了难以估量的经济和社会损失。干旱评估作为干旱灾害监测与防御的一个重要方面,如何准确评价并预测研究区域的旱情是当前研究的热点和难点。以西南地区南盘江小龙潭以上流域为研究区域,基于日降水、日蒸发、日均气温等水文气象资料,采用栅格化的新安江模型,对研究流域进行日尺度模拟,根据模型计算的栅格土壤含水量以及栅格产水量分别计算土壤相对湿度指数和标准化径流干旱指数,综合改进的帕默尔指数、帕默尔水文干旱指数、帕默尔水分距平指数、不同时间尺度的标准化降水蒸散发指数,利用主成分分析方法,分别研制基于新安江水文模型的短期/长期综合干旱指数并探讨了其在南盘江流域的适用性。结果表明:短期综合干旱指数和长期干旱指数均能很好识别并评价南盘江流域的历史干旱。该研究成果可为西南地区及其他地区建立和健全干旱监测与预警系统提供重要参考。     

基于联系数的山东省旱灾脆弱性诊断辨证因子研究

旱灾脆弱性诊断是实现有针对性地调控区域旱灾风险的基础,在区域旱灾风险管理中有重要作用。为诊断识别区域旱灾脆弱性的主要影响指标,以基于联系数和灰色关联的方法计算得到的旱灾脆弱性评价结果为基础,构建了山东省旱灾脆弱性辨证因子诊断模型,形成了基于联系数的旱灾脆弱性诊断辨证因子方法。该方法中将有关旱灾脆弱性的评价结果和指标称为因子,以评价等级和评价指标构建因子联系数的辨证值,通过辨证值诊断识别得到旱灾脆弱性的辨证因子。将该模型应用于山东省旱灾脆弱性诊断研究中,通过诊断模型识别影响山东省1999—2005年旱灾脆弱性的主要辨证因子为森林覆盖率、城市水协调能力和污水达标排放率,其中森林覆盖率对山东省旱灾脆弱性的影响性最大。诊断结果可为当地旱灾风险管理提供科学支持。     

广西大石山区农业干旱成因分析及脆弱性评价

广西大石山区水资源丰富,降雨量大,但干旱灾害频发,灾情呈加重趋势。从坡耕地面积比、水土流失、降雨时空分布、控制性水源工程、水资源利用率和抗旱能力等方面对其进行了成因分析。用基于熵权的模糊综合评价法对承灾体脆弱性进行了分析,从自然生境、社会、经济三个方面选取了17个评价指标,对其干旱脆弱度进行了评估。结果表明:广西大石山区的干旱脆弱度大小与旱灾风险指数大小呈正相关关系,旱灾风险指数大的其干旱脆弱度一般较重,而影响其干旱脆弱度大小的主要指标包括岩溶面积比、土地石漠化率、坡耕地面积比、林草覆盖率、农田灌溉率、人均有效库容、抗旱应急送水设施规模和城镇化水平等,阐明了广西大石山区的干旱成因,为降低该区域的干旱脆弱度,增强抵御旱灾风险能力,有针对性地采取治理措施和对策提供了依据。     

基于风险矩阵和五元减法集对势的区域旱灾风险链式传递诊断评估方法

为进一步处理旱灾风险子系统及其中指标的发展趋势问题,在计算评价样本的指标数联系数、指标值联系数和平均联系数的基础上,引进五元减法集对势判断子系统风险趋势并诊断风险脆弱性因子,建立敏感性-适应性、脆弱性-危险性子系统风险矩阵链式传递得到旱灾风险等级,提出了基于风险矩阵和五元减法集对势的区域旱灾风险链式传递诊断评估方法,并应用于济南市。结果表明:济南市旱灾风险等级自1999-2005年呈逐年降低趋势,干旱趋于改善,其中2002年旱灾风险等级为4级（较强）,其危险性子系统风险状态处于反势,其他年份逐年改善且子系统风险状态基本处于均势或同势。用五元减法集对势识别出了影响济南市旱灾风险等级的主要因子有森林覆盖率、城市日用水量、水库调蓄能力、城市水资源协调能力、降雨量,它们是济南市旱灾风险管理工作中需要重点监测或调控的对象。上述风险矩阵和五元减法集对势耦合的旱灾风险链式传递诊断评估方法可为准确判别资源、环境、生态等复杂集对系统所处状态及总体发展趋势提供新的有效途径。     

两种干旱指标在干旱致灾因子危险性中的对比分析——以宁夏为例

致灾因子是灾害风险分析理论体系中的重要组成部分,干旱致灾因子危险性指数由干旱强度和发生概率共同决定。基于致灾因子危险性指数计算模式,对比分析了宁夏中南部山区降水距平百分率和标准化降水指数两种常用干旱指标在致灾因子危险性中的应用。分析结果表明,基于两种干旱指标的宁夏中南部山区干旱致灾因子危险性分布趋势一致,且均与实际相符,考虑到计算的简单易行,可以选择降水距平百分率作为宁夏干旱致灾因子危险性指数分析的依据。从全区干旱灾害风险区划的分析表明,宁夏干旱致灾因子危险性大致呈由南到北逐步增加的趋势。     

基于网格脆弱性曲线的世界小麦旱灾风险评价

旱灾是世界上影响范围最广、造成农业损失最大的自然灾害之一,同时,在全球变化的背景下,旱灾风险呈现加重的趋势。评价农业旱灾风险并进行有效的防范是保障粮食安全的重要措施。借助EPIC模型,假定0.5°网格为均值单元,使用灌溉情景法模拟全球均值网格的小麦旱灾脆弱性曲线。结合历史气象数据评价全球小麦的干旱致灾因子,最后计算了全球小麦因旱灾导致的产量损失风险,并编绘了全球小麦旱灾风险图。结果显示:1中国、俄罗斯、美国/哈斯克斯坦为风险排名前三的国家,归一化后的风险指数分别为0.53、0.22和0.19;2春小麦的旱灾风险要高于冬小麦。在已有的作物旱灾风险评价研究基础上,同时兼顾了脆弱性评价的空间分辨率和表示精度,建立了与风险评价空间分辨率相一致的小麦旱灾脆弱性曲线,从而极大地提升了区域旱灾风险评价,特别是大尺度风险评价的准确度。     

锡林郭勒盟农牧业干旱风险评价

通过构建农牧业干旱风险评价体系,可以系统、科学地分析旱灾风险,提出正确有效的减灾政策。基于MODIS数据及自然、社会经济数据,采用干旱危险性和脆弱性乘积的概念模型对锡林郭勒盟农牧业进行了干旱风险评价,并编辑了干旱风险分布图。结果表明:(1)基于NDVI-Ts特征空间构建的TVDI可以较好地反映锡林郭勒盟地区的干旱情况,研究区以干旱缺水为主,大面积干旱,致灾因子危险性很高;(2)锡林郭勒盟的干旱脆弱性较强,重、极重脆弱区占很大比例,且在空间分布上自东向西呈递增趋势;(3)干旱风险等级分布也具有明显的区域分布规律,与脆弱性的空间分布规律一致,干旱脆弱性决定了干旱风险的分布。进而,从自然和社会经济两方面对该区域未来的干旱防治与管理提出了建议,以降低干旱风险,促进该地区农牧业的可持续发展。     

基于SPI的渭河流域干旱特征演变研究

基于渭河流域21个气象站的1961-2010年的标准降水指数(SPI),采用Mann-Kendall趋势检验法研究了各个站点12个月份的SPI、干旱严重程度以及干旱历时的变化趋势,最后运用Copula函数计算了渭河流域两种典型干旱情景下的联合重现期。得到主要结论如下:(1)整个渭河流域干旱趋势明显,其中干旱化显著的月份主要有11、12以及1月,而有湿润化趋势的月份主要集中在7、8月份,此外,干旱严重程度与干旱历时的变化趋势均不显著;总的来说,该流域干旱季节越干旱而湿润季节越湿润的趋势进一步加大了水资源管理的难度,渭河流域存在较大的旱涝风险;(2)就"且"重现期而言,渭河流域发生典型中度干旱和典型重度干旱的联合重现分别为28.9年和53.1年一遇;整个渭河流域发生中度干旱的可能性大,流域西北部发生旱灾的概率要大于东南部。因此,相关部门应该加大渭河流域西北部干旱监测力度,提前做好防灾减灾的准备。     

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。     

气候变化背景下宁夏近50年来的干旱变化特征

宁夏是中国的气候敏感地区,研究全球气候变化引起的干旱变化特征对其应对气候变化、指导农业生产和构建西北生态屏障具有重要的指导意义。根据宁夏的生态分区,在北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区分别选取代表性的气象站,基于1960-2012年的逐月降水和平均温度资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)和Mann-Kendall非参数检验方法,研究了宁夏近50a来干旱的时空变化特征。结果表明,宁夏近50a的气候变暖事实存在,年均增温0.027~0.040℃,由北向南增温幅度降低,年降水量显示减少趋势,但变化不显著;宁夏近50a来基本上经历了一个由湿润期到干旱期的旱化过程,1960-1980年期间为近50a内的湿润期,1980-1995年为气候波动期,而1995年以后全区基本进入干旱期;南部山区的干旱发生频率最高,中部干旱带次之,引黄灌区最低。     

基于非参数法的气象-水文干旱风险评估及其动态演变探究

参数统计法广泛应用于水文频率分析。然而,与非参数核密度估计相比,当样本出现"多峰"时,其可能会导致参数估计值的分位点出现较为明显的偏差。基于此,本文以渭河流域为研究对象,基于降水和径流信息,采用非参数核密度估计法构建了综合干旱指数(NKMSDI)。采用Mann-Kendall法和启发式分割法分析了渭河流域综合干旱的演变规律;结合干旱风险因子(脆弱性、暴露度、恢复力)探究了其干旱风险的动态演变特征。结果表明:(1)提出的NKMSDI可综合表征气象—水文干旱状况,与其他方法构建的综合指数相比,其对干旱的表征结果更为可靠;(2)渭河流域干旱呈现显著加剧趋势,且NKMSDI序列存在变异点(1994年);(3)流域干旱风险呈现显著增大趋势,其中脆弱性增加,暴露度增加,恢复力减小。     

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。     

基于Landsat 8数据和温度-植被指数的干旱监测

结合Landsat 8数据特征提高遥感反演土壤水分的精度,对旱灾的监测具有重要意义。主要是利用Landsat 8数据,基于植被指数(NDVI)-地表温度(T_s)特征空间理论,通过对植被指数和"干边"的修订,分别计算温度植被干旱指数(TVDI)、干边修订的改进型温度植被干旱指数(MDTVDI);并结合当地气象数据、野外实测土壤水分数据,对计算结果进行了对比。结果表明:在使用Landsat 8OLI和TIRS数据时,TVDI,MDTVDI与地表土壤水分线性相关显著(α=0.05),两者都能表征地表的干旱分布情况;同时,MDTVDI与实测土壤水分的相关性和反演的土壤水分精度略高于TVDI,因此MDTVDI能够更好地反映区域土壤水分状况,更适于区域干旱监测。