基于GIS的石羊河流域干旱灾害风险评估与区划

利用石羊河流域区1960—2011年气候要素资料,分析了石羊河流域干旱灾害空间分布、年际和年代际变化特征;结合致灾因子的危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体的暴露度和防灾减灾能力评价等指标进行基于GIS的石羊河流域干旱灾害风险评估与区划。结果表明：1960—2011年,石羊河流域春旱发生频率在21.2%～67.3%之间。春季特旱发生频率下游区域大于中上游区域。初夏干旱发生频率在13.5%～61.5%之间。初夏特旱发生频率下游区域也大于中上游区域。伏旱发生频率在21.2%～86.5%之间。伏期特旱发生频率下游区域亦大于中上游区域。石羊河流域干旱综合风险高风险区为民勤县和金川区大部、凉州区中北部、永昌县东部,位于石羊河流域的中下游区域。就各县区而言,干旱灾害综合风险最大的区域为石羊河下游的民勤县,金川区次之,天祝县风险低。     

甘肃冬小麦主产区40年干旱变化特征及影响风险评估

干旱是影响甘肃省冬小麦生产的主要气象灾害。运用1971—2010年甘肃省冬小麦主产区8县（区）气象站降水资料及冬小麦产量资料,分析了40 a干旱时空变化特征,建立了干旱影响冬小麦产量的风险评估指数,对冬小麦在不同季节受不同等级干旱风险进行了分析评估。结果表明,春旱以陇东黄土高原出现频率最高,为0.35～0.39　次·a^-1;徽成盆地及两江流域出现频率最少,为0.18 次·a^-1;初夏旱出现频次最高的地区为环县,为0.35 次·a^-1,最少为西峰、成县及秦安;伏旱出现频率最高地区为环县及麦积,最低为张家川;秋旱出现频率最高为环县,最低为武都。各地干旱均以轻旱为主,其次为中旱。40 a中,20世纪90年代干旱出现频次最多,80年代最少。进入21世纪,秋旱发生频次明显减少,春旱则有相对增多的趋势。冬小麦全生育期徽成盆地及两江流域受旱灾影响风险最小,种植保险率最高,为92％～93％;其次为关山区,种植保险率为91%,干旱风险较小;渭河流域及渭北旱区风险较大,种植保险率为88％～89％;陇东黄土高原种植保险率最低,为83％～85％,冬小麦生长受干旱胁迫最大。     

葡萄主产区干旱时空分布特征

以我国607个气象站1958—2019年逐日气象数据、葡萄生育期数据为基础,以作物水分亏缺指数(CWDI)作为干旱指标,明确研究区域内葡萄干旱空间分布特征及其时间变化趋势。结果表明：60年来,我国葡萄主产区不同生育阶段各干旱等级发生范围在新梢生长～开花坐果期和开花坐果～浆果成熟期,重旱和特旱呈下降趋势,轻旱和中旱呈上升趋势,但在浆果成熟～落叶期阶段,重旱呈上升趋势,特旱发生范围最大,发生频率达到65%～94%;葡萄主产区在不同生育阶段各干旱等级发生频率、平均强度以及干旱等级的空间分布基本符合北高南低的特征,高值区基本集中在西北产区和东北中北部产区,低值区主要集中在南方产区,而在浆果成熟～落叶期阶段发生频率则呈北低南高的空间分布特征,各等级干旱风险整体偏高,其中特旱地区发生频率介于61%～100%,轻旱、中旱以及重旱发生频率低的区域主要分布在西北产区及东北中北部产区,其发生频率小于30%。     

海河流域1961～2010年干旱化特征及其变化趋势分析

利用1961～2010年海河流域内及其周边51个站的降水、气温、相对湿度、风速、日照时数等气候因子日数据,采用相对湿润度指数方法揭示了流域50年不同等级干旱的时空演变规律,并剖析干旱与气候变化的关系;再利用小波分析法研究流域相对湿润度指数距平的周期变化规律,预测海河流域未来的干旱化趋势。结果表明:时间上,流域轻旱频率最高,年代际变化上总体趋向干旱化;空间上,东北部为轻旱频发区;西北部的中旱频率较高;重旱主要集中于张家口、忻州、邢台等周边地区;流域降水量和蒸发量的年代/年代际变化呈双降趋势,且后者减小速率相对较小,区域整体干旱化有减弱趋势。流域相对湿润度指数距平的时间序列存在10年尺度的显著变化周期,预计到2017年间海河流域总体仍处于干旱化阶段。     

河北省冬小麦旱灾风险评估和区划方法研究

分别以冬小麦年雨量平均值±0.5倍样本标准差和平均值±1.5倍样本标准差界定不同等级的干旱年份,以气象产量减产大于等于3%界定冬小麦受灾年份,分析了河北省各市冬小麦旱年的平均减产率及其空间分布,研究了冬小麦不同旱灾强度的频率分布规律.提出了冬小麦干旱灾害风险指数的概念和计算方法,分析了河北省冬小麦干旱灾害风险指数的区域分布规律,并以旱年平均减产率、干旱灾害风险指数和冬小麦年雨量等因子为指标,利用地理信息技术将全省冬小麦种植区区划为干旱灾害高、中、低3种风险区,并探讨了各类风险区不同旱灾年景的平均减产率和防灾减灾措施.     

天水干旱气候对蜜桃生产影响的评估

利用统计学方法提取了干旱灾害的主要影响因子,进行了天水干旱气候对蜜桃生产影响评估。分析得出:影响天水蜜桃正常生长的主要干旱灾害以早春蜜桃萌芽~芽开放期干旱、花期干旱和蜜桃上年10月中旬高温干旱灾害最为明显;各干旱时段灾害强度发生频率以3月上中旬桃树萌芽~芽开放期轻旱和花期轻旱最多,发生频率分别为23%和31%,对蜜桃产量的影响以开花期大气干旱影响最大,贡献率为40%。影响天水蜜桃生产的干旱灾害综合评估表明,除轻旱、重旱评估准确率略低为83%和80%外,无旱和有旱评估准确率达94%以上,中旱、特重旱评估准确率均达100%,灾害评估效果比较理想。     

南小河沟流域干旱特征

黄土高原地区生态环境脆弱,干旱的发生严重影响该地区农业生产和经济发展。选用1970—2012年南小河沟流域的降雨资料,使用标准化降雨指数(SPI)对干旱进行描述。对该流域内年及季节尺度SPI序列进行Mann-Kendall检验,并对所建立的不同时间尺度的季节性交乘趋势模型进行验证。结果表明:流域内出现干旱的频率为48.84%,年际SPI变化剧烈,整体向干旱化方向发展。春季干旱有明显的分阶段特征;夏季干旱变化趋势不显著;除1975年以外,秋季干旱变化趋势也不显著;冬季的干旱程度变化比较稳定,主要集中在无旱和轻旱等级之间。季节性交乘趋势模型在年干旱以及秋、冬季干旱评估中效果良好,干旱等级预测合格率均达到71.43%,模型在对干旱等级的分析出现错估时,有向中旱水平辐射的强烈趋势。     

基于作物生长模型的农业干旱灾害风险动态评估

在阐述干旱灾害风险基本概念的基础上,分析了农业干旱灾害风险动态评估的难点。通过作物生长模型——DNDC模型模拟作物逐日生长,得到最终的粮食产量。采用情景分析方法,对不同气象条件下的作物产量进行估计,进而计算作物粮食因旱损失,实现农业干旱灾害风险动态分析。研究选择辽宁省为研究区,以玉米作物为代表,空间分析单元为县级行政区,利用15年的序列数据进行粮食因旱损失评估,模型模拟辽宁省的总误差控制在15%左右。风险分析结果表明,辽宁省西北部地区干旱灾害风险高于其他地区,这也与辽宁省干旱实际情况相吻合。     

基于EEMD的华北平原1901-2015年旱涝灾害分析

采用一种适用于非线性、非平稳序列的信号提取方法 -EEMD,基于1901-2015华北平原的266个格点的标准化降水蒸散指数,确定了旱涝灾害等级序列,分析了旱涝灾害演变的周期规律及旱涝等级频率的空间分布。结果表明:1)SPEI-12表征的旱涝灾害等级序列在1940年出现了突变,干旱灾害集中在1940年之前,洪涝灾害集中在1940年之后,年际尺度上存在平均周期为4年和8年的波动周期,年代际尺度上存在着13年、29年、46年的平均波动周期。2)极端干旱和极端洪涝分别发生556次和655次,分别占旱涝发生总次数的1. 76%和2. 08%,但总体干旱频率(19. 46%)明显高于洪涝频率(16. 43%),气候整体偏干。3) SPEI-3表征的旱涝灾害等级序列经EEMD分解后,春季1994年以后洪涝灾害等级逐渐增高。夏季旱涝灾害等级处在4以下且在1982年后干旱灾害开始加重。秋季1993年以后由干旱灾害转为洪涝灾害。冬季干旱灾害有逐年加强趋势。4)不同旱涝灾害等级的频率季节差异显著,旱涝灾害主要发生在夏季。空间上,干旱灾害主要分布在河南西部和北部、山东西部和南部、河北北部。洪涝灾害主要集中在河南北部和中部,山东西部和南部、河北西北部以及北京、天津市。本研究能为该区农业健康发展提供参考。     

基于MCI指标的甘肃省近50年干旱特征分析

基于甘肃省16个气象站1961—2010年改进气象干旱指标(MCI)对甘肃省近50年不同季节的干旱特征进行了统计分析。结果表明:春旱和夏旱发生频率最高,为55.4%和55.0%;秋旱发生频率最低,为41.1%;冬季干旱发生频率为46.3%。全省夏秋季易出现大范围干旱,冬季较少。近50年来,干旱发生范围在全年各季节都有不同程度增加。春季各等级干旱发生天数均较高,且更容易发展成为重旱甚至特旱;夏季和冬季易发生大范围的轻旱和中旱,而严重干旱发生较少;秋季干旱发生日数最少,且干旱强度也最轻。总的来说,甘南地区干旱发生最少,而河西东部、陇中北部和陇南南部发生干旱较多。近50年,研究区干旱平均持续日数、发生干旱站次比以及干旱强度虽有不同程度增加或减少趋势,但变化并不显著。春季干旱强度最强,秋季最弱。干旱强度与无雨日数有显著负相关关系。     

新疆北部地区春夏季干旱的区域性和持续性特征

基于1961-2007年36站的逐日降水资料,分析新疆北部地区春、夏季干旱的区域性和持续性特征。结果表明：新疆北部春、夏季干旱发生较为频繁,尤其在北疆西北部地区,春旱平均3 a一遇,夏旱为4~5 a一遇。季节间的连旱概率较低,不足10%,主要以月际间的连旱为主,其中2个月的持续干旱次数占干旱总次数的20%左右。进一步的分析表明,春夏之交的5~6月,是2个月连续干旱发生次数相对频繁的时期,北疆西北部地区此类连续干旱事件最多。伊犁河谷、北天山地区和北疆北部春旱较夏旱频繁,春旱以北疆北部发生最多;夏旱3个区域发生频次相似,但北天山地区大旱发生频数较高。3个区域的春、夏季干旱程度均呈减弱趋势,春旱在20世纪90年代中后期、夏旱在80年代中后期处在一个较低的发生期。     

甘肃省冬小麦干旱灾害风险评估及其区划

为提高西北旱作冬小麦干旱风险管理水平,选用甘肃省41个气象站1971—2016年逐日常规气象观测资料及甘肃省冬小麦农业生产相关资料,基于自然灾害风险理论,从危险性、暴露性、脆弱性、防灾能力4个因子出发,建立了甘肃省冬小麦干旱灾害风险评估模型,并用Arc GIS对甘肃省冬小麦进行干旱风险区划。结果表明:甘肃省冬小麦全生育期干旱高危险区和次高危险区主要位于陇中北部、陇东北部和陇南南部;高暴露区和次高暴露区集中在陇东和陇南地区;高脆弱区和次高脆弱区主要位于陇东大部;次低防灾能力区和低防灾能力区位于陇东大部和陇南北部。甘肃省冬小麦高风险区分布于庆阳市北部和陇南市南部,次高风险区和中度风险区主要位于陇东大部、陇中北部和天水市北部,省内其余冬小麦区属于次低和低风险区。该研究成果将为甘肃冬小麦防灾减灾及可持续发展提供一定理论依据。     

干旱气候变化对甘肃省干旱灾害的影响及防旱减灾技术的研究

西北地区干旱气候变化的主要特征,表现在20世纪90年代夏季降水量有明显减少趋势,干旱化趋势主要发生在西北地区东部,干旱连年发生,尤其是甘肃省河东地区.干旱气候的产生带来了严重的干旱灾害,甘肃省90年代的干旱发生最为频繁,干旱灾情最为严重,1995年是干旱最严重的一年,成灾率达45%,其次是2000年,成灾率为35%,伏秋旱连春末初夏旱是造成夏粮严重减产的旱灾类型.干旱气候变化引发干旱化趋势非常明显,应采取综合的技术措施减轻干旱危害,要加强干旱气候与干旱灾害的监测预测和改善生态环境、优化农业结构、提高水资源利用率以及大力开发空中水资源等防御对策.     

1368-1949年西海固干旱灾害研究

通过对历史文献资料的收集、整理统计和分析,对1368-1949年西海固地区干旱灾害的等级序列、时间序列变化、平均发生时间间隔和干旱变化趋势拟合进行了研究。结果表明:1368-1949年西海固共发生干旱灾害132次,平均每4.41年发生一次;其中以1800-1849年和1900-1949年这两个50年段的干旱灾害最为频繁。1368-1949年西海固干旱灾害以中度旱灾和轻旱涝灾为主,发生频次分别为58次、52次,占干旱灾害发生年总数的43.94%、39.39%。大面积的干旱灾害(三、四级)平均每26.5年出现一次,占干旱灾害发生总年数的16.67%。受季节性气候影响,西海固干旱灾害呈现出明显的季节性差异。夏季是干旱灾害最为频繁,春、秋两季次之,冬季最少。伏旱造成的危害相对比较严重。1368-1949年西海固干旱灾害发生频次的距平百分比曲线呈明显的波浪线型增长;以1700年为界,西海固干旱灾害频次呈明显的增加趋势,后期250年的干旱灾害发生频率是前期330年的2.62倍。西海固干旱灾害频发主要是由气候的异常波动、降水的年际、年内分布不均以及特殊的地理位置这些自然因素造成的;人类对自然环境的不合理改造和不科学的利用方式也加剧了干旱灾害的发生及成灾程度。     

明代泾河流域洪涝灾害研究

本文通过历史文献资料的搜集、整理、分析。对明代泾河流域洪涝灾害的时间、空间特征、灾害等级序列和灾害成因进行了分析研究。结果表明:明代泾河流域洪涝灾害共发生50次,平均5.54年发生一次。明代前期和后期泾河流域洪涝灾害发生频率较低,中期较高。明代该流域洪涝灾害主要发生在上游和下游地区,中游发生较少,其中上游平凉、庆阳和下游的泾阳洪涝灾害发生最为频繁。根据统计,明代泾河流域洪涝灾害主要发生在6、7、8月。根据洪涝灾害等级序列划分,得出明代该流域二级洪涝灾害发生最多,为25次,占发生次数的50%;其次为一级洪涝灾害,共发生20次,占40%;三级特大洪涝灾害共发生5次,占总次数的10%。明代该流域洪涝灾害发生主要是由于气候和该区域的地貌、降水特征决定的,人类对生态环境的破坏加剧了该流域洪涝灾害的发生。     

陇南山区小麦白粉病流行程度预测模型

调查分析1990~2005年陇南山区小麦白粉病发生、流行资料,发现:陇南白龙江流域为小麦白粉病常发重发生区,徽成盆地为小麦白粉病易发区,西汉水流域为小麦白粉病轻发区;小麦感病品种面积、上年秋苗平均病叶率和病田率、当年早春平均病田率、上年7、10月和当年5月平均气温、当年4月和上年7、8、11月降水量与全市春季小麦白粉病流行程度相关十分显著,上年9月到次年3月平均气温和4~8月降水量与小麦白粉病流行程度呈正相关,4~8月平均气温和9月到次年3月降水量与小麦白粉病流行程度呈反相关。由此建立的预报模型,历史拟合率可达93.75%,2006年业务应用预报准确率100%。     

塔里木河流域旱灾发生规律

通过1949-2010年塔里木河流域干旱灾害资料,研究了塔里木河流域干旱灾害的频次和旱情,采用波谱分析方法进行了周期分析。结果表明：1949-2010年,塔里木河流域有记载的干旱灾害共59次,平均每1.04 a发生1次。在59次的灾害中,特大旱灾、重大旱灾、中度旱灾、轻度旱灾分别为10次、25次、11次、13次,分别占16.96%、42.37%、18.64 %和22.04%,3级以上大旱灾共发生35次,平均每1.75 a发生1次,占干旱灾害发生年总数的59.32%。塔里木河流域1990-2010年受旱率超过20% 的有14 a,受旱率和成灾率最高的年份为1993年,分别为37.5%和17.3%。受旱率超过 25%、成灾率超过15%的有3 a,分别是1993、2001年和2002年,平均7 a一遇;每5 a不同级别平均受旱面积依次为2.65×10⁵、2.22×10⁵、3.23×10⁵ hm²和3.53×10⁵ hm²; 平均成灾面积分别为1.22×10⁵、1.05×10⁵、1.78×10⁵hm²和2.31×10⁵hm²。塔里木河流域在1950-2010年存在准2 a、准3 a、准6 a、准13 a的周期,且准2 a、准3 a的周期相当显著,置信度分别达99%和95%。