典型脆弱区干旱灾害风险评估关键技术研究

基于对黄土塬区旱灾风险成因的深入分析，选取“灾害胁迫—社会脆弱性—暴露”的自然灾害风险评价体系及相应的遥感数据和社会经济数据作为干旱灾害风险数据源，通过层次分析法构建旱灾风险评估模型，并运用GIS技术分别对3项指标因子进行空间叠加分析，最后利用自然断点法对庆阳地区旱灾风险进行等级划分与评估。计算结果表明：(1)整体而言，庆阳地区干旱灾害风险有显著的空间差异，呈“北高南低、西高东低”的特点，这主要是由于降雨时空分布不均造成的。(2)庆阳地区高、次高、中、次低、低风险等级面积分别占研究区总面积的11.30%、24.90%、30.96%、18.54%、14.3%。(3)高风险区主要集中在环县北部以及庆阳市中心地区；次高风险区主要分布在环县中部、华池县北部以及镇原县北部地区；中风险区主要分布在镇原县南部、庆城县南部、华池县南部、正宁县西部以及宁县南部地区；次低风险区主要分布在宁县东部以及合水县南部；低风险区主要集中在庆阳市东部，即华池县东南部、合水县东部、宁县东部以及正宁县大部分地区。     

甘肃河东地区小麦条锈病菌(Pucciniastriiformis f. sp. tritici)越夏气候区划

为明确气候变化等环境条件对小麦条锈病菌越夏区域和海拔高度的影响,采用修订的小麦条锈病菌越夏气象指标,即夏季最热8 d平均气温为主导指标、期间大气相对湿度为辅助指标,利用地理信息系统(GIS),进行甘肃河东小麦条锈病菌越夏气候区划研究。结果表明,甘肃河东地区小麦条锈病菌可越夏范围向西向北有所扩展、海拔高度下限有所下降。陇中北部、陇中南部、陇东高原、六盘山区、陇南北部、陇南南部可越夏海拔高度下限分别为1 700、1 400、1 200、1 200、1 100 m和2 000 m,与二十世纪80年代相比,分别下降了600、200、200、200、500 m和500 m,区域范围向西向北扩展到了陇中北部和甘南州等地。可越夏区以上涉及国土面积达到了近790多万公顷(hm~2),占区域总面积的79%。     

甘肃省河东地区春玉米干旱演变特征及灾损风险区划

甘肃河东地区为全省春玉米主要种植区,同时也是易发生干旱的地区,基于FAO推荐的Penman-Montith模型以及其提供的作物系数计算了甘肃省河东地区春玉米作物水分亏缺距平指数(CWDI_a),采用甘肃省河东地区54个气象站1961—2017年逐日气象数据以及河东各县(区)春玉米多年产量资料,从干旱的年际变化趋势、干旱空间分布特征以及春玉米干旱灾损风险区划三方面对近57年来河东地区春玉米各生育期干旱演变特征及其灾损风险区划进行了分析。结果表明:受降水的影响,河东地区春玉米生长期各旬需水量、CWDI_a值均呈先增大后减少的趋势,全区CWDI_a值15,表明该区虽为雨养农业区但仍需通过灌溉补给保证作物生长期所需水分。生长季内春玉米水分亏缺的变化幅度:抽雄～开花期拔节期乳熟～成熟期出苗～七叶期。出苗～七叶期水分亏缺程度由南向北呈递减趋势,其他三期水分亏缺程度由南向北呈递增趋势。河东地区春玉米干旱风险具有明显的区域性和差异性,低风险区主要在陇东南部地区,陇南中部、北部、南部地区,甘南高原东北部地区;中风险区主要在陇东中部地区,陇南东南部地区,陇西黄土高原中部地区;较高风险区主要在环县,渭北地区;高风险区主要在黄河以南地区至靖远-榆中区。总体来看,河东春玉米干旱灾损风险区由南向北呈纬向分布,且受积温影响,海拔高于2 500 m的高山区不适于种植春玉米。     

甘肃省近58年春旱的气候特征及其对农业的影响

利用甘肃省80个气象观测站1951~2008年的春季(3~4月)历年降水量距平百分率确定干旱标准,统计分析历年春旱发生的频率和范围。结果表明:甘肃省春旱发生频率比较高,其频率范围为30%~50%,河西走廊为40%~50%,陇中北部和陇东为40%左右,陇中南部、陇南和甘南高原为30%左右。全省春旱频率呈增加趋势,河西、陇东和陇南呈增加趋势,陇中趋势平稳,2000~2008年全省及各地春旱次数都在迅速增加。在近58年中,全省春旱范围的历年变化呈逐渐扩大趋势,陇东和陇南与全省相同,河西和陇中呈逐渐缩小趋势。     

许彦平等：甘肃河东地区小麦条锈病菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）越夏气候区划

为明确气候变化等环境条件对小麦条锈病菌越夏区域和海拔高度的影响,采用修订的小麦条锈病菌越夏气象指标,即夏季最热8 d平均气温为主导指标、期间大气相对湿度为辅助指标,利用地理信息系统（GIS）,进行甘肃河东小麦条锈病菌越夏气候区划研究。结果表明,甘肃河东地区小麦条锈病菌可越夏范围向西向北有所扩展、海拔高度下限有所下降。陇中北部、陇中南部、陇东高原、六盘山区、陇南北部、陇南南部可越夏海拔高度下限分别为1 700、1 400、1 200、1 200、1 100 m和2 000 m,与二十世纪80年代相比,分别下降了600、200、200、200、500 m和500 m,区域范围向西向北扩展到了陇中北部和甘南州等地。可越夏区以上涉及国土面积达到了近790多万公顷（hm²）,占区域总面积的79%。     

基于APSIM的甘肃春小麦干旱致灾风险评价

为提高干旱环境下甘肃春小麦生产应对旱情的能力,利用APSIM (agricultural production system simulator)平台,模拟1971-2012年甘肃省4大春小麦主产区(河西内陆河灌溉春小麦种植区、陇中黄土高原春小麦种植区、洮岷高寒冬春小麦混种区、陇西黄土高原冬春小麦兼种区)的小麦生长过程,构建基于水分胁迫的小麦干旱致灾强度指数模型,对甘肃省春小麦干旱致灾强度和风险时空分布进行了定量评价和分析。结果表明:甘肃春小麦干旱致灾强度指数总体呈现北高南低的趋势,由于河西春小麦生产具备灌溉条件,陇中、陇西黄土高原春麦种植地区为干旱致灾强度较高且实际影响最大的地区,受干旱影响最小的是洮岷高寒春麦区。在小麦生长不同阶段,各主产区对旱情的敏感程度不同,轻度致灾强度(≥0.20)情况下,洮岷高寒春麦区的开花期和灌浆期、陇西冬春麦兼种区的灌浆期以及陇中干旱春麦区的开花期致灾概率较大,均大于0.6;中度致灾强度(≥0.40)情况下,陇西冬春麦兼种区致灾概率最大出现在开花期,为0.46。     

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。     

安徽省小麦赤霉病气象风险评估与区划

基于小麦赤霉病发生流行与气象条件的关系, 本文利用安徽省7个代表站历年赤霉病病穗率资料和对应的气象资料, 通过相关性分析, 确定影响赤霉病发生的主要气象因子?采用加权求和?回归分析等方法构建赤霉病发生综合气象条件指数, 并划分赤霉病发生气象等级对应的综合气象条件指数阈值?根据各站点历年小麦赤霉病对应的不同气象等级发生概率, 结合赤霉病不同等级危害程度, 形成赤霉病气象风险指数?在此基础上, 利用GIS技术开展安徽省小麦赤霉病发生气象风险区划?结果表明:小麦赤霉病发生关键期降水日数?降水量?相对湿度≥80%的日数是影响其发生程度的主要气象因子; 安徽省小麦赤霉病不同等级气象风险区域总体呈现纬向分布, 极高风险区主要位于沿江西部和江南大部, 高风险区主要位于大别山区?江淮和沿江大部?皖南东部, 中等风险区位于淮北中南部?沿淮大部和江淮东部, 低风险区位于淮北北部和沿淮中部?针对不同等级风险区域, 可以通过调整种植结构?加强田间管理?选用抗病品种?强化精准施药技术等方式, 预防或减轻赤霉病对小麦的危害?     

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。     

江苏省小麦赤霉病多因子综合风险评估与区划

根据小麦赤霉病的发生特点和灾害风险分析理论,确定小麦赤霉病综合风险评估指标。本文利用江苏省1961年-2017年67个气象站气象数据和农业统计资料,结合地理信息和土壤数据构建了综合风险评估模型,基于GIS空间分析技术将江苏省划分为小麦赤霉病发生低风险区、中等风险区、高风险区和极高风险区。结果表明:江苏省小麦赤霉病的高风险区位于淮河以南地区,其中里下河和沿江东部赤霉病流行风险最高,需加强预防和治理。     

甘肃省河东春小麦全生育期降水异常特征分析

利用甘肃省河东31个测站1958～2001年历年春小麦全生育期（3～7月）的总降水量资料，通过EOF、REOF及Mahat小波分析等方法，对甘肃河东主要雨养农业区春小麦全生育期降水异常的空间特征、时间变化进行了分析研究。结果表明，甘肃河东春小麦全生育期降水的主要空间异常型表现为一致的多雨或少雨型；降水异常区域大致可分为4个区，既甘肃中部区、陇东区、陇南区和甘肃南部区；降水主要表现为13～14年、3年左右和6～8年的周期振荡。     

西北地区秋季干旱指数的变化特征

利用甘肃、宁夏、青海、新疆4省(区)的137个气象站30年的降水、蒸发资料,确定适合西北地区的干旱指数计算方法,分析中国西北地区秋季降水、蒸发、干旱指数的空间分布、时间演变等特征.结果表明:西北地区秋季平均自然降水从东南到西北依次减少,在甘肃西部、青海西北部、新疆南部有一条东西向的少雨带,是干旱最严重的地方.新疆南部、甘肃西部、青海西部重旱频率最高,平均2年一遇;新疆北部、甘肃南部、青海南部、中旱频率为30%左右,平均3年一遇,轻旱频率30%左右,平均3年一遇.表明西北地区的干旱有明显的地域特征,即新疆中南部、甘肃西部、青海西部为干旱区,新疆北部、甘肃中东部、青海东部和南部为半干旱区.     

东亚北风异常对西北东部春季降水的影响

利用1961-2008年NCEP/NCAR(2．5°×2．5°)再分析逐月500 hPa高度场资料和1961-2008年西北地区东部陕、甘、宁、青4省170个气象观测站的月降水量资料,计算春季东亚北风指数,分析研究区春季降水的历史演变规律、东亚北风指数的年代际变化及其与西北春季降水的关联。结果表明:50 a来降水演变特点是以黄河为界,黄河以西降水呈增多趋势,黄河以东降水呈减少趋势,降水减少的幅度明显大于增加的幅度;特别是近20 a,黄河以东广大区域降水减少的幅度越来越大,干旱化趋势明显,而青海南部、河西走廊则降水呈增加趋势。在此期间,春季东亚北风逐渐增强,特别是20世纪90年代中期以后明显增强。进一步分析表明,当春季东亚北风偏强（弱）时,除青海南部外,西北地区东部大部分地方降水偏少（多）,即春季东亚北风异常增强,可引起西北地区东部黄河以东干旱少雨,导致干旱化加剧。     

河南省冬小麦气候干旱风险评估

冬小麦生育期内降水亏缺,不能满足作物的需要,是形成冬小麦气候干旱的首要条件.本文从自然降水角度,分析了河南省干旱发生的强度、概率和对冬小麦产量的影响,构建了冬小麦气候干旱风险模型.在此基础上,对河南冬小麦干旱风险进行了评估、分区.     

北方冬小麦不同生育期干旱风险评估

基于北方6省市和61个市县1981—2012年冬小麦产量和逐日气象资料,有效分离冬小麦减产率,通过典型干旱年份冬小麦减产率与水分亏缺距平指数、降水距平百分率的相关分析筛选致灾因子;基于减产率分级,利用冬小麦不同生育期减产率与致灾因子数学模型构建干旱等级指标;综合冬小麦干旱等级的强度及其风险概率,进行冬小麦生育期干旱风险评估。结果表明:冬小麦减产率与水分亏缺距平指数的相关系数达0.355~0.656,明显大于降水距平百分率,在各生育阶段内均通过0.05的显著性检验,确定为干旱致灾因子;在冬小麦不同生育期内,通过冬小麦减产率-致灾因子线性模型得到的轻、中、重、特重干旱等级指标,以0.297、0.351、0.214、0.159、0.316、0.547、0.149分别为苗期、越冬期、返青期、拔节期、抽穗期、成熟期和全生育期发生干旱的临界值;不同生育期冬小麦干旱风险分布形式存在一定地区差异,这与地区降水量对冬小麦需水的满足情况相符,其中,河北南部和山东西北部在各生育期均属于冬小麦干旱的高危险性地区。     

中国西北地区伏期干旱指数及干旱分析

利用西北4省(区)137个气象站1971-2000年伏期(7～8月)总降水、蒸发资料,定义了干旱指数.分析了西北地区降水和蒸发的空间分布特征,以及定义的干旱指数确定的干旱分布状况,选取6个代表站典型湿润年份和特别干旱年份的干旱指数与Palmer指数的干湿等级进行比较.结果表明:伏期总降水量由西北向东南逐渐增加,最多是最少的66倍,蒸发量最大仅是最小的2～3倍,整个西北地区降水的变率比蒸发的变率大,定义的干旱指数反映了新疆南部、青海大部、甘肃河西走廊中部和甘南伏期干旱严重,干旱频率超过了80%,中旱出现最多,30年中各地适宜和湿润的年份不足1/3.6个代表站典型湿润和干旱年份的干旱指数与降水距平对应较好,湿润年份降水明显偏多,干旱年份降水明显偏少,与Palmer指数的干湿等级对干旱的状况描述接近.其中,干旱指数在对以庆阳为代表的西北地区东部的干旱状况反映更好.     

甘肃黄土高原地区春旱指标研究

利用甘肃省甘肃黄土高原地区12个代表站1958~2003年春季3~5月逐候降水、蒸发资料,建立了该地区早春旱和晚春旱指数序列,确定了春旱等级标准,进一步分析了春旱的时空分布特征及其年际(年代际)变化规律。结果表明:(1)干旱指数能够连续动态地监测干旱过程,因而具有较好的代表性;(2)甘肃黄土高原地区早春旱和晚春旱北部高于南部,干旱中心在陇中;(3)重晚(早)春旱的发生频率增加(减少),站数增多(减少);(4)区域性早春旱随年代呈下降趋势,区域性晚春旱略有上升的趋势,但不明显。     

河北省农作物发育期降水量时空分布特征

利用河北省地区80个气象站48年资料,通过对冬小麦、夏玉米全发育期和各发育期的降水量时空变化进行线性趋势分析,研究降水量的时空分布及变化特征。结果表明:(1)近50年河北各区域冬小麦全发育期降水量变化无明显增加或减少趋势。各区域夏玉米全发育期降水量呈线性减少趋势,从南部、中部、北部到东北部,减少趋势依次增大。(2)冬小麦在播种-出苗期,中部、南部降水量有增多的趋势,东北部降水量变化趋势不明显,北部降水量自90年代以来有增加的趋势。在分蘖-越冬期、越冬期、返青期、拔节期、成熟期,各区域降水量无明显增加或减少的趋势。在抽穗期,各地降水量年际变化波动很大,南部、中部降水量呈线性增加趋势,北部、东北部90年代以来呈明显减少迹象。(3)夏玉米在播种期、苗期、成熟期,各区域降水量无明显增加或减少的趋势。在拔节期、抽穗期,各区域降水量都表现为减少趋势,东北部减少趋势最明显,南部减少趋势最弱。(4)冬小麦不同发育期降水量变化趋势在各区域是一致的;而夏玉米不同发育期降水量在各区域存在相反的情况,即在同一年四个区域中有的偏多、有的偏少。