基于Copula函数的辽西地区农业气象干旱灾害分析

干旱作为辽西地区频发的自然灾害之一,对农业影响显著。综合考虑气象干旱灾害的多要素作用,本文基于SPI指数利用游程理论提取辽西地区1956—2014年农业气象干旱的历时和强度,在确定单变量边缘分布的基础上采用Copula函数分析干旱发生的联合概率和重现期,并以1991—2011年农作物旱灾实况为依据,探讨气象干旱重现期与作物旱灾损失之间的联系。结果显示:(1)干旱历时和干旱强度分别符合Weibull和Gev分布,Frank-Copula适合模拟辽西地区的干旱联合分布;(2)本区发生历时和强度双低、短历时-高强度、长历时-低强度干旱的可能性较大;(3)高强度-短历时和低强度-长历时组合下重现期多为2—4个月,辽西多轻、中旱;(4)1991—2011年旱灾实际重现期与理论重现期接近,表明联合重现期能更好地体现灾害发生频次;(5)重现期低于2个月为轻度干旱,2—8个月为中度干旱,高于8个月为重度干旱,农业部门可根据联合重现期预测出的干旱等级采取有针对性的防旱抗旱措施。     

基于Copula函数的河北省夏大豆干旱风险特征研究

干旱是河北省夏大豆生育期内的主要农业气象灾害之一。选用1991—2020年河北省夏大豆种植区97个气象站的气温、降水、日照时数、风速等资料,以作物水分亏缺距平指数划分干旱等级,基于游程理论提取干旱事件的历时和烈度,采用Copula函数分析干旱事件的同现重现期,以及干旱事件同现重现期与大豆单产之间的关系。结果表明：（1）该区干旱历时、干旱烈度的高值区位于邢台、邯郸,干旱频次的高值区位于石家庄西部、保定西部、廊坊北部,说明高频次的区域不一定是长历时、强烈度干旱过程的分布区域。（2）河北省夏大豆干旱历时以威布尔分布和对数正态分布为主,而干旱烈度以广义极值分布和对数正态分布为主。（3）Frank-Copula函数为河北夏大豆干旱历时和干旱烈度的最优联合分布函数。（4）时长为3旬的干旱事件重现期最小,重旱的高风险区主要分布在廊坊、保定、石家庄中西部、沧州中东部、衡水、邢台、邯郸;时长为11旬的各等级干旱仅邯郸中东部为相对高风险区,其它大部地区为低风险区,即时长为11旬的干旱事件出现的可能性较小。（5）大豆单产与干旱时长、干旱烈度的相关系数75%的站点通过了P<0.05的显著性检验,与重现期的相关系数所有站点均通过了P<0.05的显著性检验,甚至1个站点通过了P<0.001的显著性检验,说明重现期更能反映干旱事件对产量的影响,长历时、高烈度干旱事件的重现期低值区为干旱的高风险区。     

石家庄市暴雨变化特征及降水极值重现期研究

利用石家庄市17个地面气象观测站建站以来至2011年的逐日降水资料,在分析了石家庄市暴雨日数时空分布特征的基础上,根据耿贝尔极值Ⅰ型分布型理论,讨论了该地区在不同重现期降水极值的分布情况。结果表明：石家庄市暴雨日数由西北和东南向内部逐渐减少,其中西北部山区暴雨发生的次数最多;近几十年来,石家庄大部分地区年暴雨日数呈减少趋势,唯有北部地区呈增加趋势;石家庄市暴雨日数具有明显的年际、年代际变化特征,自19世纪70年代以来出现两个暴雨偏多时期,分别为70年代中期至80年代初和90年代中期前后;石家庄市暴雨日数存在准6 a和准16 a左右的振荡周期。在10 a、30 a和50 a不同重现期各站年最大日降水量和年最大过程降水量相差较大,其中西北部和西南部山区较大,东部平原相对较小,各站年最大日降水量均在100 mm以上,达到大暴雨的标准。     

1421-1950年青海东部农业区旱灾特征及驱动力研究

通过对相关历史文献的整理、统计和分析,研究1421-1950年青海东部农业区干旱灾害的等级序列、阶段性和周期性特征以及驱动力因子。结果表明：1421-1950年青海东部农业区共发生旱灾152次,平均3.5年发生1次。其中,轻旱64次,中旱63次,重旱20次,特旱5次,分别占旱灾总数的42.11%,41.45%,13.1...     

农业旱灾适应性研究进展

农业旱灾适应性是当前农业旱灾研究中的重要热点之一。本文分析了国内外研究中适应性概念及适应性与灾害系统的关系,从农作物、农户和区域三类农业旱灾承灾体的角度,对不同类型和尺度承灾体农业旱灾适应性研究进展进行了综述。认为农业旱灾适应性研究主要是以承灾体的适应性研究为重点：以农作物为承灾体的研究主要通过评价农作物的农学生长过程反映适应性大小;以农户为承灾体的研究注重从农户的经营方式以及经济收入情况等人文因素进行评价;从区域系统承灾体的角度,研究仍以指标体系、评价方法、适应模式为基本思路。目前农业旱灾适应性研究还处于起步阶段,如何从灾害形成过程和社会发展的角度加强承灾体适应能力和综合适应模式的普适性等问题的研究将是下一步研究的重要方向之一。     

基于Copula函数的黄河流域干旱特征研究

干旱是黄河流域的典型自然灾害之一,长期以来对该地区的社会生产和人民生活带来巨大影响.文中以黄河流域作为研究对象,通过收集和整理流域内及其周边102个观测站点1973-2020年的逐日降水和气温观测资料,建立月度标准化降水蒸散指数,提取干旱历时和干旱烈度,使用三种单参数Copula模型和两种双参数Copula模型对全流域...     

东北三省春玉米旱灾动态风险评估

干旱演变趋势的不确定性决定了旱灾风险的动态变化特征,如何采用有效的方法探究风险随时间的变化是评估旱灾动态风险的关键。由于干旱发生发展缓慢,长时间尺度数值预报产品精度较低,用于干旱预报有一定的局限性。本研究选用天气发生器随机生成未来逐日气象数据的大量样本预测干旱演变趋势,驱动作物模型评估不同趋势下作物产量因旱损失及动态风险。选取东北三省为研究区,在2012—2017年田间试验数据的基础上,率定及验证APSIM作物模型,利用BCC/RCG-WG天气发生器随机生成未来气象数据,驱动APSIM作物模型模拟春玉米产量因旱损失,计算期望产量因旱损失率,以典型干旱年2000年为例,实时动态评估东北三省春玉米生育期内（5月1日—9月18日）旱灾动态风险。结果表明：（1）APSIM作物模型模拟春玉米播种到开花日数、生育期日数以及产量与试验观测结果决定系数R²均大于0.5,标准均方根误差NRMSE均在10%以下,表明APSIM模型在东北三省模拟春玉米生长效果较好;BCC/RCG-WG天气发生器生成100个气象要素样本与1961—2020年各气象数据年均值R²均在...     

鄂尔多斯高原西南部清代旱灾研究

通过对鄂尔多斯高原西南部文献资料的搜集整理,研究了该区清代(1644~1911年)旱灾等级、年际变化、周期及成因等问题。结果表明:在清代(1644~1911年)的268年里,鄂尔多斯高原西南部共发生旱灾77次,平均3.48a发生1次。其中轻度旱灾、中度旱灾、大旱灾和特大旱灾各发生4次、65次、5次和3次,主要为中度旱灾,其他等级旱灾发生较少。研究区旱灾可分5个阶段,其中1644-1729年、1780-1809年、1860-1911年为旱灾少发阶段,1730-1779年、1810-1859年为旱灾多发阶段。总体来看,从清代早期到晚期,旱灾发生频次呈现增加的趋势。该区清代旱灾有4a、10a左右的短周期,30a左右的中周期和63a左右的长周期。研究区清代处于干冷气候期,年降水量减少和降水季节分配不均是发生旱灾的主要原因。研究区清代发生了3次干旱气候事件,分别在1757~1759年、1877~1878年和1908~1910年间,干旱气候事件对人们的生活和社会造成了严重危害。     

中国旱灾的地理分布特征与灾情分析

本文以农业灾害统计资料为基础,较系统地分析和探讨建国以来各阶段、各地区的旱灾状况及灾情的波动特征,旱灾和灾情的区域分异特征。分析旱灾对我国粮食产量的影响,提出减灾对策。     

基于模糊理论的周口市农业旱灾风险评估

针对小区域灾情数据缺乏的特点,应用基于模糊数学理论的信息扩散模型,分别从致灾和承灾两个层面,进行了周口市农业旱灾风险综合评价。结果表明:从致灾层面来看,在降水距平百分率小于-36%的情况下,周口市发生旱灾的概率为85%;当降水距平百分率介于-18%~-28%时,旱灾风险概率为30%~60%;在降水距平百分率大于-10%时,旱灾风险概率也小于10%;从承灾层面来看,当受灾指数介于5%~30%时,旱灾风险概率介于40%以上,大概1~3a一遇;当受灾指数大于60%时,旱灾风险概率小于10%,大概10年不遇;当受灾指数大于80%时,旱灾风险概率小于5%,大概20年不遇。评价结果可为河南省农业大市周口的旱灾防控提供科学决策参考。     

设施蔬菜越冬期极端低温的分布及重现期特征——以关中、陕北地区为例

利用陕西陕北、关中地区1970～2010年66个县/区设施蔬菜越冬期资料建立了各站逐年极端最低气温、低于逐日最低气温5%阈值的气温和逐年出现严重冻害次数等3组资料的时间序列,分别对越冬期极端低温出现几率、强度进行了特征分析,利用耿贝尔分布方法建立了7个代表站年极端最低气温的分布模型及重现期预测。结果表明:1)对于严重冻害出现频次,延安东部的黄河沿岸地区在0.6～3.7次/年,陕北其它地区在4.3～18.7次/年,长武、旬邑和麟游渭北北部塬区在6.5～11.1次/年,关中其它地区在0.0～3.7次/年;2)低于逐日最低气温5%阈值的气温多年平均陕北地区、关中地区分别为-15.1～-19.9℃、-6.1～-8.7℃,严重冻害关中地区出现几率不足5%,陕北部分地区出现几率超过5%;3)陕北地区在不足2a的重现期,关中地区在8a的重现期会出现严重冻害,相同重现期关中地区冻害强度远低于陕北地区。     

土地利用变化对农业旱灾影响研究进展与展望

土地利用是人类与自然联系的重要纽带,对自然灾害具有复杂影响。本文从土地利用的3个方面:土地利用格局、土地利用结构和土地利用水平梳理了土地系统与农业旱灾的关系,并总结了研究中常用的5种方法:空间叠加分析方法、统计分析方法、实验方法、作物模型方法和遥感方法的优缺点及实际应用;最后提出采用多尺度、多因子、多种方法相结合的综合定量分析方法是理解土地利用变化对农业旱灾复杂影响的有效手段,并展望提高土地利用数据精度,开发与完善区域作物模型以及整合区域社会经济指标,采用景观尺度上的情景建模,通过多目标的权衡与优化,从不同土地利用类型下的作物品种改良和利用作物模型及统计方法,从多尺度土地利用变化研究其农作物旱灾的关系,找到区域减灾与可持续发展并重的土地利用策略是未来研究的重点。     

苹果极端气象灾害气温极值的分布及重现期预测

研究气温极值的分布以预测重现期是客观评价出现在农作物关键期的极端气象灾害强度的一种方法。本研究以苹果为例,根据苹果严重气象灾害指标,利用陕西种植区代表站逐日气温数据,建立了苹果开花期严重冻害(4月最低气温<-2℃)和果实膨大期严重高温热害(6~8月最高气温>40℃)气温极值的分布模型及重现期预测,对北扩地区苹果树越冬期冻害频次进行了分析。结果表明:陕北、渭北局部10 a的重现期出现开花期严重冻害,在100 a的重现期中不会出现严重高温热害;关中、渭北大部分地区40~50 a的重现期出现严重冻害,30~80a的重现期出现严重高温热害;相同重现期陕北、渭北局部极端最低气温和极端最高气温均明显低于关中、渭北大部分地区;在苹果北扩基地县中,甘泉、米脂、吴起、志丹、子洲平均每年越冬期都出现低温,米脂、吴起、志丹越冬期低温频次出现较多,达2~3次/a。     

旱灾对甘肃省粮食生产的影响分析

为稳定和提高粮食总产量,分析旱灾对甘肃省粮食生产的影响。根据1970-2008年甘肃省旱灾受灾面积及粮食产量资料,运用减产系数法估算出因旱灾所损失的粮食产量;运用C-D生产函数法计算出受灾面积对粮食产量增长贡献率。结果表明：旱灾受灾面积与粮食产量间存在着显著的负相关关系;1970-2008年间旱灾受灾、成灾面积、成灾率...     

农业旱灾及其指标系统研究

广泛查阅前人工作,发现国内外研究农业旱灾采用的各种各样定性或定量的指标,其侧重点各有不同,这使农业旱灾的时空特征在一定程度上依赖于所用的指标,针对同一问题可能出现不一致的结论.本文依据自然灾害系统理论,对农业干旱和旱灾进行了系统性分析,指出农业旱灾具有时间尺度和空间尺度特征,依据前人提出农业旱灾具有的"三维"特征的说法,总结出农业旱灾可被看作是一个"五维"系统,即对于任何一次农业旱灾都可以认为是在特定的孕灾环境下,由于一段时间内降水量相对缺少导致农作物无法正常生长,产量减少.这种现象具有空间上的分布性,对国内外研究农业旱灾所采用的各种各样定性、定量的指标,在不同的时闻、空间尺度上,从致灾因子、孕灾环境以及承灾体或灾损角度对农业旱灾指标进行系统分类,以期为在不同时空尺度下选择适当的指标进行农业旱灾的深入研究提供依据.     

不同截取水平下咸阳市干旱特征

根据1959-2005年咸阳市11个测站的降水资料,采用统计分析法,推导出干旱历时的概率分布参数计算公式,取实测序列的均值作为截取水平,对咸阳市11个测站的降水序列进行干旱历时概率分布参数的求解.然后,采用全历时重现期法,对咸阳市干旱历时重现期在两种不同干旱等级(平水年和偏枯年)对应的截取水平进行了精确计算.对于干旱烈度及其重现期,则假定实测序列服从正态分布,且该序列干旱烈度服从Gamma分布,同样,选取两种截取水平,计算咸阳市11个测站降水序列的干旱烈度概率分布参数以及干旱烈度重现期.结果表明:采用偏枯状态对应的截取水平计算的重现期能更好地反映区域干旱发生的内在规律性.     

安徽省农业旱灾规律及其对粮食安全的影响

利用1949年以来59 a农业自然灾害和粮食生产数据,分析安徽省农业旱灾变化规律和粮食安全态势,探讨农业旱灾对粮食安全的影响.结果表明:农业干旱灾害呈现明显周期性波动,干旱轻重灾情交替出现,其波动周期大致为5～10 a.近30 a来干旱灾害对该省粮食生产的致灾强度越来越大,即其危害日趋严重.粮食总产量、粮食单产和粮食播种面积的年变化率均与干旱受灾率、成灾率、灾害强度指数、受灾率异常指数和成灾率异常指数等指标显著负相关.其中以灾害强度指数、受灾率异常指数和成灾率异常指数对粮食生产的影响更为显著,且受灾率异常指数的影响最为显著.该研究结果可为安徽省农业防灾减灾体系建设和粮食安全提供参考和借鉴.     

河南省旱灾对称性特征及趋势判断

根据河南省1955-2010年干旱受灾面积历史资料,统计出其发生特大干旱年份起始年的数列。首先,两次运用三元、四元、五元可公度法对河南省旱灾的发生趋势进行预测:第一次预测出2011年会发生特大干旱,结果在2011年确实有干旱存在;第二次把2011年加入原数列,预测出下一次可能发生旱灾的时间。其次,运用蝴蝶结构图法对旱灾的时间对称性进行分析。结果表明:河南省的特大干旱符合可公度特征并存在时间对称性规律,时间间隔以2a、12a、19a最为显著,且2013,2016年左右河南省可能发生特大干旱,概率分别为58.3%、54.4%。     

基于投影寻踪模型的河南省农业旱灾风险评价

引入投影降维思想,构建河南省农业旱灾风险综合评价指标体系,应用投影寻踪模型进行农业旱灾风险评价。结果表明:河南省18地市的农业旱灾风险总体上呈现出西南到东北风险性降低的空间特征;1988-2012年间农业旱灾的综合风险总体上呈现下降态势,综合抗旱能力稳步提升,危险性波动最大,脆弱性波动最小,暴露性则呈现出阶梯下降的特点,各功能层对旱灾风险的影响从大到小依次为脆弱性、暴露性、危险性。评价结果可为河南省农业旱灾防控提供科学决策参考。     

农业旱灾适应性评价与适应模式研究——以山西省大同县为例

随着旱灾发生的频次和强度不断增加,对雨养农业区农户生产生活造成的影响也日益加剧,采取合理的适应措施减少旱灾造成损失、减轻旱灾风险成为当前研究的重点。在前人灾害研究的基础上,提出了农业旱灾适应性的评价思路,构建了农业旱灾适应性的综合评价指标体系和模型,选择了北方农牧交错带以雨养农业为主的大同县作为典型研究区,在实地考察、统计数据分析和入户访谈等基础上,基于县和乡镇不同评价单元进行适应性评价,结果表明:加强生态环境的建设、合理有效改善水利设施以及非农产业的发展有利于提高该地区的农业旱灾适应性。最后,基于对大同县的农业旱灾适应性评价和适应策略的实证分析,从环境演变与应对策略之间相互关系的角度,分析总结出农业旱灾适应模式,即传统适应模式、当前适应模式和未来优化适应模式。