农作物洪涝灾害致灾机理与评估方法研究进展与展望

洪涝灾害是影响农业生产的主要自然灾害之一,开展农作物洪涝灾害损失评估是指导农业防灾减灾的重要依据,对稳定农业生产和保障粮食安全具有重要意义。首先,简要回顾了近30 a农作物洪涝灾害致灾机理的研究进展,分类梳理农作物洪涝灾害损失评估的主要方法,指出相关方法在不同应用场景中的优势和局限性;在此基础上,提出以多源数据为支撑、以水动力模型为引擎、基于数值模拟与机器学习相结合、面向致灾过程的农作物洪涝灾害损失动态模拟框架,并展望提出未来重点研究的3个方向：(1)构建多致灾参数脆弱性模型,完善针对不同孕灾环境和承灾体的模型库;(2)加强多源数据融合应用以提高评估精度,发展并行计算和人工智能算法以提高计算效率;(3)加强洪涝灾害评估综合平台建设,向深度智能化场景应用转变。     

阶段性动态风险评估方法在暴雨灾害风险评估中的应用

灾害动态风险评估是对风险评估方法的一次改进,通过对灾害过程的不同阶段分别开展风险分析,将气象灾害的风险分析从气候特征评价向天气过程评价转化,以更好地应用于动态风险预警。以杭州暴雨灾害为例,将灾害性天气风险评估过程划分为灾前预评估、灾中实时评估、灾后调查评估3个阶段,利用灰色关联模型界定杭州暴雨致灾因子的评价指标,同时基于模糊综合评价方法构建灾害风险评估模型,进而形成一整套阶段性动态风险评估流程。最后,结合1509号台风暴雨过程进行实例分析,并分别给出3个阶段的评估检验结果。结果显示灾后评估结果与灾中评估的一致性高达76.0%,而与灾前预评估的一致性仅为49.0%,说明灾中评估的开展可以有效修正预评估结果。随着动态风险评估流程模型的业务化运行,将会实现针对整个灾害过程的滚动加密评估,从而进一步提升风险评估结果的可靠性。     

暴雨洪涝淹没模型在洪灾损失评估中的应用

为了开展客观定量的暴雨洪涝灾害评估,探讨了基于暴雨洪涝淹没模型的暴雨洪涝灾害损失评估业务流程,其核心环节有两部分：估算因降水造成的淹没范围和建立适用的经济损失评估模型。其中暴雨洪涝淹没模型以最大坡降算法和曼宁公式计算暴雨洪涝汇流过程,通过给定汇流时间得到研究区域的淹没面积和水深;经济损失评估模型由直接经济损失和间接经济损失构成,直接经济损失由淹没范围内各类财产的价值乘以其相应的损失率得到。以武汉市江夏区2010年7月一次暴雨洪涝灾害过程为例给出了整个评估流程的实现过程,结果表明基于暴雨洪涝淹没模型的洪涝灾害损失评估业务流程物理意义清楚,表达了暴雨-径流-洪涝灾害全过程,可用以提高洪涝灾害影响评估的定量化程度,同时也为暴雨洪涝风险管理提供一定的依据。     

基于水位和雨量的洪涝受灾面积评估模型研究

在分析湖北省洪涝灾害孕灾环境和致灾因子的基础上,利用民政部门整理的1951～2000年洪涝受灾面积资料,建立了基于长江中游流域逐月最高水位和湖北省5～10月降水总量的湖北省洪涝灾害受灾面积定性和定量评估模型,并给出了该模型2001～2006年的独立样本检验值,探讨了该模型在年度灾害趋势预估和灾后评估中的应用。     

人口与GDP空间化技术支持下的暴雨洪涝灾害承灾体脆弱性分析

基于统计年鉴资料和土地利用数据,分别建立人口、GDP空间化模型,模拟南京市浦口区人口和GDP的空间分布。并结合暴雨洪涝历史灾情数据,探索区县级行政区域暴雨洪涝灾害承灾体脆弱性风险评估技术方法,最终获得100 m×100 m格网的浦口区暴雨洪涝灾害承灾体脆弱性空间分布图。研究结果表明:(1)人口、GDP的空间化模拟结果,既与各镇街统计数据保持一致,又反映了各镇街内部的人口、GDP分布的空间变化,可以为承灾体脆弱性评估提供精细化、可靠的数据源。(2)浦口区暴雨洪涝灾害承灾体脆弱性高风险区,分布在东北部经济较为发达的城镇街道而老山山脉和沿江内陆滩涂地区脆弱性风险较低。     

应用主成分构建的暴雨致灾能力评估指数及其应用

为了构建合理的四川暴雨致灾能力评估指数(简称:评估指数),本文对2008~2018年四川地区126次致灾性暴雨过程,选取刻画暴雨特征的8个降水量因子,利用总体主成分和阈值法确立因子的权重及阈值,由此建立了评估指数模型。经历史个例反演及预报个例的评估应用表明:(1)暴雨区域的平均雨量值,≥25mm/h的面积及大暴雨面积是影响四川暴雨致灾能力强弱的关键因子,利用主成分构建的评估指数较好的反映了历次暴雨过程的致灾能力,当指数达0.8以上时,一般对应着大型及以上暴雨灾害。(2)结合经济损失及气象灾害评估分级处置标准,将评估指数划为4个等级。基于此,利用每日08时和20时四川省气象台订正的0.05°×0.05°预报降水数据,输入评估指数模型计算未来3d的指数及对应的致灾能力落区等级空间分布。实际应用表明,评估指数模型对评估暴雨过程的整体致灾能力及具体的暴雨致灾能力落区等级分布有显著的实用性。      

暴雨综合影响指标及其在灾情评估中的应用

利用广东省86个站1951～2006年的气象资料、地理信息资料和灾情等,对暴雨的致灾因子、综合影响指标及其在灾情评估中的应用进行了研究。结果表明,暴雨的致灾因子包括降雨量、暴雨强度、降雨持续时间、灾害影响面积等指标中的11个因子,这些因子之间相关显著。利用主成分分析对11个致灾因子进行综合简化,得到了一个物理意义清晰,且方差占总方差大部分的暴雨综合影响指标。根据暴雨综合影响指标,分级评判暴雨的影响程度,可以实现对暴雨灾情的灾后快速评估和预评估。     

基于1 km网格的北京暴雨洪涝灾害风险区划

目前许多城市暴雨洪涝灾害综合风险区划对暴雨在复杂地形下可能引发的山洪与地质灾害造成的高风险以及对城市交通安全风险估计不足,同时常规的气象观测资料已难以描述暴雨致灾危险性精细化分布。本文基于自然灾害风险评估理论,利用遴选的293个北京气象自动站2006—2017年逐时降水观测资料、北京2015年1∶25万基础地理信息、2016年Landsat8晴空遥感影像、灾情资料以及网格化的社会经济资料,在承灾体暴露度基础上充分考虑了承灾体对暴雨引发的城市积涝、山洪与地质灾害灾损敏感性差异,从暴雨致灾危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性3个方面开展了北京地区暴雨灾害1km分辨率的精细网格化风险评估与区划,并结合实际案例进行了分析。结果显示:(1)基于高密度降水观测资料提取的网格化短历时暴雨频次和暴雨量能较为精细地评估致灾危险性;基于遥感与GIS提取的不透水盖度、地形起伏度与河网密度可有效评估暴雨洪涝孕灾环境敏感性;基于1km格网化的GDP、人口密度和路网密度以及灾损敏感系数可有效评估暴雨引发的积涝、山洪与地质灾害对人员、财产和公路交通的易损性;(2)与已有成果比较,本次北京暴雨洪涝风险区划不但凸显了暴雨对城市的积涝风险,也凸显了暴雨引发的山洪与地质灾害风险,同时突出了暴雨对城市交通设施安全的影响;(3)风险区划结果基本反映了北京市暴雨灾害的潜在风险,北京暴雨洪涝灾害防御的重点区域应放在风险较高的三个区域。     

宿迁地区水稻暴雨洪涝灾害保险气象理赔指数开发

利用宿迁地区104个乡镇2003—2013年水稻产量资料和2008—2013年保险理赔资料,计算水稻遭受暴雨洪涝灾害的灾害损失率;在自定义暴雨洪涝灾害指数的基础上,分析水稻灾损率与暴雨洪涝灾害指数的相关关系,建立各水稻种植区的气象理赔指数面板随机效应模型。结果得出:宿迁地区水稻遭受暴雨洪涝灾害影响的平均灾损率为-1.83%,达到理赔标准的乡镇比率为37.5%;受暴雨洪涝灾害影响最重的是III区,其次是I区,VII区和II区位居第三,其他几个区相对较轻;暴雨洪涝灾害主要影响水稻的孕穗扬花期和灌浆成熟期,对孕穗扬花期以前的生育期影响较小;暴雨洪涝灾害指数对水稻遭受暴雨洪涝灾害影响有较好的指示意义,利用这一指数制作水稻在灾损率预报准确率较高,达到90%以上;利用气象理赔指数,能较好的预报和模拟宿迁地区水稻遭受暴雨洪涝灾害的灾损率分布,对降低理赔风险,减少理赔费用有较强的指导意义。     

河南洪涝灾害灾后损失评估方法的研究

根据河南实际情况,提出了评估洪涝灾害灾后损失的伤亡人数、受灾面积、直接经济损失等3个评估指标和特大灾、大灾、中灾、小灾等4级评估等级,并采用洪损指数作为洪涝灾害损失的相对度量指标.最后给出了一个损失评估应用实例,验证了评估方法的有效性.     

暴雨灾害风险及其对农业影响的评估

综合考虑降雨区域类型、发生强度和持续时间,确定了暴雨灾害致灾因子的综合强度分级标准;将地形高程、高程标准差、河网密度等环境脆弱性要素结合暴雨灾害致灾因子,建立暴雨灾害风险评估模型,并进行分级评估;应用GIS将农业易损性指标叠加到暴雨灾害风险区划中,得到不同等级风险下农业受影响的程度。以"7·21"暴雨为例,进行模型的应用及检验分析,结果表明:降雨量最大的葫芦岛大部、丹东宽甸县暴雨灾害风险等级为极高;致灾因子危险等级相同时,辽宁中部平原地区较辽西、辽东丘陵地区暴雨灾害风险等级高;农业易损性较高的沈阳大部、鞍山北部、丹东局部、锦州大部、铁岭部分、葫芦岛大部地区农业受灾较重。评估结果与事实灾情较一致。     

一种简化的暴雨灾害风险及影响评估方法和应用研究 ——以京津冀“7·21”暴雨事件为例

文章综合考虑中国区域范围内降雨时空分布特征以及地理地貌等特征,将全国降雨区划分为4大类,在此基础上,得出不同降雨类区暴雨致灾因子的强度等级评定方法;同时,研究确定了与暴雨灾害密切相关的地形高程、高程标准差、河网密度、土壤类型等环境脆弱性影响要素,并对各类要素分别进行了分级评定;将各类环境脆弱性影响要素结合暴雨致灾因子要素,运用加权求和方法建立了暴雨灾害综合风险评估模型;并结合GIS技术,将城市、农村人口分布情况、用地等数据叠加到风险分布格局中,最终分析得出不同风险等级下影响的城市和农村人口数量、土地面积等内容。该评估模型相较于以往其他暴雨风险评估模型,其适用范围更广,可以适用于全国范围内的任意区域暴雨灾害风险评估;实时评估业务能力更强,将该模型结合降雨实况资料或预报资料可以对全国任意区域降雨灾害综合风险进行事后、跟踪评估或预评估;评估对象更有针对性,结合GIS技术,可以针对得出的风险分布结果分别给出不同风险等级范围内的承灾体受影响的定量评估结果。     

1981—2019年北疆暴雨洪涝灾害的时空变化特征分析

基于1981—2019年新疆北疆38个县(市)出现的1394次暴雨洪涝灾害事件,以暴雨洪涝灾害出现次数、死亡人数、倒塌房屋数、倒塌棚圈数、死亡牲畜数、农作物受灾面积作为评价因子,采用多种统计学方法,构建暴雨洪涝灾损指数,分析近39 a北疆暴雨洪涝灾害的时空变化特征.结果表明:北疆暴雨洪涝灾害高发区位于博州、伊犁河谷和阿勒泰地区,危害性严重等级以上的暴雨洪涝灾害分布在伊犁河谷和阿勒泰地区,特重等级的暴雨洪涝灾害则集中发生在伊犁河谷的霍城、伊宁、巩留、尼勒克和新源等县;暴雨洪涝灾害出现次数及其造成的死亡人数、农作物受灾面积的月变化呈单峰型,而倒塌房屋数、倒塌棚圈数、死亡牲畜数则呈双峰型;年暴雨洪涝灾害出现次数呈显著的线性增加趋势,年度灾损指数呈弱的增加趋势,但在年代际时间尺度上灾害强度不断加强.大雨以上日数和暴雨以上日数是影响北疆暴雨洪涝灾害年际变化的主要气候因素.     

广东暴雨洪涝灾害损失定量评估

广东暴雨强度大、范围广、季节长,造成的灾害重、影响大。为合理、定量地评估广东暴雨洪涝过程强度及其损失,基于1994—2018年广东致灾暴雨过程和相应灾情资料,构建了广东暴雨过程综合强度评估模型和灾情指数模型,并采用百分位数法进行暴雨强度和灾情等级划分,以第60、第80、第90和第95百分位数为临界阈值,分别将致灾暴雨过程强度和灾情划分为弱(1级)、较弱(2级)、中等(3级)、较强(4级)、强(5级)和微灾、小灾、中灾、大灾、巨灾5个等级,进而分析了不同强度等级暴雨过程可能造成的人口、农作物、房屋和经济等承灾体损失。结果表明:(1)1994—2018年间,广东各等级致灾暴雨过程主要出现在4—9月的汛期,5—7月尤其多,要特别注意防御;(2)致灾暴雨过程强度等级与各类承灾体灾情指数存在显著正相关关系:随暴雨强度的增强,倒塌房屋数呈指数增长,受灾人口、死亡人数、农作物受灾面积和直接经济损失呈线性增长;(3)平均而言,当暴雨强度达到强(5级)等级时,受灾人口、死亡人数、农作物受灾面积、倒塌房屋数和直接经济损失标准分别约为187.19万人、22人、10.52×10^4 hm^2、1.12万间和13.07亿元。     

陕西致灾暴雨气象决策服务分析

致灾暴雨是陕西汛期决策气象服务关注的重点。分析陕西暴雨致灾的基本情况,结合近年来暴雨决策服务中完善服务产品制作、发布和服务流程的工作实践,探讨服务过程中的经验和问题,提出在暴雨决策服务中应开展暴雨灾害预评估、改进风险提示建议和建立集约化、智能化决策服务平台等。     

辽宁暴雨诱发山洪灾害风险区划研究

基于自然灾害风险评估理论,利用2005—2019年辽宁省1639个自动站逐时降水观测资料、2017年辽宁省30 m分辨率的基础地理信息和山洪沟资料以及风险普查数据,对辽宁暴雨诱发山洪灾害风险区划进行研究,并将风险区划结果与历史山洪灾情进行对比分析。结果表明：通过山洪灾害与降水相关性统计发现,6 h暴雨作为辽宁省山洪致灾因子更为合适,因此构建了6 h综合利用分级暴雨强度及暴雨频次精细评估暴雨致灾危险性;山洪沟沟口高程、沟床比降及河网密度等资料可有效评估山洪孕灾环境敏感性;人口密度、耕地比例两个风险暴露度指标以及灾损敏感系数可大体评估承灾体的易损性;与历史山洪灾害空间和频率分布对比,山洪灾害的高发区与在本次风险区划高风险区基本吻合;精确到每个山洪沟风险区划的结果,提高了山洪灾害的风险区划精度,为辽宁暴雨诱发山洪灾害精准防御提供参考。     

贵州洪涝灾害的承灾能力评估及对策研究

把贵州省雨情,灾情与地表径流,流域面积,地形地貌,森林植被等联系起来,研究致灾因子,从森林植被率的高低与洪涝灾害发生的程度方面进行初探,用承灾指数对各地承灾能力进行评估,并提出提高森林植被,扩大林面积是防御洪涝灾害长远有效的措施。     

汉江流域致灾暴雨的天气学分析

暴雨是汉江流域主要自然灾害之一,每年因暴雨灾害损失惨重,分析研究汉江流域暴雨灾害发生规律成因机理具有重大意义。通过对汉江流域49次致灾暴雨过程进行统计分析,根据诱发灾害成因和降水分布等特点将暴雨致灾过程分为三种基本类型。应用天气学原理对致灾暴雨个例进行分析,总结出了致灾暴雨的天气学模型。讨论了三种类型致灾暴雨与天气型之间的对应关系,对今后预报业务具有较好的指导意义。     

1991年江淮暴雨洪涝致灾因素及成灾规律

从异常天气气候条件和人为因素两方面,分析了1991年江淮暴雨洪涝的致灾因素;从水量平衡出发,探讨了洪涝成灾规律,并分析了1991年洪涝灾害实况。     

基于GIS的南宁市暴雨洪涝灾害风险评估与区划

用南宁市气象数据、自然地理数据和社会经济数据,组成自然致灾因子易发性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力4个指标,借助GIS的空间分析和叠加分析功能,构建南宁市暴雨洪涝灾害风险评估指标体系,得出南宁市1000m×1000 m为单元的暴雨洪涝灾害综合风险区划图.结果表明,南宁市范围内发生洪涝灾害风险最高的处于宾阳,其中危险性最高的地区处于宾阳县的东部和北部,脆弱性最高的地区则处于宾阳县的中部和横县的东南部地区.该风险区划结果基本反映了南宁市暴雨灾害的潜在风险.暴雨洪涝灾害防御的重点区域应放在风险较高的区域.