西北干旱灾害影响趋势分析

根据1951-2000年中国西北五省区(陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆)降水资料,1951—1994年主要农作物旱灾面积和粮食减产资料,建立了干旱等级指标、农业旱灾指标、因旱粮食减产指标体系,分析了西北干旱灾害的影响趋势。结果表明：西北干旱和农业旱灾呈增加趋势,以20世纪70、90年代最严重,农业旱灾以重大旱灾事件为主,其空间变化以西北东部干旱灾害严重。采用谐波和功率谱方法分析西北干旱周期,建立了拟合预测回归模型,并对西北干旱灾害进行影响预测,表明21世纪前十年西北干旱灾害有减缓趋势。     

西秦岭地区气候变化特征与干旱灾害趋势

根据1961—2011年西秦岭地区12个气象站的逐月气温和降水资料,利用线性回归、反距离加权空间插值(IDW)、Z指数法和Morlet小波变换等方法,分析了近51年来西秦岭地区气候时空变化特征,区域干旱强度与旱涝灾害发展趋势。结果表明:近51年来西秦岭地区气温呈增加趋势,增温倾向率为0.26℃/(10 a),降水量呈减少趋势,减少倾向率为16.04 mm/(10 a),气候暖干化趋势明显。近51年来西秦岭地区年旱涝Z指数呈下降趋势,与降水量呈减少的趋势一致;旱涝灾害主要存在5 a和7 a的变化周期,干旱灾害极度易发,干旱化趋势明显。西秦岭地区对全球气候变化的区域响应特征是旱灾增加。     

甘肃省农业干旱灾害损失特征及其对气候变暖的响应

随着全球气候变暖,干旱频次和强度增大,粮食生产与安全面临严重的挑战。利用1960-2012年甘肃省农业干旱灾情和气象资料,分析不同干旱程度的农业受灾率、成灾率和绝收率变化特征,并构建了农业干旱灾害风险指数(农业干旱综合损失率),揭示了甘肃农业干旱灾害损失特征及其对气候变暖的响应,讨论了关键时段气象条件对灾害损失的影响,阐述干旱灾害损失在气温和降水气候态中的分布特征,模拟出农业干旱受灾程度的气象阈值,并对未来情景下干旱灾害风险进行预测。结果表明:甘肃省近50多年农业干旱灾害范围、程度和频次均呈增加趋势,粮食受干旱灾害减产的风险加大。受灾率、成灾率、绝收率和综合损失率均呈明显上升趋势,尤其是20世纪90年代气温突变以后干旱灾害损失增大的趋势更明显。21世纪00年代干旱增幅最大,干旱受灾率、成灾率、绝收率和综合损失率均高于全国平均水平。多年平均综合损失率为10.8%,约为全国平均值(5.1%)的2倍。气温和降水量是甘肃农业干旱灾害损失的关键致灾因子,并且关键时段降水量和气温对干旱灾害的影响比全年平均值更加明显,年降水量每减少100 mm,综合损失率增加5.6%。年平均气温每升高1 ℃时,综合损失率增加6.3%。年平均气温6.45 ℃和年降水量460 mm是干旱高风险的临界值。未来气候变暖情境下,甘肃综合损失率增幅将可能达到1.85倍,气候变暖导致农业干旱灾害风险加大。     

气候变暖背景下1961—2010年宁夏旱涝灾害空间分布特征和变化规律

利用宁夏20个气象站1961—2010年实测气象资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall非参数检验、标准化降水指数等数理分析方法,对宁夏近50年旱涝灾害时空变化特征进行分析。结果表明:①1961—2010年宁夏气候暖干化趋势明显,增温速率为0.38 ℃/10a,远高于全国和西北地区;②1961—2010年宁夏降水量波动减少且具有整体性,雨量带明显南移,干旱、半干旱区域逐年扩大。③1961—2010年宁夏旱涝灾害交替发生,干旱化趋势明显。④在旱灾方面,宁夏南部山区旱灾频率相对较低,从南向北旱灾频率逐渐上升。北部灌溉区以轻微干旱为主,严重干旱和极端干旱主要发生在中部干旱区。⑤在涝灾方面,宁夏南部山区涝灾相对较少,依然呈现由南向北涝灾频率逐渐上升的空间格局。中等以上涝灾南部山区相对较多,严重湿润和极端湿润主要发生在北部引黄灌溉区。     

新疆农业气象灾害成因及其风险分析

基于新疆54个气象站点以及1949-2014年气象灾害数据,分析了新疆过去半个多世纪气象灾害的发生特点及成因。运用信息扩散方法对新疆洪水、干旱、大风、冰雹等灾害进行了风险评估,结果显示:(1)新疆降水量的增长是降雨频率和降雨强度共同增加的结果,这是导致暴雨洪水增加的重要原因;在灾害损失方面,洪水、干旱、风雹、低温等4种灾害的受灾面积均存在显著增长趋势,在空间分布上,天山北坡、伊犁河谷的洪水灾害频次最高,北疆旱灾频次多于南疆,东疆、南疆风灾较多,西天山、伊犁河谷、天山南坡西段冰雹较多。(2)在灾害风险方面,旱灾是新疆受灾风险最大的灾害,其次是洪水、大风,而冰雹风险最大的区域位于天山南坡以西以及天山北坡的中部到西部。(3)Morlet小波分析显示,自2000年以来,各灾害10 a左右的周期振荡都有增强趋势。极端气候事件的频率增加和强度加大,对近期旱灾加重和农田受灾面积增加具有一定作用。此外,通过与环流因子的遥相关分析,得到北半球极涡面积指数(VPA)和青藏高原高压指数(XZH)对新疆的气象灾害发生强度有显著影响。     

新疆洪旱灾害与大尺度气候强迫因子的联系

通过对新疆洪灾灾害历史资料和太阳黑子、ENSO事件年数据以及北大西洋涛动指数的分析,表明在太阳黑子极低值年或不活跃年,新疆易发生重大洪灾,而在太阳黑子低值年或相对不活跃年,新疆也易发生重大旱灾。近200a来,新疆重大洪旱灾害绝大部分都发生在太阳黑子的低谷时期。ENSO事件对新疆夏季降水的影响效应明显。因而该事件对新疆的洪旱灾害也产生了影响。对近50年来灾害统计资料分析显示,与拉尼娜年相比,在厄尔尼诺年新疆更易发生洪旱灾害。20世纪后半段新疆洪旱灾害指数与北大西洋涛动指数进行对比可以发现．夏季NAO指数与新疆洪水灾害之间存在大致上的反相关系。而冬季NAO指数与新疆干旱灾害之间存在比较明显的反相关系。     

贵州省土地利用及其生态系统服务价值与灰色预测

以贵州省1996-2008 年土地利用变更调查数据为基础, 采用生态系统服务价值评估模型、敏感性指数和灰色预测模型, 对土地利用变化引起的生态系统服务价值的变化进行了估算, 对区域土地利用构成和生态系统服务价值进行了灰色预测。结果表明:贵州省近13 年来, 耕地、牧草地和未利用土地面积均呈现减少的趋势, 而林地、园地、建设用地和水域面积呈增加趋势;贵州省2008 年的生态系统服务总价值比1996 年增加了59.08 亿元, 变化率为3.01%;贵州西北地区的生态系统服务总价值的变化率较贵州东南地区显著;敏感性分析表明采用的生态价值系数是合理的, 研究区内的生态系统服务价值缺乏弹性;利用灰色GM(1,1)模型对贵州省2015 年和2020 年的土地利用构成和生态系统服务价值进行预测, 未来10 年贵州呈现林地、建设用地持续增加、耕地持续减少的趋势;2015 和2020 年土地利用结构信息熵分别为1.4320 和1.4331, 表明土地利用结构逐渐趋于均衡, 2020 年区域生态资产增加到2119.03 亿元。     

20世纪下半叶干旱对新疆农业的影响及灾害链效应

利用历史灾害数据对20世纪下半叶新疆农业的干旱影响及灾害链效应进行了评价。同时对干旱灾害的时间特征也做了分析。结果表明,1950-2001年的52年里,新疆年平均农田旱灾成灾面积为109.25×103hm2,其中.2000年最高达312.0×103hm2,1950年最低仅为2.01×103hm2。1950-1997年48年年平均受灾人口与减产粮食分别为285.63×103人和174.85×103t。从1950-2001年,新疆农田成灾面积大致上呈上升趋势,虽然其间也有暂时的下降时段,即20世纪70年代早期和90年代早期。1950-1997年受旱人口和减产粮食也存在大致的上升趋势。有两个时期(20世纪60年代和80年代到90年代早期)干旱灾害相对较严重。另外,还发现干旱灾害与沙尘天气和草原蝗灾有明显的相关性,表现出了明显的干旱灾害链性。本评价的结果暗示干旱及其相关灾害的增多可能意味着天气和气候极端事件的增多;20世纪80年代中期以来,尽管区域年降水和径流量的增多对减轻干旱及其灾害具有很大的正效应,但由于降水和径流的年内分布不均匀性,加上耕地向易旱区的扩张,区域干旱灾害还是比较严重,并表现出了与降水和径流增加不一致的趋势。     

23年来河南省主要气象灾害对农业的影响及时空分布特征

利用1988~2010年河南省主要气象灾害受灾面积、成灾面积、农作物播种面积以及粮食产量等基础数据,系统分析河南省境内主要的气象灾害(干旱、洪涝、风雹灾、霜冻)对农业的危害、时序特征、空间分布,并进一步分析了河南省农业气象灾害与粮食产量的关系。结果表明,水灾和旱灾是河南省最主要的两种气象灾害,对农业生产具有长久的威胁,旱灾多发生在豫西和豫北地区,而水灾多发生在豫东南地区。农业气象灾害跟粮食产量呈负相关关系,直接威胁粮食产量。     

基于SPEIbase v.2.6数据集的内蒙古旱灾危险性评价

为明确内蒙古地区不同时间尺度旱灾危险性分布特征,选取内蒙古地区1949—2018年SPEIbase v.2.6数据集,利用Theil-Sen趋势分析和Mann-Kendall检验法分析气象干旱时空演变特征,并基于干旱多年平均强度与加权综合评价模型,对研究区年、季节尺度的旱灾危险性进行了评价。结果表明：无论是年际变化还是在空间上,内蒙古年尺度和春、夏、秋3个季节尺度的气候整体呈显著干旱趋势;研究区以中等及以上等级的年尺度旱灾危险性为主,占总面积的71%。其中,高、极高危险性区域主要位于呼伦贝尔市和锡林郭勒盟东部;在春、夏两季,内蒙古干旱灾害危险性空间分布呈“北高南低”,高等级的危险性主要位于锡林郭勒草原和地处干旱区的阿拉善盟;秋、冬两季的高等级危险性区域显著减少,尤其是冬季,以东北地区的低、极低危险性为主要特征,与其干旱趋势变化特征较为一致。研究结果可为内蒙古地区干旱灾害风险管理提供参考依据。     

1971——2010年中国西北地区秋季降水变化特征

本文采用1971—2010年9—11月逐月NCEP/NCAR再分析数据和国家气候中心全国台站资料,通过常规统计分析、趋势分析、Morlet小波变换、M-K 检验以及奇异值分解,对中国西北地区秋季降水量与降水日数两个方面进行了较为详细的分析,得到了较为全面的中国西北地区秋季降水时空分布特征,并分析了500 hPa环流异常对其可能的影响。结果表明：1971—2010年间西北地区秋季降水量与降水日数均为上升趋势,相对来说,秋季降水日数在这40年间的变化趋势更为显著;西北地区秋季降水量及降水日数整体呈现出增加的趋势,主要是受青海、甘肃两省大部分站点的降水量及降水日数明显增多引起的;西北地区秋季降水量、降水日数变化幅度较大区主要位于青海东南部与陕西南部;降水日数在未来将会有减少的变化趋势;500 hPa东高西低的异常环流形势越明显,甘肃东南部、宁夏、陕西大部秋季降水量越大,北高南低的异常环流形势则在中国西北地区大部易造成秋季降水量偏多。     

技术环境对西北传统农区农户采用新技术的影响分析——基于三种不同属性农业技术的调查研究

依据对陕甘宁传统农区的调查数据,选择苹果新种苗技术、小麦良种技术、节水灌溉技术为研究对象,系统分析了技术环境对农户采用农业新技术的影响及其差异。研究发现,技术环境因素对农户采用新技术具有较大的影响,其中,技术软环境对农户的影响大于硬环境的影响。农户采用具有不同属性的农业新技术受环境因素的影响程度存在较大的差异,具体表现为,苹果新种苗技术容易受到果品公司、农技站服务次数、技术培训质量以及信贷条件的影响;小麦良种技术容易受到科研组织、种子公司、农技站、人际网络以及技术供给渠道的影响;节水灌溉技术受到具有社会服务功能的技术组织、政府鼓励措施以及媒体宣传的影响较大。与此同时,地理因素对农户的技术行为具有明显的约束作用。     

基于格网的青海省干旱灾害综合风险评估

干旱灾害风险评估是执行区域性干旱灾害风险管理的重要举措,是有效实施气象防灾减灾工作的非工程性技术措施。随着气象现代化的逐步实施,干旱灾害风险评估技术和精度的重要性越加凸显。为科学、准确地评估青海省区域干旱的监测精度和干旱灾害风险等级,以青海省为例,采用青海省1961-2010年50个气象站潜在蒸散和降水数据,基于气象灾害风险度评估理论和方法,并根据《青海省地方干旱等级划分标准》,通过干旱灾害风险度模型和ArcGIS空间分析相结合的方法,较为系统地分析了青海省干旱灾害风险时空分布特征及其灾害风险等级。结果表明：近50 a以来,青海境内主要发生了不同程度的冬春季干旱。从时空分布特征来看,轻、中、重度干旱灾害分布和演化趋势基本一致,干旱灾害易发高发区主要分布于柴达木盆地西北部;环青海湖流域和共和盆地以及东部农业区局地处于中等风险水平,其余地区干旱灾害风险水平较低;从市、县、镇区域单元来看,茫崖、花土沟镇、冷湖及格尔木市干旱灾害风险较高,天峻、都兰、乌兰、共和、兴海、同德、贵南、同仁、化隆、循化及唐古拉等地次之,其余地区干旱灾害风险水平较低,青海境内干旱灾害的发生不仅受降水量影响,还与不同类型的下垫面密切相关。     

1960-2016年黄土高原多尺度干旱特征及影响因素

明晰黄土高原干旱特征对于生态工程建设和社会经济可持续发展具有至关重要的作用。基于1960—2016年黄土高原59个气象台站数据和标准化降水蒸散指标（SPEI）,本文分析了黄土高原多尺度干旱时空变化特征,并探讨了遥相关指数对黄土高原干旱变化的影响。结果表明：① 黄土高原SPEI指数呈下降趋势,其中70年代初和90年代末为显著干旱时期,80—90年代初为较湿润时期;② 年尺度SPEI呈下降趋势的区域遍布整个黄土高原,以山西西部、宁夏北部和甘肃中东部最为显著,而黄土高原西北和西南部则表现为变湿趋势;③ 春、夏和秋三季SPEI均呈下降趋势,且夏、秋季下降趋势较大,趋势系数均为-0.03/10a。春季干旱趋势与年际变化较为一致,秋季干旱趋势范围较大,占总面积的64.53%,冬季干旱范围较小且不显著;④ 多尺度干旱同时受IOD、NAO、PDO、AMO和ENSO3.4等遥相关指数的共同影响,且该影响存在明显的年际和年代际相位转换特征。多元回归分析显示,IOD和NAO对黄土高原干旱解释率较高,分别为22.98%和12.23%,而ENSO3.4解释率较低,表明黄土高原降水变化与西南季风具有较好的关联性。     

基于多源遥感数据的甘肃省农业干旱研究

干旱是农作物生长发育的主要环境胁迫因子,也是制约农业丰产丰收的关键自然要素。农业干旱监测通常基于气象站点观测数据,这在一定程度上难以反映区域尺度的农业干旱状况。以甘肃省为研究区,基于MODIS、TRMM、ESA CCI等遥感数据产品和气象站点数据,利用随机森林回归模型构建综合气象干旱指数（CMDI）,并对甘肃省2011—2019年农作物生长季（4—9月）旱情时空格局及变化规律进行分析。结果表明：（1）CMDI与实测值的决定系数（R2）在各月均高于0.634,且与标准化降水蒸散发指数（SPEI）在空间上具有一定的相关性,表明该指数可反映农业干旱的发生发展过程。（2）甘肃省农业干旱呈现明显的地域分异规律,干旱程度由东南向西北逐渐加重,其中河西地区多为特旱区和重旱区,陇中地区为重（中）旱区,陇南、陇东、甘南地区为干旱-无旱波动变化区。（3）2011—2019年甘肃省农业干旱在年、月尺度上均呈现较大的波动趋势,其中2012年干旱程度最轻,2017年则最为严重;甘肃省大部分地区在4月和6月,陇东、陇南地区分别在5月和9月以及甘南地区4—9月农业旱情有所减轻外,其余地区在农作物生长季的旱情呈加重趋...     

县域尺度下的陕西省洪涝灾害风险评估及区划

洪涝灾害风险评估和区划研究对区域洪灾综合管理具有重要意义。以陕西省洪涝灾害气候背景和社会经济环境为基础,利用辖区内34个气象测站1954-2015年、月降水数据和2015年社会经济统计资料,运用自然灾害风险评估理论及方法,从致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露性和防灾减灾能力4个子系统选取17个评价指标,建立洪涝灾害风险评价指标体系,借助GIS技术进行洪涝灾害风险评估和区划。结果表明：（1）陕西省洪涝灾害致灾因子危险性等级自北向南呈递增趋势,高和次高危险区分布在陕南地区和关中盆地西部。（2）孕灾环境脆弱性空间分布差异较大,高和次高脆弱区分布在榆林北部长城沿线各县、延安市区、关中盆地渭河沿岸主要区县、陕南汉中盆地和安康市区。（3）承灾体暴露性各区县分布不均,大部分市区和农业发达地区暴露程度较高。（4）城市和经济发达地区防灾减灾能力较高,其他地区相对较低。（5）陕西省洪涝灾害综合风险等级表征为陕南汉江谷地、丹江流域和关中盆地渭河沿岸区县偏高,其他区县相对偏低。总体来看,中等以上风险区县占陕西省所辖区县的61.54%,其中陕南汉江谷地、丹江流域、关中盆地西部和渭南市应为陕西省洪涝灾害防范的重点区域。     

1961-2008年中国西北东部旱涝异常分布及干旱变化特征

 应用主成分分析和旋转主成分分析方法,利用陕、甘、宁、青四省（区）170个测站,对1961-2008年大气干旱指数S＝ΔT/δT-ΔR/δR的地域相关和年际变化特征进行了分析。结果表明：西北地区东部旱涝异常在空间上表现为较高的整体一致性,其次表现为东西相反和南北相反的变化趋势。西北地区东部旱涝异常存在三个基本相关的区域：甘肃东南部及陕西、河西走廊及河套地区、青海区。50 a来,各区在1974-1977年间和1982-1985年间湿润多雨,1994年以后相对少雨干旱。进一步分析发现,研究区域中西部尽管降水是增加的,但干旱指数变化不明显,而区域东部地区干旱指数变化很明显,说明区域中西部地区变湿不明显,而区域东部暖干化趋势明显。     

1208-1369年陕甘宁交界地区干湿变化

More than 240 items of historical records containing climatic information were retrieved from official historical books, local chronicles, annals and regional meteorological disaster yearbooks. By using moisture index and flood/drought (F/D) index obtained from the above information, the historical climate change, namely wet-dry conditions in borderland of Shaanxi Province, Gansu Province and Ningxia Hui Autonomous Region (BSGN, mainly included Ningxialu, Hezhoulu, Gongchanglu, Fengyuanlu and Yan’anlu in the Yuan Dynasty) was studied. The results showed that the climate of the region was generally dry and the ratio between drought and flood disasters was 85/38 during the period of 1208–1369. According to the frequencies of drought-flood disasters, the whole period could be divided into three phases. (1) 1208–1240: drought dominated the phase with occasional flood disasters. (2) 1240–1320: long-time drought disasters and extreme drought events happened frequently. (3) 1320–1369: drought disasters were less severe when flood and drought disasters happened alternately. Besides, the reconstructed wet-dry change curve revealed obvious transition and periodicity in the Mongol-Yuan Period. The transitions occurred in 1230 and 1325. The wet-dry change revealed 10- and 23-year quasi-periods which were consistent with solar cycles, indicating that solar activity had affected the wet-dry conditions of the study region in the Mongol-Yuan Period. The reconstructed results were consistent with two other study results reconstructed from natural evidences, and were similar to another study results from historical documents. All the above results showed that the climate in BSGN was characterized by long-time dry condition with frequent severe drought disasters during 1258 to 1308. Thus, these aspects of climatic changes might have profound impacts on local vegetation and socio-economic system.     

1949-2015年中国典型自然灾害及粮食灾损特征

中国是一个自然灾害频发的国家,研究其自然灾害演变特征及粮食灾损规律,对实现中国社会经济可持续发展、解决中国粮食安全问题具有重要意义。本文先基于Python语言编程获取1949-2015年中国31省市自然灾害造成的受灾、成灾、绝收面积,构建灾害强度指数分析不同灾种的时序特征分异,利用趋势分析、ESDA方法分析不同灾种在省域空间的分布特征及冷热区;再获取1949-2015年粮食种植数据,通过粮食灾损估算模型、定义粮食灾损率、地理空间探测器,计算并检验中国粮食损失时空特征及分异性。结果表明：① 相比受灾面积曲线,本文构建的灾害程度指数能够更好揭示自然灾害时序演变特征;② 1949-2015年期间中国两大主力灾害（洪灾、旱灾）交替出现,未来5~10年以洪灾为主;③ 灾种排序旱灾>洪灾>风雹>低温>台风,其中旱灾、洪灾受灾占比过半;④ 省域不同灾种间空间趋势变化特征明显,区域受灾面积东部>西部,北部>南部,且北部灾种单一、南部多灾并发;⑤ 自然灾害受灾总和、旱灾、雹灾、低温空间上全局自相关性不显著,呈随机模式分布,洪涝、台风在空间分布上具有显著的全局自相关性,呈集聚模式;⑥ 1949-2015年灾害、灾损量、灾损率整体时序趋势呈现先升后降,2000年为临界点,空间分布具有异质性,单因子解释力度差异显著,多因子交互均呈非线性增强关系,胡焕庸线两侧冷热点分布呈两极化且其重心向北迁移。建议政府加强除旱减雹（西北）、除旱排内涝（东北）、排涝防冻（中部）、排涝预台（东南沿海）等工程技术措施;同时西北（环境恶劣）、东北（中国粮仓）应作为防灾减灾重点保护区,制定专项保护方案,以保证中国粮食丰产增收。     

中国西北地区东部夏季不同等级降水时间演变特征

根据中国西北地区东部59个气象台站1965-2014年的逐日降水资料,将降水划分为小雨、中雨和大雨3个等级,分析和比较了该地区夏季不同等级降水降水量、降水日数和降水强度的时间演变特征,并对各等级降水对总降水贡献的时间变化进行了讨论。结果表明：（1）西北地区东部降水量和降水日集中在夏季。降水等级越高,降水量和降水日的集中程度越高,夏季大雨量（日）达到了全年大雨量（日）的72.15%（69.19%）;（2）西北地区东部各等级降水量、降水日主要在1996年存在一个由多转少的突变,均存在较明显的2~3 a的短周期;（3）西北地区东部夏季降水总量与中雨等级以上降水量具有相似的年际和年代际变化,相关系数高达0.8,主要受中雨和大雨量的影响,仅在东南部和甘肃中部趋于增加,在甘肃南部和内蒙古中部趋于减少。总降水日则与小雨日变化一致,主要呈减少趋势,总降水强度的增强则主要源自大雨强度的增大。