氣候變暖背景下中國(guó)農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害致災(zāi)因子、風(fēng)險(xiǎn)性特征及其影響機(jī)制研究.pdf

1、干旱是我國(guó)發(fā)生頻次最高、影響范圍最廣、造成損失最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。隨著氣候變暖，我國(guó)干旱發(fā)生了顯著的變化，不僅原本一直干旱的北方地區(qū)干旱災(zāi)害加重，而且，南方的極端干旱事件也呈增加趨勢(shì)，干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)不斷加劇。在全球氣候變暖背景下，干旱災(zāi)害正以新的氣候常態(tài)發(fā)生在中國(guó)各個(gè)區(qū)域，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了嚴(yán)重?fù)p失。由于干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)影響因素及其機(jī)制復(fù)雜且具有區(qū)域差異性，而且風(fēng)險(xiǎn)因子之間相互作用，導(dǎo)致干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域差異性更明顯。我國(guó)氣候類(lèi)型復(fù)雜

2、多樣，屬于全球氣候變暖的敏感區(qū)之一。而且，農(nóng)業(yè)是氣候變暖的敏感行業(yè)，也是干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的主要承災(zāi)對(duì)象。在氣候變暖背景下，干旱災(zāi)害對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成更加嚴(yán)重的影響，農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)不斷擴(kuò)大。本研究以我國(guó)干旱災(zāi)害致災(zāi)因子、風(fēng)險(xiǎn)性特征及其影響機(jī)制為研究切入點(diǎn)，以氣象綜合干旱指數(shù)（MCI）為干旱致災(zāi)因子表征指標(biāo)，研究我國(guó)干旱時(shí)空分布特征及其區(qū)域差異性?；陲L(fēng)險(xiǎn)因子耦合模擬和歷史干旱災(zāi)損概率統(tǒng)計(jì)兩種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，研究中國(guó)農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性特征。闡述

3、不同時(shí)段關(guān)鍵氣候物理要素對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響，揭示氣候變暖對(duì)農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害損失的影響，明確中國(guó)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵影響期。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴充分認(rèn)識(shí)了中國(guó)干旱時(shí)空變化特征、演變規(guī)律和區(qū)域差異性。基于1961-2014年逐日MCI，系統(tǒng)分析了我國(guó)干旱時(shí)空變化特征。研究表明，氣候變暖背景下，中國(guó)干旱范圍擴(kuò)大、程度加劇和頻次增加。同時(shí)，干旱發(fā)生的范圍發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)移，北方干旱加劇的同時(shí)，南方干旱明顯加重，尤其是大旱范圍明顯增加。中國(guó)上世紀(jì)9

4、0年代中后期-21世紀(jì)初期干旱范圍最廣、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，造成的損失最嚴(yán)重。中國(guó)干旱主要發(fā)生在黃河流域以南和長(zhǎng)江以北地區(qū)。干旱頻次北方高于南方，東部高于西部，長(zhǎng)江流域以北干旱頻次較高，黃河流域干旱頻次大于30％。但不同年代，干旱發(fā)生范圍、程度、頻次和持續(xù)時(shí)間有一定的差異性。⑵基于風(fēng)險(xiǎn)因子耦合法，構(gòu)建了綜合農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，并在中國(guó)西南地區(qū)進(jìn)行案例研究?；贕IS和RS技術(shù)，融合氣象綜合干旱指數(shù)（MCI）、遙感反演的土壤濕度、植被指數(shù)

5、、干旱災(zāi)情和農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)等多源數(shù)據(jù)。綜合考慮干旱災(zāi)害致災(zāi)因子、承災(zāi)體、孕災(zāi)環(huán)境和防災(zāi)減災(zāi)能力，構(gòu)建農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。在GIS平臺(tái)下，實(shí)現(xiàn)了西南地區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)精細(xì)化評(píng)估。同時(shí)，根據(jù)歷史干旱災(zāi)害損失概率統(tǒng)計(jì)計(jì)算干旱災(zāi)害綜合損失率。將風(fēng)險(xiǎn)因子耦合模擬和歷史災(zāi)損統(tǒng)計(jì)法相結(jié)合，系統(tǒng)分析西南農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)特征及其影響機(jī)制。研究表明，西南農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)具有明顯的地帶性。農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于西南東部，北部高于南部。不同的致災(zāi)因子、

6、承災(zāi)體、孕災(zāi)環(huán)境和防災(zāi)減災(zāi)能力差異導(dǎo)致農(nóng)業(yè)干旱綜合風(fēng)險(xiǎn)格局復(fù)雜。⑶系統(tǒng)分析了中國(guó)農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)損率變化特征、南北區(qū)域差異及其對(duì)氣候變暖的響應(yīng)。基于歷史干旱災(zāi)損構(gòu)建干旱災(zāi)害受災(zāi)率、成災(zāi)率、絕收率和綜合損失率，分析近50多年中國(guó)干旱災(zāi)害損失及南北差異性。研究表明，氣候變暖背景下，中國(guó)干旱受災(zāi)率、成災(zāi)率、絕收率和綜合損失率都呈增加趨勢(shì)。農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害損失的范圍和程度均明顯增加，風(fēng)險(xiǎn)顯著加大，尤其是成災(zāi)以上干旱損失增速更快。受氣候變暖的影響，中國(guó)南方

7、和北方農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害損失差異明顯。氣候突變后，北方農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害損失明顯高于南方，增幅也比南方快，北方災(zāi)害損失增幅是南方的3～4倍，而且干旱損失越重，增幅越快。北方干旱災(zāi)害損失主要依賴(lài)降水，而南方對(duì)溫度的依賴(lài)程度比北方大。不同時(shí)段降水和溫度對(duì)農(nóng)業(yè)干旱損失的影響不同，只有關(guān)鍵時(shí)段的降水和氣溫對(duì)農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害損失率具有更顯著的影響。中國(guó)7月下旬、9月中旬降水量和6月上旬氣溫對(duì)農(nóng)業(yè)干旱損失至關(guān)重要。⑷闡明中國(guó)七個(gè)子區(qū)域干旱災(zāi)害損失變化特征。在氣候變

8、暖背景下，不同等級(jí)干旱災(zāi)害損失變化具有明顯的區(qū)域差異性。東北綜合損失率多年平均值最大（9.6%），其次為華北（9.3%）和西北（8.4%），華東最?。?.4%）。華北綜合損失率增幅最大，為1.4%/10a。氣候突變后，西北、華北和西南受災(zāi)率呈增加趨勢(shì)，而東北、華中、華南和華東降低；成災(zāi)率和絕收率各區(qū)域均增加；綜合損失率除華中外，其它區(qū)域均增加。氣候變暖背景下，中國(guó)各區(qū)域干旱災(zāi)害損失呈增加趨勢(shì)，越重的災(zāi)害對(duì)氣候變暖越敏感。綜合損失率在氣候

9、空間的分布區(qū)域差異性顯著。⑸系統(tǒng)分析了干旱對(duì)中國(guó)主要糧食作物產(chǎn)量的影響。氣候變暖總體不利于中國(guó)主要糧食作物產(chǎn)量增加，但不同作物對(duì)氣候變暖的響應(yīng)略有差異。氣候變暖對(duì)夏糧、玉米和稻谷不利，尤其是玉米，平均減產(chǎn)0.9kg/10a。中國(guó)糧食作物隨氣象干旱程度的增加趨于減產(chǎn)，尤其是秋糧作物。冬小麥和稻谷隨著氣象干旱程度加重趨于減產(chǎn)，而夏糧、春小麥、玉米和馬鈴薯與氣象干旱的響應(yīng)不明顯。⑹明確了中國(guó)農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵影響期。中國(guó)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵影響

10、期為春末、夏季和秋季前中期，8月達(dá)到峰值。北方干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵影響期與中國(guó)一致，南方為夏季和秋季前中期，8月關(guān)鍵期的作用最突出。北方關(guān)鍵影響期較南方長(zhǎng)，作用比南方更突出。中國(guó)各子區(qū)域干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵影響期的長(zhǎng)短和作用具有顯著的區(qū)域差異性。西北、東北、華北、華中和華東為單峰型，西南和華南為雙峰型。華北、東北和華南。東北、華南和華北關(guān)鍵影響期較長(zhǎng)。華北、東北、華中和華東夏季關(guān)鍵影響期作用最突出，西北和華南為春季，西南為夏季和冬季中后期。關(guān)鍵