史繼清,楊霏云,邊 多,周刊社,甘臣龍
(1西藏自治區(qū)氣候中心,拉薩 850000;2中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院,北京 100081;3墨竹工卡縣氣象局,拉薩 850000)
青藏高原素有“世界屋脊”、“亞洲水塔”之稱,西藏作為青藏高原的主體部分,是青藏高原氣候變化的晴雨表[1],干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的變化趨勢(shì)對(duì)該區(qū)乃至全球的氣候變化、糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定都起著舉足輕重的作用[2-4]。西藏近年來(lái)受全球氣候變化的影響,氣溫升高,部分地區(qū)呈現(xiàn)暖干化趨勢(shì),出現(xiàn)了冰川退縮、凍土消融、生態(tài)環(huán)境退化等問(wèn)題[5]。干旱災(zāi)害頻發(fā),成為近四十年來(lái)導(dǎo)致西藏糧食作物產(chǎn)量損失最重的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一。1983年5月下旬—8月,山南的貢嘎、隆子,昌都的左貢、芒康、八宿,那曲的申扎等地發(fā)生嚴(yán)重干旱。據(jù)統(tǒng)計(jì),全區(qū)農(nóng)作物受旱面積157412 hm2,占播種面積的75.4%。其中因旱未能播種、播后未出苗和旱死絕收的農(nóng)田達(dá)26013 hm2,有37352 hm2減產(chǎn)50%,96715 hm2減產(chǎn)20%[6]。2009年6月,是西藏自1979年以來(lái)遭遇的最嚴(yán)重干旱,西藏主要農(nóng)區(qū)均遭受不同程度的旱災(zāi),全區(qū)農(nóng)作物受災(zāi)總面積達(dá)28313.7 hm2,其中絕收面積4856 hm2,占受災(zāi)面積的17%[7]。2014年4—6月,昌都市八宿縣農(nóng)牧區(qū)持續(xù)干旱,部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)作物絕收,昌都市旱災(zāi)總面積達(dá)到3011 hm2,占全市春播面積的6.71%[8]。
青稞是一種禾本科大麥屬作物,適宜種植在海拔較高的高寒地帶,是西藏的主要糧食作物,被譽(yù)為“糧食之母”,在西藏糧食安全保障體系中占據(jù)重要地位,開(kāi)展西藏主要農(nóng)區(qū)青稞干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究工作刻不容緩。
根據(jù)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成機(jī)理來(lái)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估已成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要發(fā)展趨勢(shì)[9]。國(guó)內(nèi)外在此方面均取得了一些成果,如Blaiker[10]和Xu等[11]認(rèn)為災(zāi)害是致災(zāi)因子危險(xiǎn)性和承災(zāi)體脆弱性共同作用的結(jié)果;Okada等[12]增加了承災(zāi)體暴露性和環(huán)境脆弱性風(fēng)險(xiǎn)要素的相互作用;Zhao等[13]從干旱災(zāi)害的危險(xiǎn)性、脆弱性、暴露性和防災(zāi)減災(zāi)能力等方面構(gòu)建干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估模型并進(jìn)行了災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。近些年,基于災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)對(duì)災(zāi)害的時(shí)空特征進(jìn)行分析的報(bào)道越來(lái)越多[14-16],但基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估模型的西藏地區(qū)災(zāi)害時(shí)空變化的研究鮮有報(bào)道,本研究考慮了西藏主要農(nóng)區(qū)農(nóng)業(yè)干旱的自然和社會(huì)大背景,從致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性、災(zāi)損脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力等4個(gè)方面入手,構(gòu)建干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估模型,對(duì)西藏主要農(nóng)區(qū)和4個(gè)分區(qū)進(jìn)行干旱災(zāi)害時(shí)空特征分析,以期為西藏政府部門(mén)提供防災(zāi)減災(zāi)理論支撐。
西藏主要農(nóng)區(qū)26個(gè)站(圖1)的逐日氣象觀測(cè)資料(1981—2018年)由西藏自治區(qū)氣象局提供。逐日資料缺測(cè)的個(gè)別時(shí)間,采用多年平均值代替;青稞實(shí)際單產(chǎn)、有效灌溉面積/播種面積、旱澇保收面積/播種面積、生產(chǎn)效率、大中小型拖拉機(jī)、農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)、當(dāng)?shù)剞r(nóng)民純收入、生產(chǎn)總值、地方財(cái)政收入等資料(1999—2017年)來(lái)自西藏自治區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒;各地市縣級(jí)旱災(zāi)事件記錄數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)氣象災(zāi)害大典》(西藏卷)[6]和《中國(guó)氣象年鑒》(1990—2017年)[17];青稞觀測(cè)站(拉薩、林芝、日喀則、澤當(dāng))各生育期數(shù)據(jù)(1984—2010年)來(lái)自上述4個(gè)地、市的氣象局;青稞作物系數(shù)采用表1[18]的數(shù)據(jù)。
圖1 研究區(qū)分區(qū)及氣象站點(diǎn)分布圖
西藏地勢(shì)西北高、東南低,各地降水季節(jié)分配不均,東南濕潤(rùn),西北干燥,雨季分明。根據(jù)羅紅英[18]和宋善允等[19]研究,結(jié)合西藏自治區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒、區(qū)域地形特點(diǎn)、農(nóng)業(yè)氣候特征,將西藏青稞主要種植區(qū)分為4個(gè)子區(qū)域(圖1):Ⅰ區(qū)(索縣、比如、丁青、類(lèi)烏齊、昌都、洛隆、八宿、左貢、芒康)、Ⅱ區(qū)(林芝、米林、波密、加查)、Ⅲ區(qū)(墨竹工卡、則當(dāng)、拉薩、尼木、隆子、貢嘎)、Ⅳ區(qū)(南木林、日喀則、拉孜、定日、聶拉木、普蘭、江孜)。
1.3.1 西藏主要農(nóng)區(qū)青稞站的播種和成熟期計(jì)算 由于青稞生育期資料有限,本研究利用西藏現(xiàn)有青稞生育期資料構(gòu)建方程來(lái)計(jì)算其他站的播種期和成熟期。通過(guò)建立西藏青稞觀測(cè)站的播種溫度閾值與經(jīng)度、緯度、海拔之間線性回歸方程和播種時(shí)間與播種溫度閾值之間線性回歸方程,得到西藏主要農(nóng)區(qū)26個(gè)青稞站的播種時(shí)間。其中,播種溫度閾值是通過(guò)對(duì)青稞觀測(cè)站的播種時(shí)間對(duì)應(yīng)的平均溫度計(jì)算5年滑動(dòng)得到。
表1 西藏主要農(nóng)區(qū)青稞作物系數(shù)
式中,STV為播種溫度閾值(℃),Lat為緯度(°),Lng為經(jīng)度(°),Alt為海拔(m)。
式中,ST為播種時(shí)間(月/日),STV為播種溫度閾值(℃)。
通過(guò)建立西藏青稞觀測(cè)站的全生育期天數(shù)與經(jīng)度、緯度、海拔之間線性回歸方程得到西藏主要農(nóng)區(qū)26個(gè)青稞站的全生育期天數(shù),將利用公式(1)和(2)計(jì)算得到的播種期與全生育期天數(shù)相加,即可得到26個(gè)青稞站的成熟期時(shí)間。
式中,DAY為全生育期天數(shù)(d),Lat為緯度(°),Lng為經(jīng)度(°),Alt為海拔(m)。
1.3.2 熵權(quán)法 在構(gòu)建干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估模型時(shí),利用熵權(quán)法確定致災(zāi)因子、承災(zāi)體、災(zāi)損和防災(zāi)減災(zāi)能力的權(quán)重。m個(gè)待評(píng)項(xiàng)目(m=26,包括拉薩、索縣、林芝、日喀則等站),n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)(n=4,包括致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性、災(zāi)損脆弱性和防災(zāi)減災(zāi)能力),形成原始數(shù)量矩陣[20],見(jiàn)式(4)。
式中,rij為第i個(gè)站點(diǎn)的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的值。
各指標(biāo)值權(quán)重的求算步驟為:
(1)計(jì)算第i個(gè)項(xiàng)目中第j個(gè)指標(biāo)值的比重Gij:
(2)計(jì)算所有站點(diǎn)中第j個(gè)指標(biāo)的熵值ej:
(3)計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)Hj:
1.3.3 其他方法 本研究在干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估模型構(gòu)建的過(guò)程中,運(yùn)用歸一化方法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理[28];求解構(gòu)建防災(zāi)減災(zāi)能力的8個(gè)因子的權(quán)重利用專家打分法;干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)的線性變化趨勢(shì)采用氣候傾向率法;干旱風(fēng)險(xiǎn)分析的空間顯示使用Kring插值分析。
災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)價(jià)指標(biāo)眾多,本文從致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性、災(zāi)損脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力等風(fēng)險(xiǎn)因子考慮,選取自然水分虧缺率指數(shù)等12個(gè)指數(shù)來(lái)進(jìn)行西藏主要農(nóng)區(qū)青稞干旱風(fēng)險(xiǎn)估算。
致災(zāi)因子危險(xiǎn)性主要指因干旱災(zāi)害可能出現(xiàn)的危害程度,由干旱強(qiáng)度和對(duì)應(yīng)的頻率共同決定。青稞作為西藏特色糧食作物,播種前土壤含水量和主要生育期的降水量對(duì)其產(chǎn)量的影響十分關(guān)鍵,因此本研究選取了由青稞播種前有效底墑和全生育期需水量與供水量關(guān)系構(gòu)成的自然水分虧缺率作為干旱強(qiáng)度指標(biāo)。自然水分虧缺率可以描述為青稞全生育期的需水量與自然供水量的差值占需水量的百分率,其中,自然供水量由青稞播種前的土壤有效底墑、青稞全生育期內(nèi)的有效降水量和地下水供水量得到[21]。
基于不同等級(jí)(t)的自然水分虧缺率(Dt)及其出現(xiàn)的概率(Ft),構(gòu)建了自然水分虧缺率指數(shù)Wt,作為致災(zāi)因子危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo),計(jì)算方法見(jiàn)式(8)。
式中,Wt為自然水分虧缺率指數(shù),Dt為不同等級(jí)的自然水分虧缺率,F(xiàn)為不同等級(jí)自然水分虧缺率出現(xiàn)的概率。Wt絕對(duì)值越大,發(fā)生干旱的可能性越大,對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響程度越大。
承災(zāi)體易損性指干旱造成青稞減產(chǎn)的難易程度,用易損性指標(biāo)Vt表示,計(jì)算公式如式(9)。
式中,Vt為易損性指標(biāo),Jt為不同等級(jí)的易損性,Kt為不同等級(jí)易損性出現(xiàn)的概率。其中,易損性J的計(jì)算見(jiàn)式(10)。
式中,L為青稞生產(chǎn)效率指數(shù),S為單位面積青稞農(nóng)業(yè)產(chǎn)值,T為暴露指數(shù)。
青稞生產(chǎn)效率指數(shù)(L):一般而言,農(nóng)作物高產(chǎn)伴隨著高風(fēng)險(xiǎn),將西藏各縣青稞播種畝產(chǎn)與西藏青稞畝產(chǎn)的比值,定義為各縣青稞生產(chǎn)效率指數(shù)。單位面積青稞農(nóng)業(yè)產(chǎn)值(S):由于單位面積產(chǎn)值的高低直接影響著各縣的青稞收成,故定義為青稞畝產(chǎn)與單價(jià)之積。青稞暴露指數(shù)(T):針對(duì)各縣作物可種植面積來(lái)說(shuō),青稞種植面積越大,意味著該縣暴露于氣象危險(xiǎn)因子中的青稞越多,可能遭受的潛在損失就越大,氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)越大。因此,將各個(gè)縣的青稞的種植面積與本縣面積的比值定義為青稞暴露指數(shù)。
災(zāi)損脆弱性指青稞遭受旱災(zāi)后的損失程度,本研究以西藏主要農(nóng)區(qū)青稞減產(chǎn)率指數(shù)(It)作為災(zāi)損脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo),公式如式(11)。
式中,It為減產(chǎn)率指數(shù),Rt為不同等級(jí)的減產(chǎn)率,Pt為不同等級(jí)減產(chǎn)率出現(xiàn)的概率。
其中,“減產(chǎn)率”(R)定義為當(dāng)年青稞實(shí)際產(chǎn)量低于對(duì)應(yīng)年趨勢(shì)產(chǎn)量的百分率[22],公式見(jiàn)式(12)。
式中,R為減產(chǎn)率,y為青稞實(shí)際產(chǎn)量,yˉ為青稞趨勢(shì)產(chǎn)量。
趨勢(shì)產(chǎn)量表征產(chǎn)量的歷史演變趨勢(shì),常用的模擬趨勢(shì)產(chǎn)量的方法有線性模擬、非線性模擬、分段模擬、滑動(dòng)平均模擬、指數(shù)平滑模擬等,本文選用三次多項(xiàng)式對(duì)西藏各地市青稞趨勢(shì)產(chǎn)量進(jìn)行模擬(表2)。
表2 西藏各地市青稞趨勢(shì)產(chǎn)量模擬方程
防災(zāi)減災(zāi)能力是表征抗災(zāi)性能隨著時(shí)間變化的一個(gè)指標(biāo),取決于當(dāng)?shù)厮O(shè)施和社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平。文中選取大中拖拉機(jī)數(shù)量、小型拖拉機(jī)數(shù)量、農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)、有效灌溉面積/播種面積、旱澇保收面積/播種面積、農(nóng)牧民純收入、地方財(cái)政收入、生產(chǎn)總值,采用專家打分法求解權(quán)重(見(jiàn)表3),并對(duì)8組數(shù)據(jù)進(jìn)行去量綱化處理,得到各站的防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo)At,具體公式如式(13)。
表3 構(gòu)成防災(zāi)減災(zāi)能力的各因子權(quán)重
式中,At為防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo),Ct為不同等級(jí)的防災(zāi)減災(zāi)能力,Et為不同等級(jí)防災(zāi)減災(zāi)能力出現(xiàn)的概率。
其中,防災(zāi)減災(zāi)能力C由式(14)計(jì)算得到。
式中,C為防災(zāi)減災(zāi)能力,c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8分別為有效灌溉面積/播種面積、旱澇保收面積/播種面積、小型拖拉機(jī)、農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)、大中型拖拉機(jī)、生產(chǎn)總值、農(nóng)牧民純收入、地方財(cái)政收入,a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8分別為對(duì)應(yīng)的權(quán)重。
基于致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性、災(zāi)損脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力,構(gòu)建了干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估模型。
式中,Bt為干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù);Wt為致災(zāi)因子危險(xiǎn)性;Vt為承災(zāi)體易損性;It為災(zāi)損脆弱性;At為地區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)能力;a、b、c、d分別為致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性、災(zāi)損脆弱性和防災(zāi)減災(zāi)能力的權(quán)重系數(shù)。
利用熵權(quán)法計(jì)算得到致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性、災(zāi)損脆弱性和防災(zāi)減災(zāi)能力的權(quán)重,見(jiàn)表4。
表4 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估各要素權(quán)重
干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估模型涵蓋了與災(zāi)害相關(guān)的所有因素,數(shù)值大小表征旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度。致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性、災(zāi)損脆弱性越大,旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)越大,而防災(zāi)減災(zāi)能力越強(qiáng),旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)越小。
利用ArcGIS 10.4中的自然間斷斷點(diǎn)分級(jí)法(Jenks),分別將致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指標(biāo)W、承災(zāi)體易損性指標(biāo)V、災(zāi)損脆弱性指標(biāo)I、防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo)A及干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)B劃分為低、次低、中等、次高、高等5個(gè)等級(jí),以此得到西藏主要農(nóng)區(qū)青稞干旱災(zāi)害致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性、災(zāi)損脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力及干旱災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖(圖2)。
從圖2(a)可以看出,西藏主要農(nóng)區(qū)青稞干旱災(zāi)害致災(zāi)因子危險(xiǎn)性整體上從東向西呈遞增趨勢(shì)。高危險(xiǎn)區(qū)主要分布在普蘭、八宿、隆子等地,其值均在0.5以上;次高危險(xiǎn)區(qū)主要集中在日喀則的定日、拉孜、江孜及山南市區(qū)、昌都南部;中等危險(xiǎn)區(qū)主要匯集在日喀則、拉薩市的大部分地區(qū)和山南市周邊地區(qū);次低危險(xiǎn)區(qū)零星匯聚在南木林、聶拉木、芒康和林芝市周邊地區(qū);低危險(xiǎn)區(qū)多見(jiàn)于索縣、比如、林芝市中心地區(qū)和昌都市邊緣地區(qū)。
從圖2(b)可以看出,西藏主要農(nóng)區(qū)青稞干旱災(zāi)害承災(zāi)體易損性整體上呈現(xiàn)中間高、兩邊低的態(tài)勢(shì)。高易損區(qū)主要分布于日喀則市東南部;次高易損區(qū)主要集中于日喀則市北部和拉薩、山南市西部;中等易損區(qū)主要分布于昌都市和拉薩、山南市東部;次低易損區(qū)以偏45°鈍角U型集中于林芝市大部;其他為低易損區(qū)。
從圖2(c)可以看出,西藏主要農(nóng)區(qū)青稞干旱災(zāi)害災(zāi)損脆弱性分布比較有規(guī)律,以日喀則以西為界,脆弱性由東向西呈塊狀遞增;日喀則以東均為次低脆弱區(qū),包括昌都、拉薩、山南市。
從圖2(d)可以看出,西藏主要農(nóng)區(qū)青稞干旱災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力分布從東向西呈遞增趨勢(shì)。防災(zāi)減災(zāi)能力較高的地區(qū)主要集中于日喀則市和普蘭站;防災(zāi)減災(zāi)能力次高的地區(qū)主要分布于拉薩和山南市;中等防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)主要集中在林芝大部分地區(qū);次低區(qū)主要分布在昌都市;防災(zāi)減災(zāi)能力最弱的地區(qū)出現(xiàn)在索縣和比如站。
圖2 基于不同干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃
從圖2(e)可以看出,西藏主要農(nóng)區(qū)青稞干旱災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)整體上呈現(xiàn)中間低、兩邊高的態(tài)勢(shì)。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布比較分散,主要包括日喀則南部和山南市局部地區(qū),此區(qū)域多屬于高原溫帶半干旱氣候,年降水量?jī)H250~400 mm,青稞主要生育期內(nèi)水分虧缺嚴(yán)重,加之承災(zāi)體屬于高、次高易損性風(fēng)險(xiǎn)區(qū)范疇,致使該區(qū)風(fēng)險(xiǎn)最大。次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中在日喀則、拉薩、昌都市大部,此區(qū)域多分布在研究區(qū)的邊緣地帶,也是西藏種植青稞的優(yōu)勢(shì)區(qū);本區(qū)內(nèi)的大部分地區(qū)致災(zāi)因子和承災(zāi)體均屬于次高、中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū),災(zāi)損和防災(zāi)減災(zāi)能力多屬于次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū),綜合各項(xiàng)指標(biāo),本區(qū)為次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)以左斜H型分布在拉薩、山南、林芝市部分區(qū)域,此區(qū)域氣候多樣,降水極為不均;雖然致災(zāi)因子、承災(zāi)體、災(zāi)損均屬于低、次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū),但其防災(zāi)減災(zāi)能力較弱,綜合各項(xiàng)指標(biāo),該區(qū)屬于中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū);次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)零星分布在加查、索縣、比如等站,致災(zāi)因子、承災(zāi)體、災(zāi)損大部分屬于低、次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū),防災(zāi)減災(zāi)能力屬于低、次高范圍,綜合各指標(biāo),該區(qū)域?yàn)榇蔚惋L(fēng)險(xiǎn)區(qū);低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)范圍較小,主要集中在林芝、比如等站,此區(qū)域致災(zāi)因子、承災(zāi)體、災(zāi)損多屬于低風(fēng)險(xiǎn)區(qū),降水充沛、土壤底墑良好的優(yōu)勢(shì)極大削弱了其防災(zāi)減災(zāi)能力的弱勢(shì),故該區(qū)域?qū)儆陲L(fēng)險(xiǎn)最小的區(qū)域。
利用《中國(guó)氣象災(zāi)害大典》(西藏卷)和1990—2017年《中國(guó)氣象年鑒》中記錄的各地市縣級(jí)旱災(zāi)干旱事件,繪制了西藏主要農(nóng)區(qū)青稞地市、縣級(jí)旱災(zāi)頻次分布圖(圖3),并對(duì)前面構(gòu)建的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估模型及其區(qū)劃結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)合圖3(a)、(b)發(fā)現(xiàn),山南、日喀則、昌都市發(fā)生旱災(zāi)的頻次較多,拉薩市、索縣、比如發(fā)生旱災(zāi)的次數(shù)偏少,這與圖2給出的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估模型的區(qū)劃圖基本吻合,從空間尺度上證明本研究的區(qū)劃結(jié)果具有一定的使用價(jià)值。
圖3 西藏主要農(nóng)區(qū)青稞地市、縣級(jí)旱災(zāi)頻次分布
圖4 西藏研究區(qū)及4個(gè)分區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)時(shí)間變化
圖4為西藏主要農(nóng)區(qū)青稞研究區(qū)及其4個(gè)分區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)時(shí)間序列圖,由圖可以看出,研究區(qū)與4個(gè)分區(qū)變化趨勢(shì)基本同步,干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值明顯增大,意味著干旱化趨勢(shì)顯著,除了2004年處于下降趨勢(shì),2005、2009、2014和2015年均處在上升趨勢(shì),進(jìn)一步證明隨著年份的遞增旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)呈上升態(tài)勢(shì)。
用線性趨勢(shì)法分析研究區(qū)及4個(gè)分區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)的氣候傾向率,分別為0.64 B/10 a(研究區(qū))、0.80 B/10 a(Ⅰ區(qū))、0.06 B/10 a(Ⅱ區(qū))、0.33 B/10 a(Ⅲ區(qū))、0.45 B/10 a(Ⅳ區(qū)),均達(dá)到0.01的顯著性水平(除了Ⅱ區(qū)),分析可知近20年來(lái)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)的氣候傾向率均大于0,表明西藏主要農(nóng)區(qū)干旱化趨勢(shì)明顯。氣候傾向率絕對(duì)值Ⅰ區(qū)>研究區(qū)>Ⅳ區(qū)>Ⅲ區(qū)>Ⅱ區(qū),說(shuō)明西藏主要農(nóng)區(qū)半濕潤(rùn)區(qū)的干旱趨勢(shì)大于半干旱區(qū)大于濕潤(rùn)區(qū)。
從圖4分析得到西藏主要農(nóng)區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)高值有2個(gè)時(shí)間段:2009、2014—2015年,這2個(gè)時(shí)間段均發(fā)生在研究年份后10年,旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)值超過(guò)2.0,最大值年發(fā)生在2015年,達(dá)到3.0;Ⅰ區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)高值有4個(gè)時(shí)間段:1999、2007、2009、2014—2015年,最高值在2015年,達(dá)到5.2;Ⅱ區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)高值有2個(gè)時(shí)間段:2005、2009,最高值在2009年,達(dá)到2.7;Ⅲ區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)高值有4個(gè)時(shí)間段:2005—2006、2009—2010、2012、2015年,最高值年份在2015年;Ⅳ區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)高值有2個(gè)時(shí)間段:2009、2015年(最高年),均發(fā)生在研究年份后10年。綜上分析發(fā)現(xiàn),無(wú)論西藏主要農(nóng)區(qū)還是其分區(qū),干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)高值持續(xù)時(shí)間都很短,且高值時(shí)間段均出現(xiàn)在2009年,與《中國(guó)氣象災(zāi)害大典》(西藏卷)及2009年《中國(guó)氣象年鑒》干旱歷史記錄相吻合。
通過(guò)分析西藏主要農(nóng)區(qū)及各分區(qū)自1999年以來(lái)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù),高值持續(xù)出現(xiàn),但規(guī)律性較差。1999、2005、2006、2007、2009、2010、2012、2014、2015年,西藏主要農(nóng)區(qū)及4個(gè)分區(qū)出現(xiàn)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值較高現(xiàn)象?!吨袊?guó)氣象災(zāi)害大典》(西藏卷)記錄了2002年之前的干旱事件,大旱年份有1999、2001、2002年;《中國(guó)氣象年鑒》記錄了2017年之前的干旱事件,大旱年份有2001、2002、2005、2006、2009、2010、2012、2014、2015年。除Ⅰ區(qū)2007與2015年、Ⅲ區(qū)2012與2015、Ⅳ區(qū)2015年,干旱高值年未與西藏干旱歷史記錄一致外,其它高值年均能與歷史記錄相對(duì)應(yīng)。
干旱風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)選擇的恰當(dāng)與否直接關(guān)系到干旱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。鑒于不同學(xué)者在構(gòu)建干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型時(shí)選取的干旱指標(biāo)、模型構(gòu)建方法、指標(biāo)權(quán)重識(shí)別方法等均存在差異,且獲取數(shù)據(jù)途徑有別導(dǎo)致掌握的不甚全面,尤其是抗災(zāi)能力方面指標(biāo)大多不一致,最終導(dǎo)致同一區(qū)域同一災(zāi)害的評(píng)估結(jié)果不同[22]。崔鵬等[24]認(rèn)為評(píng)估“一帶一路”地區(qū)氣象干旱風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害是致災(zāi)因子危險(xiǎn)性和承災(zāi)體脆弱性共同作用的結(jié)果;張強(qiáng)等[25]認(rèn)為致災(zāi)因子、承災(zāi)體脆弱性和孕災(zāi)環(huán)境敏感性即可反映干旱災(zāi)害的特征;薛昌穎等[9]在構(gòu)建防災(zāi)減災(zāi)能力時(shí)僅選用有效灌溉面積比重單一指標(biāo),忽略了社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的影響;王鶯等[26]對(duì)抗旱指數(shù)的處理選擇與1之間的差值同其他指數(shù)構(gòu)建干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估模型;徐玉霞等[27]將構(gòu)建干旱綜合模型的4個(gè)要素的二級(jí)指標(biāo)也賦予不同權(quán)重,可能會(huì)造成主觀因素對(duì)綜合指標(biāo)的誤差。
綜上,本研究基于農(nóng)業(yè)災(zāi)害辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)方法、災(zāi)情史料等[28],綜合考慮了危險(xiǎn)性、易損性、脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力等4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子,選取自然水分虧缺率指數(shù)作為致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性指標(biāo)、青稞生產(chǎn)效率指數(shù)等作為承災(zāi)體的易損性指標(biāo)、減產(chǎn)率指數(shù)作為災(zāi)損的脆弱性指標(biāo)、有效灌溉面積比例等作為防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo),并利用熵權(quán)法求算各風(fēng)險(xiǎn)因子的權(quán)重,構(gòu)建了干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估模型。各風(fēng)險(xiǎn)因子的選取和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的建立符合西藏當(dāng)?shù)馗珊祵?shí)際狀況和社會(huì)背景,符合自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論。
本研究將基于干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)得到的區(qū)劃結(jié)果與災(zāi)情事實(shí)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,區(qū)劃結(jié)果尊重客觀事實(shí),因此構(gòu)建的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估模型用于西藏主要農(nóng)區(qū)干旱風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃和災(zāi)害時(shí)空規(guī)律分析是合理和可靠的。此外,由于主觀分區(qū)的劃分、干旱指標(biāo)的選取、數(shù)據(jù)的完整等原因造成西藏主要農(nóng)區(qū)及4個(gè)分區(qū)的Ⅰ區(qū)2007與2015年、Ⅲ區(qū)2012與2015、Ⅳ區(qū)2015年的干旱高值年未與西藏干旱歷史記錄一致,但是其它高值年均能與歷史記錄相對(duì)應(yīng)。
將本研究的分析結(jié)果與已有的研究結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,袁雷等[29]對(duì)西藏旱季和雨季的干旱及重旱頻率進(jìn)行了評(píng)述,從選取的指標(biāo)看,主要完成了干旱的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià),從其計(jì)算的西藏雨季干旱頻率看,阿里地區(qū)、昌都和日喀則市干旱發(fā)生頻率最高,這些地區(qū)在本文關(guān)于干旱危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)多處于中高值區(qū),兩者結(jié)論基本一致;從年代際來(lái)看,21世紀(jì)初雨季干旱頻率超過(guò)20世紀(jì)80年代和90年代,這與本研究得出干旱隨年份遞增的結(jié)論也比較一致。由于青稞產(chǎn)量數(shù)據(jù)原因,本文時(shí)間序列只選擇1999—2017年,而金建新等[1]選擇的是1981—2012年,故與其得出的干旱程度隨時(shí)間推移遞減結(jié)論完全相反;僅分析相同時(shí)間段1999—2012年發(fā)現(xiàn),金建新與本研究的時(shí)間序列上的干旱結(jié)論一致。
由于當(dāng)前西藏保持多年連續(xù)氣象資料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)氣象監(jiān)測(cè)站密度稀疏、空間分布不均,新增站點(diǎn)時(shí)間序列較短、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)等關(guān)鍵生態(tài)區(qū)內(nèi)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)缺乏等問(wèn)題,本研究選取的主要研究區(qū)站點(diǎn)有限,對(duì)相關(guān)研究的精細(xì)化程度有一定影響。本研究針對(duì)西藏青稞的分區(qū)劃分多以市界以及鄰近劃分原則,有一定主觀性,易造成分區(qū)上的不太謹(jǐn)慎。在今后的研究中,應(yīng)充分運(yùn)用遙感資料,彌補(bǔ)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)少而分布不均的缺陷。
本研究基于致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性、災(zāi)損脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力等4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)要素方面的干旱評(píng)價(jià)指標(biāo),構(gòu)建干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估模型,對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)因子的指標(biāo)值和風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)的時(shí)空分布進(jìn)行分析得出:致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、防災(zāi)減災(zāi)能力由東向西整體上呈現(xiàn)遞增走勢(shì);災(zāi)損脆弱性分布較規(guī)律;干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)呈現(xiàn)中間低、兩邊高的態(tài)勢(shì),承災(zāi)體易損性與之相反。分析干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指數(shù)時(shí)間序列得到:隨著年份的遞增,干旱均有加重的趨勢(shì)。
中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)2021年2期