联系数伴随函数在区域旱灾风险评估中的应用研究

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在全球气候变化和人类活动影响不断加剧的背景下,旱灾的发生频率明显增加,由于我国地理位置及主要产业结构的特性,农业旱灾对于我国更是重大的自然灾害之一。作为旱灾风险管理的核心内容和关键环节,旱灾风险评估是把干旱致灾因子危险性与承灾体脆弱性紧密联系起来的重要途径,旱灾风险评估研究已成为当今世界防灾减灾与可持续发展领域的重要课题。当前,对旱灾风险的概念、形成机理以及综合评估等方面,已有许多学者进行了讨论和研究,但大多是研究旱灾或旱灾脆弱性的综合评价等级,目前对旱灾风险子系统的评估、对指标层面的深入研究、对脆弱性指标的诊断以及对旱灾风险在时间尺度上动态变化内在涵义的探讨较为缺乏。统观对旱灾、旱灾风险系统的定义及机理描述,要想对旱灾风险进行合理的评估,如何处理旱灾风险形成过程中的不确定性因素,并对其进行定性分析和定量计算是重点亦是难点。鉴于此,论文应用联系数理论来应对旱灾风险这一充满不确定性的复杂系统,从宏观与微观角度分别深入探讨了联系数的内在涵义,从而提出了新的联系数伴随函数,并应用于宿州市旱灾风险评估与脆弱性因子诊断中,得到以下主要结果:(1)将半偏减法集对势方法应用于旱灾风险评估中,并从指标层面对宿州市旱灾风险脆弱性指标进行了有效诊断。结果表明:2007—2017年宿州市处于偏反势的年份有2009、2010和2011年,旱灾风险大;在指标层面诊断出湿润度指数、土壤相对湿度及土壤类型等11个旱灾风险脆弱性指标,并对各指标的势级发展趋势与可能导致的原因进行了分析阐述。同时,实例应用也进一步证明了半偏减法集对势比减法集对势具有更合理的物理内涵。(2)从宏观角度挖掘联系数的内在涵义,构造了新的旱灾风险评估模型。首先,由联系数分量“同、异、反”相互影响与转化的可能性出发,结合减法集对势、半偏减法集对势的思想,提出将联系数分量展开为对称的、包含所有转换可能性区间,称为全信息区间(FIIANC)。其次,基于全信息区间,利用三角模糊数随机模拟进行优化,建立了基于FIIANC-RSTFN的旱灾风险评价模型,并将其应用于宿州市旱灾风险评价实例。从形式上来看,该模型评价结果表现为区间形式,评价结果包含的信息更广;从实际评价结果来看,该模型的评价范围可完全包含半偏减法集对势所得结果,并且变化趋势更为敏感,更有利于动态分析。(3)从微观角度挖掘联系数的内在涵义,在联系数差异度系数理论的基础上,提出了基于改进动态差异度系数的脆弱性因子诊断方法。该方法主要提出将差异度系数面向样本值直接探讨其取值方法的可能性,先应用宿州市五年样本实例,与减法集对势结果对比推导出I取值公式中关键参数的m应取值0.47,再应用宿州市另五年样本对比分析,得到I取值公式合理性。为验证I取值公式的适用性与通用性,又将其应用于蚌埠市旱灾脆弱性系统中进行对比分析,所得结果与半偏减法集对势方法所评估的指标势态基本一致,说明基于改进动态差异度系数的三元联系数可用于旱灾风险中其他系统的指标诊断,且推导出的变量m=0.47具有通用性,可以推广使用。综上所述,联系数伴随函数对于深入开展农业旱灾风险评估及诊断研究具有重要意义,同时该方法具有较好的适用性,可为处理复杂的旱灾风险不确定性问题提供新的有效思路,为支撑政府科学防控旱灾风险提供决策依据,为实现区域旱灾减灾战略提供重要保障。
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