区域农业旱灾风险智能识别与评价及预警研究

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干旱灾害长期以来都是影响人类经济社会发展的重大自然灾害类型之一。中国地处环太平洋沿岸和北纬20°至50°两大世界自然灾害带,受制于自身所处的地理环境和气候特征,域内旱灾事件频发。伴随着人类活动影响的加剧,我国旱灾形势日趋严重,给人民群众生产生活带来了巨大损失。旱灾问题对我国农业生产活动构成的安全威胁最为直接也最为严重,这促使进行区域农业旱灾风险系统研究成为了实现国家旱灾减灾战略的重要保证,同时也是响应从主动科学角度提高综合灾害预警预报能力的积极举措。鉴于此,论文以安徽省淮北平原为研究区域,基于自然灾害风险系统理论,从灾损敏感性、致灾因子危险性、暴露和抗旱能力四个方面识别研究区农业旱灾风险系统组成;基于灾害损失成因过程,结合大田试验数据与作物生长模型开展区域农业旱灾损失风险曲线构建方法实证应用研究;采用集对不确定性分析、遗传优化分析、模糊集分析、灰色关联性分析等智能分析方法建立研究区农业旱灾风险定量评价和预警模型。取得的主要结论如下:(1)识别了安徽省淮北平原各市区域农业旱灾风险系统关系组成,分析了其系统要素状况。分析后认为研究区内短历时气象干旱事件发生频繁但烈度不大、较易发生春旱和春夏连旱,近年来因旱受灾面积大于其他自然灾害、显示旱灾是影响研究区农业生产的主要自然灾害类型,城市中淮南和阜阳受自身承灾体特征影响、属于高灾损敏感性地区,蚌埠、阜阳和亳州农业抗旱能力较弱、急需补足短板提升水平。研究成果为后续开展研究区农业旱灾风险评价和预警研究提供数据支持和研究基础。(2)研究和发展了区域农业旱灾损失风险曲线构建方法在蚌埠市农业旱灾风险评价中的应用。结合危险性识别成果,对夏玉米生育期内的干旱事件进行干旱频率分析,利用2018年和2019年大田试验数据对Aqua Crop模型进行参数本地化调试和验证、确定干旱事件对应的因旱减产量,采用对数函数拟合不同灌溉水平下干旱频率与因旱减产率之间的相关性,构建了蚌埠市夏玉米作物农业旱灾损失风险曲线。研究成果进一步验证了基于旱灾损失成因过程的区域旱灾风险评价理论的合理性和有效性,为蚌埠市防灾减灾措施的实施提供科学依据。(3)建立了基于集对不确定性分析和灾害损失风险数值模拟的区域农业旱灾风险评价模型。构建基于智能分析方法的区域农业旱灾评价指数,并采用熵信息扩散方法得到评价指数在论域范围内的可能性分布,作为区域农业旱灾风险评价结果。提出研究区各市农业旱灾发生的重现期大致在1-3年、重旱及以上级别农业旱灾发生的重现期大致在10-30年,东部地区重旱及以上级别农业旱灾事件发生风险高于西部,各市区域农业旱灾风险由高到低为:淮南、蚌埠、宿州、阜阳、亳州、淮北。研究成果可为类似地区开展区域农业旱灾风险评价工作提供有效参考,促进区域旱灾风险定量研究发展。(4)建立了基于预警系统理论和综合预警指数的区域农业旱灾风险预警模型。构建由基于改进KLR模型的单指标预警效果评价、基于综合预警指数的风险预警信号灯设计和基于GM(1,1)的警兆指标预测三部分组成的区域农业旱灾风险预警模型、并对研究区各市的区域农业旱灾状况给予风险预警分析。结果表明在对警兆指标年增长率进行短期预测的情况下,研究区预警等级在无警(绿灯)到轻警(蓝灯),对淮南市应予以合理重视。研究成果有助于从实践层面加强区域灾害风险预警方法的推广和应用,为提高研究区农业生产的灾害应对能力提供支持。
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