劉果鎳，梁媛媛*，邱 月，夏靜霞，丁夢瑤，孫 鵬

(1.安徽師范大學地理與旅游學院，安徽 蕪湖 241002;2.江淮流域地表過程與區(qū)域響應安徽省重點實驗室，安徽 蕪湖 241002)

干旱是世界上最普遍存在的一種自然災害，具有發(fā)生頻率高、持續(xù)時間長、影響范圍廣的特點[1]，其一旦發(fā)生，極易造成巨大的社會經(jīng)濟損失。近年來，以全球變暖為主要特征的全球氣候變化影響著人類的生存和發(fā)展[2]。隨著氣候變暖，區(qū)域的干旱風險將會增大。青藏高原作為氣候變化的“感應器”和“敏感區(qū)”[3]，氣候變暖將增大青藏高原旱災風險，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴重威脅，對青藏高原進行農(nóng)業(yè)旱災風險研究，有利于青藏高原抗旱規(guī)劃和提高抵御旱災的能力。

近年來，許多學者對旱災風險進行了研究。劉玉杰等[4]使用危險性、暴露性、脆弱性3個方面分析3種情景下的代表性代表集中路徑(RCP)和共享社會經(jīng)濟路徑(SSP)的全球未來干旱社會經(jīng)濟風險；Lida、張磊等[5-6]從危險性、脆弱性2個方面選取影響干旱的指標，對伊朗西101部和東南亞瀾滄江-湄公河地區(qū)進行了農(nóng)業(yè)干旱風險評估；張存厚、楊曉靜等[7-8]從危險性、敏感性、易損性和減災能力4個方面選取影響干旱的指標，使用加權綜合評價法構建旱災綜合風險評估模型，評估內(nèi)蒙古草原和東北三省旱災綜合風險；Carrao[9]等從干旱風險性、暴露性、脆弱性3個方面，對2000—2014年全球干旱風險進行了評估，繪制了全球干旱風險圖；Neri等[10](2015)從危險性和脆弱性兩方面對墨西哥干旱風險進行了評估，并對風險模型進行了驗證；Yu J等[11]基于copula的干旱頻率分析構建了危險性指數(shù)，使用多個社會經(jīng)濟指標構建了脆弱性指數(shù)，對韓國忠清省各市進行了干旱風險評估。在當前對于干旱風險評估中，干旱風險評估多是靜態(tài)，不能動態(tài)反應干旱風險的歷年變化，對于評估的結果主要以年尺度的為主；干旱風險評估基本評價單元過大，多數(shù)學者以市、省、國家作為基本評價單元，而縣域尺度的干旱風險評估更能深化區(qū)域旱災風險的認知；對于作物關鍵期的干旱風險研究較少。

本研究基于青藏高原SPEI指標數(shù)據(jù)以及2001—2019年統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，構建了青藏高原縣市尺度旱災風險評估體系，分析了2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災危險性、暴露性、脆弱性和旱災風險的時空演變特征，并對青藏高原縣市農(nóng)業(yè)旱災風險等級進行了區(qū)劃，旨在為青藏高原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與旱災防范提供參考。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

青藏高原地處亞洲內(nèi)陸，位于東經(jīng)73°19′～104°43′，北緯28°32′～40°01′，是中國最大、世界海拔最高的高原，被譽為“世界屋脊”“第三極”。青藏高原平均海拔超過4 000 m，受海拔影響，氣候垂直變化大，東南部暖濕，西北部干冷，隨著海拔升高氣溫下降，植被也依次從森林、灌叢、草原、草甸、裸巖到冰川。青藏高原草地分布廣泛，在東北部和南部河谷區(qū)域有少量耕地分布(圖1)。本文研究區(qū)包括西藏自治區(qū)與青海省全部區(qū)域，新疆維吾爾自治區(qū)、甘肅省、四川省、云南省這4個省級行政區(qū)的部分區(qū)域，共計234個縣級行政區(qū)域。

圖1 2018年青藏高原區(qū)土地利用分布

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究所使用的數(shù)據(jù)主要包括：①SPEI指標數(shù)據(jù)：全球SPEI數(shù)據(jù)庫(0.5°×0.5°)https://digital.csic.es/handle，使用ArcGis建立青藏高原區(qū)域漁網(wǎng)點，將0.5°×0.5°的SPEI信息賦值給漁網(wǎng)點，計算縣域內(nèi)漁網(wǎng)點SPEI值的均值，得到縣域尺度的SPEI數(shù)據(jù)；②統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)：2001—2019年中國縣社會經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)、甘肅發(fā)展年鑒、青海統(tǒng)計年鑒、四川統(tǒng)計年鑒、西藏統(tǒng)計年鑒、新疆統(tǒng)計年鑒、云南統(tǒng)計年鑒，包括人口密度、第一產(chǎn)業(yè)密度、人均糧食產(chǎn)量、人均公共預算、單位機械動力。

1.3 研究方法

1.3.1農(nóng)業(yè)旱災風險評估模型

本研究基于區(qū)域災害系統(tǒng)理論，分別考慮了致災因子的危險性、承載體的暴露性與孕災環(huán)境的脆弱性。構建了青藏高原農(nóng)業(yè)旱災風險評估模型，見式(1)：

R=H×E×V

(1)

式中R——農(nóng)業(yè)旱災綜合風險；H——農(nóng)業(yè)旱災危險性；E——農(nóng)業(yè)旱災暴露性；V——農(nóng)業(yè)旱災脆弱性的綜合評價值。

a)危險性。旱災致災因子的危險性主要反映在降水和氣溫的異常，可以用干旱指數(shù)來表達旱災危險性。干旱指數(shù)是用來探測干旱發(fā)生的風險和嚴重程度。常用的干旱指數(shù)有PDSI、SPI和SPEI，SPEI相比較PDSI，其計算更簡單，對資料的需求更低，適用性更廣；相比較SPI，SPEI考慮了溫度、蒸散發(fā)等其他因素對干旱的影響，其結果更加切合實際[12-15]。本文干旱危險性采用SPEI指數(shù)進行分析。有研究表明[16-17]，1個月尺度SPEI適用于氣象干旱，3～6個月尺度SPEI適用于農(nóng)業(yè)干旱，6～12個月尺度SPEI適用于水文干旱。趙新來等[18]將青藏高原SPEI與草地NDVI進行相關分析，其中6個月尺度SPEI與草地NDVI關系較好，表明了6個月尺度SPEI在青藏高原的適用性較強，因此本文使用6個月尺度SPEI。

b)暴露性。承災體的暴露性主要反映在旱災發(fā)生過程中可能受到旱災影響的人、物、財產(chǎn)。已有研究[19]中常用糧食種植面積占對應行政區(qū)域總面積比例、單位面積糧食產(chǎn)量作為暴露性指標，青藏高原縣市尺度可獲取數(shù)據(jù)較少，結合研究區(qū)特點和數(shù)據(jù)可獲得性，本文選用人口密度、第一產(chǎn)業(yè)密度、人均糧食產(chǎn)量作為暴露性指標。

c)脆弱性。孕災環(huán)境的脆弱性主要體現(xiàn)在災后恢復能力，包括農(nóng)作物種植環(huán)境對旱災的抵御能力和社會經(jīng)濟環(huán)境對旱災的應對能力。已有研究[20-25]中常用有效灌溉面積、鄉(xiāng)村人均收入、森林覆蓋面積、農(nóng)業(yè)機械總動力、農(nóng)村恩格爾系數(shù)、作物生長季缺水率、土壤有效持水力等作為農(nóng)業(yè)旱災脆弱性指標。青藏高原縣市尺度可獲取數(shù)據(jù)較少，結合研究區(qū)特點和數(shù)據(jù)可獲得性，選取人均公共預算，單位機械動力作為脆弱性指標，由于青藏高原部分縣市耕地面積數(shù)據(jù)無法獲取，單位機械動力采用機械總動力/糧食產(chǎn)量。

1.3.2SPEI指數(shù)

標準化降水蒸散指數(shù)(SPEI)由Vicente-Serrano等[26]對降水量與潛在蒸散量差值序列的累積概率值進行正態(tài)標準化后的指數(shù)。首先計算逐月降水與蒸散的差值Di，即

Di=Pi-PETi

(2)

式中Pi——月降水量;PETi——月潛在蒸散量。

對Di數(shù)據(jù)序列采用Log-logistic分布模型進行正態(tài)化處理，計算每個數(shù)值對應的SPEI，并得到不同時間尺度的SPEI。

使用6個月尺度SPEI均值表示該區(qū)域旱災危險性，公式為

(3)

式中H——旱災危險性；∑SPEI06——研究區(qū)域所有柵格的6個月尺度SPEI值之和；M——研究區(qū)域柵格的數(shù)目。

1.3.3基尼系數(shù)客觀賦權方法

在旱災風險評價中，指標權重的確定是一個重要環(huán)節(jié)，影響旱災風險評價結果。指標權重評價方法眾多，可分為兩類，一類是主觀賦權法，如專家打分法、層次分析法[27]、序關系分析法；一類是客觀賦權法，如主成分分析法、復相關系數(shù)法、熵值法、DIDF法[28]、Critic法[29]。主觀賦權法優(yōu)點是能夠反映專家意見，其缺點是無法避免人為因素帶來的影響?？陀^賦權法根據(jù)指標原始信息確定權重，避免了人的主觀影響。本研究使用李剛等[30]提出的基尼系數(shù)客觀賦權方法，采用基尼系數(shù)的大小來反映數(shù)據(jù)差異的大小，具有適用性強、保序性好的優(yōu)勢。計算公式為：

(4)

式中rk——指標k的權重；gk——指標k的基尼系數(shù)；n——指標個數(shù)；gi——第i個指標的基尼系數(shù)。

使用R語言進行基尼系數(shù)客觀賦權方法計算，得到權重結果見表1。

表1 2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災風險評估指標權重

1.3.4變異系數(shù)

為定量化表達農(nóng)業(yè)旱災綜合風險穩(wěn)定性，本文使用了變異系數(shù)，變異系數(shù)沒有量綱，能夠客觀地比較2組數(shù)據(jù)離散程度大小，變異系數(shù)大小能反映農(nóng)業(yè)風險的穩(wěn)定狀況，變異系數(shù)越大表明旱災風險年際波動越大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不確定因素越多，敏感性越大，見式(5)：

(5)

式中 C.V——變異系數(shù)；SD——標準偏差；MN——平均值。

1.3.5M-K趨勢分析

M-K趨勢檢驗法是一種非參數(shù)趨勢分析方法，其在氣象學、水文學研究中廣泛應用[31-32]。M-K趨勢檢驗法對數(shù)據(jù)樣本分布不做要求，并且不受缺失值和異常值的影響，適合長時間序列數(shù)據(jù)的趨勢顯著檢驗[33]。對于時間序列Xi，i=1，2，3，…，n。定義標準化檢驗統(tǒng)計量為：

(6)

(7)

(8)

E(S)=0

(9)

式中xj、xi——時間序列數(shù)據(jù)；n——數(shù)據(jù)個數(shù)。Z為正值表示存在增加趨勢，Z為負值表示存在減小趨勢，當Z的絕對值大于1.65、1.96和2.58時，表示趨勢分別通過了置信度為90%、95%和99%的顯著性檢驗。

1.3.6分位數(shù)分級法

采用分位數(shù)分類，分類間隔點為20%、40%、60%、80%，其分類結果不會受到數(shù)據(jù)自身分布的影響，能夠很好顯示出地理特征的空間差異。分級結果見表2。

表2 2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災風險評估分級標準

2 結果分析

2.1 青藏高原旱災危險性時空特征分析

農(nóng)作物不同生長期對水分的需求不同，不同生長期內(nèi)發(fā)生干旱的影響也不同。青藏高原農(nóng)業(yè)類型以河谷農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)為主。河谷農(nóng)業(yè)主要種植冬小麥和冬青稞，主要分布在青藏高原東南部和東北部的河谷區(qū)域。青藏高原冬小麥和冬青稞的分蘗—拔節(jié)、拔節(jié)—抽穗、抽穗—蠟熟這3個階段是耗水旺期，為關鍵生長期，該時期發(fā)生干旱將對作物產(chǎn)量產(chǎn)生嚴重負面影響[34-35]。表3為青藏高原冬小麥和冬青稞生長期時間，關鍵生長期為5—9月，結合圖2，7—9月青藏高原東部及東南部冬小麥與冬青稞遭遇旱災的風險較高。青藏高原區(qū)草地面積達1.6×106km2，約占其總面積的63.9%[36]，其生長季為4—10月，3月下旬開始牧草返青，返青生長持續(xù)到6月結束，8月中下旬牧草成熟，9—10月份牧草枯黃，其中4—8月份是牧草生長的關鍵期，該時期對水分需求較敏感。在青藏高原牧草關鍵生長期，4月份青藏高原呈現(xiàn)較高的危險性，不利于牧草返青；4—8月份青藏高原北部區(qū)域都呈現(xiàn)高危險性，該區(qū)域牧草遭遇旱災風險較高；總體來看青藏高原中部區(qū)域危險性低，畜牧業(yè)遭遇旱災的風險較低，而靠近邊界區(qū)域危險性偏高，畜牧業(yè)遭遇旱災的風險較高。

表3 青藏高原冬小麥和冬青稞生長期

圖2 2000—2018年青藏高原1—12月農(nóng)業(yè)旱災危險性系數(shù)空間分布

由2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災危險性均值空間分布(圖3a)，青藏高原農(nóng)業(yè)旱災危險性空間分布特點為：由東南向西北呈現(xiàn)“高—低—高”分布，西北部以較高危險性和高危險性等級為主，中部區(qū)域以較低危險性和低危險性等級為主，東南部為中等危險性和較高危險性。變化趨勢特征方面，結合2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災危險性M-K趨勢空間分布(圖3b)，青藏高原東北部區(qū)域危險性呈現(xiàn)減小趨勢，但未通過置信度為90%的顯著性檢驗(|Z|<1.65)，西部區(qū)域危險性呈現(xiàn)增加趨勢(|Z|<1.65)，東南部區(qū)域危險性呈現(xiàn)增加趨勢，通過了置信度為90%的顯著性檢驗(|Z|>1.65)，其中東南部區(qū)域的芒康縣、洛隆縣、波密縣、乃東縣、朗縣、鄉(xiāng)城縣、西昌市、左貢縣、蘭坪白族普米族自治縣、德欽縣、維西傈僳族自治縣危險性呈現(xiàn)增加趨勢通過了置信度為99%的顯著性檢驗(|Z|>2.58)。結合2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災危險性變異系數(shù)空間分布(圖3c)，青藏高原中部區(qū)域變異系數(shù)偏低，南部區(qū)域變異系數(shù)偏高。最低等級變異系數(shù)值區(qū)間為1.068 8～2.426 9，說明青藏高原整個區(qū)域危險性變異系數(shù)都很大，不同年份危險性變動很大，加大了青藏高原的旱災危險程度。

a)危險性均值

為直觀體現(xiàn)青藏高原農(nóng)業(yè)旱災危險性年際變化，計算了每一年不同等級危險性縣市比例，見圖4。青藏高原農(nóng)業(yè)旱災危險性年際變化很大，反映出危險性的不穩(wěn)定。2006、2009、2013、2015年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災危險性最高，達到高等級危險性縣市比例分別為90.36%、81.92%、69.87%、81.12%。

圖4 2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災危險性百分比堆積

2.2 青藏高原旱災暴露性時空特征分析

圖5為2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災暴露性指標均值、M-K趨勢、變異系數(shù)空間分布，由人口密度均值空間分布(圖5a)可發(fā)現(xiàn)，青藏高原中西部人口密度差異較小，總體人口密度由東向西遞減，其中70%以上區(qū)域人口密度很小(0.12～2.52 km2/人)，青藏高原東部區(qū)域人口密度稍大。由人口密度M-K趨勢空間分布(圖5d)可發(fā)現(xiàn)，青藏高原85.94%的縣市人口密度呈現(xiàn)增長趨勢。由人口密度變異系數(shù)空間分布(圖5g)可發(fā)現(xiàn)，青藏高原中東部區(qū)域變異系數(shù)高，但變異系數(shù)整體較小(均值0.102)，說明人口密度年際變化小。

由第一產(chǎn)業(yè)密度均值空間分布(圖5b)可發(fā)現(xiàn)，青藏高原中西部第一產(chǎn)業(yè)密度差異較小，65%以上區(qū)域第一產(chǎn)業(yè)密度很小(0.044～0.087萬元/km2)，青藏高原東部邊緣區(qū)域第一產(chǎn)業(yè)密度稍大，其中四川省什邡市、彭州市、崇州市、大邑縣、綿竹市、都江堰市第一產(chǎn)業(yè)密度超過100萬元/km2。由第一產(chǎn)業(yè)密度M-K趨勢空間分布(圖5e)可發(fā)現(xiàn)，青藏高原所有區(qū)域第一產(chǎn)業(yè)密度都呈現(xiàn)增長趨勢，99.5%的縣市第一產(chǎn)業(yè)密度增長趨勢通過了置信度為99%的顯著性檢驗。由第一產(chǎn)業(yè)密度變異系數(shù)空間分布(圖5h)可發(fā)現(xiàn)，第一產(chǎn)業(yè)密度變異系數(shù)由東北向西南遞減，東北部第一產(chǎn)業(yè)密度穩(wěn)定性較差。

由人均糧食產(chǎn)量均值空間分布(圖5c)可發(fā)現(xiàn)，青藏高原人均糧食產(chǎn)量區(qū)域性差異較大，青藏高原西北部區(qū)域人均糧食較高，當?shù)啬峡坷錾矫}，發(fā)展綠洲農(nóng)業(yè)；青藏高原中部區(qū)域人均糧食產(chǎn)量低，該地海拔高，不適宜種植業(yè)發(fā)展；青藏高原南部雅魯藏布江河谷區(qū)域人均糧食產(chǎn)量高，河谷區(qū)域海拔較低，土壤肥沃，水汽較充足，適宜種植業(yè)發(fā)展。由人均糧食產(chǎn)量M-K趨勢空間分布(圖5f)可發(fā)現(xiàn)，人均糧食產(chǎn)量增長區(qū)域與減少區(qū)域間隔分布，呈現(xiàn)“川”字型，其中27.3%縣市區(qū)域人均糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)增長趨勢通過了置信度為99%的顯著性檢驗，26.1%縣市區(qū)域人均糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)下降趨勢通過了置信度為99%的顯著性檢驗。由人均糧食產(chǎn)量變異系數(shù)空間分布(圖5i)可發(fā)現(xiàn)，人均糧食產(chǎn)量變異系數(shù)北高南低，北部糧食產(chǎn)量穩(wěn)定性較差。

圖5 2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災暴露性指標均值、M-K趨勢、變異系數(shù)空間分布

由2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災暴露性均值空間分布(圖6a)，青藏高原農(nóng)業(yè)旱災危險性空間分布特點為：藏高原農(nóng)業(yè)旱災暴露性區(qū)域性差異較小，中部區(qū)域為低暴露性，青藏高原東部邊緣區(qū)域、南部雅魯藏布江河谷區(qū)域、青藏高原西北部區(qū)域暴露性較高。變化趨勢特征方面，結合2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災暴露性M-K趨勢空間分布(圖6b)，青藏高原東部和西北部暴露性呈現(xiàn)增加趨勢，75.1%的縣市暴露性增加趨勢過置信度為99%的顯著性檢驗；青藏高原中部和西部暴露性呈現(xiàn)下降趨勢，有8.83%的縣市暴露性下降趨勢過置信度為99%的顯著性檢驗。結合2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災暴露性變異系數(shù)空間分布(圖6c)，青藏高原農(nóng)業(yè)旱災暴露性變異系數(shù)北高南低，變異系數(shù)整體較小(均值0.157)，說明青藏高原農(nóng)業(yè)旱災暴露性穩(wěn)定。

a)暴露性均值

圖7為2000—2018年不同等級暴露性縣市比例，由圖可知青藏高原農(nóng)業(yè)旱災暴露性年際變化小。較低、中等、較高等級暴露性縣市比例較穩(wěn)定，低等級暴露性縣市比例由2000年的23.69%逐漸降到2018年的18.07%，高等級暴露性縣市比例由2000年的14.85%逐漸上升到2018年的22.48%，可見青藏高原農(nóng)業(yè)旱災暴露性在穩(wěn)定上升。

圖7 2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災暴露性百分比堆積

2.3 青藏高原旱災脆弱性時空特征分析

圖8為2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災脆弱性指標均值、M-K趨勢、變異系數(shù)空間分布，由人均公共預算均值空間分布(圖8a)可發(fā)現(xiàn)，青藏高原人均公共預算區(qū)域性差異大，青藏高原南部邊緣區(qū)域與北部區(qū)域人均公共預算高；青藏高原東緣和西北部人均公共預算較低。由人均公共預算M-K趨勢空間分布(圖8c)可發(fā)現(xiàn)，青藏高原全部區(qū)域人均公共預算都呈現(xiàn)上升趨勢，并且都通過了置信度為99%的顯著性檢驗，人均公共預算的增長使得有更多社會資源能夠投入到防災減災。由人均公共預算變異系數(shù)空間分布(圖8e)可發(fā)現(xiàn)，青藏高原人均公共預算變異系數(shù)整體較大(均值0.95)，說明青藏高原人均公共預算年際變化幅度不穩(wěn)定。

由單位機械動力均值空間分布(圖8b)可發(fā)現(xiàn)，青藏高原中部單位機械動力高，東南部和西北部單位機械動力較低。由單位機械動力M-K趨勢空間分布(圖8d)可發(fā)現(xiàn)，青藏高原大部分區(qū)域單位機械動力呈現(xiàn)增長趨勢，75.9%的縣市單位機械動力增長趨勢通過了置信度為99%的顯著性檢驗。由單位機械動力變異系數(shù)空間分布(圖8f)可發(fā)現(xiàn)，青藏高原變異系數(shù)整體較小(均值0.46)，說明青藏高原單位機械動力年際變化幅度較穩(wěn)定。

a)人均公共預算均值

d)單位機械動力M-K趨勢

由2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災脆弱性性均值空間分布(圖9a)可知，青藏高原中西部區(qū)域農(nóng)業(yè)旱災脆弱性以低脆弱性、較低脆弱性等級為主，而青藏高原東南部區(qū)域、西北部區(qū)域以中等脆弱性、較高脆弱性、高脆弱性為主。變化趨勢特征方面，結合2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災脆弱性M-K趨勢空間分布(圖9b)，青藏高原所有區(qū)域農(nóng)業(yè)旱災脆弱性呈現(xiàn)減小趨勢，98.79%的縣市脆弱性減小趨勢通過置信度為99%的顯著性檢驗。結合2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災脆弱性變異系數(shù)空間分布(圖9c)，青藏高原脆弱性變異系數(shù)與脆弱性均值分布相反，脆弱性較小的區(qū)域變異系數(shù)大，脆弱性較大的區(qū)域變異系數(shù)??；變異系數(shù)整體小(均值0.023)，說明青藏高原脆弱性變化穩(wěn)定。

a)脆弱性均值

圖10為2000—2018年不同等級脆弱性縣市比例，由圖可知青藏高原農(nóng)業(yè)旱災暴露性年際變化較大，高等級暴露性縣市比例由2000年的90.36%逐漸降到2018年的1.2%，低等級暴露性縣市比例由2000年的4.82%逐漸上升到2018年的68.27%，其中2006—2015年時間段脆弱性變化幅度最大。

圖10 2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災脆弱性百分比堆積

2.4 青藏高原旱災風險時空特征分析

由2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災風險均值空間分布(圖11a)，青藏高原中西部農(nóng)業(yè)旱災風險空間差異較小，大部分區(qū)域為低等級風險，青藏高原東部區(qū)域、雅魯藏布江河谷區(qū)域、西北部區(qū)域旱災風險較高。變化趨勢特征方面，結合2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災風險M-K趨勢空間分布(圖11b)，青藏高原東南部和北部邊界附近區(qū)域農(nóng)業(yè)旱災風險呈現(xiàn)增加趨勢，農(nóng)業(yè)旱災風險呈現(xiàn)增加趨勢縣市比例為83.13%；青藏高原中部區(qū)域農(nóng)業(yè)旱災風險呈現(xiàn)下降趨勢，下降趨勢的縣市比例為16.87%。結合2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災風險變異系數(shù)空間分布(圖11c)，青藏高原北部區(qū)域農(nóng)業(yè)旱災風險變異系數(shù)大，東南部、南部區(qū)域變異系數(shù)小。

a)旱災風險均值

圖12為2000—2018年不同等級旱災風險縣市比例，由圖可知青藏高原農(nóng)業(yè)旱災風險年際變化較小，各等級縣市比例較穩(wěn)定，低等級旱災風險縣市比例由2000年的27.71%逐漸降到2018年的20.08%，高等級旱災風險縣市比例由2000年的13.65%逐漸上升到2018年的22.48%。

圖12 2000—2018年青藏高原農(nóng)業(yè)旱災風險百分比堆積

3 討論

本研究構建了青藏高原縣市尺度農(nóng)業(yè)旱災風險評估體系，豐富了青藏高原農(nóng)業(yè)旱災風險評估技術。受縣市資料數(shù)據(jù)所限，所使用評價指標較少，評價結果的代表性存在一定欠缺。但是，本研究整體上明晰了青藏高原旱災風險特征，并對青藏高原234個縣市農(nóng)業(yè)旱災風險等級進行了區(qū)劃，以期深化對青藏高原農(nóng)業(yè)旱災風險的認知，為青藏高原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與旱災防范提供參考，具有實用價值。

現(xiàn)有多數(shù)研究中，為更好顯示出地理特征的空間差異，使用自然間斷點分類，自然間斷點分類法將相似的值分為同一類，并且使各個類別之間差異最大化。在旱災風險均值(自然間斷點分級)圖(圖13a)中，可發(fā)現(xiàn)，由于青藏高原旱災風險空間差異較小，大部分區(qū)域為低風險等級，只有青藏高原東緣區(qū)域旱災風險較高，難以看出青藏高原各區(qū)域旱災風險的空間變化。而分位數(shù)分級(圖13b)能夠更好的觀察青藏高原各區(qū)域旱災風險的空間變化，可以看出青藏高原西北部、東北部、東南部、雅魯藏布江河谷附近區(qū)域旱災風險偏高，中西部區(qū)域旱災風險偏低。本研究數(shù)據(jù)集中于低值附近，使用自然間斷點分類不易觀察出地理要素空間變化，更適合使用分位數(shù)分級。

a)旱災風險均值(自然間斷點分級)

旱災危險性變異系數(shù)最大，年際波動最大，為旱災風險最不確定因素。旱災暴露性年際變化穩(wěn)定，呈現(xiàn)穩(wěn)定增長，隨著時間推移，承災體的價值越來越高，暴露性隨之增長，最后會趨于穩(wěn)定(接近最大值)(圖14)。旱災脆弱性年際變化也比較穩(wěn)定，與暴露性相反的是旱災脆弱性呈現(xiàn)穩(wěn)定下降，隨著時間推移，抗旱能力增強，旱災脆弱性隨之下降，最后也會趨于穩(wěn)定(接近最小值)。對于某一區(qū)域，未來旱災暴露性和脆弱性趨于穩(wěn)定，旱災風險的將主要受到旱災危險性影響，需加強氣象觀測與土壤墑情監(jiān)測預報，提升對農(nóng)業(yè)旱災危險性的預測，以期在旱災發(fā)生之前做好抗旱準備，減少農(nóng)業(yè)損失。

圖14 旱災危險性、暴露性、脆弱性值隨時間變化示意

4 結論

基于區(qū)域災害系統(tǒng)理論構建了青藏高原農(nóng)業(yè)旱災風險評估體系，研究了青藏高原農(nóng)業(yè)旱災危險性、暴露性、脆弱性和旱災風險的時空演變特征，并對青藏高原縣市農(nóng)業(yè)旱災風險等級進行了區(qū)劃。得出以下結論。

a)青藏高原月份農(nóng)業(yè)旱災危險性變化顯著，青藏高原農(nóng)作物關鍵生長期期間，7—9月青藏高原東部及東南部冬小麥與冬青稞遭遇旱災的風險較高，4—8月青藏高原北部區(qū)域呈現(xiàn)高危險性，該區(qū)域牧草遭遇旱災風險較高。

b)青藏高原農(nóng)業(yè)旱災危險性由東南向西北呈現(xiàn)“高—低—高”分布，東北部區(qū)域危險性呈現(xiàn)減小趨勢；西部區(qū)域危險性呈現(xiàn)增加趨勢，東南部區(qū)域危險性呈現(xiàn)增加趨勢，通過了置信度為90%的顯著性檢驗(|Z|>1.65)，青藏高原整個區(qū)域危險性變異系數(shù)很大，不同年份危險性變動很大，加大了青藏高原的旱災危險程度。

c)藏高原農(nóng)業(yè)旱災暴露性區(qū)域性差異較小，中部區(qū)域為低暴露性，青藏高原東部邊緣區(qū)域、南部雅魯藏布江河谷區(qū)域、青藏高原西北部區(qū)域為中等暴露性、較高暴露性。青藏高原東部和西北部暴露性呈現(xiàn)增加趨勢，75.1%的縣市暴露性增加趨勢通過置信度為99%的顯著性檢驗。青藏高原農(nóng)業(yè)旱災暴露性變異系數(shù)北高南低，變異系數(shù)整體較小(均值0.157)，暴露性變化穩(wěn)定。

d)青藏高原中西部區(qū)域農(nóng)業(yè)旱災脆弱性以低脆弱性、較低脆弱性等級為主，而青藏高原東南部區(qū)域、西北部區(qū)域以中等脆弱性、較高脆弱性、高脆弱性為主。青藏高原98.79%的縣市脆弱性減小趨勢通過置信度為99%的顯著性檢驗。青藏高原脆弱性變異系數(shù)與脆弱性均值分布相反，脆弱性較小的區(qū)域變異系數(shù)大，脆弱性較大的區(qū)域變異系數(shù)?。蛔儺愊禂?shù)整體小(均值0.023)，脆弱性變化穩(wěn)定。

e)青藏高原中西部農(nóng)業(yè)旱災風險空間差異較小，大部分區(qū)域為低等級風險，而東部區(qū)域、雅魯藏布江河谷區(qū)域、西北部區(qū)域旱災風險較高。青藏高原東南部和北部邊界附近區(qū)域農(nóng)業(yè)旱災風險呈現(xiàn)增加趨勢，農(nóng)業(yè)旱災風險呈現(xiàn)增加趨勢縣市比例為83.13%；青藏高原中部區(qū)域農(nóng)業(yè)旱災風險呈現(xiàn)下降趨勢，下降趨勢的縣市比例為16.87%。