梅鳳玉 彭潔文 張海東

摘 要：滄州市位于華北平原東部，是河北省重要的糧食產(chǎn)區(qū)，夏玉米、冬小麥是滄州地區(qū)最主要的糧食作物，干旱嚴重影響夏玉米、冬小麥的產(chǎn)量，為完善滄州市農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)體系，減少農(nóng)業(yè)損失。研究選取1978—2020年氣象觀測數(shù)據(jù)、災(zāi)情數(shù)據(jù)等，分析了滄州市干旱災(zāi)情特征，調(diào)查了滄州地區(qū)的主要干旱過程，建立了滄州市干旱風(fēng)險評估模型，開展滄州市夏玉米、冬小麥干旱風(fēng)險區(qū)劃評估。結(jié)果表明：1978—2020年滄州市年干旱受災(zāi)人口最多，約為278.17萬人，出現(xiàn)在1999年，干旱受災(zāi)面積最多，約為35.66萬hm2，出現(xiàn)在1992年，直接經(jīng)濟損失最多，約為12.25億元，出現(xiàn)在1999年；滄州地區(qū)區(qū)域性干旱災(zāi)害等級以輕中旱為主，干旱過程等級以一般、較強為主；干旱高風(fēng)險主要集中在吳橋、獻縣、滄縣、河間等地，低風(fēng)險主要集中在海興、黃驊、青縣、肅寧等地。

關(guān)鍵詞：MCI；災(zāi)情特征；干旱特征；評估模型；風(fēng)險區(qū)劃

中圖分類號：P461 文獻標志碼：B文章編號：2095–3305（2024）01–0-03

干旱是一種在全球范圍內(nèi)頻繁發(fā)生的自然災(zāi)害，對人類生產(chǎn)生活、社會經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境等影響之大、范圍之廣、持續(xù)之久、危害之深，均超出了其他自然災(zāi)害。農(nóng)業(yè)作為受干旱影響最為嚴重的一個領(lǐng)域，往往因干旱導(dǎo)致一系列與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)民生活、農(nóng)村生態(tài)環(huán)境等緊密相關(guān)的問題。

滄州市位于華北平原東部，是河北省重要的糧食產(chǎn)區(qū)，夏玉米、冬小麥是滄州地區(qū)最主要的糧食作物，干旱會嚴重影響夏玉米、冬小麥的產(chǎn)量。目前，有關(guān)干旱的研究較多[1-3]，番聰聰?shù)萚4]基于1961—2014年河北19個氣象站點降水?dāng)?shù)據(jù)，計算標準化降水指數(shù)，通過ArcGIS得到干旱的空間分布，并對SPI進行M-K趨勢檢驗，研究夏玉米生長季干旱特征。結(jié)果表明：張家口、遵化、南宮站干旱發(fā)生頻率較高，均達到17.6%以上，邢臺、承德、圍場則相對較為濕潤，干旱發(fā)生頻率在13.9%以下。

趙玉兵等[5]利用河北省南部8個氣象站點1962—2018年的逐月氣溫、降水量數(shù)據(jù)，采用標準化降水蒸散指數(shù)（SPEI），通過小波分析、M-K檢驗等方法，分析了河北省南部夏玉米生長季（6—9月）的干旱變化特征，以期為干旱災(zāi)害的監(jiān)測、預(yù)報預(yù)警及防御提供理論依據(jù)。結(jié)果表明：夏玉米苗期干旱發(fā)生頻率為31.5%，穗期干旱發(fā)生頻率為40.3%。

李聰?shù)萚6]利用1981—2014年河南省118個觀測站氣象觀測資料，4個農(nóng)業(yè)氣象觀測站大豆生育期作物觀測資料，以及2000—2010年118個縣大豆、豆類種植面積、耕地面積、灌溉面積資料，利用干旱等級指標和自然災(zāi)害風(fēng)險指數(shù)等方法，對河南省大豆干旱風(fēng)險進行了區(qū)劃。結(jié)果表明，河南省大豆干旱的高危險區(qū)域主要分布在河南省大豆主要種植區(qū)域周口大部、商丘東部及新鄉(xiāng)和濮陽西部地區(qū)。

在前人研究的基礎(chǔ)上[7-8]，選取1978—2020年氣象觀測數(shù)據(jù)、災(zāi)情數(shù)據(jù)等，分析滄州市干旱災(zāi)情特征，調(diào)查滄州地區(qū)主要干旱過程，建立滄州市干旱風(fēng)險評估模型，開展滄州市夏玉米、冬小麥干旱風(fēng)險區(qū)劃評估，對農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險管理、完善農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)體系、減少農(nóng)業(yè)損失、穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和增加農(nóng)民收入，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 資料與方法

1.1 資料來源

采用滄州市1978—2020年氣象觀測數(shù)據(jù)，滄州市干旱災(zāi)情數(shù)據(jù)，滄州市統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，滄州市縣級行政邊界數(shù)據(jù)，數(shù)字高程、坡度、土地利用數(shù)據(jù)等。

1.2 研究方法

1.2.1 MCI（氣象干旱綜合指數(shù)）

旱是由于長期虧缺和近期虧缺綜合效應(yīng)累加的結(jié)果，氣象干旱綜合指數(shù)（MCI）考慮了60 d內(nèi)的有效降水（權(quán)重累計降水）、30 d內(nèi)蒸散（相對濕潤度）、季度尺度（90 d）降水和近半年尺度（150 d）降水偏少程度的綜合影響。公式如下：

MCI=Ka×（a×SPIW60+b×MI30+c×SPI90+d×SPI150）（1）

式（1）中，MCI為氣象干旱綜合指數(shù)；MI30為近30 d

相對濕潤度指數(shù)；SPI90、SPI150為近90、150 d標準化降水指數(shù)；SPIW60為近60 d標準化權(quán)重降水指數(shù)；a、b、c、d為權(quán)重系數(shù)，滄州地區(qū)取0.3、0.5、0.3、0.2，Ka為季節(jié)調(diào)節(jié)系數(shù)，根據(jù)不同季節(jié)各地主要農(nóng)作物生長發(fā)育階段對土壤水分的敏感程度。

1.2.2 干旱風(fēng)險評估模型

綜合考慮滄州市農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的成因、特點、表現(xiàn)形式等因素，選取農(nóng)業(yè)干旱風(fēng)險指數(shù)作為滄州市夏玉米、冬小麥干旱風(fēng)險評價模型：

ADRI=H×E×V×C（2）

其中，Ahi、Aei、Avi、Aci分別為危險性、暴露度、脆弱性、抗災(zāi)減災(zāi)能力評價因子中第 i個評價指標的量化值，Whi、Wei、Wvi、Wci 分別是Ahi、Aei、Avi、Aci對應(yīng)的權(quán)重值。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱過程調(diào)查

干旱過程調(diào)查內(nèi)容主要包括年降水量、干旱過程強度、平均干旱過程強度、干旱日數(shù)、干旱過程次數(shù)等。通過開展干旱過程調(diào)查，建立滄州市干旱過程數(shù)據(jù)庫。

2.2 干旱災(zāi)情特征

調(diào)查收集1978—2020年滄州市各縣（市、區(qū)）干旱災(zāi)情數(shù)據(jù)，對災(zāi)情數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，1978—2020年滄州市年干旱受災(zāi)人口最多，約為278.17萬人，出現(xiàn)在1999年，2017年相對受災(zāi)人口最少，為5.11萬人；滄州市年干旱受災(zāi)面積最多，約為35.66萬hm2，出現(xiàn)在1992年，其中，2017年相對受災(zāi)面積最少，為0.514 7萬hm2；滄州市年直接經(jīng)濟損失最多，約為12.25億元，出現(xiàn)在1999年，其中，1997年、2014年干旱直接經(jīng)濟損失均超過10億元，分別為10.27億元和11.83億元；滄州各地區(qū)干旱受災(zāi)年數(shù)量在9～25年之間，河間、獻縣、南皮、孟村、鹽山、滄縣干旱受災(zāi)年份在20年以上，其中，南皮、孟村、鹽山出現(xiàn)干旱年份最多，為25年，任丘、吳橋最少，為9年；滄州各地區(qū)累計干旱受災(zāi)人口在37.93萬人至599.71萬人之間，其中，河間累計干旱受災(zāi)人口最多，約為599.71萬人，滄州市區(qū)最少約為37.93萬人；獻縣累計干旱受災(zāi)面積最多，約為94.89萬hm2，滄州市區(qū)最少約為3.82萬hm2；黃驊累計干旱直接經(jīng)濟損失最多，約為24.7億元，滄州市區(qū)最少約為1.11億元。

2.3 干旱過程特征

2.3.1 干旱日數(shù)分布特征

1978—2020年，滄州市干旱日數(shù)高值區(qū)主要分布在滄州市區(qū)、滄縣、任丘、河間、吳橋等地，低值區(qū)主要分布在泊頭、青縣、南皮、肅寧、孟村；滄州市區(qū)、滄縣出現(xiàn)干旱日數(shù)最多，為6 482 d；泊頭最少，為5 885 d；任丘出現(xiàn)輕旱日數(shù)最多，為3 561 d；獻縣最少，為3 166 d；河間出現(xiàn)中旱日數(shù)最多，為2 203 d；孟村最少，為1 889 d；

滄州市區(qū)、滄縣出現(xiàn)重旱日數(shù)最多，為783 d；肅寧最少，為451 d；鹽山出現(xiàn)特旱日數(shù)最多，為204 d；泊頭最少，為72 d；滄州各縣（市、區(qū)）區(qū)域性干旱災(zāi)害等級以輕中旱為主。

2.3.2 年最強干旱過程強度分布特征

1978—2020年，1999年年最強干旱過程強度最大，

1995年年最強干旱過程強度最??；滄州市1978—2020年，滄州市各縣（市、區(qū)）年最強干旱過程強度高值區(qū)主要分布在滄州市區(qū)、滄縣、獻縣等地，低值區(qū)主要分布在泊頭、南皮、肅寧等地，年最強干旱過程強度最大值為30.16，于1999年出現(xiàn)在滄州市區(qū)、滄縣，年最強干旱過程強度最小值為18.8，于1999年出現(xiàn)在泊頭。

2.3.3 年平均干旱過程強度分布特征

1978—2020年，滄州市各縣（市、區(qū)）年平均干旱過程強度高值區(qū)主要分布在滄州市區(qū)、滄縣、青縣、鹽山等地，低值區(qū)主要分布在任丘、肅寧、東光、泊頭等地，年平均干旱過程強度最大值為9.58，出現(xiàn)在滄州市區(qū)、滄縣；最小值為7.56，出現(xiàn)在任丘。

2.3.4 干旱過程次數(shù)分布特征

1978—2020年，滄州各縣（市、區(qū)）累計干旱過程次數(shù)在67～90次之間，任丘累計干旱過程次數(shù)最多為90次，南皮最少為67次；干旱過程等級以一般、較強為主；滄州市區(qū)、滄縣、獻縣出現(xiàn)強干旱過程最多，為14次，鹽山最少，為7次；任丘、河間、獻縣、泊頭、肅寧出現(xiàn)特強干旱過程最多，為4次，其余地區(qū)均為2次。

2.4 干旱風(fēng)險評估

2.4.1 干旱風(fēng)險評估指標選取及權(quán)重計算

通過研究分析，選取年平均干旱日數(shù)、年平均干旱過程強度、最強干旱過程強度作為致災(zāi)危險性評級指標，選取夏玉米種植面積比、夏玉米單位面積產(chǎn)量、冬小麥種植面積比、冬小麥單位面積產(chǎn)量作為承災(zāi)體暴露度評價指標，選取地形高程、地形坡度作為孕災(zāi)環(huán)境脆弱性評價指標，選取機電井?dāng)?shù)、農(nóng)用水泵數(shù)、灌溉機械數(shù)作為抗災(zāi)減災(zāi)能力評價指標。利用層次分析法計算各指標體系權(quán)重系數(shù)。

2.4.2 干旱致災(zāi)危險性評估

利用加權(quán)綜合評價法，根據(jù)年平均干旱日數(shù)、年平均干旱過程強度、最強干旱過程強度，利用各指標權(quán)重疊加計算干旱致災(zāi)危險性指數(shù)，結(jié)果表明：滄州市區(qū)、滄縣、吳橋、鹽山等地致災(zāi)危險性較高，肅寧、泊頭、海興等地危險性較低。

2.4.3 干旱承災(zāi)體暴露度評估

選取夏玉米種植面積比、夏玉米單位面積產(chǎn)量、冬小麥種植面積比、冬小麥單位面積產(chǎn)量作為承災(zāi)體暴露度評價指標。利用各指標權(quán)重疊加計算承災(zāi)體暴露度風(fēng)險指數(shù)，結(jié)果表明：滄州市承災(zāi)體暴露度風(fēng)險整體上呈由西向東降低的分布特征，吳橋、河間、獻縣、泊頭、東光等地承災(zāi)體暴露度風(fēng)險較高，海興、青縣、孟村等地風(fēng)險較低。

2.4.4 干旱孕災(zāi)環(huán)境脆弱性評估

選取地形高程、地形坡度作為孕災(zāi)環(huán)境脆弱性評價指標，通過疊加分析計算孕災(zāi)環(huán)境脆弱性指數(shù)，結(jié)果表明：滄州市干旱孕災(zāi)環(huán)境脆弱性風(fēng)險整體上呈由西向東降低的分布特征，吳橋、肅寧、獻縣、泊頭等地孕災(zāi)環(huán)境脆弱性較高，黃驊、海興、青縣等地孕災(zāi)環(huán)境脆弱性較低。

2.4.5 干旱抗災(zāi)減災(zāi)能力評估

選取機電井?dāng)?shù)、農(nóng)用水泵數(shù)、灌溉機械數(shù)作為抗災(zāi)減災(zāi)能力評價指標，通過疊加計算干旱抗災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)，抗災(zāi)減災(zāi)能力與干旱風(fēng)險呈負相關(guān)。滄州市干旱抗災(zāi)減災(zāi)能力整體上呈由西向東降低的分布特征，吳橋、河間、泊頭、滄縣等地抗災(zāi)減災(zāi)能力較強，黃驊、海興抗災(zāi)減災(zāi)能力較弱。

2.4.6 干旱風(fēng)險區(qū)劃評估

基于滄州市糧食作物干旱風(fēng)險評價模型，綜合致災(zāi)危險性、承災(zāi)體暴露度、孕災(zāi)環(huán)境脆弱性、抗災(zāi)減災(zāi)能力影響，計算滄州市主要糧食作物干旱風(fēng)險指數(shù)，利用自然斷點法進行等級劃分。結(jié)果表明：滄州市主要糧食作物干旱高風(fēng)險主要集中在吳橋、獻縣、滄縣、河間等地，低風(fēng)險主要集中在海興、黃驊、青縣、肅寧等地（圖1）。

圖1? 滄州市夏玉米、冬小麥干旱風(fēng)險等級的空間分布

3 結(jié)論

（1）建立干旱過程數(shù)據(jù)庫。利用1978—2020年與干旱形成密切相關(guān)的歷史氣象觀測資料，包括降水量、氣溫、日照、風(fēng)、相對濕度、蒸發(fā)量等，以及土壤濕度和土壤參數(shù)等農(nóng)氣相關(guān)觀測資料，基于MCI指數(shù)，進行干旱過程識別，調(diào)查滄州市各縣（市、區(qū)）歷年、歷次干旱過程。

（2）1978—2020年，滄州市干旱日數(shù)高值區(qū)主要分布在滄州市區(qū)、滄縣、任丘、河間、吳橋等地，低值區(qū)主要分布在泊頭、青縣、南皮、肅寧、孟村；滄州市各縣（市、區(qū)）年最強干旱過程強度高值區(qū)主要分布在滄州市區(qū)、滄縣、獻縣等地，低值區(qū)主要分布在泊頭、南皮、肅寧等地；滄州市各縣（市、區(qū)）年平均干旱過程強度高值區(qū)主要分布在滄州市區(qū)、滄縣、青縣、鹽山等地，低值區(qū)主要分布在任丘、肅寧、東光、泊頭等地；1978—2020年，滄州各縣（市、區(qū)）累計干旱過程次數(shù)在67～90次之間，任丘累計干旱過程次數(shù)最多為90次，南皮最少為67次；干旱過程等級以一般、較強為主。

（3）通過研究分析，選取年平均干旱日數(shù)、年平均干旱過程強度、最強干旱過程強度作為致災(zāi)危險性評級指標，選取夏玉米種植面積比、夏玉米單位面積產(chǎn)量、冬小麥種植面積比、冬小麥單位面積產(chǎn)量作為承災(zāi)體暴露度評價指標，選取地形高程、地形坡度作為孕災(zāi)環(huán)境脆弱性評價指標，選取機電井?dāng)?shù)、農(nóng)用水泵數(shù)、灌溉機械數(shù)作為抗災(zāi)減災(zāi)能力評價指標。

（4）滄州市區(qū)、滄縣、吳橋、鹽山等地致災(zāi)危險性較高，肅寧、泊頭、海興等地危險性較低；滄州市承災(zāi)體暴露度風(fēng)險整體上呈由西向東降低的分布特征，吳橋、河間、獻縣、泊頭、東光等地承災(zāi)體暴露度風(fēng)險較高，海興、青縣、孟村等地風(fēng)險較低；滄州市干旱孕災(zāi)環(huán)境脆弱性風(fēng)險整體上呈由西向東降低的分布特征，吳橋、肅寧、獻縣、泊頭等地孕災(zāi)環(huán)境脆弱性較高，黃驊、海興、青縣等地孕災(zāi)環(huán)境脆弱性較低；滄州市干旱抗災(zāi)減災(zāi)能力整體上呈由西向東降低的分布特征，吳橋、河間、泊頭、滄縣等地抗災(zāi)減災(zāi)能力較強，黃驊、海興抗災(zāi)減災(zāi)能力較弱；滄州市主要糧食作物干旱高風(fēng)險主要集中在吳橋、獻縣、滄縣、河間等地，低風(fēng)險主要集中在海興、黃驊、青縣、肅寧等地。

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