干旱灾害会场-s511.3上午西南

西南地区干旱变化特征及其

影响评估范广洲，袁淑杰，赖欣李奇临，罗玉，江益成都信息工程学院大气科学学院高原大气与环境四川省重点实验室主要内容1、降水变化特征2、干旱变化特征3、干旱对四川水稻影响评估4、结论讨论干旱是影响最大的气象灾害。长期以来受到气象学界高度重视。西南地区同样是干旱频发地区，特别是随着全球气候变化的影响，西南地区气象干旱有增强的趋势，对生产生活产生了重要影响。

庞晶（2013）、王小兰（2013）、吴文华（2014）、潘洪先（2013）、杨建波（2014）、尹晗（2013）、李奇临（2012）、李江风(1990年)、黄世芹(2009)、杨群(2010)、段旭(2011)、黄建平（2013）、邹旭恺（2010）、贺晋云（2011）、黄荣辉（2012）、姚玉壁（2014）、宋艳玲（2014）、杨月文（2013）、王素萍（2013）、白慧（2013）、沙天洋（2013）、据建华等研究了西南、全国干旱变化特征及其成因、影响。研究很多，不一一列举1.降水变化特征1970~2010年西南地区总降水量气候倾向率和区域平均除西部高原地区外，西南大部总降水量呈下降趋势；90年代后下降显著。1961-2011年不同地区降水日数

除川西高原外，四川盆地、川东地区、云南及贵州的年降水日数均呈减少的趋势，特别小雨日数的减少最显著。1961-2011年降水日数年际变化图连续5日最大降水量冬季变化不显著，春、秋季大部地区减少明显，夏季云南、四川减少明显。(c)CDD(d)CDD最长持续无降水日数总体呈上升趋势，特别90年代以后上升较为显著。从1961年到2007年，四川秋季连阴雨发生次数在逐渐减小。特别是川东、川南减少明显。(a)(b)(a)(b)四川秋季连阴雨的降水量除甘孜州外，均呈减少趋势。四川秋季连阴雨总发生天数、平均持续天数和最长持续天数均呈减少趋势2.干旱变化特征SPI指数和CI指数2.1基于SPI的西南地区干旱气候变化特征分区域计算标准化降水指数(SPI)A：云南B：贵州C：川西高原D：川渝东部1951年9月至2011年8月云南季节尺度（a）、半年尺度（b）及年尺度（c）的SPI干旱等级（横坐标是年份，纵坐标是当年9月至次年8月）（色标：-0.5~-1轻旱，-1~-1.5中旱，-1.5~-2重旱，-2~特旱，下同）云南干旱发生的频率很高，较其它三个区域更为频繁。有较显著的年代际特征。1951年9月至2011年8月贵州季节尺度（a）、半年尺度（b）及年尺度（c）的SPI干旱等级贵州的干旱出现的频率较大，较云南低。年代际变化特征明显。1951年9月至2011年8月川西高原季节尺度（a）、半年尺度（b）及年尺度（c）的SPI干旱等级川西高原的干旱化趋势减缓。1951年9月至2011年8月川渝东部区季节尺度（a）、半年尺度（b）及年尺度（c）的SPI干旱等级川渝地区东部干旱趋势加强明显，特别是持续性干旱增加显著。2.2综合气象干旱指数（CI）在西南地区的修正及应用2.2.1CI的修正CI=aSPI30+bSPI90+cM30a,b,c分别取：0.4、0.4、0.8相对湿润度指数：M=(P-PE)/PEP：降水量PE:可能蒸散量(采用彭曼公式计算)近30天标准化降水指数近90天标准化降水指数近30天相对湿润度指数

2009/2010期间西南地区旱情演变空间分布图2009/2010期间西南地区干旱由南向北发展。与实际旱情相比，CI指数在空间分布和发展方面对旱情的反映较好，但对干旱级别的反映偏轻。综合气象干旱指数CI对旱情反映程度偏轻，需进行修正。无旱轻旱中旱重旱特旱CI指数37.7%46.4%15.9%00SPI3043.5%56.5%000SPI9042.1%57.9%000M3030.9%16.2%11.6%20.1%21.2%2009.9-2010.5期间CI指数在不同干旱等级所占比例近30天逐日降水和近30天SPI指数对比近90天逐日降水和近90天SPI指数对比当降水量大于1mm时，标准化降水指数对降水量的敏感度较好。但是当雨量较小时，SPI敏感度下降。特别是当降水在0—1mm区间内，敏感度很低，甚至出现反向关系。（0<X30<1）相关系数：-0.81（0<X90<1）相关系数：-0.88

逐日降水量和SPI指数的相关性分析1.降水量为0<x<1时，对概率分布密度f(x)积分，得概率F(x)积分2.正态标准化处理后表示为：正负取值与原SPI指数情况相同，即当F>0.5时，F=1.0-F，Z取正值；当F≤0.5时，Z取负值（F即求得的概率）。4-5式中Z即作为标准化降水指数的计算公式。修正公式的推导

近期逐日降水量的权重

相距日数权重00.110.0920.081140.023300.004430.001650.0001近期逐日降水对当日的旱涝影响呈指数递减，当日的作用占１０％，第43天对当日旱涝的作用减小至１‰，第65天对当日旱涝的作用减小至0.1‰，再往后所起的作用微乎其微。取前65天的降水量进行试验修正公式的推导与确定CI改=0.8M30+0.8SPI65近65天逐日降水量和近65天SPI指数对比近65天降水量与近65天标准化降水指数总的相关系数为0.89，通过了99%的信度检验，与理论分析一致，成正相关，解决了不合理旱情缓解问题，这与实际旱情更为符合。修正的CI指数在西南地区的适用性分析逐日降水量和SPI指数的相关性分析相关系数：0.89修正后的CI指数2009/2010期间西南地区旱情演变空间分布图基于修正后CI指数的干旱空间分布演变特征及干旱等级与实际旱情比较一致。修正后CI指数在不同干旱等级所占比例无旱轻旱中旱重旱特旱CI改33.4%13.5%7.0%24.7%21.4%SPI6530.3%20.4%2.3%19.4%27.5%达到重旱级别及其以上级别的站点数有40个（具体列表略），其中达到特旱级别的站点有5个，更符合实际灾情。1970-2011年西南地区发生干旱事件的统计（a.频率b.站点数的变化）ab发生干旱事件频率最大的中心位于滇北和川南的交界地区，贵州东部和重庆南部的发生频率较小。整个地区频率呈上升趋势，特别是90年代后。2.2.2修改后CI指数反映的西南干旱气候特征西南地区发生干旱事件时站点数变化曲线图（a.轻旱b.中旱c.重旱d.特旱）1970—2011年西南区域各个干旱等级发生干旱站点数均呈上升趋势，轻旱等级的上升趋势最为明显，其次是中旱、重旱。abcd3.干旱对四川水稻影响评估3.1评估模型的建立选取了四川省作为西南地区的重点研究区域，以当地主要农作物——水稻作为研究对象，建立作物干旱风险评估模型。气象灾害风险=致灾因子危险性×承灾体脆弱性×孕灾环境稳定性技术路线图水稻干旱风险评估并进行风险区划采用层次分析法确定权重系数，求环境敏感度，并区划采用层次分析法确定权重系数，得到承灾体易损性，并区划用正态分布、信息扩散求概率，计算风险指数并区划降水距平百分率相对湿润度相对土壤湿度应灾能力指数水稻效率指数水稻暴露指数水稻干旱灾害评估致灾因子危险性承灾体脆弱性孕灾环境稳定性降水年均标准差高程标准差河网密度坡向3.2致灾因子危险性3.2.1干旱灾害危险性指数能够综合评定某一地区在一定时段内可能发生的不同强度的干旱灾害对风险区可能造成的后果，即干旱灾害危险性指数。生育期达川广元德阳马尔康康定雅安宜宾攀枝花分蘖期15.5714.1317.554.342.718.707.235.98拔节孕穗期29.9924.3224.3221.4522.7218.6121.9319.56抽穗扬花期23.5629.2323.1714.7717.8016.1621.4917.12生育期达川广元德阳马尔康康定雅安宜宾攀枝花分蘖期1.822.502.540.115.120.560.430.28拔节孕穗期25.5819.8018.0225.5028.826.5811.6613.00抽穗扬花期14.6721.2915.728.6210.892.0611.486.63水稻分蘖期、拔节孕穗期和抽穗扬花期的干旱危险性指数（降水距平）水稻分蘖期、拔节孕穗期和抽穗扬花期的干旱危险性指数（相对湿度）3.2.2水稻不同生育时期干旱灾害危险性空间分布高危险性区域主要分布在四川中部平原地区，西部高原地带发生干旱的危险性较小。基于降水距平百分率基于相对湿润度指数分蘖期水稻分蘖期干旱灾害危险性精细化空间分布（a为降水距平百分率得到的水稻干旱灾害危险性区划，b由相对湿润度指数得出，下同）由降水距平百分率得到的干旱灾害高危险性区域在东北部的巴中、达州地区四川省大部分区域处于危险性中值区基于降水距平百分率基于相对湿润度指数拔节孕穗期水稻拔节孕穗期干旱灾害危险性精细化空间分布干旱高危险性区域主要出现在东北部的广元、南充、华蓥地区。基于降水距平百分率基于相对湿润度指数抽穗扬花期水稻抽穗扬花期干旱灾害危险性化空间分布3.2.3水稻干旱致灾因子危险性空间分布四川省水稻干旱灾害致灾因子危险性空间分布综合考虑三个主要生育期和降水距平百分率、相对湿润度指数、土壤相对湿润度三个干旱指标，使用层次分析方法、归一法、自然断点分类方法，得到四川省水稻干旱灾害危险性空间分布。高风险区域主要分布在川西南地区的康定、攀枝花和西昌西南部；川中及川东地区水稻干旱灾害致灾因子危险性较低。3.3承灾体脆弱性水稻干旱脆弱性分区层次分析模型1986-19902006-20102001-20051996-2000水稻干旱灾害承灾体脆弱性空间分布不同阶段来看，随着四川省水稻生产效率和应灾能力的提高，四川省水稻干旱承灾体脆弱性整体在降低，但川北地区在上升。1986-2010年总体来看，川西高原康定的东北部和马尔康中部，应灾能力很弱。四川西南抗旱能力较强。1986-2010年四川省水稻干旱灾害承灾体脆弱性空间分布3.4孕灾环境稳定性四川年均降水标准差空间分布川西高原的康定和马尔康地区孕灾环境稳定性较弱。四川东部较强。孕灾环境的稳定性主要取决于天气因素和下垫面因素两个方面。选取降水量标准差、地形特征和河网分布进行分析。地形特征对干旱灾害孕灾环境稳定性影响的分布四川盆地及盆缘地区地形对干旱灾害孕灾环境稳定性影响较小，西部川西高山高原及川西南山地孕灾环境稳定性较弱。四川河网密度分布四川东部地区的河网密度分布相较于西部地区高，该区域孕灾环境稳定性较强。川南地区河流的分布相对较少，川西高原河网分布较为不均匀，不利于人工灌溉作物。四川省干旱孕灾环境稳定性空间分布综合考虑降水、地形、河网对干旱孕灾环境稳定性的影响。

高风险区集中在川西高原康定、马尔康西北部。

川东平原地区孕灾环境较为稳定。四川省干旱孕灾环境稳定性3.5水稻干旱灾害风险评估及区划将致灾因子危险性、承灾体脆弱性和孕灾环境稳定性三大因子综合考虑，从而进行综合风险评估，得到四川省水稻干旱灾害风险区划。利用四川省水稻减产率对得到的风险区划结果进行验证。3.5.1水稻干旱灾害风险评估区划风险由东向西逐渐增加。高风险区在川西高原康定、马尔康西部。川东地区水稻干旱风险指数较低，发生干旱灾害的可能性较小。四川省水稻干旱灾