山东省气象干旱时空变化分析及农业气象干旱风险评估

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近年来在全球变暖背景影响下,我国干旱事件的发生频率有所增长,影响范围、持续时间呈扩张趋势,严重影响了农业生产,给国民经济造成了巨大损失。山东省地处沿黄河经济带与环渤海经济区的交汇部,全年日照时间充足,然而受到温带季风性气候影响,降水分布不均,易发生极端气象干旱灾害。根据国家水利部发布的《中国水旱灾害公报》统计情况,近年来山东省旱涝灾害频发,受灾农作物面积较大。研究山东省的干旱事件时空变化特征,对区县级农业干旱灾害风险情况进行评价,可为有效防御干旱灾害提供理论参考,对政府机关制定防灾减灾策略具有重要意义。本文基于山东地区18个气象观测站点1961-2016年的逐月降水量和月平均气温数据,计算得到了不同尺度的标准化蒸散发指数(SPEI)序列,结合Mann-Kendall趋势检验法和经验正交展开(EOF)等方法,从不同尺度分析了山东省气象干旱的时空变化特征,同时结合山东地区的自然、社会经济因素,从受灾区脆弱性、恢复性两个方面对地区内农业气象干旱风险进行分析,制定合理的农业气象干旱灾害风险评估体系,对山东地区农业干旱风险进行评估,并提出相应的防旱减灾措施。经研究分析发现:(1)年际SPEI值的变化情况与山东历年干旱灾害发生的时间点基本一致且呈现较为明显干旱化趋势,突变检验结果表明,山东年尺度干旱现象于1976年突然加剧。空间上,山东省内地区发生干旱的概率较高,且在发生干旱的年份中,大部分为局域性干旱,其次为全域性干旱,表明山东地区干旱发生具有一定的空间差异。干旱易发生于中部地区,其中极端干旱易发生于山东北部地区。月尺度SPEI表明月际干旱现象同样呈现干旱化趋势,从1993年后,山东省的极端旱涝现象增加,极端降水与阶段性干旱频发,突变检验表明月尺度干旱现象于1998年突然加剧。空间上,干旱月在山东大部分地区发生频率均处于较高水平,其中较易发生易发生于中部地区,且中旱等级以上干旱的发生频率也处于较高的水平,这些主要集中在山东中南部、中北部地区。(2)山东省近些年四季SPEI均呈现下降趋势,春季下降最为明显,夏季与秋季其次,冬季干旱化不明显。四个季节的M-K突变检验曲线显示,春季、秋季均在1977年有突变为干旱化趋势,夏季、冬季并未存在突变。在山东地区春旱较易发生,其次秋旱、夏旱。空间上,春旱易发生在东南部地区,中等春旱以上干旱易发生在山东中部、南北部地区;夏旱除了山东半岛及西北、西南部地区较低外,其他地区频率均处于较高水平,中等夏旱以上频率分布与前者类似;秋旱频率发生较高的区域与夏旱类似,主要集中在中部和南北部地区,中等秋旱以上干旱发生频率东部要明显高于西部地区;冬旱频发地区主要集中于山东中部地区。(3)将SPEI12分解得到两个不同模态,得出山东地区干旱变化具有两个明显特征,其一山东地区干旱发生具有一定的整体性,二在整体干旱化背景下,在某种程度上,山东省沿海地区与内陆地区具有反相位变化特征。(4)本文以山东省132个县区为研究单元,选取合理的自然社会经济因子作为评价指标,构建山东省农业气象灾害干旱风险评估体系,得到山东地区农业气象干旱风险分布图。研究表明:在17个风险评估指标中,人均耕地面积、复种指数、单位化肥使用量、人均GDP、灌溉指数、人均水资源、农业占GDP 比重为主要影响因素。山东地区大部分县区农业气象干旱灾害风险处于较高水平,从地域分布上看,高危风险区在主要集中于半岛地区、鲁中地区以及鲁南地区,主要包括潍坊市、青岛市、枣庄市、济宁市、日照市等;重度风险区同样在半岛地区和鲁中地区分布较多,如烟台市、济南市等;中度风险区主要包括鲁西北地区,如德州市、滨州市、东营市等,轻度风险区则主要分布在鲁南地区,如临沂市。
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