陕北地区明代自然灾害时空特征、原因与影响研究

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自然灾害是人地负向关系的集中体现。全球气候变暖时期自然灾害发生频率更高、强度更大、损失更严重,对生态环境和人类社会均构成威胁。对自然灾害时空特征,发生原因,及社会影响进行研究,有助于深入掌握灾害规律,以防灾、减灾,维系生态环境和社会的正常运转。陕北地区对气候变化反应敏感,且在生态、社会、能源方面具有重要意义。明清时期“小冰期”气候条件恶劣,整体趋冷干。本文对明代这一典型气候恶化时期,发生在生态脆弱的陕北地区的自然灾害特点、原因及影响展开研究,可丰富过去气候变化时期自然灾害研究案例,获得对灾害发生下自然-生态-社会反馈机制的认识,对从过去自然灾害中进行“灾害学习”,及现今全球变化背景下灾害防治、环境治理、人地关系调整具有实际意义。本文通过对明代发生在陕北地区的自然灾害史料收集、整理,综合运用内容分析、数理统计、小波分析、M-K检验、ArcGIS空间分析、灰色关联度分析、社会网络分析等方法,对各类自然灾害的时空特征及灾害总体特点、灾害间关联及多灾种耦合、灾害原因及社会影响开展研究。得到以下结论:(1)在明代的277年中,陕北地区自然灾害共发生404次。旱灾为最主要的灾害类型,共发生98年次,涉及1885县次。等级上“中度”占优势,大旱、特大旱对社会影响巨大。时间分布规律明显:1)10a频次和县次均呈显著波动上升趋势,呈4阶段:少发-广发且增加-减少-快速增加,多发和广发的峰值出现在1630-1644年期间。2)季节性明显,夏季高发、广发,秋季和春季多发,冬季最少,多发连季节旱。3)具有6a、12a、25a和66a的周期性。4)1400-1409年呈现频次急剧增加的突变特征,并在1430-1439年增态更加明显。空间分异表现为:南部高、北部较低,且旱灾高频区域呈连片分布特征,分布在洛川-黄陵-黄龙,和米脂-绥德-子洲-清涧2个区域。连年持续干旱在明中后期多有发生,对区域干旱气候事件具有指示作用。(2)洪涝灾害共发生54年次,涉及313县次,等级以“中度”为主,多发于明中后期,“重度”灾害集中于明中期。在时间上的分布规律表现为:1)10a频次和县次均呈明显波动上升趋势,呈4个阶段:无灾-较频发广发-频发但范围减少-快速增加。2)季节性特征明显,夏季、秋季多发,秋季最广发,月份上七、八月(农历)最多发、广发。3)具有6a、32a的周期性。4)1380-1389年呈现频次由少变多的突变态势,并在1430-1439年增态更加明显。灾害空间分异表现为:高频中心呈点状分布,位于榆林、富县、绥德、清涧。(3)因旱、寒冻低温、洪涝、虫、风、雹、地质灾害等自然灾害导致的饥荒,共发生90年次。因旱灾导致的最多(69年次)、涉及范围最广(976县次)。时间分布规律表现在:1)10a频次和县次均呈显著波动上升趋势,呈4个阶段:少发-多发广发-多发较广发-频发广发,明中、后期频发、广发,峰值出现在1630-1644年期间。2)具有4a,9a,22a,40a的周期性。3)1410-1419年呈现频次急剧增加的突变特征。空间分异表现为:存在洛川-黄陵-黄龙-富县,米脂-绥德-子洲-清涧2个高频区域。(4)地质灾害共发生31年次,以“轻度”、“中度”为主,但“重度”灾害影响更大。时间上的分布规律明显:10a频次呈显著上升趋势,综合考虑灾害发生县次划分出:无灾-增多-频发广发3个阶段。空间分异明显:高频区域多成片出现,位于洛川-黄陵-黄龙、米脂-绥德-子洲-清涧、榆林、延安-延长。寒冻低温灾害共发生28年次,以“中度”、“重度”为主,明晚期最频发、强度最大。灾害发生10a频次呈较显著上升趋势,结合灾害发生县次划分出:少发-增多-无灾-快速增加4个阶段。季节性特征明显:秋季最多发,夏、冬季次之,春季较少。空间上差异较明显,北部、中部地区较多发。雹灾共发生32年次,集中于明中后期,10a频次呈波动上升趋势,有减少-增多-平稳3个阶段,年内集中于夏、秋、冬3季,夏季最多。空间上,北部、东部较多发。虫灾共发生32年次,以“轻度”、“中度”为主,重度、特大虫灾集中于明中、后期。灾害10a频次呈上升趋势,划分为少发-增多-无灾-波动增加4个阶段。季节性显著,多发于夏秋两季。空间上,黄陵、清涧最为多发。(5)自然灾害总体呈现越到明代后期,越频发、灾情越严重:明代前期灾害较轻,中期发生频度、广度偏高,后期最频发、广发。年内季节性显著,四季均有发生,夏秋两季更集中、频繁(占总数的75.50%)。空间差异较显著,榆林,洛川-黄陵-黄龙,米脂-绥德-子洲-清涧是相对高频区域。(6)自然灾害间具有关联,多灾种耦合特征明显。陕北地区明代自然灾害间形成普遍联系的灾害网络,饥荒位于网络中心位置。气象灾害的旱、洪涝、雹、寒冻低温、风灾间存在关联,并有耦合发生的情况。气象灾害与饥荒、疫灾、虫灾存在关联。多灾种耦合还表现为时间的群发、空间的群聚。灾害群发频度显示了8个群发期,不同群发期灾害构成类型存在差异,明末的第8群发期最为严重,灾害构成指示了当时冷干的气候特征。灾害多度识别了灾害的群聚,环境相对较好的东中部绥德-米脂-子洲-清涧区域、南部洛川-黄龙-黄陵区域的灾害群聚,表明灾害群聚与孕灾环境、承灾体均存在关系。(7)陕北地区灾害发生的原因包括自然、社会、生态环境因素。气候的冷暖干湿与自然灾害总频次、县次间,呈负相关关系:气候偏冷干时段灾害相对多发、广发。旱灾频次、饥荒县次、寒冻低温灾害县次与温度关联度更高,洪涝灾害频次、虫灾频次、地质灾害县次、风灾县次与湿度关联度更高。地质地貌因素则对洪灾、地质灾害起重要作用。社会因素表现为人口数量、土地开发利用程度与社会脆弱程度。自然灾害发生频次与人口增加呈同方向变化:人口增加速度越快,灾害发生越频繁。土地利用方式的影响表现为:北部屯垦的发展与灾害分布重心的南-北移动相呼应。救灾措施失效等表现出的社会脆弱性程度增加,是明中后期特别是后期灾害更加频繁的重要原因。生态环境恶化主要表现在森林草原植被减少和水土流失加剧。明中后期自然灾害的频发、群发,与此时期区域生态环境明显恶化存在联系。陕北地区明代灾害与自然、生态、社会因素存在互动关系,反映出自然-生态-社会系统形成负反馈链条,是气候恶化背景下,生态环境脆弱区域人-地负向关系的集中体现。(8)各类灾害的频繁发生,对区域人口、经济发展、社会秩序、文化诸方面造成严重影响。导致人口死亡、流移,农业和城镇经济受损,冲击社会秩序,塑造信仰、民俗及城镇建设。
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