两种干旱指标在干旱致灾因子危险性中的对比分析——以宁夏为例*<br/>

两种干旱指标在干旱致灾因子危险性中的对比分析——以宁夏为例*

2012-01-26李红英张晓煜曹宁袁海燕段晓凤

灾害学 2012年2期

李红英，张晓煜，曹宁，袁海燕，段晓凤

(宁夏气象防灾减灾重点实验室，宁夏银川750002)

随着全球范围内灾害的频繁发生、灾情加重，灾害风险研究也越来越受到研究者的重视，并展开了大量的研究。史培军等认为自然灾害是致灾因子、孕灾环境和承灾体三者综合作用的结果，随后，张继权又将防灾减灾能力作为一个重要因子引入到该“三因素”中，提出:自然灾害风险=(致灾因子)危险性×(孕灾环境)暴露性×(承灾体)脆弱性×防灾减灾能力［1］，该观点近年被多种灾害风险评估采用和验证［2－3］。随着风险形成机理认识的统一，灾害风险研究的趋势之一将是对三因素的深入探讨，已经有学者对孕灾环境和承灾体展开了相应的研究［4－7］。干旱指标作为干旱致灾因子研究的基础，目前对干旱指标的研究较多［8－11］，各指标间的对比研究也有不少［12－13］，但以往的研究多集中于洪涝等级划分上，并没有与致灾因子危险性研究紧密结合，因此，研究者在进行灾害风险分析时，干旱指标的选用往往具有很大的人为性和随机性。鉴于此，本文选取目前常用的两种干旱指标—降水距平百分率和标准化降水指数，以宁夏为例，进行致灾因子危险性分析，并根据宁夏实际情况，对比分析这两种干旱指标在灾害风险评估中的可取性，从而为自然灾害风险研究提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 研究区域介绍

以宁夏回族自治区为研究区域，宁夏地处西北内陆地区，降雨量少，蒸发量大，气候干燥，南北气候悬殊较大，是一个自然灾害多发的地区。根据当地实际情况，区内干旱多发区集中在中南部山区，以往的干旱研究以及历史干旱灾情记录也多关注这些区域。为了使研究结果具有更多的参考依据，本研究在对比分析干旱风险研究中的两种干旱指标应用时，研究区域也集中在中南部山区，基础数据主要是中部干旱带和南部山区所属9个气象台站1961－2010年50年的月降水量资料;在运用所选指标进行致灾因子危险性评估和区划时，以全区21个气象台站降水量资料为依据。

1.2 干旱指标介绍

1.2.1 降水距平百分率

降水距平百分率是表征某时段降水量异常的方法之一，能直观反应降水异常引起的干旱;在我国气象日常业务中经常使用，多用于评估月、季、年发生的干旱事件。其计算公式为:

1.2.2 标准化降水指数SPI

SPI是表征某时段降水量出现的概率多少的指标之一，该指标适合于月以上尺度相对于当地气候状况的干旱监测与评估。SPI用式(1)求得［14］:

1.3 致灾因子危险性指数计算

致灾因子危险性指气象灾害异常程度，主要是由气象致灾因子活动规模(强度)和活动频次(概率)决定的。一般致灾因子强度越大，频次越高，气象灾害所造成的破坏损失越严重，气象灾害的风险也越大。

根据表1提供的干旱强度等级标准，R在－15%以下(SPI在－0.5以下)均发生干旱，本研究在统计各个干旱强度下发生概率时，借助界限强度指数的概念，即指每个干旱强度等级的下线，以此为准，分别统计干旱强度小于各等级强度下线值的发生概率，具体为，统计历史年R≤－40(SPI≤－1.5)的重旱发生概率、R≤－30(SPI≤－1.0)的重旱和中旱的合计发生概率、R≤－15(SPI≤－0.5)的轻旱及轻旱以上灾害发生概率，然后分别计算统计出来的概率与对应的绝对界限指数值的乘积，加和之后从而得到各个气象站点的致灾因子危险性指数值，具体致灾因子危险性指数Fd计算模式如下:

式中:i，j分别表示两种干旱指标及对应的干旱强度;P表示各干旱强度等级的界限强度指数;p表示干旱强度低于界限强度指数的发生概率。

表1 降水距平百分率和标准化降水指数的干旱强度等级［12］

2结果分析

2.1 两种干旱指标在致灾因子危险性中的对比分析

宁夏中南部山区共有盐池、兴仁、麻黄山、海原、同心、固原、泾源、隆德、西吉等9个气象观测站，以各站1961－2010年降水数据，分别计算降水距平百分率(R)和标准化降水指数(SPI)，各站的具体强度范围如图1和图2所示。

图1 中南部山区各站点标准化降水指数强度

图2 中南部山区各站点降水距平百分率强度

将上述两种干旱指标所得的干旱强度进行等级划分，借助界限强度指数，分别统计不同等级干旱强度的发生概率，按照式(3)的致灾因子危险性指数计算模式，得出基于两种干旱指标的致灾因子危险性指数，结果见表2和表3。

表2 基于降水距平百分率的致灾因子危险性指数

表3 基于标准化降水指数的致灾因子危险性指数

由于两种干旱指标的计算机理和侧重点有所不同，基于两种指标的干旱发生概率统计结果也不完全相同，但趋势具有一致性，即宁夏中南部山区干旱发生，以轻旱发生概率最大，其次是中旱，重旱的发生概率最小(表2和表3)。

由表2和表3还可以看出，基于两种干旱指标计算所得出的致灾因子危险性在宁夏中南部山区的高低分布趋势具有一致性:中部干旱带盐池、同心一带属致灾因子危险性较高的地段，泾源及周边地段致灾因子危险性偏低，西吉、海原处于中等危险性位置，致灾因子危险性大致均呈由南至北逐步增加的趋势。从历年平均降水量来看，南部山区约484 mm，中部干旱带约291 mm，且中部干旱带多以草场为主，蒸发量相对较大，而南部山区以山地丘陵地形为主、森林覆盖面积大，蒸发量相对较少，由此也可以看出，基于两种干旱指标的致灾因子危险性分布趋势均与实际情况大致相符。

2.2 宁夏致灾因子危险性区划

基于上述分析，选择降水距平百分率作为宁夏全区干旱致灾因子危险性分析的基础，以全区分布在引黄灌区、中部干旱带、南部山区的21个气象观测站点1961－2010年降水资料为基础，首先计算出各站点的降水距平百分率，其强度范围见图3，统计不同等级干旱强度的发生概率，然后采取本文提出的致灾因子危险性计算模式，得到全区各站点的干旱致灾因子危险性指数，据此，结合GIS技术，对各站点的危险性指数进行了网格化处理，最终形成全区的干旱致灾因子危险性区划图(图4)。

图3 宁夏全区各站降水距平百分率强度范围

由图4可以看出，宁夏干旱致灾因子危险性大致呈从南到北逐步增加的趋势，其中泾源、隆德、固原等地属于致灾因子危险性较低的区域，致灾因子危险性较高的地段为贺兰及惠农陶乐及平罗等石嘴山东北部大部分地区，同心、盐池、中卫等地属致灾因子危险性中等区域。

图4 宁夏干旱致灾因子危险性区划

3 结论

(1)本文主要是针对干旱灾害致灾因子展开分析，致灾因子危险性是灾害风险评估的重要部分，为了避免与灾害风险的其他影响因素研究的重复性，该部分仅考虑降水因素，而忽略了地形、高程、水系等因子所引起的致灾因子危险性差异。

(2)依据以往灾害风险理论，致灾因子危险性有灾害强度和概率共同决定。本研究在统计不同干旱强度发生概率时，引入界限强度指数概念，建立了致灾因子危险性指数计算模式，通过在宁夏中南部山区和宁夏全区的验证，该模式具有很好的可行性。

(3)通过对两种干旱指标在宁夏中南部山区干旱致灾因子危险性中的对比分析，两种指标在风险分析中应用时，结果趋于一致。为了使方法更简单易行，数据易获得，在对全区进行干旱致灾因子危险性分析时，以降水距平百分率作为干旱强度指标。

(4)干旱致灾因子的分析不仅是农业干旱风险分析的基础，同时也是气象干旱风险评估的基础，虽然宁夏引黄灌区在农业上由于有黄河水作为灌溉保障，很少因为干旱造成灾害，然而为了灾害研究的系统性，也为宁夏气象干旱灾害风险研究提供参考，本研究对包括中南部山区及引黄灌区在内的全区进行了干旱致灾因子危险性分析，宁夏致灾因子危险性大致呈从南到北逐步增加的趋势，这也与宁夏南北降水分布极为不均的现状相一致。

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