摘要:摘要農業氣象災害風險研究既是災害學和農業氣象學領域中研究的熱點,又是當前政府相關管理部門和農業生產部門亟需的應用性較強的課題。農業氣象災害風險評估的理論和方法進展
摘要農業氣象災害風險研究既是災害學和農業氣象學領域中研究的熱點,又是當前政府相關管理部門和農業生產部門亟需的應用性較強的課題。農業氣象災害風險評估的理論和方法進展很快,但尚沒有文獻對相關研究做出較為系統的論述。為全面了解農業氣象災害風險評估的研究現狀,在綜合分析近30年來相關文獻的基礎上,對農業氣象災害風險評估方面所取得的研究成果進行了總結和評述,指出了當前研究的一些不足,并對今后農業氣象災害風險評估研究的趨勢進行了展望。首先對農業氣象災害風險評估研究的歷史進行了回顧;重點闡述了農業氣象災害風險評估的主要內容,包括致災因子的危險性評估,承災體脆弱或易損性評估,災情期望損失評估和災害風險綜合評估;歸納出農業氣象災害風險評估研究中采用的3類主要方法———基于指標的綜合評估方法、基于數據的概率評估方法以及基于情景模擬的評估方法;最后對農業氣象災害風險評估目前存在的問題和未來可能的研究方向進行了探討。
關鍵詞農業氣象災害,風險評估,研究進展,研究展望
1引言
災害作為重要的可能損害之源,歷來是各類風險管理研究的重要對象,引起了中外防災減災領域的普遍關注。特別是20世紀90年代以來,災害風險管理工作在防災、減災中的作用和地位日益凸現。1999年,國際減災10年(IDNDR)科學與技術委員會,在其“減災年”活動的總結報告中(UN/ISDR,2004),列舉了21世紀國際減災界面臨的5個挑戰性領域,其中3個領域與災害風險問題密切相關,其一是綜合風險管理與整體脆弱性降低;其二為資源與環境脆弱性;其三是發展中國家的防災能力。2011年11月18日,政府間氣候變化專門委員會(IPCC)發布了《管理極端事件和災害風險推進氣候變化適應特別報告》(SREX)決策者摘要,并于2012年3月發布了特別報告全文(IPCC,2012),該報告包含了當今學術界在管理極端氣候事件和災害風險方面的最新進展,體現了當今世界在管理極端事件和災害風險、推進氣候變化適應問題上的認知水平。這表明,災害風險及其相關問題的研究仍是當前國際減災領域的重要研究前沿。

2農業氣象災害風險評估研究發展概況
20世紀80年代初,災害學家開始關注災害及其風險形成機制與評價理論,從系統論和風險管理的角度探討了形成災害與災害風險的要素及其相互作用和數學表達式。目前關于災害形成機制的理論主要有“致災因子論”、“孕災環境論”、“承災體論”及“區域災害系統理論”(Burton,etal,1993;Blaikie,etal,1994)。在國際減災10年活動中,災害風險管理學者就災害風險的形成基本上達成共識。目前關于災害風險形成機制的理論主要有“二因子說”、“三因子說”和“四因子說”(張繼權等,2006,2007,2012a,2012b,2013)
3農業氣象災害風險評估的主要內容
3.1致災因子危險性評估
致災因子危險性分析是農業氣象災害風險研究的一個方向,危險性是指致災因子的自然變異程度,主要是由災變活動規模(強度)和活動頻次(概率)決定的。一般災變強度越大,頻次越高,災害所造成的破壞損失就越嚴重,災害的風險也越大。致災因子危險性評估內容主要包括不同孕災環境中的致災因子引發的災害種類,致災因子時空分布、強度、頻率、作用周期、持續時間,致災因子等級及其出現概率等。致災因子風險估算是致災因子危險性分析的重要環節,風險估算模型以概率模型最為普遍,基于概率評估的危險性評價模型將農業氣象災害風險看成是一種隨機過程,假設風險概率符合特定的隨機概率分布,運用特定的風險概率函數來擬合風險,以災害發生的頻率、強度、變異系數等指標構建概率分布函數估算不同程度災害發生的超越概率。Nullet等(1988)利用蒸發散指標,構建了季節性農業干旱風險概率評估模型。杜鵬等(1995,1997,1998)根據災害風險概率分析原理,建立了一個3層逐級放大的農業氣象災害風險分析實用模型。霍治國等(2003)
采用災害致災的氣象指標序列與實際災情序列的對應匹配技術,通過災害的致災因子、致災等級、致災指標、減產率實現綜合分離,采用6種概率分布模型進行序列的風險概率估算及其優選,分別研發了北方地區冬小麥干旱、東北地區玉米和水稻冷害、江淮地區冬小麥和油菜澇漬、華南地區香蕉和荔枝寒害風險評估技術;Cheng等(2013)利用冷害的年均頻率和強度,構建了湖南省雙季稻冷害風險評價方法;Hao等(2012)利用多時間尺度指數(SPI),把干旱頻率、強度作為危險性指標分析其變化規律,利用信息擴散技術對中國583個農業氣象站的干旱損失進行評估;Daneshvar等(2013)采用標準化降水指數對干旱對小麥的影響進行了評價。這種從對作物影響較大的農業氣象災害風險要素和風險源出發,辨識致災因子,通過一系列參數或方法描述致災風險信息,從而建立風險評估模型,對災害風險進行評估的方法,得到不少學者的青睞(馬樹慶等,2003;襲祝香等,2003;杜堯東等,2003,2008;王素艷等,2003;薛昌穎等,2003b;陳懷亮等,2006;鐘秀麗等,2007;劉榮花等,2007;李娜等,2010;侯雙雙等,2010;高靜等,2010;徐新創等,2011;朱紅蕊等,2012;許凱等,2013)。
3.2承災體脆弱性評估
脆弱性是指給定危險地區的承災體面對某一強度的致災因子危險性可能遭受的傷害或損失程度。根據給定的致災因子強度推算承災體的傷害或損失程度稱為承災體脆弱性評估。承災體脆弱性評估主要內容包括風險區確定,風險區特性評估,防災、減災能力分析等。一般承災體的脆弱性越大,抗災能力越弱,災害損失越大,災害風險也越大,反之亦然。
4農業氣象災害風險評估的主要方法
4.1基于指標的綜合評估方法
以致災因子危險性、承災體脆弱性、災情損失以及防災、減災能力等為評價對象,相應的構成要素為評估因子,分別構建研究區域的災害風險評估指標體系,利用數學模型計算指標的權重后結合指標值計算研究區域的風險等級。基于指標的評估方法主要側重于災害風險指標的選取、優化以及權重的計算,典型的分析方法包括層次分析法、模糊綜合評判7王春乙等:農業氣象災害風險評估研究進展與展望法、主成分分析法、專家打分法、歷史比對法和德爾菲法等。如在干旱研究方面,陳曉藝等(2008)采用累積濕潤指數作為干旱指標,從干旱強度和干旱頻率兩個方面對安徽省冬小麥主要發育期及全生育期的干旱危險性進行了評估。襲祝香等(2008,2013)利用東北地區逐日平均氣溫、降水量資料構建了夏季干旱綜合風險指數。高曉蓉等(2012a)利用作物系數法,計算了玉米不同生育階段的需水量,以作物水分盈虧指數為評估指標,分析了近50年東北玉米不同生育階段的旱澇分布及演變。在低溫冷害研究方面,陸魁東等(2011)采用當量冷積溫、低溫持續天數及過程日照時數等低溫強度要素,建立了低溫和寒露風綜合氣象風險指數。Cheng等(2013)利用冷害的年均頻率和強度,構建了湖南省雙季稻冷害風險評估方法。薛曉萍等(2013)基于人工氣候箱和大田試驗觀測結果,探討了日光溫室黃瓜生產低溫冷害風險評估方法。李紅英等(2013)對寧夏霜凍發生范圍、頻率、強度及致災因子危險性特征進行了分析。高曉蓉等(2012b,2012c)構建了基于熱量指數的玉米生育階段冷害指數,系統分析了近50年東北玉米不同生育階段低溫冷害時空分布及周期特征。在綜合災害研究方面,蔡冰等(2011)結合設施農業氣象災害指標對江蘇省設施農業氣象3種主要氣象災害(寡照災害、低溫災害、高溫災害)進行風險等級區劃。陸魁東等(2013)采用相關分析方法,建立了基于氣象因子的湖南省油菜氣象災害綜合風險指數。
4.2基于數據的概率評估方法
以研究區域的歷史災害和災損樣本數據為基礎,利用數學模型對樣本數據進行統計分析獲得災害危險性與損失的統計規律,進而進行災害的風險評估。典型的分析方法包括回歸模型、時序模型、聚類分析、概率密度函數參數估計法或非參數估計法、信息擴散理論法等。其中風險概率評估法是最常用的方法。
參考文
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蔡大鑫,張京紅,劉少軍.2013.海南荔枝產量的寒害風險分析與區劃.中國農業氣象,34(5):595-601.CaiDX,ZhangJH,LiuSJ.2013.AnalysisanddivisionforcolddamagetolitchiyieldinHainan.ChineseJAgrometeorology,34(5):595-601(inChinese)
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作者王春乙1張繼權2霍治國1蔡菁菁1劉興朋2張琪2
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