王 鶯，張 強，韓蘭英

（1．中國氣象局蘭州干旱氣象研究所，甘肅省干旱氣候變化與減災(zāi)重點實驗室，

中國氣象局干旱氣候變化與減災(zāi)重點實驗室，甘肅 蘭州 730020；

2．蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；3．西北區(qū)域氣候中心，甘肅 蘭州 730020）

基于信息擴散理論的中國南方水旱災(zāi)害風(fēng)險特征

王 鶯1，2，張 強1，韓蘭英3

（1．中國氣象局蘭州干旱氣象研究所，甘肅省干旱氣候變化與減災(zāi)重點實驗室，

中國氣象局干旱氣候變化與減災(zāi)重點實驗室，甘肅 蘭州 730020；

2．蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；3．西北區(qū)域氣候中心，甘肅 蘭州 730020）

水旱災(zāi)害是影響中國南方地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要自然災(zāi)害。收集1997—2012年中國南方所轄5省1市的農(nóng)業(yè)災(zāi)情數(shù)據(jù)，建立基于水旱災(zāi)害受（成）災(zāi)面積的受（成）災(zāi)指數(shù)。以災(zāi)害學(xué)理論為基礎(chǔ)，基于信息擴散理論的風(fēng)險評估模型獲得中國南方地區(qū)不同等級農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害風(fēng)險發(fā)生概率。結(jié)果表明：（1）貴州和云南的旱災(zāi)成災(zāi)率高，重慶和廣西的水災(zāi)成災(zāi)率高，說明這些地區(qū)的農(nóng)業(yè)對干旱和洪澇的適應(yīng)性和恢復(fù)力差，容易成災(zāi)；（2）農(nóng)業(yè)水（旱）災(zāi)受災(zāi)等級普遍高于成災(zāi)等級。隨著農(nóng)業(yè)水（旱）災(zāi)受災(zāi)風(fēng)險等級的增加，成災(zāi)風(fēng)險等級可能并未隨之增加，說明良好的防災(zāi)減災(zāi)能力可以有效地降低農(nóng)業(yè)水（旱）災(zāi)成災(zāi)率。研究區(qū)北部的水災(zāi)風(fēng)險防范難度大于南部，西南的旱災(zāi)風(fēng)險防范難度大于華南，農(nóng)業(yè)旱災(zāi)較之水災(zāi)的發(fā)生風(fēng)險等級高、成災(zāi)率高，受災(zāi)面積和成災(zāi)面積廣；（3）從空間分布來看，水災(zāi)主要發(fā)生在四川和重慶地區(qū)，旱災(zāi)主要發(fā)生在西南地區(qū)，其中重慶的成災(zāi)率較高。

中國南方；信息擴散理論；水旱災(zāi)害；風(fēng)險特征

王 鶯，張 強，韓蘭英．基于信息擴散理論的中國南方水旱災(zāi)害風(fēng)險特征［J］．干旱氣象，2016，34（6）：919－926，［WANG Ying，ZHANG Qiang，HAN Lanying．Risk Characteristics of Flood and Drought Disaster in Southern China Based on the Information Diffusion Theory［J］．Journal of Arid Meteorology，2016，34（6）：919－926］，DOI：10．11755／j．issn．1006－7639（2016）－06－0919

引 言

中國地處亞洲季風(fēng)氣候區(qū)，降水不僅具有明顯的季節(jié)性和地域性，而且年際波動大，這些特征使得中國成為一個水旱災(zāi)害頻發(fā)的國家［1］。據(jù)《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料》提供的數(shù)據(jù)顯示，1978—2012年中國農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的平均受災(zāi)面積和成災(zāi)面積分別為2 393 萬hm2和1 224萬hm2，水災(zāi)分別為1 130萬hm2和618萬hm2。水旱災(zāi)害已嚴重影響了中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。IPCC第五次評估報告指出，北半球1983—2012年可能是最近1 400 a來氣溫最高的30 a［2］。在此背景下，中國降水年際、年內(nèi)變異增大，農(nóng)業(yè)水資源有效利用的不確定性和脆弱性增加，不同地域、不同季節(jié)發(fā)生極端水旱災(zāi)害事件的次數(shù)增多［3－5］。值得注意的是，近年來在北方農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害形勢依然嚴峻的情況下，中國南方水旱災(zāi)害也呈現(xiàn)愈演愈重的趨勢。如，2000年4—6月，四川重旱導(dǎo)致直接經(jīng)濟損失達22．5億元；2006年川渝夏秋大旱，部分地區(qū)持續(xù)干旱時間超過100 d；2008年粵、桂、川、滇等?。▍^(qū)）出現(xiàn)嚴重洪澇災(zāi)害；2009—2010年云、貴、川、桂等?。▍^(qū)）出現(xiàn)秋、冬、春季連旱；2011年6月，貴州出現(xiàn)旱澇急轉(zhuǎn)；2012年3月，廣東發(fā)生大范圍春汛；2013—2014年西南地區(qū)出現(xiàn)秋冬春連旱［6－7］。南方地區(qū)作為中國糧油主產(chǎn)區(qū)，其農(nóng)業(yè)安全對中國社會發(fā)展具有重要現(xiàn)實意義，因此有必要開展該地區(qū)農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害風(fēng)險特征研究。

近年來，很多國際組織和國家都開展了水旱災(zāi)害風(fēng)險評估工作。如聯(lián)合國發(fā)展計劃署（UNDP）與聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）全球資源信息數(shù)據(jù)庫（GRID）合作開發(fā)了“災(zāi)害風(fēng)險指數(shù)（DRI）”［8－9］；Pandey等［10］研究了印度恰爾肯德邦地區(qū)的農(nóng)業(yè)干旱風(fēng)險；Shahid等［11］構(gòu)建了孟加拉地區(qū)的干旱評估模型，強調(diào)危險性和脆弱性在干旱風(fēng)險中的聯(lián)合作用；Balica等［12］通過物理模型研究了肯尼亞西部的洪澇災(zāi)害風(fēng)險。中國學(xué)者對水旱災(zāi)害風(fēng)險評估的研究主要開始于1990年代。徐向陽等［13］從水旱災(zāi)害防治需求入手，對水旱災(zāi)害損失評估系統(tǒng)做了論述；徐乃璋等［14］將災(zāi)損和社會、經(jīng)濟、人文等因素結(jié)合，研究水旱災(zāi)害對中國農(nóng)業(yè)和社會經(jīng)濟發(fā)展的影響；葉明華等［15］通過收集歷年糧食主產(chǎn)省份的水旱災(zāi)害成災(zāi)率數(shù)據(jù)，構(gòu)建災(zāi)害波動測算模型，得到了基于災(zāi)損的分級與評估結(jié)果；郭小燕等［16］根據(jù)甘肅省歷年水旱災(zāi)害受災(zāi)面積和糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)，分析了水旱災(zāi)害的時空分布特征以及與糧食產(chǎn)量的關(guān)系。以上研究主要是基于大樣本的概率統(tǒng)計模型，所需樣本數(shù)較多。當前中國水旱災(zāi)情數(shù)據(jù)主要來自社會統(tǒng)計資料，該資料的年代序列較短，且連續(xù)性較差，導(dǎo)致風(fēng)險評估結(jié)果穩(wěn)定性弱，甚至與實際情況相差甚遠［17］。為了準確分析小樣本事件，信息擴散理論被廣泛應(yīng)用于自然災(zāi)害風(fēng)險評估中［18－25］。該理論將一個觀測值變成一個模糊集，用樣本模糊信息去彌補小樣本信息的不足，進而獲得區(qū)域小概率事件的風(fēng)險度。但上述研究區(qū)域多集中于中國北方，且對水旱災(zāi)害風(fēng)險的認識不足。鑒于此，本研究以信息擴散理論為基礎(chǔ)，從農(nóng)業(yè)災(zāi)情方面對中國南方地區(qū)農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害進行空間風(fēng)險評估和分級評價，探討水旱災(zāi)害風(fēng)險的關(guān)聯(lián)性特征，以期為中國南方地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水旱災(zāi)害管理提供借鑒。

1 研究區(qū)概況

中國南方地區(qū)主要指秦嶺—淮河線以南、青藏高原以東地區(qū)。該地區(qū)主要糧食作物是水稻，主要經(jīng)濟作物是油菜、甘蔗、棉花、烤煙和茶葉。選擇位于中國南方的華南（廣東、廣西省）和西南（貴州、云南和四川省以及重慶直轄市）地區(qū)為案例區(qū)（圖1），分析氣候變暖背景下南方農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害風(fēng)險特征。從氣候類型看，華南地區(qū)主要為亞熱帶季風(fēng)氣候，年降水量為1 300～2 500 mm，年平均溫度為16～24℃；西南地區(qū)的濕潤北亞熱帶季風(fēng)氣候主要分布于四川盆地，亞熱帶季風(fēng)氣候主要分布于云貴高原的低緯地區(qū)，高寒氣候和立體氣候主要分布于云貴高原和青藏高原的高緯地區(qū)，熱帶季雨林氣候主要分布于西南地區(qū)南端。從地形地貌看，華南地區(qū)地表侵蝕切割強烈，丘陵廣布；西南地區(qū)主要分布有四川盆地、云貴高原高山山地丘陵以及青藏高原高山山地。從土壤類型看，華南地區(qū)脫硅富鋁化強烈，是磚紅壤和赤紅壤的集中分布區(qū)；西南地區(qū)的貴州主要分布為黃壤，四川盆地和重慶主要為紫色土，廣西、云南和四川西南部主要為紅壤。以上自然環(huán)境因素決定了案例區(qū)是一水旱災(zāi)害易發(fā)區(qū)。根據(jù)1978—2008年水旱災(zāi)情統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，中國南方地區(qū)31 a間旱災(zāi)平均受災(zāi)面積占農(nóng)作物受災(zāi)總面積的47%，水災(zāi)所占比例為29%；旱災(zāi)成災(zāi)面積占農(nóng)作物成災(zāi)總面積的45%，水災(zāi)所占比例為32%［26］。因此，水旱災(zāi)害是對中國南方地區(qū)農(nóng)業(yè)影響最大的2種自然災(zāi)害。

圖1 研究區(qū)位置及地形Fig．1 Location and terrain of the study area

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2．1 數(shù)據(jù)來源

風(fēng)險分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有農(nóng)業(yè)旱災(zāi)受（成）災(zāi)面積、水災(zāi)受（成）災(zāi)面積和農(nóng)作物播種面積。由于1997年重慶成立直轄市，考慮到資料的連貫性，以上數(shù)據(jù)起止時間均為1997—2012年。其中1997—2008年的數(shù)據(jù)來源于《新中國農(nóng)業(yè)60 a統(tǒng)計資料》，2009—2012年的數(shù)據(jù)來源于《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料》。

2．2 農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害風(fēng)險評估模型

農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害風(fēng)險評估的目的是給出不同水旱災(zāi)害強度發(fā)生的可能性，也就是概率密度函數(shù)。一般采用的極值風(fēng)險模型和概率風(fēng)險模型所需數(shù)據(jù)量大，不適用于對信息不完備的小樣本事件的分析。為解決這一問題，信息擴散理論被引入氣象災(zāi)害風(fēng)險評估領(lǐng)域。此方法解決了從普通樣本轉(zhuǎn)變?yōu)槟：龢颖镜膯栴}，從而超越了傳統(tǒng)模糊集技術(shù)依賴專家選定隸屬函數(shù)的隨意性，既可提高概率分布的精度，又可較合理構(gòu)建參數(shù)間的關(guān)系，明顯提高風(fēng)險評估的客觀性［27］。

基于信息擴散理論的風(fēng)險評估模型中，令X為研究區(qū)在過去m年內(nèi)風(fēng)險評估指標的實際觀測值樣本集合：

式中，xi是觀測樣本點，m是觀測樣本數(shù)。

設(shè)U為X集合中xi的信息擴散范圍集合：

式中，uj代表區(qū)間［u1，un］內(nèi)固定間隔離散得到的任意離散實數(shù)值，n是離散點總數(shù)。

將樣本集合X中的每一個單值觀測樣本值xi所攜帶的信息擴散到指標論域U中的所有點：

式中，h是信息擴散系數(shù)，因觀測樣本總數(shù)的不同而不同。其解析表達式如下［28］：

式中，a＝min（xi，i＝1，2，…，m），b＝max（xi，i＝1，2，…，m）。標記：

則樣本xi的歸一化信息分布可表示為：

公式（8）為風(fēng)險概率的估計值，即所有樣本落在U＝（u1，u2，u3，…，un）處的頻率值。其超越概率的表達式如下：

式中，P為不同水旱災(zāi)情下的風(fēng)險值。

2．3 評估指標

選擇受災(zāi)面積和成災(zāi)面積作為農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害風(fēng)險的評估指標。綜合考慮這兩方面的內(nèi)容可以更加系統(tǒng)地反映研究區(qū)水旱災(zāi)害風(fēng)險的實際情況。

水（旱）災(zāi)害受災(zāi)面積是指因澇（旱）造成農(nóng)作物產(chǎn)量比正常年減產(chǎn)1成及以上的面積；水（旱）災(zāi)害成災(zāi)面積是指因澇（旱）造成農(nóng)作物產(chǎn)量比正常年減產(chǎn)3成及以上的面積。

水旱災(zāi)害受（成）災(zāi)指數(shù)是農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害受（成）災(zāi)面積與農(nóng)作物播種面積之比，代表農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害受（成）災(zāi)程度。水旱災(zāi)害成災(zāi)率是農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害成災(zāi)面積和受災(zāi)面積的比值，代表研究區(qū)對農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害的適應(yīng)性和恢復(fù)力。

具體計算公式如下：

式中，Xf和Yf分別為水旱災(zāi)害的年受災(zāi)指數(shù)、成災(zāi)指數(shù)，指數(shù)值越大，說明水旱災(zāi)害對農(nóng)業(yè)影響越大；Af和Df分別為水旱災(zāi)害的年受災(zāi)面積、成災(zāi)面積；S為農(nóng)作物的年播種面積；Cf為水旱災(zāi)害的年成災(zāi)率；f表示某一氣象災(zāi)害。由于水旱災(zāi)害受（成）災(zāi)指數(shù)的值域為［0，1］，考慮計算精度要求，將論域的固定間隔設(shè)為0．01，即風(fēng)險指標論域Uj為｛0，0．01，0．02，…，1｝。

2．4 農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害風(fēng)險等級劃分

由信息擴散風(fēng)險評估模型得到的水旱災(zāi)害受（成）災(zāi)風(fēng)險估計值代表某一受（成）災(zāi)指數(shù)下的風(fēng)險概率。根據(jù)張竟竟［29］和劉亞彬［30］等制定的風(fēng)險等級標準，結(jié)合研究區(qū)6省市的實際情況，將農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害風(fēng)險等級劃分為高風(fēng)險、中高風(fēng)險、中風(fēng)險、中低風(fēng)險和低風(fēng)險5個等級，制定了中國南方地區(qū)農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害風(fēng)險等級閾值（表1）。高風(fēng)險意味著災(zāi)害受（成）災(zāi)指數(shù)高、發(fā)生周期短、再現(xiàn)頻率高；反之，則為低風(fēng)險。為了使風(fēng)險等級概念更加直觀，表1中R為歷史重現(xiàn)期，用1／P來表示。如水旱災(zāi)害受（成）災(zāi)面積占播種面積15%以上的災(zāi)害，重現(xiàn)期為1～2 a，即為高風(fēng)險，重現(xiàn)期＞10 a，則為低風(fēng)險。

表1 水旱災(zāi)害受（成）災(zāi)指數(shù)下的風(fēng)險等級劃分Tab．1The risk ranks corresponding to the indexes of drought and flood disaster－affected and disaster－formative

3 結(jié)果與分析

3．1 水旱災(zāi)害受（成）災(zāi)指數(shù)

圖2給出1997—2012年間年平均水旱災(zāi)害受（成）災(zāi)指數(shù)和成災(zāi)率?？梢钥闯?，1990年代末以來中國南方農(nóng)業(yè)水災(zāi)受（成）災(zāi)指數(shù)由高到低依次為重慶、四川、廣西、貴州、廣東和云南，水災(zāi)成災(zāi)率由高到低依次為重慶（54%）、廣西（53%）、貴州（51%）、云南（49%）、四川（48%）和廣東（46%）（圖2a）；農(nóng)業(yè)旱災(zāi)受（成）災(zāi)指數(shù)由高到低依次為云南、重慶、四川、貴州、廣西和廣東，旱災(zāi)成災(zāi)率由高到低依次為貴州（56%）、云南（55%）、廣西（52%）、重慶（51%）、四川（50%）和廣東（43%）（圖2b）。上述分析可見，中國南方地區(qū)同時受到干旱和洪澇的影響，但干旱對西南地區(qū)的影響范圍大于華南地區(qū)；成災(zāi)率越高，說明這些地區(qū)的農(nóng)業(yè)對干旱和洪澇的適應(yīng)性和恢復(fù)力越差，越容易成災(zāi)。

圖2 中國南方地區(qū)水（a）、旱（b）災(zāi)害受（成）災(zāi)指數(shù)及成災(zāi)率Fig．2 The indexes of the flood（a）and drought（b）disaster－affected and disaster－formative and corresponding occurrence probability in southern China

3．2 農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害風(fēng)險評估

3．2．1 農(nóng)業(yè)水災(zāi)風(fēng)險評估

由基于信息擴散理論的風(fēng)險評估模型得到中國南方地區(qū)5省1市水災(zāi)受（成）災(zāi)指數(shù)的概率密度函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害風(fēng)險劃分等級（表1）獲得中國南方地區(qū)各省、直轄市不同等級水災(zāi)受（成）災(zāi)指數(shù)的風(fēng)險評估分布格局（圖3）?？梢钥闯?，當受災(zāi)指數(shù)≥5%時，研究區(qū)水災(zāi)整體處于中風(fēng)險等級，即歷史重現(xiàn)期為1～2 a；當成災(zāi)指數(shù)≥5%時，除重慶風(fēng)險等級不變外，四川和廣西的風(fēng)險等級降為中低風(fēng)險，云南、廣東和貴州的風(fēng)險等級降為低風(fēng)險。當受災(zāi)指數(shù)≥10%時，云南為低風(fēng)險，貴州為中低風(fēng)險，廣東和廣西為中風(fēng)險，四川為中高風(fēng)險，重慶為高風(fēng)險；當成災(zāi)指數(shù)≥10%時，除重慶降為中低風(fēng)險以外，其余地區(qū)均為低風(fēng)險。當受災(zāi)指數(shù)≥15%時，四川為中低風(fēng)險，重慶為中高風(fēng)險，其余地區(qū)為低風(fēng)險；當成災(zāi)指數(shù)≥15%，研究區(qū)均處于低風(fēng)險區(qū)。當受災(zāi)指數(shù)≥20%時，重慶為中風(fēng)險，其余地區(qū)為低風(fēng)險；當成災(zāi)指數(shù)≥20%時，研究區(qū)均處于低風(fēng)險區(qū)。分地區(qū)來看，四川和重慶的水災(zāi)受災(zāi)風(fēng)險等級較其它地區(qū)高，云南的水災(zāi)受災(zāi)風(fēng)險等級最低；重慶的水災(zāi)成災(zāi)風(fēng)險等級也較其它地區(qū)高。雖然四川的水災(zāi)受災(zāi)等級較高，但成災(zāi)等級較低。綜上所述，1990年代末以來，隨著農(nóng)業(yè)水災(zāi)受災(zāi)風(fēng)險等級的增加，成災(zāi)風(fēng)險等級可能并未隨之增加，說明良好的防災(zāi)減災(zāi)能力可以有效地降低水災(zāi)成災(zāi)率，且研究區(qū)北部的水災(zāi)風(fēng)險防范難度大于南部。

3．2．2 農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險評估

同樣方法，得到中國南方地區(qū)各省、直轄市不同旱災(zāi)受（成）災(zāi)指數(shù)的風(fēng)險評估分布格局（圖4）?？梢钥闯觯敽禐?zāi)受災(zāi)指數(shù)≥5%時，研究區(qū)干旱風(fēng)險為中風(fēng)險等級；當成災(zāi)指數(shù)≥5%時，廣東的風(fēng)險等級降為低風(fēng)險，其余地區(qū)仍為中風(fēng)險。當受災(zāi)指數(shù)≥10%時，除廣東是中風(fēng)險外，其余地區(qū)均為高風(fēng)險；當成災(zāi)指數(shù)≥10%時，廣東和廣西降為低風(fēng)險，四川降為中低風(fēng)險，貴州降為中風(fēng)險，云南和重慶降為中高風(fēng)險。當受災(zāi)指數(shù)≥15%時，廣東風(fēng)險等級為中低風(fēng)險，其余地區(qū)仍為高風(fēng)險；當成災(zāi)指數(shù)≥15%時，四川、廣東和廣西降為低風(fēng)險，貴州降為中低風(fēng)險，云南和重慶降為中風(fēng)險。當受災(zāi)指數(shù)≥20%時，廣東和廣西為中低風(fēng)險，四川和貴州降為中風(fēng)險，云南和重慶仍保持高風(fēng)險；當成災(zāi)指數(shù)≥20%時，其風(fēng)險分布格局與成災(zāi)指數(shù)≥15%時保持一致。分地區(qū)來看，云南和重慶的干旱受（成）災(zāi)風(fēng)險等級較高，廣東的干旱受（成）災(zāi)風(fēng)險較低，總體來說西南地區(qū)的干旱風(fēng)險等級較華南地區(qū)高。綜上所述，1990年代末以來，隨著農(nóng)業(yè)旱災(zāi)受災(zāi)風(fēng)險等級的增加，成災(zāi)風(fēng)險等級可能出現(xiàn)不變甚至降低的現(xiàn)象，說明防旱抗旱措施對降低農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害的成災(zāi)率具有積極意義。西南地區(qū)的旱災(zāi)風(fēng)險防范難度大于華南地區(qū)，尤其是云南、重慶和貴州。

圖3 不同受（成）災(zāi)指數(shù)下的水災(zāi)風(fēng)險評估Fig．3 The risk assessment of flood disaster under different indexes of the disaster－affected and disaster－formative in southern China

圖4 不同受（成）災(zāi)指數(shù)下的旱災(zāi)風(fēng)險評估Fig．4 The risk assessment of drought disaster under different indexes of the disaster－affected and disaster－formative in southern China

3．3 水旱災(zāi)害風(fēng)險特征比較

比較中國南方地區(qū)5省1直轄市水旱災(zāi)害風(fēng)險程度。以四川為例，當受災(zāi)指數(shù)≥5%時，干旱風(fēng)險等級為中風(fēng)險，歷史重現(xiàn)期約為1．7 a，水災(zāi)風(fēng)險等級也為中風(fēng)險，歷史重現(xiàn)期約為1．8 a；當受災(zāi)指數(shù)≥10%時，干旱風(fēng)險等級為高風(fēng)險，歷史重現(xiàn)期約為4．1 a，而水災(zāi)風(fēng)險等級為中高風(fēng)險，歷史重現(xiàn)期約為4．8 a；當受災(zāi)指數(shù)≥15%時，干旱風(fēng)險等級為高風(fēng)險，歷史重現(xiàn)期約為8．6 a，而水災(zāi)風(fēng)險等級為中低風(fēng)險，歷史重現(xiàn)期約為15．8 a；當受災(zāi)指數(shù)≥20%時，干旱風(fēng)險等級為中風(fēng)險，歷史重現(xiàn)期約為15．2 a，而水災(zāi)風(fēng)險等級為低風(fēng)險，歷史重現(xiàn)期約為69．6 a。不同成災(zāi)指數(shù)下的水旱災(zāi)害風(fēng)險也具有相同的規(guī)律。以上分析可見，1990年代末以來，農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的受災(zāi)和成災(zāi)風(fēng)險總體上較水災(zāi)高，歷史重現(xiàn)期較水災(zāi)短。圖5是農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害受（成）災(zāi)超越概率密度曲線?？梢钥闯觯禐?zāi)曲線的陡度較水災(zāi)緩，說明旱災(zāi)事件發(fā)生的離散性較水災(zāi)強，具有較高的不確定性，旱災(zāi)發(fā)生頻率較水災(zāi)高。

從空間分布來看，受災(zāi)指數(shù)≥5%時，水旱災(zāi)害風(fēng)險等級均為中風(fēng)險；受災(zāi)指數(shù)≥10%時，重慶是水旱災(zāi)害的高風(fēng)險區(qū)，廣東是水旱災(zāi)害的中風(fēng)險區(qū)，廣西、貴州、云南和四川分別是水災(zāi)的中、中低、低和中高風(fēng)險區(qū)，是旱災(zāi)的高風(fēng)險區(qū)；受災(zāi)指數(shù)≥15%時，重慶是水旱災(zāi)害的中高和高風(fēng)險區(qū)，四川是水旱災(zāi)害的中低和高風(fēng)險區(qū)，其余地區(qū)為水災(zāi)低風(fēng)險區(qū)、旱災(zāi)中高和高風(fēng)險區(qū)；當受災(zāi)指數(shù)≥20%時，重慶水旱災(zāi)害為中、高風(fēng)險區(qū)，其余地區(qū)為水災(zāi)低風(fēng)險區(qū)，云南為旱災(zāi)高風(fēng)險區(qū)，四川、貴州、廣東和廣西為旱災(zāi)中、中低風(fēng)險區(qū)。成災(zāi)風(fēng)險也具有相似的規(guī)律，當成災(zāi)指數(shù)≥10%時，旱災(zāi)的中高風(fēng)險區(qū)有2個，而水災(zāi)只有1個中低風(fēng)險區(qū)；當成災(zāi)指數(shù)≥15%時，旱災(zāi)有2個中風(fēng)險區(qū)，而水災(zāi)均為低風(fēng)險區(qū)。由此可見，1990年代末以來，水災(zāi)主要發(fā)生在四川和重慶地區(qū)，旱災(zāi)主要發(fā)生在西南地區(qū)，其中重慶的成災(zāi)率較高；研究區(qū)旱災(zāi)較之水災(zāi)的發(fā)生風(fēng)險等級高、成災(zāi)率高、受災(zāi)面積和成災(zāi)面積廣。

圖5 水旱災(zāi)害受（成）災(zāi)超越概率密度曲線Fig．5 The exceeding probability density curves for indexes of drought－flood disaster－affected and disaster－formative

4 結(jié)論與討論

（1）1990年代末以來，中國南方地區(qū)同時遭受干旱和洪澇的影響，但干旱對西南地區(qū)的影響范圍大于華南地區(qū)；從成災(zāi)率來看，貴州和云南的旱災(zāi)成災(zāi)率高，重慶和廣西的水災(zāi)成災(zāi)率高，說明這些地區(qū)的農(nóng)業(yè)對干旱和洪澇的適應(yīng)性和恢復(fù)力差，容易成災(zāi)。

（2）隨著農(nóng)業(yè)水（旱）災(zāi)受災(zāi)風(fēng)險等級的增加，中國南方地區(qū)成災(zāi)風(fēng)險等級可能并未隨之增加，說明良好的防災(zāi)減災(zāi)能力可以有效降低水（旱）災(zāi)成災(zāi)率。1990年代末以來，研究區(qū)北部的水災(zāi)風(fēng)險防范難度大于南部，西南的旱災(zāi)風(fēng)險防范難度大于華南，尤其是云南、重慶和貴州；旱災(zāi)較之水災(zāi)的發(fā)生風(fēng)險等級高、成災(zāi)率高、歷史重現(xiàn)期短、受災(zāi)面積和成災(zāi)面積廣。

（3）從農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害受（成）災(zāi)超越概率密度曲線看出，旱災(zāi)的曲線陡度較水災(zāi)緩，說明旱災(zāi)事件發(fā)生的離散性較水災(zāi)強，具有較高的不確定性，旱災(zāi)發(fā)生頻率較水災(zāi)高。從空間分布來看，水災(zāi)主要發(fā)生在四川和重慶地區(qū)，旱災(zāi)主要發(fā)生在西南地區(qū)，其中重慶的成災(zāi)率較高。

基于信息擴散理論模型能夠得到中國南方農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害的風(fēng)險分布特征，表明該方法是一有效解決小樣本問題的方法，評價結(jié)果意義明確。但該方法仍屬于災(zāi)害靜態(tài)風(fēng)險分析的范疇，其結(jié)果顯示了農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害在地理分布上的差異，基本滿足了解中國南方地區(qū)水旱災(zāi)害風(fēng)險特征和掌握災(zāi)害發(fā)生規(guī)律的要求。但是，由于水旱災(zāi)害風(fēng)險具有動態(tài)變化特征，未來研究應(yīng)該加強對其動態(tài)風(fēng)險的分析。

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Risk Characteristics of Flood and Drought Disaster in Southern China Based on the Information Diffusion Theory

WANG Ying1，2，ZHANG Qiang1，HAN Lanying3

（1．Institute of Arid Meteorology，China Meteorological Administration，Key Laboratory of Arid Climatic Change and Reducing Disaster of Gansu Province，Key Laboratory of Arid Climate Change and Disaster Reduction of CMA，Lanzhou 730020，China；2．College of Atmospheric Sciences，Lanzhou University，Lanzhou 730000，China；3．Northwest Regional Climate Center，Lanzhou 730020，China）

Flood and drought disasters are themajor natural disasters influencing crop production in southern China．The indexes of the disaster－affected and disaster－formativewere established based on agricultural disasters data in 5 provinces and 1municipality during 1997－2012．Through the in－depth analysis of the flood and drought risks，combined with the principles of natural disaster system，and on the basis of fuzzymathematics theory of information，the occurrence probability of flood and drought risks in differentgradeswas obtained by the risk assessmentmodel．The results showed that the drought hazard rates in Guizhou and Yunnan were high，while the flood hazard rates in Chongqing and Guangxiwere high，which indicated that the crops in these areas had a poor adaptability and resilience to drought and flood．With the increase of the grades of the agricultural flood and drought disaster－affected，the grades of the disaster－formativemightnotbe increased．It showed that the good disaster prevention andmitigation capacity could effectively reduce the agricultural flood and droughthazard rates．The difficulty of the flood risk prevention in northern part of the study areawas bigger than that in southern part，while thatof the drought risk prevention in southwestern Chinawas bigger than that in southern China．Compared with the flood，the drought risk grade and hazard rates for crop were higher，and the areas of disaster－affected and disaster－formative were wider．Spatially，the flood mainly occurred in Sichuan and Chongqing，while drought mainly occurred in southwestern China，wherein the hazard rates in Chongqing was higher．

southern China；information diffusion theory；flood and drought disaster；risk characteristics

1006－7639（2016）－06－0919－08

10．11755／j．issn．1006－7639（2016）－06－0919

S422；S423

A

2015－06－01；改回日期：2015－08－26

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（2013CB430206）、國家自然科學(xué)基金（41605089）和公益性行業(yè)（氣象）科研專項基金（GYHY201506001－6）共同資助

王鶯（1984－），女，博士，副研究員，從事氣候變化與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究．E－mail：wangyn924＠163．com