关键词:
干旱灾害
粮食安全
风险评估
耦合协调模型
Copula函数
摘要:
干旱灾害所导致的地区供水不足会迅速转化为作物缺水,而缺水又会影响到作物自身的新陈代谢和生长发育,通常由干旱造成的粮食产量损失可达30%到90%。根据IPCC第六次评估报告显示,在本世纪前二十年间,全球地表平均气温升高了0.99℃,干旱灾害和粮食安全风险不断增加。华北地区处于半湿润向干旱半干旱过度的地带,其小麦产量占全国的55.5%,人口数量占全国23.92%,是我国重要粮食产地和人口稠密区。因此,对该地的干旱灾害与粮食安全进行风险评估和风险耦合研究有其必要性。
本文将围绕着干旱灾害与粮食安全风险评估与耦合这条主线展开研究。首先,通过文献分析和问卷调查确认干旱灾害风险评估因子,通过社会-生态-技术系统确认干旱灾害风险一级指标,通过博弈论改进的组合赋权法计算干旱灾害风险因子权重,得到华北地区各省市干旱灾害风险评估值。其次,通过文献分析和问卷调查确认粮食安全风险评估因子,通过社会-生态-技术系统确认粮食安全风险一级指标,通过博弈论改进的组合赋权法计算粮食安全风险因子权重,得到华北地区各省市粮食安全风险评估值。最后,通过耦合协调模型评估华北地区干旱灾害与粮食安全风险耦合协调等级,通过Mann-Kandall检验和空间引力模型计算了耦合协调度的时间趋势和空间联系,通过Copula函数计算了耦合协调的概率分布情况。
研究结果表明:(1)在华北地区干旱灾害风险评价指标中,SPEI指标权重最高,达到0.1773,高等教育水平指标权重最低,仅为0.0629;华北地区干旱灾害风险空间上呈现北高南低的分布,时间上呈现逐渐减少的趋势,风险较高的地区为河北和山西;华北地区干旱灾害社会风险较高地区为河南、北京和天津,生态风险较高地区为山西和天津,技术风险较高地区为山西和北京。因此,北京和天津应采取措施应对干旱灾害的社会风险,山西和天津应采取措施应对干旱灾害的生态风险,山西和北京应采取措施应对干旱灾害的技术风险。(2)华北地区粮食安全风险评价指标中,农田生产潜力指标权重最高,达到0.1982,人均GDP指标权重最低,仅为0.0716;华北地区粮食安全风险空间上呈西北高东南低的分布,时间上呈现逐渐减少的趋势,风险较高的地区为北京和山西;华北地区粮食安全社会风险较高地区为北京和天津,生态风险较高地区为山西和北京,技术风险较高地区为北京和天津。因此,北京和天津应采取措施应对粮食安全的社会风险,山西和北京应采取措施应对粮食安全的生态风险,北京和天津应采取措施应对粮食安全的技术风险。(3)华北地区干旱灾害与粮食安全风险耦合协调等级都处于勉强协调以上,并且呈下降趋势;华北地区干旱灾害的社会-生态-技术风险耦合协调等级都处于中度失调到濒临失调之间,并且呈下降趋势;华北地区粮食安全的社会-生态-技术风险耦合协调等级都处于轻度失调到勉强协调之间,并且呈下降趋势。时间上,华北地区除北京以外干旱灾害与粮食安全风险耦合协调度主要从不显著变为显著下降趋势,发生突变时间处于2010年前后;空间上,华北地区干旱灾害与粮食安全风险耦合协调度空间势能等级较高的地区为北京和天津,空间联系等级较高的地区为北京-天津、北京-河北、天津-河北、天津-山东、河北-山西、河北-山东。华北地区干旱灾害与粮食安全风险边缘分布较符合广义极值分布,干旱灾害与粮食安全风险二维Copula函数较符合Gumbel Copula;华北地区干旱灾害社会-生态-技术风险边缘分布较符合广义极值分布,干旱灾害社会-生态-技术风险二维Copula函数较符合Gumbel Copula;华北地区粮食安全社会-生态-技术风险边缘分布较符合广义极值分布,粮食安全社会-生态-技术风险二维Copula函数较符合Frank Copula和Gumbel Copula。在应对干旱灾害与粮食安全风险耦合时,北京和山西采取应对干旱灾害与粮食安全风险的策略,河北和山东采取应对干旱灾害风险的策略,山西采取应对粮食安全风险的策略。