據(jù)，以模擬結(jié)果進(jìn)行作 物旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)，計(jì)算未來40年2006-2046年情景氣象數(shù)據(jù)系列圖譜。水分脅迫是選擇 描述其致災(zāi)因子強(qiáng)度的因子。對(duì)于干旱致災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)的計(jì)算，因?yàn)樽魑镌谝粋€(gè)生長季內(nèi)的 干旱強(qiáng)度是由水分脅迫數(shù)值的大小和脅迫的天數(shù)共同決定，基于此，本發(fā)明提出了在雨養(yǎng) 作物的情景下，從EPIC農(nóng)作物生長模型日輸出結(jié)果中提出每個(gè)生長季內(nèi)受水分脅迫影響 的當(dāng)天的水分脅迫值和脅迫持續(xù)的天數(shù)，構(gòu)建了作物旱災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的指標(biāo)H。計(jì)算公式見 下式：
[0036] ⑴
[0037] 其中，Η為作物生長季內(nèi)的干旱致災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)，Hyj為y年第j站的干旱致災(zāi)強(qiáng)度 指數(shù)，WSi為第i天受水分脅迫影響的當(dāng)天的脅迫值，η為生長季內(nèi)受水分脅迫影響的天數(shù)， maxH為所模擬的所有站點(diǎn)所有年份ρ
彳最大值，minH為所模擬的所有站點(diǎn)所有 年份I
的最小值。
[0038](二）農(nóng)業(yè)旱災(zāi)脆弱性曲線Vc評(píng)價(jià)就是研究旱災(zāi)強(qiáng)度與作物損失之間的關(guān)系
[0039] 所謂農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的脆弱性是指承災(zāi)體遭受不同強(qiáng)度干旱致災(zāi)的可能損失程度，通常 用損失率來表示。實(shí)際應(yīng)用中的承災(zāi)體脆弱性可分為自然脆弱性和社會(huì)系統(tǒng)脆弱性。社會(huì) 系統(tǒng)的脆弱性淡化自然災(zāi)害的內(nèi)在成災(zāi)機(jī)制過程，而自然脆弱性是僅僅面向成災(zāi)個(gè)體，指 的是承災(zāi)體本身所特有的內(nèi)在物理屬性，因此，自然脆弱性（PhysicalVulnerability)更 有利于揭示災(zāi)害成災(zāi)機(jī)理的過程。如將一株玉米作為微觀的受旱承災(zāi)體來看待，可以進(jìn)行 較精細(xì)的脆弱性分析。運(yùn)用脆弱性曲線（VulnerabilityCurve)來衡量不同強(qiáng)度的干旱與 作物損失（率）之間的函數(shù)關(guān)系，一般主要以曲線的形式來表達(dá)。不同的作物有不同的"作 物自然脆弱性曲線"（Vc)，以得出農(nóng)作物干旱致災(zāi)強(qiáng)度與產(chǎn)量損失率之間的關(guān)系，這樣基于 微觀角度評(píng)價(jià)承災(zāi)體的脆弱性，為農(nóng)業(yè)旱災(zāi)致災(zāi)和成災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)之間構(gòu)建了橋梁。
[0040] 具體的，作物干旱致災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)選定為作物生長季內(nèi)逐日水分脅迫的 累加值；產(chǎn)量損失率的評(píng)價(jià)指標(biāo)選定為每個(gè)站點(diǎn)每年生長季內(nèi)S1情景（完全滿足養(yǎng)分與完 全滿足水分）的產(chǎn)量減去S2情景（完全滿足養(yǎng)分與完全雨養(yǎng)）的產(chǎn)量損失率指數(shù)。具體 計(jì)算公式如下：
[0041]
(2 )
[0042] 其中，Vyj為y年j站旱災(zāi)的單位產(chǎn)量損失率，YsJPYs2分別為兩種情景下的單 位產(chǎn)量，maxYsg_為j站多年最大單位產(chǎn)量，minYsg_為j站多年最小單位產(chǎn)量。
[0043] (三）農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)R評(píng)價(jià)就是研究農(nóng)業(yè)旱災(zāi)損失的概率分布
[0044] 本發(fā)明提出的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析的模型體系，是基于自然脆弱性的評(píng)價(jià)，在不考 慮各種抗旱減災(zāi)能力，同時(shí)暴露性為1 (作物分布區(qū)）的情況下，認(rèn)為評(píng)價(jià)單元的風(fēng)險(xiǎn)就是 致災(zāi)強(qiáng)度和脆弱性的函數(shù)。對(duì)于所有作物干旱強(qiáng)度發(fā)生的頻率，分別計(jì)算其可能遭受的損 失率。因此，選取作物旱災(zāi)損失的概率分布值〇〇作為作物旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的指標(biāo)。如下式 (3)：
[0045] RL=Rp(Vyj) (3)
[0046] 其中，&為某時(shí)段j站旱災(zāi)產(chǎn)量損失率的概率，Vyj為y年j站旱災(zāi)的單位產(chǎn)量損 失率。
[0047] 為了使作物旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果更精確，本發(fā)明還細(xì)化分析了網(wǎng)格單元內(nèi)的作物 類型、作物品種、作物種植比例以及綜合考慮防災(zāi)減災(zāi)能力等問題，又依據(jù)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的 "H-Sp-E"概念模型，依次進(jìn)行農(nóng)業(yè)旱災(zāi)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、農(nóng)業(yè)旱災(zāi)暴露性分析和承災(zāi) 體脆弱性曲線評(píng)價(jià)，最后根據(jù)式（4)來計(jì)算1個(gè)最小評(píng)價(jià)單元的（通常具有多種類型的農(nóng) 作物）風(fēng)險(xiǎn)。
[0048]
(4)
[0049] 其中，m代表評(píng)價(jià)單元內(nèi)承災(zāi)體的品種數(shù)；Hpni代表干旱強(qiáng)度等級(jí)為N時(shí)的第i種 承災(zāi)體危險(xiǎn)性的概率；Vni代表干旱強(qiáng)度等級(jí)為N時(shí)的第i種承災(zāi)體的脆弱性等級(jí)；Ei代表 第i種承災(zāi)體暴露的面積；而Rm代表評(píng)價(jià)單元內(nèi)m種承災(zāi)體的總風(fēng)險(xiǎn)度。
[0050] 按照上述步驟對(duì)研究區(qū)內(nèi)所有承災(zāi)體計(jì)算其旱災(zāi)損失值，累加即可得到該頻率干 旱可能帶來的總損失值。對(duì)所有頻率，分別計(jì)算可能損失，就可得到旱災(zāi)損失的概率分布。
[0051] 本發(fā)明以"作物水分脅迫"為核心指標(biāo)，構(gòu)建了農(nóng)業(yè)旱災(zāi)致災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)（H)。該指 數(shù)能夠更全面的反映作物生長過程中受氣象、水文以及灌溉等作物生長因水分虧缺而導(dǎo)致 的農(nóng)業(yè)干旱影響，同時(shí)該指數(shù)的大小也代表了一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)缺水造成的作物生長限制的 情況。改進(jìn)后的干旱致災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)既表示了農(nóng)作物受旱的程度，也表示了農(nóng)作物受旱的持 續(xù)時(shí)間。因此，選擇該指數(shù)為農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的致災(zāi)強(qiáng)度不僅方便了計(jì)算上的操作，也更好地刻畫 了干旱壓力的累積效應(yīng)與緩發(fā)特征。
[0052] 本發(fā)明以承災(zāi)體脆弱性曲線（Vc)作為農(nóng)業(yè)旱災(zāi)承災(zāi)體脆弱性的核心指標(biāo)，該指 標(biāo)是指某一品種作物在遭受不同致災(zāi)強(qiáng)度打擊下的損失情況，其損失的大小與致災(zāi)強(qiáng)度的 大小有著密切的關(guān)系，這種特性是承災(zāi)體本身內(nèi)在的一種性質(zhì)。本申請(qǐng)中提出的承災(zāi)體脆 弱性曲線概念，借助EPIC作物生長模型來進(jìn)行計(jì)算，使得承災(zāi)體脆弱性成為了一個(gè)動(dòng)態(tài)的 過程性量值，從成災(zāi)機(jī)理的角度科學(xué)的刻畫了致災(zāi)強(qiáng)度與作物損失間的定量關(guān)系，為農(nóng)業(yè) 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)奠定了方法基礎(chǔ)。
[0053] 本發(fā)明還以旱災(zāi)損失的概率分布來表征農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)（R)，認(rèn)為評(píng)價(jià)單元的風(fēng)險(xiǎn) 是致災(zāi)強(qiáng)度和脆弱性的函數(shù)，通過不同干旱致災(zāi)強(qiáng)度的發(fā)生概率和承災(zāi)體脆弱性曲線計(jì)算 不同風(fēng)險(xiǎn)水平下農(nóng)作物的可能損失概率，并以此作為農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，方法更具客 觀性和可操作性。
[0054] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，本 領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā) 明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于作物生長模型的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 建立作物生長模型； (2) 基于步驟（1)建立的作物生長模型對(duì)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，所述對(duì)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng) 險(xiǎn)進(jìn)行的評(píng)估從致災(zāi)因子危險(xiǎn)性H評(píng)價(jià)、承災(zāi)體脆弱性曲線Vc評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)性R評(píng)價(jià)三方面 進(jìn)行。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟（1)建立的作 物生長模型采用作物EPIC模型。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述農(nóng)業(yè)旱災(zāi)危險(xiǎn)性H 評(píng)價(jià)是研究干旱致災(zāi)因子發(fā)生強(qiáng)度與概率的關(guān)系，其作物干旱致災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)的計(jì)算公式如 下：其中，Hyj為y年第j站的干旱致災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)，H為作物生長季內(nèi)的干旱致災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)，WSi為第i天受水分脅迫影響的當(dāng)天的脅迫值，η為生長季內(nèi)受水分脅迫影響的天數(shù)，maxH 為所模擬的所有站點(diǎn)所有年份內(nèi)的最大值，minH為所模擬的所有站點(diǎn)所有年份的最小值。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述承災(zāi)體脆弱性曲 線Vc評(píng)價(jià)是研究旱災(zāi)強(qiáng)度與作物損失之間的關(guān)系，其作物單位產(chǎn)量的損失率V的計(jì)算公式 如下：其中，Vyj為y年j站旱災(zāi)的單位產(chǎn)量損失率，YsJPYs2分別為兩種情景下的單位產(chǎn) 量，Sl情景為作物完全滿足養(yǎng)分與完全滿足水分的情景，S2情景為作物完全滿足養(yǎng)分與完 全雨養(yǎng)的情景，maxYsg_為j站多年最大單位產(chǎn)量，minYsg_為j站多年最小單位產(chǎn)量。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)R評(píng) 價(jià)是研究農(nóng)業(yè)旱災(zāi)損失的概率分布，其作物旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)R評(píng)價(jià)的指標(biāo)采用作物旱災(zāi)損失的概 率分布值&表示，其算式如下： Rl=Rp(Vyj) 其中，&為某時(shí)段j站旱災(zāi)產(chǎn)量損失率的概率，Vyj為y年j站旱災(zāi)的單位產(chǎn)量損失率。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟（2)中對(duì)農(nóng)業(yè) 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行的評(píng)估還包括對(duì)整個(gè)評(píng)價(jià)單元m種承災(zāi)體總風(fēng)險(xiǎn)度的評(píng)估，是通過細(xì)化分析 評(píng)價(jià)單元內(nèi)的作物類型、作物品種、作物種植比例以及綜合考慮防災(zāi)減災(zāi)能力的評(píng)估，其評(píng) 價(jià)單元內(nèi)m種承災(zāi)體的總風(fēng)險(xiǎn)度Rm計(jì)算公式如下：其中，m代表評(píng)價(jià)單元內(nèi)承災(zāi)體的品種數(shù)；Hpni代表干旱強(qiáng)度等級(jí)為N時(shí)的第i種承災(zāi) 體危險(xiǎn)性的概率；Vni代表干旱強(qiáng)度等級(jí)為N時(shí)的第i種承災(zāi)體的脆弱性等級(jí)；Ei代表第i 種承災(zāi)體暴露的面積。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于作物生長模型的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，包括如下步驟：(1)建立作物生長模型，所述步驟(1)建立的作物生長模型采用作物EPIC模型。(2)基于步驟(1)建立的作物生長模型對(duì)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，所述對(duì)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行的評(píng)估從致災(zāi)因子危險(xiǎn)性H評(píng)價(jià)、承災(zāi)體脆弱性曲線Vc評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)性R評(píng)價(jià)三方面進(jìn)行。本發(fā)明采用EPIC模型，并通過構(gòu)建了“致災(zāi)因子危險(xiǎn)性H評(píng)價(jià)(Hazard)—承災(zāi)體脆弱性曲線Vc評(píng)價(jià)(Vulnerability？Curve)—風(fēng)險(xiǎn)性R評(píng)價(jià)(Risk)”的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的“H-Vc-R”系統(tǒng)概念模型，科學(xué)地考慮農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的緩發(fā)性，對(duì)作物旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了全面可靠的評(píng)估，更具客觀性和可操作性。
【IPC分類】G06Q50/02
【公開號(hào)】CN105389740
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511006083
【發(fā)明人】賈慧聰, 潘東華, 王靜愛
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日