《气象灾害调查与风险评估 干旱》编制说明

1、气象行业标准气象灾害调查与风险评估 干旱编制说明一、工作简况1.任务来源根据气法函【2021】36号文中国气象局政策法规司关于下达2022年气象行业标准制修订及标准预研究项目计划的通知，气象行业标准气象灾害调查与风险评估 干旱于2021年10月立项，项目编号为B-2022-072，由全国气象防灾减灾标准化技术委员会(SAC/TC345)归口。2.编制目的我国是世界上受气象灾害影响最为严重的国家之一，平均每年气象灾害造成的直接经济损失占全部自然灾害损失的70%以上。干旱又是我国最为严重的气象灾害之一，其范围广、灾害重、对社会经济影响深远。为科学开展全国气象灾害综合风险普查，如：干旱灾害调查和风险

2、评估，摸清各地干旱主要气象致灾因子及危险性情况，并结合干旱主要承灾体暴露度和脆弱性，进行干旱灾害风险评估和区划，迫切需要制定干旱灾害调查和风险评估技术规范，用于指导国家和省（区、市）、市、县各级地方气象部门开展干旱灾害调查和风险评估。此外，灾害调查和风险评估是一项长期持续要开展的工作，有必要制定规范标准，统一技术思路、调查内容、科学规范技术方法，建立可用性强、支撑干旱灾害风险评估业务的干旱灾害风险普查数据库，开展风险评估，为干旱风险管理业务、服务、科研以及防灾减灾提供参考。3.起草单位与协作单位 本标准起草单位为国家气候中心，协作单位为中国气象局兰州干旱气象研究所、山东省气候中心、河南省气象科

3、研所、云南省气候中心、内蒙古自治区生态与农业气象中心、中国气象局公共气象服务中心4.主要工作过程（1）2020年8月，成立技术规范起草小组，制定的气象灾害调查与风险评估技术规范（灾害调查类）、气象灾害调查与风险评估技术规范（评估与区划类），在全国气象灾害综合风险普查试点工作得到推广应用。在2021年全国31个重点县和122个试点县以及2022年全国气象灾害综合风险普查工作中得到应用。（2）2021年5月，申请立项。根据行标要求，对编制的适用气象灾害综合风险普查的技术规范进行结构和内容调整，完成标准草案。（3）2021年10月，获得立项，并启动编制工作。（4）2022年8月，完成征求意见稿及编制

4、说明。（5）2022年8月，编制小组网上提交了本标准的征求意见稿、编制说明及建议专家名单，获批后开始征求专家意见。5.主要起草人及所做的工作主要起草人有：高歌、王劲松、王国复、薛晓萍、王素萍、邹瑾、姬兴杰、王学锋、张存厚、冯爱青、陈逸骁、李艳。（1）高歌：项目负责人，主要负责标准的框架设计，调查内容设计、评估指标选取和技术方法的确定等工作，执笔标准文本及编制说明等编写。（2）王劲松：主要参加人，参与标准调查内容设计、评估指标选取和技术方法的确定，标准修改等工作，负责编制说明方法验证部分的编写。（3）王素萍、邹瑾，参与方法应用验证工作，编写方法验证内容。（4）薛晓萍、王国复、姬兴杰、王学锋、张存

5、厚、冯爱青、李艳，参与标准调查内容设计、评估指标选取和技术方法的确定以及内容修改工作。（5）陈逸骁，参与标准的排版、修改等。二、标准编制原则和主要内容确定的依据1编制原则本标准的编制从实际需求出发，遵从科学、客观、适用、可行的原则。（1）科学性干旱灾害调查和风险评估标准，面向灾害风险管理应用和服务需求，基于干旱致灾机理和风险原理进行设计、指标选取、评估指数的构建和等级方法的划分。采用的相关气象干旱指标、干旱过程识别和风险评估方法参考已有研究成果和标准等给出，做到有据可依。（2）客观和全面性方法选取以物理、数学客观方法为先。如：在危险性评估和风险评估指数构建方面，各指标的权重推荐使用客观方法，如

6、：信息熵赋权方法。在评估结果等级划分方面，也推荐使用百分位和标准差倍数等多种数学方法做为首选。为保障评估结果合理性，还全面考虑采用客观和主观相结合的方法，可根据实际情况进行级别阈值调整。由于干旱灾害资料收集情况复杂，考虑到不同区域的差异，实际资料的获取情况，为便于风险普查工作的顺利开展，标准推荐多种常用指标和评估方法指导开展工作，具有很好的普适性。其中推荐了两种风险评估方法，一种为基于灾损脆弱性关系的风险评估方法，该方法结合致灾因子的不同重现期阈值和灾损关系，可定量反映不同致灾强度下的损失情况，应用服务时针对性强，但需要质量较好的灾情数据支撑完成；另一种为基于多指标权重综合分析的风险评估方法，

7、此方法给出的是相对风险等级，适用于宏观掌握各地风险的差异。（3）可操作性本标准制定的干旱调查内容、危险性和风险评估选取的指标和指数构建方法和等级划分标准等，均在2020-2022年全国的干旱灾害风险普查试点阶段和普查阶段中得到了广泛应用，并经过多次试用反馈、修改完善，可操作性强。2确定本标准主要内容的论据本标准编制的依据如下：干旱调查内容和方法从业务服务需求出发，选择两种常用的时间尺度，进行分析和统计。一是基于干旱过程尺度，二是基于年度尺度。其中干旱过程采用客观识别的方法，依据行标QX/T 597-2021 区域性干旱过程监测评估方法进行。另外，考虑到面向服务对象，目的是为各级政府防灾减灾提供

8、参考，从单点和研究区域两种空间尺度进行调查。根据干旱气象致灾机理，选取合理的气象干旱指数。当前，气象干旱指数有很多种，本标准建议从国标GB/T 20481-2017 气象干旱等级推荐的方法中选取。其中，由于气象干旱综合指数已在全国气象部门业务应用，能够进行逐日干旱监测，很好地反映干旱发生、发展及结束演变过程，推荐采用该指数开展统计分析。通过从干旱强度、持续时间、影响范围和极值情况等多角度全面反映干旱致灾因子的危险性，在此基础上设计了普查表附录A 表A.1-表A.4。还针对风险评估需要的承灾体、历史灾害、防灾减灾能力等方面调查收集的资料进行指标设计。调查方法，给出干旱致灾因子危险性调查需要用到的

9、参考基础数据、计算气象干旱指数的方法和区域过程客观识别和评估的方法。承灾体调查、历史灾情调查、防灾减灾能力调查以资料共享、文献查阅等方式进行收集。对识别的干旱过程与历史记载干旱灾害事件及影响进行匹配核查，通过采用统计和实地情况相结合方法、历史文献检索调研方法、遥感和地理信息分析等方法进行。（2）干旱灾害风险评估干旱风险评估，基于干旱灾害风险原理，从干旱致灾因子、承灾体暴露度和干旱承灾体脆弱性三方面及相互作用综合考虑。风险表达式为RI= H EV。致灾因子（H）为风险产生和灾害存在与否的第一个必要条件，是风险源，是形成干旱灾害风险的前提和基础。承灾体暴露度（E）是受到致灾因子不利影响的承灾体的数

10、量和价值量，包括人员、各种资源、基础设施，以及经济、社会财产或文化财产等。承灾体脆弱性也称易损性，是承灾体内部的一种特性，由承灾体面对外界扰动的敏感性和抗灾能力构成。（3）干旱危险性指数计算干旱致灾因子的选取。目前研制的许多气象干旱指数，基于致灾机理，采用降水、蒸散等要素构建而成，基于各种指数统计的强度、持续时间、极端值等致灾因子指标与灾害损失的关系各不相同，如果二者相关关系好，能很好地反映干旱造成的损失，表明选取该指标作为致灾因子进行危险性评估效果较好。这里推荐年干旱过程累积强度指标，该指标体现了持续一段时间内干旱强度和持续时间的累积作用，经检验该指标与灾损关系也较好。危险性指数构建。构建的

11、危险性指数要能够反映一地干旱灾害的强度及其发生可能性。常见的指数构建方法很多。本标准推荐以不同重现期下的年干旱过程累积强度阈值来考虑，这样一个指标就能反映了危险性的这两个特性，且这样计算的客观性强、方便使用、数学意义明确，单一重现期可直接反映某一年遇型概率下相应的干旱致灾强度大小，通过多重现期权重求和方法，反映各种年遇型下综合干旱致灾程度大小。另外一种方法，是采用干旱强度和干旱频率加权求和的方法构建（QX/T 383-2017）。可根据情况选择使用。（4）承灾体暴露度和脆弱性指数计算承灾体围绕人口、经济、农作物等承灾体，确定指标和统计方法。暴露度以分析单元承灾体数量及价值量密度表示。承灾体脆弱

12、性计算，本标准推荐两种算法，一是指数方法，另外一种为基于致灾因子强度及灾损率脆弱性关系模型方法，可根据资料收集的情况使用。第一种方法，考虑反映灾损敏感性和防灾减灾能力的指标，采用权重方法构成指数，并给出针对不同承灾体的推荐选取指标，见表2和表3。第二种方法，基于灾损率和致灾因子强度相关关系确定，需要灾情个例较多，构建模型，为定量风险评估奠定基础。受灾情资料限制，可根据气候、社会经济发展、农业种植情况等相同的区域统一构建，并使用。（5）风险指数计算和风险评估基于灾害风险原理以及两种脆弱性计算方法，结合暴露度指标，开展风险指数计算，在此基础上结合等级划分开展风险评估。第一种方法，脆弱性采用指数方法

13、的风险指数计算，基于此风险指数计算最终给出相对风险等级。此方法主要针对灾情资料缺乏地区，其特点在于指标选取灵活，且对指标之间关联性要求不是很严格，适用于宏观掌握各地风险的差异。第二种方法，脆弱性采用致灾因子强度及灾损率脆弱性关系模型方法计算的风险指数，适用于有灾情序列基础的干旱多发区域，为数学统计方法的使用奠定了基础，也为风险评估效果的检验提供了很好地支撑，且符合灾害风险原理。该方法可结合致灾因子不同重现期阈值强度、致灾因子强度和灾损率的数学关系、以及承灾体数量和价值量，定量反映不同可能性下的损失情况，根据损失的大小，划分风险等级，每个等级有对应的损失。该方法应用服务时针对性强，参考性强。（6

14、）危险性和风险评估等级的划分通常等级划分有很多种方法，如：百分位、标准差倍数、自然断点法等客观方法。这里给出百分位和标准差倍数方法推荐的等级指标。等级指标由于受分析区域的统计值的值域范围和离散情况影响较大，建议通过尝试对比、再调试等方法确定。三、主要验证分析及预期效果3.1 验证分析3.1.1以甘肃省舟曲县为例进行干旱危险性和风险评估方法验证分析干旱灾害是该县最严重的自然灾害之一，发生较为频繁，严重阻碍经济发展。该区域主要的干旱类型有春旱、伏旱、秋旱等，据统计，19782020年舟曲县春旱的发生率为33.3%；伏旱的发生率为31.7%；秋旱的发生率为10%。（1）干旱危险性评估基于1978-2

15、020年的MCI气象干旱综合指数，首先进行单站干旱过程识别；在此基础上，开展年干旱过程总累积强度计算，选择该指标作为致灾因子进行危险性指数构建；分析不同重现期的年干旱过程总累积强度的阈值，通过权重求和的方法得到干旱危险性评估指数。年干旱过程总累积强度计算：年干旱过程总累积强度为年尺度内多次干旱过程中的累积干旱强度的总和，日干旱等级达中旱及以上。该指标是可以反映干旱时长和强度的综合指标。具体统计方法如下：SMCI=j=1mi=1nMCIij式中：SMCI为单站年多次干旱过程总累计干旱强度（绝对值：过程中MCI指数的绝对值），MCIij为j次干旱过程中第i天气象干旱综合指数，n为j干旱过程持续天数

16、，m为站点年干旱过程数。通过年干旱过程累计强度与年干旱直接损失率的关系分析，二者相关性强，通过显著性检验，选为致灾因子（图1）。图1 舟曲县干旱致灾因子与干旱直接损失率的关系干旱危险性指数计算：基于SMCI年尺度历史序列，采用百分位法，计算5、10、20、50、100一遇的阈值T5、T10、T20、T50、T100。基于年过程总累积强度的干旱危险性指数可以下式表达：H=a1T5+a2T10+a3T20+a4T50+a5T100其中a1、a2、a3、a4、a5表示权重，采用信息熵赋权法等方法确定的系数。利用舟曲县1978-2020年各乡镇的历史数据（资料时长为43年，不满50年），计算出5、10

17、、20、50、100年一遇的权重系数分别为0.333，0.333，0.334，0，0。指标标准化方法：权重确定之前，对每个指标做了标准化处理。干旱危险性等级划分：根据H危险性指数大小，按百分位法，划分为五级：低危险、较低危险、中危险性、较高危险、高危险等级，具体划分阈值见表1。表 1 干旱危险性评估等级划分标准等级等级名称划分标准（单位：%）危险性指数阈值5低危险0,250, 0.124较低危险(25,50(0.12, 0.223中危险(50,80(0.22, 0.362较高危险(80,95(0.36, 0.421高危险(95,100(0.42, 0.66干旱危险性评估图：图2为舟曲县干旱致灾

18、危险性评估图。整体看来，舟曲干旱致灾危险性自北向南呈现出北部高南部低、中部过渡代低的特征，其中，坪定乡和拱坝乡的干旱灾害危险等级为高等级，憨班乡、江盘乡和南峪乡的干旱灾害危险等级为低等级。图2 舟曲县干旱灾害危险性评估图（2）干旱风险评估根据标准，针对经济GDP、人口、玉米、小麦等承灾体开展干旱灾害风险评估。干旱灾害风险的表达式为：RI= HEV 暴露度指数计算： 人口暴露度：各县常住人口密度；经济暴露度：各县GDP密度；农业暴露度：小麦、玉米种植面积和产量。为了消除各指标的量纲差异，对人口暴露度、经济暴露度、农业暴露度指标进行归一化处理。脆弱性指数计算：针对舟曲县，因为没有乡镇尺度的灾损数据

19、，故将脆弱性指数取为1。 干旱风险等级划分：基于风险评估指数，根据研究范围，按照自然断点法进行分析。 干旱风险评估成果： 为满足需求，可制作基于行政单元如：乡镇和栅格的风险评估图。 （3）舟曲县干旱风险评估图图3为舟曲县干旱灾害经济风险评估图。可以看出，舟曲县干旱灾害经济风险的空间分布整体呈现中东部区域高于其它区域的特点。干旱灾害经济风险的高风险等级区域位于城关镇和江盘乡；较高风险等级区域位于立节乡、峰迭镇、坪定乡和大川镇；低风险等级区域位于舟曲县的中西部和北部部分区域。 图 3 舟曲县干旱灾害经济风险评估图（a.乡镇 b.栅格）图4为舟曲干旱人口风险评估图。舟曲县干旱灾害人口风险的空间分布整

20、体呈现中东部区域高于其它区域的特点。其中，干旱灾害人口风险的高风险等级区域位于城关镇和江盘乡；较高风险等级区域位于立节乡、峰迭镇、坪定乡和大川镇；低风险等级区域位于舟曲县的中西部、东南部和北部部分区域。图 4 舟曲县干旱灾害人口风险评估图（a.乡镇 b.栅格）图5为舟曲干旱玉米风险评估。舟曲县干旱灾害玉米风险的空间分布整体呈现中东部区域高于其它区域的特点。其中，干旱灾害玉米风险的高风险等级区域位于坪定乡和东山乡；较高风险等级区域位于八楞乡和城关镇；中风险等级区域位于巴藏乡和拱坝乡；低风险等级区域位于舟曲县的中西部、东南部和北部部分区域。图 5 舟曲县干旱灾害玉米风险评估图（a.乡镇 b.栅格）

21、图6为舟曲干旱灾害小麦风险评估。舟曲县干旱灾害小麦风险的空间分布整体呈现中东部区域高于其它区域的特点。其中，干旱灾害小麦风险的高风险等级区域位于八楞乡和东山乡；较高风险等级区域位于坪定乡、城关镇、果耶乡和拱坝乡；低风险等级区域位于舟曲县的中西部大部分区域和北部少部分区域。图6 舟曲县干旱灾害小麦风险评估图（a.乡镇 b.栅格）（4）验证结果总体表明，标准所规定的指标和评估方法合理，评估结果与当地干旱灾害分布和危害具有一致性。3.1.2 山东省为例干旱危险性和玉米风险评估方法验证分析（1）山东省干旱危险性评估干旱致灾因子确定。基于逐日气象干旱综合指数MCI，根据区域性干旱过程监测评估方法，识别山

22、东省19782020年历次干旱过程，统计干旱过程的过程强度、干旱持续日数、累计干旱强度SMCI、不同等级干旱日数、最长连续无降水日数等特征因子。利用卫星遥感农田干旱资料，计算农作物受旱面积比指数，分析干旱特征因子与农作物受旱面积比的相关关系，选取相关最显著的特征因子作为干旱致灾因子。比如图7为山东滨州市农作物受旱面积比与累计干旱强度SMCI的关系，相关系数通过显著性检验。采用统计方法，最后选则最长干旱日数、最长连续无降水日数、过程累计干旱强度（SMCI）等做为致灾因子。图7 山东省滨州市农作物干旱受旱面积比与累计干旱强度SMCI的关系干旱危险性评估。基于最长干旱日数、最长连续无降水日数、过程累

23、计干旱强度（SMCI）,采用信息熵赋权法和专家打分法确定干旱致灾因子的权重系数，采用加权求和方法构建干旱危险性评估指数，采用百分位方法进行干旱危险性等级划分评估。图8为山东省干旱危险性评估图。山东省干旱危险性大致由西北向东南逐渐降低，西部高，东部和南部低；鲁中东部较西部高。德州的西北部危险性最高，威海、临沂等市最低。评估结果与实际干旱情况是符合的。图8 山东省干旱灾害危险性评估图（2）山东博兴县玉米干旱风险评估利用玉米各发育期的干旱频率、土壤相对湿度、水分亏缺距平指数及信息熵赋权作为危险性评估指标，采用专家打分法对干旱频率、土壤湿度和水分亏损距平指数加权求和构建玉米干旱危险性评估指数H；参考玉

24、米干旱灾害风险评价方法（QX/T 383-2017），利用玉米受旱率、玉米产量波动指数作为脆弱性指标，考虑地均机井数量和有效灌溉率作为防灾能力指标构建玉米脆弱性评估指数；采用玉米种植分布作为玉米暴露性，利用风险评估原理，采用三要素相乘方法，构建玉米干旱风险评估指数RI，采用标准差倍数法进行玉米干旱风险评估与区划。具体指标见表2。表2 山东省玉米干旱灾害风险评估指标体系风险评估风险三要素指标分生育期玉米干旱灾害风险评估指数RI致灾因子危险性H干旱频率播种-出苗出苗-拔节拔节-抽雄抽雄-乳熟乳熟-成熟土壤相对湿度播种-出苗出苗-拔节拔节-抽雄抽雄-乳熟乳熟-成熟水分亏损距平指数播种-出苗出苗-拔节拔