气候灾害风险管理 干旱风险评估方法 编制说明

气象行业标准《气象灾害风险管理干旱灾害风险评估方法》编制说明一、工作简况1、任务来源本标准由全国气候与气候变化标准化技术委员会（SAC/TC540）提出并归口。

2018年8月由中国气象局下达国家气候中心（气法函〔2018〕62号），项目编号QX/T-2019-30，立项名称是《气象灾害风险管理干旱灾害风险评估方法》。

2、协作单位本标准由国家气候中心、中国水利水电科学研究院负责起草。

3、标准主要起草人及其所做的工作本标准主要起草人为：张强、邹旭恺、吕娟、廖要明、侯威、孙洪泉、苏志诚、李威、段居琦、王国复、屈艳萍、宋艳玲编写组人员分工如下：张强，标准起草牵头人，组织编写工作，负责标准的框架结构设计、干旱灾害风险评估技术思路确定及技术把关、标准编写修改等；邹旭恺承担干旱灾害风险评估方法研究、标准初稿编写等；吕娟，承担干旱灾害风险评估技术把关、标准修改等；廖要明、侯威、宋艳玲、李威、王国复、段居琦参与干旱致灾因子的选取和试验，孙洪泉、苏志诚、屈艳萍参与承载体资料收集和风险等级的验证等。

4、主要工作过程（1）前期基础干旱灾害是对国民经济发展影响最大的气象灾害，其造成的损失约占气象灾害损失的50%，而大范围、高影响干旱又是造成旱灾损失的主要灾害过程。

本标准项目编制成员先后主持编制过了《气象干旱等级》、《干旱灾害等级》、《全国抗旱规划》、《区域旱情等级》、《抗旱预案编制导则》等现行干旱相关的国家或行业标准。

2017年根据科技部国家重点研发计划“重大自然灾害监测预警与防范”4.1大范围干旱监测预报与灾害风险防范技术和示范立项项目指南。

水利部中国水利水电科学研究院和国家气候中心等单位联合申报，并于2018年1月获科技部批准。

国家气候中心承担其中课题“高精度多源资料综合干旱监测评估技术”（2017YFC1502402），课题在发展适宜的干旱致灾指标以反映干旱的程度或范围、持续时间等的基础，进行了区域性干旱事件识别和强度变化研究，研发了固定区域干旱事件的识别技术，并编制完成《区域性干旱过程监测评估》气象行业标准。

2018年6月课题“高精度多源资料综合干旱监测和评估技术”召开了启动会，在专家的建议课题应该基于“高精度多源资料综合干旱监测和评估技术”和“农业、城市、生态等不同承灾对象旱灾风险动态评估技术旱情综合评估技术”的基础上，编制“干旱灾害风险评估方法”标准，以将成果推广使用。

为此，2018年9月成立标准编写组，召开会议讨论标准申报和并起草了初稿。

本标准获批立项后，起草组参考前期成果，成立标准编写小组，结合业务实践，确定项目编写框架和总体思路，制定工作进度计划，对标准编写内容开展了进一步研究。

（2）编写初稿。

确定编写框架和总体思路，选取国内不同区域有代表性的干旱发生省份，分别计算各个干旱致灾因子指标值，确定评估指标，划分风险等级，完成初稿编写。

（4）形成征求意见稿。

初稿完成后，起草组邀请国家气候中心、气象科学研究院、水利部水科院、辽宁省等单位专家就关键技术问题开展咨询指导，然后按照专家意见进行修改，形成征求意见稿。

二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据1、标准编制原则（1）科学性本标准利用气象资料和民政部门的灾情资料，分析研究了干旱灾害与气象条件之间的关系，据此建立了干旱灾害风险评估模型，划分了风险等级，并与实际情况进行了对比验证，表明该方法适用于干旱灾害的风险评估。

本标准中的气象干旱指数和干旱等级的划分是基于国家标准《气象干旱等级》（GB/T20481-2017），在业务中得到了广泛的应用和检验。

（2）可行性本标准所采用资料均能实时获取，方法成熟，气象干旱指数的监测已经在业务中使用多年，具备很好的可行性。

（3）规范性本标准依据GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草，符合标准编写要求。

2、确定标准主要内容的依据干旱灾情与干旱事件发生的强度、范围和持续时间有关。

为了进一步分析干旱灾害的关键致灾因子，本标准采用相关分析，选择干旱受灾面积与干旱指数表征的干旱强度、时间、范围等指标相关性最好的指标，并且通过显著性检验（005=.α）时，则确定该指标为干旱灾害的致灾因子。

然后采用一元线性回归模型来建立干旱灾害风险指数与致灾因子之间的关系。

最后，采用百分位数阈值方法，将干旱灾害风险指数序列划分为轻度、中度、重度及特重四个等级。

三、主要试验（或验证）的分析及预期的经济效果 1 业务应用和验证情况本标准中构建了干旱灾害风险评估模型，如下式（1）：（1） 式中：——风险指数； ——致灾因子； ——回归系数。

利用辽宁、云南、湖北、湖南等省的干旱指标及干旱受灾面积对上述干旱灾害风险评估模型进行了统计验证，具体如下。

2 辽宁省干旱灾害风险评估2.1 资料干旱指数资料为利用辽宁省1971-2018年逐日降水量和气温资料统计的逐日气象干旱指数MCI 。

基于MCI 指数序列，统计了1971-2018年辽宁省干旱累积强度、相当强度、相当最强、轻旱日数、中旱日数等干旱指标。

干旱灾情资料为收集的辽宁省1971-2018年干旱受灾面积资料。

2.2 干旱灾害风险评估（1）干旱致灾因子识别对干旱受灾面积分别与干旱累积强度、相当强度、相当最强、轻旱日数、中旱日数等进行相关分析，相关分析结果见表1。

选择与干旱受灾面积关系最好的相当最强的指标作为致灾因子。

表1 辽宁省干旱受灾面积与各干旱指标相关系数要素 累积强度相当强度相当最强 轻旱日数中旱日数样本数 48 48 48 48 48 相关系数0.65**0.65**0.66**0.59**0.65**注：*表示相关程度通过005.α=显著水平检验；**表示相关程度通过001.α=显著水平检验。

（2）风险评估模型构建采用回归分析，构建辽宁省干旱灾害风险评估模型（式2）：（2）式中：ˆI为干旱风险指数，为相当最强。

利用式（2）估算出风险指数（ˆI），构成风险指数序列（图1）。

图1 辽宁省干旱灾害受灾面积和干旱风险评估模型拟合值历年变化（1971-2018年）（4）风险等级划分按照百分位数法，基于构建的风险指数（ˆI）序列，将干旱灾害风险划分为4个等级，并推算得到风险指数（ˆI）阈值区间（表2）：表2 辽宁省干旱灾害风险等级划分等级百分位数风险指数(ˆI) 风险等级1 P≤50% ˆI≤ 98.4 轻度2 50%<P≤70% 98.4 <ˆI≤ 124.9 中度3 70%<P≤90% 124.9 <ˆI≤ 162.6 重度4 P>90% ˆI> 162.6 特重（5）干旱风险评估模型结果验证为了验证干旱风险评估模型的评估效果，我们利用辽宁省1971-2018年的干旱受灾面积资料，利用干旱风险模型公式（2）拟合了干旱灾害风险指数数值，再按照表2的等级阈值得到历年的干旱灾害风险等级。

干旱灾害风险等级的实际值与拟合值相似程度较高，48年中有22年完全相同，有18年相差1个等级，，即等级的拟合值和实际值共有40年相差在1个等级以内。

3 云南省干旱灾害风险评估3.1 资料干旱指数资料为利用云南省1971-2018年逐日降水量和气温资料统计的逐日气象干旱指数MCI 。

基于MCI 指数序列，统计了1971-2018年云南省干旱累积强度、相当强度、相当最强、轻旱日数、中旱日数等干旱指标。

干旱灾情资料为收集的云南省1971-2018年干旱受灾面积资料。

3.2 干旱灾害风险评估（1）干旱致灾因子识别对干旱受灾面积分别与干旱累积强度、相当强度、相当最强、轻旱日数、中旱日数等进行相关分析，相关分析结果见表3。

选择与干旱受灾面积关系最好的相当最强的指标作为致灾因子。

表3 云南省干旱受灾面积与各干旱指标相关系数要素 累积强度相当强度相当最强 轻旱日数中旱日数样本数 48 48 48 48 48 相关系数0.59**0.53**0.60**0.53**0.56**注：*表示相关程度通过005.α=显著水平检验；**表示相关程度通过001.α=显著水平检验。

（2）风险评估模型构建采用回归分析，构建云南省干旱灾害风险评估模型（式3）：（3） 式中：ˆI为干旱风险指数， 为相当最强。

利用式（2）估算出风险指数（ˆI ），构成风险指数序列（图2）。

图2 云南省干旱灾害受灾面积和干旱风险评估模型拟合值历年变化（1971-2018年）（4）风险等级划分按照百分位数法，基于构建的风险指数（ˆI）序列，将干旱灾害风险划分为4个等级，并推算得到风险指数（ˆI）阈值区间（表4）：表4 云南省干旱灾害风险等级划分等级百分位数风险指数(ˆI) 风险等级1 P≤50% ˆI≤ 55.9 轻度2 50%<P≤70% 55.9 <ˆI≤ 73.7 中度3 70%<P≤90% 73.7 <ˆI≤ 93.9 重度4 P>90% ˆI> 93.9 特重（5）干旱风险评估模型结果验证为了验证干旱风险评估模型的评估效果，我们利用云南省1971-2018年的干旱受灾面积资料，利用干旱风险模型公式（3）拟合了干旱灾害风险指数数值，再按照表4的等级阈值得到历年的干旱灾害风险等级。

干旱灾害风险等级的实际值与拟合值相似程度较高，48年中有27年完全相同，有12年相差1个等级，，即等级的拟合值和实际值共有39年相差在1个等级以内。

4 湖北省干旱灾害风险评估4.1 资料干旱指数资料为利用湖北省1971-2018年逐日降水量和气温资料统计的逐日气象干旱指数MCI。

基于MCI指数序列，统计了1971-2018年湖北省干旱累积强度、相当强度、相当最强、轻旱日数、中旱日数等干旱指标。

干旱灾情资料为收集的湖北省1971-2018年干旱受灾面积资料。

4.2干旱灾害风险评估（1）干旱致灾因子识别对干旱受灾面积分别与干旱累积强度、相当强度、相当最强、轻旱日数、中旱日数等进行相关分析，相关分析结果见表5。

选择与干旱受灾面积关系最好的相当最强的指标作为致灾因子。

表5 湖北省干旱受灾面积与各干旱指标相关系数要素累积强度相当强度相当最强轻旱日数中旱日数样本数48 48 48 48 48 相关系数0.77** 0.74** 0.78** 0.71** 0.76**注：*表示相关程度通过005.α=显著水平检验；**表示相关程度通过001.α=显著水平检验。

（2）风险评估模型构建采用回归分析，构建湖北省干旱灾害风险评估模型（式4）：（4） 式中：ˆI为干旱风险指数， 为相当最强。

利用式（2）估算出风险指数（ˆI ），构成风险指数序列（图3）。

图3 湖北省干旱灾害受灾面积和干旱风险评估模型拟合值历年变化（1971-2018年）（4）风险等级划分按照百分位数法，基于构建的风险指数（ˆI ）序列，将干旱灾害风险划分为4个等级，并推算得到风险指数（ˆI ）阈值区间（表6）：表6 湖北省干旱灾害风险等级划分等级 百分位数 风险指数(ˆI ) 风险等级 1 P≤50% ˆI≤ 99.6 轻度 2 50%<P≤70% 99.6 <ˆI ≤ 116.9 中度 3 70%<P≤90% 116.9 <ˆI≤ 157.2 重度 4P>90%ˆI> 157.2 特重（5）干旱风险评估模型结果验证为了验证干旱风险评估模型的评估效果，我们利用云南省1971-2018年的干旱受灾面积资料，利用干旱风险模型公式（4）拟合了干旱灾害风险指数数值，再按照表6的等级阈值得到历年的干旱灾害风险等级。