基于RS和GIS的沙尘暴灾害风险评价研究 ——以内蒙古锡林郭勒盟为例

论文摘要

文章以区域灾害理论为基础,应用RS和GIS技术手段,通过对沙尘暴灾害特性的分析,对致灾因子、孕灾环境和承灾体指标的筛选,最终建立沙尘暴灾害致灾因子危险性评价指标、孕灾环境危险性评价指标和承灾体脆弱性评价指标,以层次分析法和模糊综合评判构建沙尘暴灾害评价模型,以县域为基本单位分析了锡林郭勒盟1981-1990年、1991-2000和2001-2010年三个时期沙尘暴灾害综合风险,全文结论如下：（1）锡林郭勒地区春季沙尘暴占全年的77.28%,季节特征明显。一年沙尘暴的发生主要集中在3、4和5月沙尘暴,尤其4月份沙尘暴发生次数为全年最高（占40.74%）,6月以后沙尘暴发生次数极具下降。1971-2000年沙尘暴发生频率呈递减趋势,进入到2001年后沙尘暴发生频率增加；空间分布总体趋势由西向东逐渐递减,多发区中心位于西部（苏尼特右旗、苏尼特左旗和朱日和）。各站点沙尘暴年际变化波动差异明显,西部地区波动高于东部地区。（2）通过综合模糊评价的方法获得锡林郭勒盟各旗县三个时期（1981-1990年、1991-2000年和2001-2010年）的沙尘暴致灾因子危险性等级。总体而言,第一时期和第三时期沙尘暴致灾危险性高于第二时期,在时间序列上表现出高-低-高的趋势。就空间相对而言,东部北部（乌拉盖和东乌珠穆沁旗和西乌珠穆沁旗）处于低危险性和较低危险性区域；中部地区（阿巴嘎旗和锡林浩特市）处于较低危险区域,而西部（苏尼特左旗、右苏尼特旗、朱日和）以及南部五旗县（镶黄旗、正镶白旗、正蓝旗、多伦县和太仆寺旗）在较低度、中度和较高度危险去之间变化,这几个旗县在同一时期致灾危险性高于其他旗县。（3）沙尘暴灾害的孕灾环境的危险性的评价,采取分层处理的方式,将沙尘暴灾害的孕灾环境分为气候背景环境和下垫面环境。在气候背景环境中利用因子分析,通过气象站点的风速、起沙日数、气温、降雨量、地温等筛选出与沙尘暴日数相关性较高的指标,通过因子分析的方法利用最大方差旋转后最终确定出三个综合因子（动力因子、湿润因子和热力因子）,构建了沙尘暴灾害气候孕灾环境的危险性指数。下垫面孕灾环境指标的选取,从沙尘暴灾害的形成机理出发,结合前人多沙尘暴的研究,从沙源地、土地利用方式、土壤的可蚀性、植被盖度和积雪指数五个方面构建孕灾环境危险性指数。最终确定三层次的指标体系,完成沙尘暴孕灾环境危险性指标体系的构建。对锡林郭勒盟孕灾环境危险性分析,结果显示：锡林郭勒盟地区主要处于较低度、中度和较高度危险性3个等级,第一时期三个等级分别占锡林郭勒盟面积的42.64%、23.46%和18.29%；第二时期占锡林郭勒面积的45.50%、21.57%和17.76%,同比减少。第三时期占林郭勒面积的39.11%、35.25%和19.11%,同比增加。沙尘暴孕灾环境危险性最高等级主要分布在锡林郭勒盟西部（苏尼特右旗和朱日和地区）,三个时期面积分别占锡林郭勒盟面积的2.02%、0.36%和0.51%。通过孕灾环境危险性时空分布的异质性可以得知：植被盖度、积雪指数和土地利用方式的转变是造成三个时期孕灾环境危险出现高-低-高趋势的主要原因。气候因素（动力因子、湿润因子和热力因子）和土壤自身可蚀性是孕灾环境危险性在空间分布上呈由西向东逐渐递减的直接原因。植被盖度季节变化和积雪指数季节变化是影响沙尘暴孕灾环境季节变化的主要因素。（4）沙尘暴灾害的承灾体脆弱性指标主要围绕着对农业、林业、牧业、工业、通讯和交通运输以及对人民生命财产和健康选取指标考虑,选取人口密度,耕地百分比、大牲畜比例、载畜量、交通线路密度、三个产业生产总值百分比以及万人拥有床位和医疗技术人员数,去分析锡林郭勒盟沙尘暴承灾体脆弱性。结果显示：三个时期锡林郭勒盟地区的承灾体脆弱性表现出逐渐降低的趋势。特别是南部五个旗县以及中部锡林浩特和东部的东乌珠穆沁旗降低趋势明显。人口增长速度减缓、牲畜存栏头数和超载率得到一定控制、牧民纯收入逐年增加（特别是在2000年以后牧民的收入增速加快）、城市化进程得到合理发展,产业结构由以第一产业为主导的产业结构逐步发展成,以第一产业为特色产业,二三产业并重发展,三大产业（二连浩特除外）比例近乎3：4：3,产业结构由农牧业为主的产业逐渐向合理化、多元化的产业结构转型。这一切的变化依赖于社会的发展和国家在锡林郭勒盟实施京津源风沙治理工程和退耕还林还草工程,使得该地区的生产经营方式、生活方式、产业结构、人均收入和收入来源结构发生质的变化。京津源风沙治理工程和退耕还林还草工程对降低该地区承灾体脆弱行起到积极作用。（5）通过锡林郭勒盟沙尘暴致灾因子危险性、孕灾环境危险性和承灾体的脆弱性分析,构建沙尘暴风险评价体系,通过风险等级分区矩阵,最终获得锡林郭勒盟沙尘暴灾害风险评价图。总体而言,三个时期锡林郭勒盟主要处于中度风险和较低度风险区。第一时期和第三时期锡林郭勒中东部（锡林浩特、东乌珠穆沁旗西乌珠穆沁旗）和西部的二连浩特处于较低风险区域,其余各旗县处于中度风险区。第二时期风险度有所降低,东乌珠穆沁旗由较低度风险降低为低风险,阿巴嘎旗由中度风险区域向较低度风险区域转移。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的意义
• 1.3 基本概念及理论
• 1.3.1 沙尘暴
• 1.3.2 灾害
• 1.3.3 灾害系统
• 1.3.4 风险
• 1.4 沙尘暴研究进展
• 1.4.1 沙尘暴国外研究进展
• 1.4.2 沙尘暴国内研究进展
• 1.5 灾害研究进展
• 1.6 沙尘暴灾害研究
• 1.7 亟待解决的问题
• 2 研究区概况
• 2.1 研究区的选择
• 2.2 研究区的自然概况
• 2.2.1 地形地貌
• 2.2.2 气候特征
• 2.2.3 土壤状况
• 2.2.4 水文状况
• 2.2.5 植被状况
• 2.2.6 锡林郭勒草场
• 2.3 研究区的社会经济概况
• 2.4 研究区目前的荒漠化现状
• 3 数据来源及研究内容与方法
• 3.1 数据来源
• 3.1.1 气象数据来源及处理方法
• 3.1.2 沙尘源的提取
• 3.1.3 土地利用类型的遥感分类
• 3.1.4 土壤潜在可蚀性
• 3.1.5 植被指数NDVI以及植被盖度的计算
• 3.1.6 积雪数据的来源及处理
• 3.1.7 经济数据的来源及处理
• 3.1.8 数据时间一致性说明
• 3.2 研究内容
• 3.3 研究方法
• 3.4 技术路线
• 4 锡林郭勒盟沙尘暴灾害的基本特征
• 4.1 中国沙尘暴灾害概述
• 4.2 锡林郭勒盟沙尘暴空间分布变化
• 4.3 沙尘暴的时间变化趋势
• 4.3.1 锡林郭勒地区沙尘暴季节变化
• 4.3.2 锡林郭勒地区沙尘暴年际变化
• 4.3.3 锡林郭勒地区沙尘暴年代变化
• 5 沙尘暴灾害综合风险评价指标体系研究
• 5.1 沙尘暴灾害理系论体系与指标体系建立原则
• 5.1.1 沙尘暴灾害理系论体
• 5.1.2 沙尘暴灾害指标体系建立原则
• 5.2 沙尘暴致灾因子指标体系的研究
• 5.2.1 致灾因子危险指标的选择
• 5.2.2 致灾因子危险指标体系的建立
• 5.2.3 锡林郭勒地区沙尘暴致灾因子指标分析
• 5.3 沙尘暴孕灾环境指标体系的研究
• 5.3.1 孕灾环境稳定性指标的选取
• 5.3.2 孕灾环境指标体系的建立
• 5.3.3 锡林郭勒地区沙尘暴孕灾环境指标分析
• 5.4 沙尘暴承灾体指标体系的研究
• 5.4.1 承灾体脆弱性指标的选取
• 5.4.2 承灾体指标体系的建立
• 5.4.3 锡林郭勒地区承灾体指标分析
• 5.5 沙尘暴灾害综合风险评价体系确立
• 6 沙尘暴灾害风险评价模型研究
• 6.1 模糊综合评判的数学模型建立
• 6.2 沙尘暴灾害评价指标体系权重确定
• 6.2.1 计算权重的方法选择
• 6.2.2 层次分析法
• 6.2.3 沙尘暴致灾因子危险危及灾环境稳定性权重的确定
• 6.2.4 沙尘暴承灾体脆弱性权重的确定
• 7 沙尘暴灾害综合风险评价
• 7.1 沙尘暴致灾因子危险性评价
• 7.1.1 沙尘暴致灾因子危险性数学模型的构建
• 7.1.2 锡林郭勒盟沙尘暴致灾因子的计算与分析
• 7.1.3 锡林郭勒盟沙尘暴致灾因子危险性评价
• 7.2 沙尘暴孕灾环境危险性评价
• 7.2.1 构建孕灾环境危险性评价因素集
• 7.2.2 构建孕灾环危险性指数评价模型
• 7.2.3 孕灾环境危险指数计算
• 7.3 沙尘暴承灾体脆弱性评价
• 7.3.1 构建承灾体脆弱性评价因素集
• 7.3.2 构建承灾体脆弱性评价集
• 7.3.3 构建承灾体脆弱性评价权重集
• 7.3.4 构建承灾体隶属度函数
• 7.3.5 承灾体模糊综合评价
• 7.4 锡林郭勒盟沙尘暴灾害综合风险区划
• 8 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 建议
• 8.3 论文的创新点
• 参考文献
• 附录
• 个人简介
• 导师简介
• 在读期间成果目录清单
• 致谢