基于绿色与安全理念的城市韧性评价研究——以呼和浩特市街道为例

以呼和浩特市街道为例,采用熵权与GIS相结合的方法,构建城市绿色与安全韧性评价指标体系,并对33个街道进行韧性评价,其中2/3的街道韧性水平值低于平均值,并存在较大的差异性。在空间上韧性水平较低的街道在研究区西南集聚,高韧性街道从中心往外大致呈“高-低-高”分布格局,研究结果与城市用地扩建方向与时间、功能布局等实际情况比较吻合。最终从街道、市辖区和市级角度提出韧性提升对策建议,对绿色安全城市建设和防灾规划从“多城一策”向“一城一策”转变有重要的参考价值。

近40 a内蒙古冬旱时空演变特征

冬季干旱是制约内蒙古冬季畜牧业生产的主要干扰因子之一,定量表征其时空变化特征和发展规律对防灾减灾、保障农牧业健康发展具有重要意义。利用1980—2021年冬季(10月—翌年3月)ERA5-Land再分析气象数据,计算1个月和6个月时间尺度的标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),采用趋势分析、时空热点分析等方法,分析内蒙古全区和五种主要植被类型区冬季干旱演变特征。结果表明:(1)近40 a内蒙古冬季整体SPEI呈现下降趋势,干旱化现象在不同植被和月份中表现不一,也有少数植被和月份趋于湿润化。(2)内蒙古地区冬季干旱的时空热点变化模式主要表现为:振荡的热点、振荡的冷点和未检测到模式。具体从季节和月时间尺度来看,冬旱热点主要集中在内蒙古中部和西部的大部分地区,以及东部的兴安盟和通辽市,即这些区域冬旱现象呈现加剧的趋势。(3)在干旱频率与频数统计方面,轻度冬旱事件发生频率最高,而荒漠草原和隔壁荒漠地区是发生冬旱事件最为频繁和严重的区域。

干旱对锡林郭勒草原植被净初级生产力的影响

为了探讨干旱对锡林郭勒草原植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的影响,本文基于2000~2020年12个月尺度的标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)和同一时期的MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)NPP数据,运用Theil-Sen趋势分析和Mann-Kendall非参数检验方法对干旱与NPP时空变化特征进行分析,并采用相关分析方法探讨干旱对锡林郭勒草原NPP的影响。结果表明:锡林郭勒草原气候整体呈湿润趋势,东部较西部更为明显;NPP呈增加趋势,由东北向西南递减;SPEI与NPP呈正相关的面积达99.88%,说明植被状况随着干旱的缓解整体趋于好转;时间上,SPEI与不同植被类型NPP均呈显著正相关,其中相关性最大的是典型草原;干旱的发生会造成NPP损失,其减少幅度随干旱强度和面积的增加而上升。研究结果可为应对气候变化、抗灾减灾等工作提供科学依据。

基于常时微动观测的城市建筑物共振效应评价及地震安全韧性提升研究

为了掌握呼和浩特市区建筑结构与场地的共振效应,以代表性钢筋混凝土结构和整体城区场地为研究对象,通过实地调查和常时微动观测收集数据,①分析不同建设年代、楼层和形状的431栋建筑物的结构自振周期及其振动特性,并通过214个场地的固有周期,推测整体城区场地固有周期及其分布规律。②对未来地震中观测建筑物的潜在共振风险进行等级划分,发现高、中、低风险等级的建筑物分别占21%、15%、64%。③在研究结果的基础上,提出地震安全韧性提升方法,从而为呼和浩特市区地震安全与防震减灾工作提供科学依据。

1982—2020年内蒙古地区极端气候变化及其对植被的影响

内蒙古地处生态环境脆弱区,对气候变化尤为敏感。在全球气候变暖背景下,探究极端气候变化及其影响显得尤为重要。基于内蒙古地区115个气象站点1982—2020年的逐日气象数据,从强度、持续时间、频率3个维度出发计算了18个极端气候指数,在综合分析极端气候的时空变化特征的基础上,运用地理探测器和皮尔逊相关分析方法,定量评估极端气候对该区植被的影响。结果表明:(1)极端暖指数均呈增加趋势,说明1982—2020年期间内蒙古地区极端偏暖现象增多。(2)持续干旱日数与持续湿润日数呈减少趋势,说明39年来内蒙古地区连续性无降水天数和降水天数均减少。(3)极端气候指数与归一化植被指数(NDVI)的相关关系表现出明显的空间异质性,表明内蒙古不同区域NDVI对各极端气候指数的响应程度不同。(4)因子探测器结果表明极端降水指数相对于极端气温指数来说,对内蒙古植被生长变化的影响较大。研究结果可为内蒙古地区防灾减灾与生态修复工程提供一定的科学依据。

基于GWR模型降尺度模拟蒙古高原地区TRMM降水数据

以多年月平均NDVI值高于0.1为阈值,对蒙古高原进行“植被区”与“非植被区”的子区域划分。在分析“植被区”植被对降水响应时滞性和“非植被区”陆地表面温度不同数据值与降水量相关性的基础上,子区域分别构建了TRMM3B43降水数据与海拔、坡度、坡向数据、归一化植被指数(NDVI)/陆地表面温度(LST)数据的地理加权回归(GWR)模型,得到区内2006-2015年每年5-10月1km空间分辨率的月降水量降尺度模拟数据,并利用区内141个气象站点数据对降尺度模拟数据进行精度验证。结果表明:(1)蒙古高原“植被区”植被对降水响应存在时滞性,约为一个月;“非植被区”多数月份白天与夜晚陆地表面温度差(LST_D_N)与降水量的相关性最显著。(2)降尺度模拟数据与气象站点数据具有较好的一致性,月尺度相关系数为0.83,各站点相关系数介于0.42~0.98。(3)在生长季、月平均尺度上,降尺度模拟数据具有较高精度,其中9月和10月数据精度优于TRMM 3B43数据。降尺度模拟数据整体精度较高,加之对原始数据在50°N以上未覆盖地区的填补以及空间分辨率的提高,可为区内水循环变化、农牧业生产、干旱监测等研究提供重要的数据支撑。

基于GEE的翁牛特旗土地沙漠化遥感监测

基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE),通过提取归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)和地表反照率(Albedo)两个参量,构建NDVI-Albedo特征空间,对翁牛特旗1991—2015年沙漠化进行监测,并利用地理探测器结合自然和人为因子分析翁牛特旗沙漠化驱动因子及其影响力。结果表明:(1)翁牛特旗土地沙漠化经历了先发展后逆转的演变进程。1991—2000年为发展期,沙漠化土地总面积增加了2130.29 km^(2);2000—2015年为逆转期,沙漠化土地总面积减少了3364.61 km^(2)。(2)翁牛特旗沙漠化严重的区域主要是分布在中东部以及北部的西辽河平原地区,而西南区域的冀北辽西山地大部分区域沙漠化程度较轻。(3)自然因子和人为因子共同驱动翁牛特旗沙漠化演变过程。地形和沙源是翁牛特旗沙漠化土地空间分布格局形成的主要原因;翁牛特旗1991—2000年沙漠化发展是在自然条件不利的背景下人口增加所带来的环境压力造成的结果,而2000—2015年沙漠化逆转是在自然条件利好的背景下一系列防沙治沙政策有效实施的结果。

吉林省极端降水事件对玉米产量的影响研究

吉林省作为我国玉米种植主产区,探究该地区玉米生长发育及产量对极端降水事件的敏感性和响应机制显得尤为重要。基于吉林省24个气象站点1961-2019年的逐日最高、最低气温和降水数据以及各站点的玉米单产数据,采用5年滑动平均、森式斜率、M-K非参数检验等方法对吉林省极端降水事件和玉米产量时空变化特征进行分析,并利用皮尔逊相关性分析法、布尔塔(Boruta)算法定量厘定极端降水事件对玉米产量的影响。结果表明:强降水量(R95p)、雨日降水总量(PRCPTOT)、大雨日数(R20)、普通日降水强度(SDII)的Sen斜率值分别为0.301 mm/a、-0.18 mm/a、0.31 d/a、0.27 mm/(d·a),除PRCPTOT以外均呈上升趋势,表明极端降水事件逐渐增多;玉米实际单产与趋势产量均呈显著上升趋势;玉米气候产量在-1 802.24~1 579.04 kg/hm^(2)区间内呈波动下降趋势,年际间差异较大;玉米相对气候产量在59 a间,有11个气候丰年、10个气候歉年,其余年份为正常年份;玉米气候产量与极端降水指数整体在西北部以及东部地区呈正相关,在南部呈负相关;结合多项式拟合曲线分析可知,当R95p≥190 mm,PRCPTOT≥610 mm,R20mm≥8 d时,玉米气候产量呈逐渐下降的态势;R20、R95p对玉米气候产量的重要性程度较高,表明玉米气候产量对极端降水日数及极端降水量的敏感性较强。研究结果有助于吉林省提出针对性农业适应气候变化措施以提高粮食安全水平。

基于GEE的奈曼旗植被覆盖时空演变及驱动力分析

借助谷歌地球引擎平台(GEE),计算1991-2020年奈曼旗植被覆盖度(FVC),并利用Sen氏斜率趋势分析方法对FVC时空演变特征进行分析。结合同期气象数据,运用偏相关与残差分析方法,定量评估FVC对气候因子、人类活动的响应关系。结果表明:1991-2020年奈曼旗FVC呈波动上升趋势,空间上FVC呈现南北高、东西低的分布格局;1991-2020年奈曼旗植被覆盖各个等级相互转化,植被覆盖“低转高”的面积远大于“高转低”,表明奈曼旗植被恢复状况良好;气候因子并非研究区FVC变化的必然结果。相反,人类活动则是30年间FVC变化的主要驱动因素。研究结果可为奈曼旗生态环境建设和可持续发展提供科学参考依据。

基于GEE的大青山国家级自然保护区NDVI变化及影响因素分析

区域植被动态变化研究是国家级自然保护区生态环境效益评估的重要手段之一。基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)云平台,使用Landsat遥感影像提取1995—2020年内蒙古大青山国家级自然保护区逐年植被生长季归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)数据集,采用皮尔逊相关性、残差分析和Lindeman-Merenda-Gold(LMG)模型等方法对该保护区设立前后的NDVI时空变化特征及其影响因子进行了分析。结果表明:(1)1995—2008年NDVI呈下降趋势的区域面积占比为69.04%,而在2008—2020年NDVI呈上升趋势的区域占比高达94.98%,研究区成为国家级自然保护区以后植被明显好转。(2)1995—2008年负向人类活动与气候暖干化趋势导致实验区植被NDVI的减少,其中气候暖干化趋势是主导因素。(3)降水量的增加和正向人类活动驱动了2008—2020年实验区植被NDVI的增加。其中,以生态环境保护工程为代表的正向人类活动是该时间段植被恢复的主要原因。研究结果可为大青山国家级自然保护区环境治理与生态工程建设提供科学依据。

ERAERA5、GLDAS和FLDAS土壤湿度数据在内蒙古地区的适用性评价

土壤湿度是地球系统模拟的重要参数之一,在气候变化和干旱研究中起着不可忽视的作用。利用2011-2013年内蒙古农作物生长发育和农田0~10 cm土壤湿度旬值数据,结合相关系数、偏差、均方根误差和DISO等统计指标,评估美国全球陆面数据同化系统(GLDAS)、欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(ERA5)和美国国家航空航天局NASA发布的全球高分辨率陆面数据同化系统(FLDAS)等三套土壤湿度数据在内蒙古的适用性,旨在选出一种适用于研究内蒙古土壤湿度时空特征的大范围、长时间序列的替代资料。结果表明:在年尺度上三套产品数据空间分布与观测数据基本一致,均能体现内蒙古土壤湿度东湿西干的空间分布格局。其中ERA5与观测数据的相关性最高,但是误差较大;在月尺度上ERA5和GLDAS两套数据均能较好地捕捉和刻画土壤湿度随时间的变化特征。ERA5数据在各月与观测值的相关性较好,而GLDAS数据的误差更小;整体上来看,GLDAS、FLDAS、ERA5与观测数据之间的相关系数分别为0.93、0.68、和0.96,NAE分别为0.031、0.013、0.022,NRMSE分别为0.032、0.014、0.023。ERA5与观测数据之间的DISO距离值最小,为0.045,其次是GLDAS,FLDAS数据最差。研究结果可为内蒙古土壤湿度研究及应用提供理论依据。

自然灾害引发危化品泄漏事故风险管理现状研究

由自然灾害引发的危化品泄漏事故被称为Natech事故灾害(natural hazard-triggered technological accidents)。作为典型的Natech事故,2011年日本福岛核泄漏事件的发生与发展揭示了针对该类事故建立有效风险管理体系的重要性和迫切性。国内外的诸多学者已针对该类事故的风险评价方法等方面开展了研究,但在风险管理体系建设与发展方向的研究还比较薄弱。从政策治理入手对全球不同尺度的Natech风险管理现状进行梳理,并在此基础上系统地总结了我国Natech风险管理体系建设的现状及薄弱环节,指出了相应的解决方案,以期为推动我国Natech风险管理体系的进一步完善及韧性城市建设提供助力。

内蒙古雷电灾害与影响因素相关性研究

文章基于2014—2018年内蒙古地区各盟市雷电灾害历史资料,利用GIS技术建立了雷电灾害空间分布和地闪密度、平均地闪强度、土壤电导率、地形变化、土地利用、GDP密度以及人口密度等7个影响因素的数据库,将数据库要素转换为5 km×5 km的栅格数据,并统计各因素不同区间内发生雷电灾害的栅格数目,计算其与雷电灾害的相关性系数,确定各影响因素为越大越优型指标还是越小越优型指标。最后,利用熵权法计算以上影响因素的权重,得到它们对雷电灾害形成的相对价值。结果显示:内蒙古地区雷电灾害事故呈“东北多、西南少”分布,平原、丘陵地区为雷电灾害易发地区;居民、工矿、城乡用地与雷电灾害产生具有较大相关;人口集中程度、GDP密度指数与雷电灾害产生有重要关系。

基于贝叶斯网络的草原干旱雪灾灾害链推理模型研究

灾害的形成、发生与发展过程具有链式规律。灾害链已经成为灾害研究的热点问题之一。草原具有灾种多、灾情重的基本特点,极易遭受灾害链的影响,目前对于草原灾害的灾害链研究并不多见。通过统计内蒙古锡林郭勒地区草原灾害的历史资料,识别了草原干旱雪灾灾害链类型,并对其形成机理进行了研究;针对因果型草原干旱雪灾灾害链,以贝叶斯网络为建模工具,建立了贝叶斯网络,实现了对因果型草原干旱雪灾灾害链发生过程的推理分析。以实例说明了草原干旱雪灾灾害链贝叶斯网络的运作过程和应用效果。根据贝叶斯网络推理结果,通过GIS空间分析技术,绘制了锡盟草原干旱雪灾灾害链综合灾害等级区划图。研究结果能为深入了解草原干旱与草原雪灾的演化途径和草原灾害的防灾减灾工作提供参考。

基于Copula函数的长春市暴雨联合分布与特征分析

利用1951-2012年长春市逐日降水数据,选取历年暴雨量、暴雨量贡献率和年均暴雨强度为暴雨要素值,运用Archimedean Copula函数构建二维联合分布,并利用AIC和RMSE进行Copula函数参数的优度检验,确定适合暴雨要素的最优Copula函数,然后分析多要素联合后暴雨概率和重现期特征,研究表明：1广义极值分布对长春市暴雨要素的拟合效果最好,多要素联合中,Frank Copula和Clayton Copula适合反映多要素联合下暴雨发生的概率;2暴雨联合重现期主要集中在0~12年之间;暴雨要素值较小时,同现重现期较短,大致在0~50年之间,随着暴雨要素值的增大,同现重现期相应延长;两种重现期变化趋势一致,存在同步效应;3二维Copula联合可从多方面呈现暴雨要素间的内在信息,并且Copula函数种类的多样性为确定最优暴雨要素二维联合提供了可能,为Copula函数在暴雨要素联合中的运用提供了有利条件。

城市内涝的时空分布特征及其成因分析--以呼和浩特市区为例

以呼和浩特市区为例,通过收集历史内涝数据与实地调查,共收集到78处积水点的具体位置、内涝范围和发生频率等实际数据,并对其内涝成因进行分析。结果表明:2016—2019年内涝灾害较2010—2016年频繁;其次,内涝主要发生在6—9月间,尤其集中在7月。空间分布特征表明,赛罕区积水点分布密度最大,而玉泉区最小。相关性分析表明,呼和浩特市区暴雨日数虽然少(1961—2018年),但暴雨日的降水总量占比高,平均占比22.0%,最高占比39.3%。此外,93.59%的积水点位于低洼地点;再者,雨水管线流量较低造成积水面积增大。综上所述,极端降水和地势等自然因素导致雨水地表流量大、积流多并存在较多低洼地区形成内涝;而城市排水系统无法满足排水需求等人为因素造成雨水管线流量过小造成积水面积过大而形成内涝。

新形势下高校灾害学课程教学改革新思考

当今世界面临百年未有之大变局,灾害学作为古老且深度交叉的学科,正在面临着新的机遇与挑战,培养复合型人才符合国家和新时代的需求。本文在总结我国高校灾害学课程存在问题的同时,通过问卷调查的方式了解到不同年级和专业对于灾害课程的实际需求,针对面临的实际问题和现实需求,本文提出虚拟现实技术相结合的课堂教学、“项目导向、任务驱动”的教学模式、理论学习与实地考察相结合和考核和评价多样化四种途径进行高校灾害学课程改革,试图通过多角度多手段提高灾害课程的教学质量和效果,以期达到提高学生防灾减灾意识和能力。

吉林省1961-2020年玉米生长季旱涝时空特征研究

【目的】识别吉林省玉米生长季内不同生育期的旱涝时空演变特征。【方法】利用吉林省27个气象站1961—2020年逐日气象数据,在基于分段函数估算逐日作物系数(K_(c))的基础上,计算各站点逐日改进型作物水分亏缺指数(mCWDI),然后利用气候倾向率和重心转移等方法对吉林省玉米生长季旱涝时空演变规律进行分析。【结果】吉林省玉米干旱频率呈现由西北向东南依次递减的变化趋势,玉米生育初期至发育期的干旱频率呈减少趋势,而生育中后期干旱呈增强趋势,东南地区雨涝频率在玉米生育前期和后期较高,在玉米发育期较低。同时,吉林省中部地区玉米雨涝频率增速高于其他地区。【结论】吉林省玉米生育初期至发育期的干旱频率呈减少趋势,而玉米生育中后期呈增强趋势,中部地区雨涝频率增速高于其他地区。

干旱对内蒙古植被生长的累积与滞后影响评估研究

本文为探究干旱对植被的累积和时滞效应,以内蒙古为研究区,基于SPEI base v.2.5和GIMMS NDVI数据集,利用Sen式斜率、Mann-Kendall突变检验和偏相关分析方法,分析干旱对植被的累积和时滞效应。结果表明:内蒙古地区归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)年最大值随时间变化整体呈上升趋势,标准化降水蒸散指数(Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)年平均值呈降低趋势,空间趋势变化上两者呈现一定的相似性;干旱的累积效应与内蒙古北部林区及西部荒漠戈壁区NDVI呈负相关,累积月数均在10—12个月;中部草原NDVI与干旱的累积滞后关系呈正相关,且干旱的累积影响大于滞后影响;农田植被NDVI与干旱的累积滞后效应均呈正相关,但相关性较弱;通过不同水分利用条件下干旱累积与时滞效应的相关性对比发现,干旱累积效应对植被的影响远大于时滞效应。

近55 a吉林中西部玉米生长季旱涝时空特征分析

玉米是吉林中西部地区的主要粮食作物,明确该地区玉米旱涝灾害的时空变化特征,有利于该区域制定防灾减灾应对措施。本文采用M-K突变检验法、线性趋势分析法和IDW反距离加权法,基于水分盈亏指数(CSWDI)和旱涝等级,揭示吉林中西部地区近55 a玉米生长季旱涝时空分布特征。结果表明:玉米需水量和有效降水量在抽雄-乳熟期最大;出苗-拔节期水分盈亏指数区域性差异最大,旱涝交替现象最为频繁;中旱及以上频率分布空间上趋于一致,均为由吉林西部向中部递减;出苗-拔节期,中涝及以上频率分布具有明显的区域性,其频率值范围在0~15%之间,由吉林西部向中部递增,其余三个生育期,中涝及以上频率值较低。纵观整个生长季,吉林中西部地区玉米更易受旱灾的影响。