新疆天山山區(qū)干旱災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃

吳秀蘭 張婧莉 余行杰 瑪依拉·買(mǎi)買(mǎi)提艾力

（新疆維吾爾自治區(qū)氣候中心，新疆 烏魯木齊 830002）

引言

干旱災(zāi)害是指由于降水減少所造成的水資源收支或供求不平衡，而形成的水分短缺對(duì)生產(chǎn)、生活和生態(tài)造成危害的事件，即大氣降水與陸面（土壤、植被等）相互作用的結(jié)果［1］。干旱災(zāi)害相較于其他自然災(zāi)害，其發(fā)生頻次更高、持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)、影響范圍更廣、災(zāi)害損失更重，是世界尤其是中國(guó)最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一［2-3］。據(jù)相關(guān)歷史資料統(tǒng)計(jì)，中國(guó)自然災(zāi)害中70%為氣象災(zāi)害，而干旱災(zāi)害又占?xì)庀鬄?zāi)害的50%左右［4］。IPCC第六次報(bào)告顯示，未來(lái)隨著全球平均溫度進(jìn)一步上升，大部分地區(qū)發(fā)生極端高溫事件的頻率和強(qiáng)度將升高，且在SSP5-8.5（最差）情景下，許多中緯度和亞熱帶地區(qū)，平均降水量可能會(huì)減少，且全球變暖大背景下極端天氣氣候事件呈增加態(tài)勢(shì)［5］，因此干旱災(zāi)害對(duì)人類(lèi)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境造成的影響也必將更加深遠(yuǎn)，其已經(jīng)成為人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)，引起了世界各國(guó)對(duì)防災(zāi)減災(zāi)的高度重視，并逐漸認(rèn)識(shí)到科學(xué)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理是提升防災(zāi)減災(zāi)能力的有效途徑。

干旱是中國(guó)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中比較嚴(yán)重的一種氣象災(zāi)害，草地發(fā)生干旱會(huì)阻礙牧草正常返青和生長(zhǎng)發(fā)育，并導(dǎo)致草地地上生物量減少，進(jìn)而影響區(qū)域畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［6］。有研究表明［7］，當(dāng)遇到春旱時(shí)，牧草返青期較常年推遲10—15 d，發(fā)生夏旱時(shí)往往導(dǎo)致牧草產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。新疆是中國(guó)五大牧區(qū)之一，天山山脈橫貫新疆，北鄰準(zhǔn)噶爾盆地南緣，南接塔里木盆地北部，屬于典型的大陸性氣候，草地是其主要植被覆蓋類(lèi)型之一，干旱造成的水資源短缺是影響天山山區(qū)生態(tài)平衡、制約草地資源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，1961—2015年天山山區(qū)草地生長(zhǎng)季雖然降水量有所增加，但由于氣溫升高加劇了蒸散作用，氣候仍呈干燥趨勢(shì)［6］，未來(lái)天山草地將可能面臨更加嚴(yán)峻的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)生態(tài)文明建設(shè)、農(nóng)牧民生產(chǎn)與生活乃至邊疆穩(wěn)定均會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。因此，分析天山山區(qū)干旱災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)特征，從而因地制宜地決定防旱抗旱措施十分重要。

自然災(zāi)害綜合評(píng)估是災(zāi)害研究的基礎(chǔ)，也是決策者制定防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策的根本依據(jù)［8］。中國(guó)的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)研究工作在20世紀(jì)90年代以后開(kāi)始迅速發(fā)展，主要可以歸納為方法型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和指標(biāo)型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估［9-10］。例如黃崇福等［11］、宮德吉和陳素華［12］將信息擴(kuò)散理論、模糊數(shù)學(xué)法等引入干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究，選取歷年平均減產(chǎn)率和減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)概率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)農(nóng)作物的干旱災(zāi)害進(jìn)行評(píng)估。王明田等［13］利用玉米產(chǎn)量、生育期資料和氣象資料，構(gòu)建了四川省盆地區(qū)玉米旱災(zāi)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，形成了綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。張存厚等［14］基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論，構(gòu)建了旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，對(duì)內(nèi)蒙古草原旱災(zāi)綜合風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。綜合來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)對(duì)干旱的評(píng)估多注重農(nóng)業(yè)方面的研究，對(duì)牧區(qū)的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)研究較少。以往對(duì)新疆天山草地研究中，較少有針對(duì)該區(qū)域干旱災(zāi)害系統(tǒng)性的研究，且對(duì)干旱致災(zāi)因子偏向于單一因素分析。因此，本文針對(duì)新疆天山草地自然環(huán)境特點(diǎn)和干旱發(fā)生發(fā)展規(guī)律，基于自然災(zāi)害四因子理論［15-19］，擬建立切實(shí)反映該區(qū)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)與模型，以期為天山草原牧區(qū)防災(zāi)減災(zāi)提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

天山山系是世界上最大的獨(dú)立緯向山系，也是全球干旱地區(qū)最大的山系。中國(guó)境內(nèi)的天山西起中國(guó)與吉爾吉斯斯坦邊界，東至哈密市以東的星星峽戈壁，全長(zhǎng)1700 km，占山系總長(zhǎng)度的2/3，寬度一般為250—350 km，山脊線(xiàn)平均海拔為4000 m。天山將新疆分為南、北兩部分，也是南北疆氣候的分水嶺［20］。天山山區(qū)不同于南北疆平原地區(qū)，是新疆地區(qū)降水量最大的區(qū)域，且山地迎風(fēng)坡（北坡）多于背風(fēng)坡（南坡），天山北坡年平均降水量多在500 mm以上。森林和草原是天山山區(qū)主要植被覆被類(lèi)型，該區(qū)域也是優(yōu)良牧草的基因庫(kù)，對(duì)發(fā)展畜牧業(yè)具有重要作用。

圖1 新疆天山山區(qū)地理位置及海拔高度Fig.1 The geographical location and altitude Uygur of the Tianshan M ountains in Xinjiang Uygur Autonomous Region

1.2 資料來(lái)源

氣象數(shù)據(jù)為新疆天山山區(qū)26個(gè)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站1961—2020年逐日氣溫降水?dāng)?shù)據(jù)，來(lái)自新疆維吾爾自治區(qū)氣象局信息中心；氣象干旱綜合指數(shù)（MCI）來(lái)自國(guó)家氣候中心1961—2020年逐日MCI指數(shù)，MCI指數(shù)的計(jì)算方法見(jiàn)《氣象干旱等級(jí)》［21］。

遙感數(shù)據(jù)為新疆天山山區(qū)植被生長(zhǎng)季（5—10月）葉面積指數(shù)（LAI）產(chǎn)品，來(lái)自2003—2017年中分辨率成像光譜儀（MODIS）葉面積指數(shù)1次/（8 d）、500m×500m空間尺度數(shù)據(jù)（https：//ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/）。

地理信息數(shù)據(jù)為研究區(qū)25 m×25 m分辨率的DEM柵格數(shù)據(jù)，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http：//www.res-dc.cn/Default.aspx）。

新疆天山山區(qū)各縣草原面積分布數(shù)據(jù)來(lái)自新疆維吾爾自治區(qū)草原總站；牲畜存欄數(shù)和人均地區(qū)生產(chǎn)總值來(lái)自新疆統(tǒng)計(jì)年鑒；干旱災(zāi)情資料來(lái)源于《中國(guó)氣象災(zāi)害大典（新疆卷）》和新疆民政部門(mén)收集的災(zāi)情數(shù)據(jù)。

1.3 分析方法

1.3.1氣象干旱綜合指數(shù)計(jì)算和干旱等級(jí)劃分

以國(guó)家氣候中心最新修訂的綜合氣象干旱指數(shù)MCI作為致災(zāi)因子危險(xiǎn)性基礎(chǔ)指標(biāo)，計(jì)算方法如下

式（1）中，SPIW60為近60 d標(biāo)準(zhǔn)化權(quán)重降水指數(shù)；M I30為近30 d濕潤(rùn)度指數(shù)；SPI90為近90 d標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)；SPI150為近150 d標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)。a、b、c、d分別為SPIW60、MI30、SPI90和SPI150的權(quán)重系數(shù)，中國(guó)西部地區(qū)的取值分別為0.3、0.5、0.3和0.2；Ka為季節(jié)調(diào)節(jié)系數(shù)，在《氣象干旱等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)中由Ka取值可以看出，MCI只針對(duì)新疆4—10月的氣象干旱進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其余月份計(jì)算結(jié)果為0，因此本研究只分析了植被生長(zhǎng)季的干旱強(qiáng)度。MCI各分量的算法詳見(jiàn)文獻(xiàn)［21］。MCI干旱等級(jí)分級(jí)情況如表1所示。

表1 MCI等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 MCI grading standard

1.3.2致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)構(gòu)建

干旱致災(zāi)因子危險(xiǎn)性是由干旱強(qiáng)度和干旱頻率共同決定的，一般旱災(zāi)強(qiáng)度越大，頻次越高，其危險(xiǎn)性就越大。本文參考了界限強(qiáng)度指數(shù)［22］的概念來(lái)統(tǒng)計(jì)各個(gè)干旱等級(jí)的發(fā)生概率，即以每種干旱強(qiáng)度的下限為準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)各強(qiáng)度等級(jí)小于各下限值的發(fā)生概率。根據(jù)表1氣象干旱綜合指數(shù)（MCI）的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)可知，當(dāng)MCI≤-0.5時(shí)即表示發(fā)生了干旱，統(tǒng)計(jì)當(dāng)-1.0＜MCI≤-0.5時(shí)輕旱發(fā)生概率、-1.5＜MCI≤-1.0時(shí)中旱發(fā)生概率、MCI≤-1.5時(shí)重旱發(fā)生概率以及MCI≤-2.0時(shí)特旱發(fā)生概率，然后將不同干旱強(qiáng)度等級(jí)的概率與其對(duì)應(yīng)的界限值相乘再累加求和，即可得到干旱致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)，具體計(jì)算公式可表達(dá)如下

式（2）中，R為致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)；Pij為氣象站j發(fā)生干旱等級(jí)為i的概率；pij為氣象站j發(fā)生干旱等級(jí)為i的強(qiáng)度（i＝1，2，3，4，5）；n為氣象站點(diǎn)數(shù)。

1.3.3自然災(zāi)害綜合指數(shù)法

根據(jù)前人對(duì)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論研究的發(fā)展，認(rèn)為干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)包括致災(zāi)因子危險(xiǎn)性（VH）、承災(zāi)體脆弱性（VV）、孕災(zāi)環(huán)境敏感性（VS）以及防災(zāi)減災(zāi)能力（VR）4個(gè)部分?；诖?，本文構(gòu)建了天山草地旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，其表達(dá)式如下

式（3）中，HDRI為綜合干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為，值0—1，其值越大，表明旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)越高，Wa、Wb、Wc、Wd分別為致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體脆弱性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、防災(zāi)減災(zāi)能力4個(gè)因子的權(quán)重值。致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體脆弱性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性均為正向因子，即危險(xiǎn)性、脆弱性和敏感性越大，干旱風(fēng)險(xiǎn)就越高，而防災(zāi)減災(zāi)能力為負(fù)向因子，當(dāng)防災(zāi)減災(zāi)能力越強(qiáng)，干旱風(fēng)險(xiǎn)會(huì)越低。

1.3.4指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理

在構(gòu)建綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型中，首先對(duì)各指標(biāo)要素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將各指標(biāo)無(wú)量綱化，將變量數(shù)值處理到能夠比較的范圍內(nèi)。本文規(guī)定當(dāng)指標(biāo)值越大，其相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)度越高時(shí)稱(chēng)為正向指標(biāo)，反之稱(chēng)為負(fù)向指標(biāo)，其標(biāo)準(zhǔn)化處理方法如下：

1.3.5專(zhuān)家打分法

專(zhuān)家打分法是指通過(guò)匿名方式征詢(xún)有關(guān)專(zhuān)家的意見(jiàn)，對(duì)專(zhuān)家意見(jiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、處理、分析和歸納，客觀地綜合多數(shù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)與主觀判斷，對(duì)多個(gè)難以采用技術(shù)方法進(jìn)行定量分析的因素給出權(quán)重值的一種方法。本文在確定4個(gè)因子中各項(xiàng)子指標(biāo)權(quán)重時(shí)采用專(zhuān)家打分法賦權(quán)重值（表2）。

1.3.6加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法

加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法是從整體出發(fā)，在計(jì)算過(guò)程中根據(jù)相應(yīng)因子對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)的影響程度，分配各因子權(quán)重系數(shù)，并將權(quán)重系數(shù)和量化后的各因子對(duì)應(yīng)起來(lái)，而后進(jìn)行相乘和相加的一種簡(jiǎn)便又精確的綜合評(píng)價(jià)方法，其表達(dá)式為

式（4）中，Pvj為評(píng)價(jià)因子綜合指數(shù)；Rvij為對(duì)于因子j的指標(biāo)i（Rvij≥0）；Fci為指標(biāo)i的權(quán)重（0≤Fci≤1），可以通過(guò)特征向量法獲得；n為評(píng)價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)。本文在利用專(zhuān)家打分法對(duì)4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行賦權(quán)的基礎(chǔ)上（表2），采用綜合加權(quán)構(gòu)建了旱災(zāi)綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。

表2 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系Table 2 Drought disaster risk index system

2 結(jié)果分析

2.1 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系的構(gòu)建

依據(jù)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論，即災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是由致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體脆弱性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性和防災(zāi)減災(zāi)能力4個(gè)因子共同決定的，而危險(xiǎn)性、脆弱性、敏感性和防災(zāi)減災(zāi)能力又是由多種不同的指標(biāo)與權(quán)重共同決定的，本文在了解天山山區(qū)實(shí)地情況的基礎(chǔ)上，查閱了一定量的自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析相關(guān)文獻(xiàn)，并根據(jù)數(shù)據(jù)獲取的難易程度選取了4個(gè)因子相應(yīng)的9個(gè)指標(biāo)：旱災(zāi)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性主要用氣象干旱綜合指數(shù)MCI來(lái)劃分干旱等級(jí)，并計(jì)算其不同等級(jí)干旱的頻率和強(qiáng)度；承災(zāi)體的脆弱性指標(biāo)選取了地均牲畜存欄數(shù)和草原面積比重；孕災(zāi)環(huán)境的敏感性指標(biāo)選取坡度、葉面積指數(shù)；防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo)選取了人均GDP。在指標(biāo)確定基礎(chǔ)上利用計(jì)算方法簡(jiǎn)便、直觀性強(qiáng)的專(zhuān)家打分法確定了各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重（表2）。

2.2 致災(zāi)因子危險(xiǎn)性

根據(jù)式（1）和式（2）計(jì)算出研究區(qū)內(nèi)26個(gè)氣象站點(diǎn)的致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)，利用ArcGIS的空間分析功能，采用克里金插值法和自然斷點(diǎn)法，對(duì)各氣象站點(diǎn)進(jìn)行空間插值與分級(jí)，最終得出新疆天山草地干旱致災(zāi)因子危險(xiǎn)性區(qū)劃（圖2）?；贛CI綜合氣象干旱指數(shù)所得的天山山區(qū)干旱致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)表明，伊犁河谷大部和博州地區(qū)屬于旱災(zāi)高危險(xiǎn)區(qū)，危險(xiǎn)性指數(shù)大于0.25；烏蘇至鄯善一線(xiàn)的天山北坡和巴州北部屬次高危險(xiǎn)區(qū)，危險(xiǎn)性指數(shù)為0.23—0.25；阿合奇、烏什及巴里坤縣屬于中危險(xiǎn)區(qū)，危險(xiǎn)性指數(shù)為0.20—0.23；喀什和克州平原地區(qū)屬次低危險(xiǎn)區(qū)，危險(xiǎn)性指數(shù)為0.17—0.20；哈密市和伊吾縣為低危險(xiǎn)區(qū)，危險(xiǎn)性指數(shù)小于0.17。新疆天山山區(qū)干旱致災(zāi)因子危險(xiǎn)性大致呈現(xiàn)出中部高、兩端低的分布趨勢(shì)。

圖2 新疆天山草地干旱致災(zāi)因子危險(xiǎn)性區(qū)劃Fig.2 Risk zoning of drought hazard factors in grasslands of Tianshan M ountains，Xinjiang Uygur Autonomous Region

2.3 承災(zāi)體脆弱性

天山山區(qū)是新疆最重要的畜牧生產(chǎn)基地，因此當(dāng)干旱災(zāi)害發(fā)生時(shí)，牲畜是最直接、最容易遭受損害的對(duì)象，而由于天山山區(qū)各縣資源和人口分布不均勻，其牲畜存欄數(shù)也有一定差異，因此將天山山區(qū)各縣地均牲畜存欄數(shù)作為干旱災(zāi)害的一個(gè)主要承災(zāi)體。經(jīng)分析可知，位于伊犁河谷的新源縣、鞏留縣、伊寧縣等地均牲畜存欄數(shù)最大，高于100頭/km2，因此當(dāng)發(fā)生干旱時(shí)這些縣可能更容易遭受牲畜損失，而東疆各縣地均牲畜存欄數(shù)相對(duì)較低，低于10頭/km2，故而旱災(zāi)發(fā)生時(shí)其牲畜遭受損失的可能性較低。天山山區(qū)發(fā)生干旱的另一個(gè)重要承災(zāi)體就是草原，該區(qū)草原總面積約1.7×105km2，是新疆最優(yōu)良也是最重要的牧場(chǎng)。草原面積占比在各縣有所差異，伊犁河谷和巴州北部各縣，以及南疆西部的阿合奇縣、烏什縣草原面積占比高于60%，其旱災(zāi)易損性就相對(duì)較高，而天山北坡烏蘇至昌吉州一線(xiàn)、吐魯番市各地草原面積占比相對(duì)較低，低于10%，故這些區(qū)域的旱災(zāi)易損性就相對(duì)較高。

在對(duì)天山山區(qū)各縣的地均牲畜存欄數(shù)和草原面積占比兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行空間分析的基礎(chǔ)上，將二者進(jìn)行柵格化后進(jìn)一步作了歸一化處理，給兩個(gè)因子賦予權(quán)重后在ArcGIS中采用綜合加權(quán)法，利用柵格計(jì)算功能對(duì)二者進(jìn)行空間疊置運(yùn)算，最終得到天山山區(qū)干旱災(zāi)害承災(zāi)體脆弱性區(qū)劃（圖3）。由圖3可知，天山山區(qū)干旱承災(zāi)體高脆弱區(qū)主要包含伊犁河谷的霍城、伊寧、鞏留、新源等縣，其脆弱性指數(shù)大于0.53，次高脆弱區(qū)主要有溫泉、尼勒克、特克斯、拜城等縣，脆弱性指數(shù)為0.30—0.53，昭蘇縣、溫宿縣、博樂(lè)市、烏蘇市、烏魯木齊縣、木壘縣等屬于中等脆弱區(qū)，其脆弱性指數(shù)為0.18—0.30，次低脆弱區(qū)主要有昌吉州和巴州各縣以及克州的阿合奇和阿圖什等地，脆弱性指數(shù)為0.08—0.18，而克州的阿克陶縣和烏恰縣、吐魯番和哈密各地均屬于低脆弱區(qū)，脆弱性指數(shù)小于0.08。

圖3 新疆天山山區(qū)干旱承災(zāi)體脆弱性區(qū)劃Fig.3 Vulnerability zoning of the hazard-bearing bodies of drought in Tianshan M ountains，Xinjiang Uygur Autonomous Region

2.4 孕災(zāi)環(huán)境敏感性

干旱災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境的敏感性是指受到干旱災(zāi)害威脅區(qū)域的外部環(huán)境對(duì)災(zāi)害帶來(lái)的影響或損害的敏感程度。一般來(lái)講，孕災(zāi)環(huán)境的敏感性越高，受干旱災(zāi)害的損失就越大，即干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)也就越高，反之干旱風(fēng)險(xiǎn)越低。對(duì)于天山草地而言，地表植被的生長(zhǎng)狀況對(duì)干旱災(zāi)害的敏感程度有所差異，植被生長(zhǎng)狀況越好，其對(duì)干旱的敏感性越低，即本文選取的表征植被生長(zhǎng)狀況的LAI為負(fù)向指標(biāo)，其值越大，敏感性越低。另外，不同坡度將導(dǎo)致單位面積上不同降雨量，從而對(duì)干旱的敏感性有所差異，一般坡度越大，對(duì)干旱的敏感性相對(duì)越高。本文從MODIS數(shù)據(jù)獲取了5—10月平均葉面積指數(shù)（LAI）、從DEM數(shù)據(jù)提取坡度作為研究區(qū)孕災(zāi)環(huán)境敏感性指標(biāo)，借助ArcGIS的柵格計(jì)算功能，將以上要素?cái)?shù)據(jù)柵格化后進(jìn)行空間圖層疊置分析，最終得出天山山區(qū)干旱災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境敏感性區(qū)劃（圖4）。

從圖4可以看出，由葉面積指數(shù)LAI和坡度數(shù)據(jù)構(gòu)建的新疆天山山區(qū)孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)區(qū)劃表明，孕災(zāi)環(huán)境的高敏感區(qū)和次高敏感區(qū)主要位于精河至吐魯番一線(xiàn)的天山北坡、阿克蘇西部和克州山區(qū)以及巴州北部等地，其敏感性指數(shù)為0.46—0.89；次低敏感區(qū)和低敏感區(qū)主要分布在伊犁河谷、巴音布魯克草原、哈密山區(qū)及喀什和克州平原區(qū)，敏感性指數(shù)為0.19—0.24；其余地區(qū)屬中等敏感區(qū)。

圖4 新疆天山山區(qū)孕災(zāi)環(huán)境敏感性區(qū)劃Fig.4 Sensitivity zoning of the disaster-pregnant environment in Tianshan M ountains，Xinjiang Uygur Autonomous Region

2.5 防災(zāi)減災(zāi)能力

防災(zāi)減災(zāi)能力是評(píng)估災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的重要參考因素，是指某一地區(qū)對(duì)干旱的抵御能力和災(zāi)后恢復(fù)能力。一個(gè)地區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)能力與其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平密切相關(guān)，故而將人均GDP作為表征防災(zāi)減災(zāi)能力的指標(biāo)，認(rèn)為人均GDP越高的地方，其防災(zāi)減災(zāi)能力越強(qiáng)，反之，防災(zāi)減災(zāi)能力越弱。將各縣人均GDP歸一化處理，利用自然斷點(diǎn)法將其分為5類(lèi)，圖5為天山山區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)劃。由圖5可知，天山山區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力最高的區(qū)域是吉木薩爾縣和伊吾縣，防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)高于0.44；博樂(lè)至巴里坤的北疆沿天山一帶和克州阿克陶縣、烏恰縣屬中等到次高防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)，防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)為0.06—0.44；伊犁河谷、阿克蘇和喀什地區(qū)各縣均屬于低防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)，其防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)低于0.04。

圖5 新疆天山山區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)劃Fig.5 Zoning of disaster prevention and reduction capability in Tianshan Mountains，Xinjiang Uygur Autonomous Region

2.6 干旱災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)四因子理論，在綜合考慮了4個(gè)因子所包含的多項(xiàng)指標(biāo)基礎(chǔ)上，利用本文構(gòu)造的干旱綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)區(qū)劃出天山山區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)等級(jí)（圖6）。由圖6可知，新疆天山山區(qū)干旱風(fēng)險(xiǎn)整體呈現(xiàn)出中部高、兩端低的趨勢(shì)，即中部的天山南北兩側(cè)風(fēng)險(xiǎn)高于南疆西部和東疆地區(qū)。風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高的區(qū)域位于伊犁河谷的新源縣和伊寧縣，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為0.34—0.45；霍城、尼勒克、鞏留、伊吾、疏附等縣為次高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為0.26—0.34；博州、特克斯縣、烏蘇市、烏魯木齊縣、昌吉州東部、阿克蘇東部地區(qū)和烏什縣等地為中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；阿克蘇地區(qū)西部、巴州北部及昌吉州西部各縣為次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為0.16—0.21；南疆西部的喀什克州山區(qū)、吐魯番、巴里坤縣和哈密市等地為低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)小于0.16。

圖6 新疆天山山區(qū)干旱災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃Fig.6 Com prehensive risk zoning of drought disasters in Tianshan M ountains，Xinjiang Uygur Autonomous Region

風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最高的為伊犁河谷的伊寧縣、新源縣等地，雖然這些區(qū)域植被長(zhǎng)勢(shì)狀態(tài)較好，即其孕災(zāi)環(huán)境敏感性較低，但該區(qū)域干旱致災(zāi)因子危險(xiǎn)性為整個(gè)研究區(qū)最高，且由于其草原面積占比和地均牲畜量均較大，其承災(zāi)體脆弱性也為最高，故綜合結(jié)果體現(xiàn)出這些地區(qū)為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。而南疆西部山區(qū)和東疆多地其危險(xiǎn)性等級(jí)均為次低和低危險(xiǎn)區(qū)，脆弱性也為低脆弱區(qū)和次低脆弱區(qū)，而且由于這些區(qū)域人均GDP較高，故而其防災(zāi)減災(zāi)能力也處于中高等級(jí)?？傮w而言，這些區(qū)域綜合干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較低。

3 結(jié)論與討論

（1）新疆天山山區(qū)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性分布整體呈中間高、兩端低的特征。伊犁河谷大部和博州地區(qū)屬于旱災(zāi)高危險(xiǎn)區(qū)，烏蘇至鄯善一線(xiàn)的天山北坡和巴州北部屬次高危險(xiǎn)區(qū)，阿合奇、烏什及巴里坤縣屬于中危險(xiǎn)區(qū)，喀什和克州平原地區(qū)屬次低危險(xiǎn)區(qū)，哈密市和伊吾縣為低危險(xiǎn)區(qū)。

（2）新疆天山山區(qū)承災(zāi)體脆弱性分布表現(xiàn)為由中部向東西兩端遞減的空間特征。高脆弱區(qū)主要包含伊犁河谷的霍城、伊寧、鞏留、新源等縣，次高脆弱區(qū)主要包括溫泉、尼勒克、特克斯、拜城等縣，昭蘇縣、溫宿縣、博樂(lè)市、烏蘇市、烏魯木齊縣、木壘縣等屬于中等脆弱區(qū)，次低脆弱區(qū)有昌吉州和巴州各縣以及克州的阿合奇和阿圖什等地，克州山區(qū)、吐魯番和哈密各地均屬于低脆弱區(qū)。

（3）新疆天山山區(qū)孕災(zāi)環(huán)境敏感性分布具有明顯的地帶性分布規(guī)律。高敏感區(qū)和次高敏感區(qū)主要位于天山北坡的精河至吐魯番一線(xiàn)、阿克蘇地區(qū)西部、克州山區(qū)以及巴州北部等地，而伊犁河谷、巴音布魯克草原、哈密山區(qū)及喀什和克州平原區(qū)屬于次低敏感區(qū)和低敏感區(qū)。

（4）新疆天山山區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力分布整體呈現(xiàn)出中東部高于西部的特征。防災(zāi)減災(zāi)能力最高的區(qū)域是吉木薩爾縣和伊吾縣，博樂(lè)至巴里坤一帶的北疆沿天山地區(qū)和克州阿克陶縣、烏恰縣屬中等到次高防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)，伊犁河谷大部、阿克蘇和喀什地區(qū)各縣均屬于低防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)。

（5）新疆天山山區(qū)干旱風(fēng)險(xiǎn)分布整體呈中部高、兩端低的趨勢(shì)，即中部的天山南北兩側(cè)干旱風(fēng)險(xiǎn)高于南疆西部和東疆地區(qū)。風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高的區(qū)域是位于伊犁河谷的新源縣和伊寧縣，霍城、尼勒克、鞏留、伊吾、疏附等縣為次高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)，博州、特克斯縣、烏蘇市、烏魯木齊縣、昌吉州東部、阿克蘇東部地區(qū)和烏什縣等地為中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，阿克蘇地區(qū)西部、巴州北部及昌吉州西部各縣為次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，南疆西部的喀什克州山區(qū)、吐魯番、巴里坤縣和哈密市等地為低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

（6）干旱相對(duì)其他自然災(zāi)害更加復(fù)雜，目前關(guān)于旱災(zāi)的綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估尚未形成較為統(tǒng)一的指標(biāo)體系。MCI指數(shù)考慮了降水長(zhǎng)期虧缺和近期虧缺綜合效應(yīng)的累加結(jié)果，將MCI指數(shù)作為關(guān)鍵致災(zāi)因子，應(yīng)用在旱災(zāi)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中可以得到較好的效果。孕災(zāi)環(huán)境與地表植被的生長(zhǎng)狀況密切相關(guān)，不同的草地植被生長(zhǎng)狀況對(duì)干旱災(zāi)害的敏感程度有所差異，一般植被生長(zhǎng)狀況越好，其對(duì)干旱的敏感性越低，本文選取的表征植被生長(zhǎng)狀況的葉面積指數(shù)LAI以及地形因子作為孕災(zāi)環(huán)境敏感性指標(biāo)可以較好地反映出草原植被對(duì)干旱的響應(yīng)。承災(zāi)體易損性選取了地均牲畜存欄數(shù)和草原面積占比兩個(gè)因子，運(yùn)用多元數(shù)據(jù)的空間疊置計(jì)算承災(zāi)體脆弱性，可以更加真實(shí)地反映承災(zāi)體易損性水平。天山草原地區(qū)的資料相對(duì)有限，故選取人均GDP作為防災(zāi)減災(zāi)能力的關(guān)鍵因子來(lái)表征某地的災(zāi)害防御水平。

（7）由于影響干旱災(zāi)害的因子較多，尤其是新疆天山山區(qū)地形環(huán)境復(fù)雜，很多數(shù)據(jù)難以獲取甚至無(wú)數(shù)據(jù)，例如在孕災(zāi)環(huán)境敏感性指標(biāo)選取時(shí)，如能考慮河網(wǎng)分布、高山積雪以及土壤類(lèi)型等要素，將有助于研究結(jié)果精確性的提高。在防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo)選取中，本研究只考慮了地區(qū)人均GDP，對(duì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員數(shù)量、抗旱工程措施及應(yīng)急處置能力等由于無(wú)法獲取量化指標(biāo)未作考慮，在將來(lái)的研究工作中將進(jìn)一步加強(qiáng)這些數(shù)據(jù)的獲取和運(yùn)用，使風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃結(jié)果更加客觀，從而更具參考價(jià)值。