江凈泓,陳報(bào)章,2,3,4
(1.南京信息工程大學(xué) 遙感與測(cè)繪工程學(xué)院,南京 210044;2.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100101;3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,北京 100049;4.江蘇省地理信息資源開發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心,南京 210023)
干旱是全球性自然災(zāi)害類型之一,長(zhǎng)期以來(lái)給世界各地區(qū)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失,制約了地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境等造成巨大的影響(Karim and Rahman, 2015)。在全球升溫1.5℃和2℃背景下,全球約44.6%和45.1%的人口,以及約43.7%和48.3%的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)將受到干旱的影響(Zhai et al., 2020)。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)第六次評(píng)估報(bào)告指出,未來(lái)全球氣候?qū)⑦M(jìn)一步變暖,更多地區(qū)所遭受的干旱災(zāi)害威脅情況會(huì)持續(xù)惡化(IPCC, 2021)。
干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指地區(qū)在未來(lái)發(fā)生災(zāi)害性干旱事件并造成損失的可能性,包括人員、財(cái)產(chǎn)、生產(chǎn)活動(dòng)、生態(tài)環(huán)境和自然資源等方面遭受的損失(Sharafi et al., 2020)。國(guó)內(nèi)外存在基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論進(jìn)行干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究,該做法已得到廣泛應(yīng)用(賈建英 等,2015)。Yin 等(2021)基于GEPIC-V-R 模型,提出了一個(gè)高空間分辨率的全球玉米干旱風(fēng)險(xiǎn)分析框架,能繪制全球作物干旱風(fēng)險(xiǎn)空間分布圖,更準(zhǔn)確地模擬、量化氣候變化下的干旱風(fēng)險(xiǎn)情況。Kuntiyawichai和Wongsasri(2021)考慮了干旱災(zāi)害危險(xiǎn)性和脆弱性2 個(gè)因素,評(píng)估了林豐河流域未來(lái)氣候和土地利用變化對(duì)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的影響。Luo 等(2020)提出了基于面板數(shù)據(jù)的灰色云聚類模型,評(píng)估河南省各行政區(qū)的農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。Carr?o等(2016)基于歷史災(zāi)害的危險(xiǎn)性,結(jié)合干旱災(zāi)害的脆弱性、暴露度,繪制了全球干旱風(fēng)險(xiǎn)分布圖,在同一個(gè)評(píng)估框架下,比較了不同區(qū)域、不同群體和不同經(jīng)濟(jì)部門的風(fēng)險(xiǎn)狀況,為在行政區(qū)尺度合理評(píng)估干旱風(fēng)險(xiǎn)提供了合適的評(píng)估框架。然而,過(guò)往研究都僅注重干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的大小,很少對(duì)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)及相關(guān)因子進(jìn)行趨勢(shì)分析。而且,基于不同應(yīng)用目的的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)定義具有一定差別,需結(jié)合節(jié)點(diǎn)城市的需求,制定合適的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(Freire et al., 2021)。
隨著曼谷的城市擴(kuò)張速度逐漸加快,城市周邊工業(yè)與農(nóng)業(yè)用地混合利用的方式導(dǎo)致水資源管理?xiàng)l件惡化,使曼谷農(nóng)業(yè)和工業(yè)發(fā)展都面臨干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)(Davivongs et al., 2012; Yokota et al., 2020; Zhao et al., 2020)。由于城市內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,準(zhǔn)確評(píng)估曼谷干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的空間分布,掌握關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)干旱風(fēng)險(xiǎn)變化趨勢(shì)存在一定困難。然而,目前基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究大多集中在作物種植區(qū),以及全球和國(guó)家尺度,少有在省級(jí)行政區(qū)尺度以下,利用精細(xì)尺度的空間數(shù)據(jù)對(duì)城市地區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析的研究。為了充分了解關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估要素的時(shí)空分布規(guī)律,掌握地區(qū)未來(lái)干旱災(zāi)害發(fā)生的趨勢(shì),需要基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論構(gòu)建一個(gè)結(jié)合曼谷節(jié)點(diǎn)城市結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的綜合評(píng)估方法,進(jìn)行精細(xì)尺度的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
曼谷是“一帶一路”建設(shè)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)城市,是發(fā)展水平最高的城市之一,位于東南亞溫暖濕潤(rùn)區(qū)、生態(tài)與糧食風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、陸域農(nóng)業(yè)區(qū),其城市形態(tài)和面積已經(jīng)達(dá)到超大城市的規(guī)模。曼谷也是未來(lái)發(fā)生極端干旱事件的高危險(xiǎn)區(qū)(吳紹洪,2018;Taubenb?ck et al., 2019;樊榮,2020)。曼谷近年來(lái)干旱災(zāi)害頻發(fā),造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,增加了社會(huì)不穩(wěn)定因素(Tang, 2015)。未來(lái)曼谷遭受干旱災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)大小、空間分布及其變化趨勢(shì),將影響未來(lái)發(fā)展的規(guī)劃和建設(shè)投資的布局。
本研究針對(duì)“一帶一路”上關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)城市——曼谷,基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論視角,從致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性、承災(zāi)體的脆弱性綜合評(píng)估曼谷的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),并利用一元線性回歸方法與Mann-Kendall(M-K)檢驗(yàn)方法分析精細(xì)尺度的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)空間分布和變化趨勢(shì)。旨在掌握“一帶一路”關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)城市——曼谷的干旱風(fēng)險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)影響因素的空間分布特征,探究精細(xì)尺度下的干旱風(fēng)險(xiǎn)變化趨勢(shì),提高地區(qū)干旱風(fēng)險(xiǎn)管理和預(yù)警水平。
曼谷位于泰國(guó)中部平原的湄南河三角洲,土地平坦肥沃,是泰國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)貿(mào)易中心,人口集中、生產(chǎn)力高(Garbero and Muttarak, 2013)。曼谷大都會(huì)(Bangkok Metropolitan Region, BMR)包括曼谷都市區(qū)(Bangkok Metropolis)及其城市延伸和人口聚集的鄰近府區(qū),包含曼谷都市區(qū)以及周邊的沙沒巴干府(Samut Parkan)、巴吞他尼府(Pathum Thani)、佛統(tǒng)府(Nakhon Pathom)、沙沒沙空府(Samut Sakhon)、暖武里府(Nonthaburi),是“一帶一路”建設(shè)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)地區(qū)之一,連接泛亞鐵路中―老―泰南北來(lái)往的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),也是中國(guó)―中南半島國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作走廊的關(guān)鍵樞紐(圖1)。曼谷屬于熱帶季風(fēng)氣候,一年中旱雨季區(qū)分明顯,年均溫27.5℃,年降水量1 500 mm(樊榮,2020)。每年的旱季,降水短缺導(dǎo)致干旱事件發(fā)生的可能性顯著增加,并且干旱導(dǎo)致湄南河水量不足,泰國(guó)灣海水倒灌,嚴(yán)重威脅曼谷用水安全(Khalil, 2020; Koh et al., 2022)。即便在雨季,由于天氣條件不穩(wěn)定,仍可能發(fā)生干旱事件,嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn),威脅社區(qū)用水安全(Yokota et al.,2020)。并且由于無(wú)法利用可監(jiān)測(cè)指標(biāo)確定干旱的開始和結(jié)束及其嚴(yán)重程度,無(wú)法評(píng)估和預(yù)測(cè)干旱災(zāi)害對(duì)曼谷造成的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境損失,給當(dāng)?shù)馗珊禐?zāi)害預(yù)警、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理等帶來(lái)極大困難。
圖1 研究區(qū)概況Fig.1 Research area
帕爾默干旱嚴(yán)重程度指數(shù)(Palmer Drought Severity Index, PDSI)數(shù)據(jù)來(lái)自Climate Engine①數(shù)據(jù)來(lái)源:https://clim-engine.appspot.com/climateEngine,其是基于Google Earth Engine 平臺(tái),利用陸地表面的氣候和水平衡數(shù)據(jù)計(jì)算得到0.04°的網(wǎng)格化的2000—2020年每月PDSI(Rhee and Carbone, 2007; Huntington et al., 2017; Abatzoglou et al., 2018)。
為得到2000—2020年的地表土地覆蓋時(shí)間序列數(shù)據(jù),采用2018年“絲路”環(huán)境專項(xiàng)源數(shù)據(jù)百米級(jí)地表土地覆蓋分類數(shù)據(jù),從年度全球500 m 產(chǎn)品MCD12Q1 中,采用監(jiān)督?jīng)Q策樹分類信息提取,得到2001—2016 年逐年的地表土地覆蓋數(shù)據(jù)。此外,從Google Earth Engine 平臺(tái)獲取并處理MCD12Q1數(shù)據(jù)集中2017—2020 年的地表土地覆蓋分類數(shù)據(jù),用2001年的數(shù)據(jù)代表2000年的數(shù)據(jù)。
歸一化植被指數(shù)(NDVI)能描述植被生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況,反映植被覆蓋地區(qū)的脆弱性,適用于植被生態(tài)系統(tǒng)的干旱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(Song et al., 2004;張華 等,2021;Karim et al., 2023)。利用Google Earth Engine中的Landsat Tier1數(shù)據(jù)集計(jì)算得到曼谷2000—2020年的年均NDVI數(shù)據(jù)。
成本距離能夠反映各像元到達(dá)水系,獲取淡水的難易程度,其值越高表示像元獲取淡水越困難(班國(guó)慶,2020;湯國(guó)安 等,2021)。為得到淡水成本距離,利用曼谷的DEM高程數(shù)據(jù)進(jìn)行水系提取,以海拔高程為成本,計(jì)算得到各格網(wǎng)到最近的水系的成本距離。
曼谷GDP 數(shù)據(jù)選用“一帶一路”沿線34 個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)區(qū)域2015年100 m尺度GDP格網(wǎng)數(shù)據(jù)集,數(shù)據(jù)來(lái)源于“國(guó)家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心”②https://data.tpdc.ac.cn/home,其100 m 的空間分辨率能更精細(xì)地反映曼谷的經(jīng)濟(jì)和發(fā)展?fàn)顩r。
LandScan 人口網(wǎng)格數(shù)據(jù)基于地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化的空間理解,提供了比人口普查結(jié)果更符合現(xiàn)實(shí)的人口分布。該網(wǎng)格數(shù)據(jù)集常用于輔助決策,環(huán)境應(yīng)用和分析,相比其他人口網(wǎng)格數(shù)據(jù)集更適合用于人口相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)制圖與評(píng)估(MacManus et al.,2021)。
本研究使用泛第三極31個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)區(qū)域行政邊界數(shù)據(jù)集(2015)中的曼谷行政邊界矢量數(shù)據(jù),來(lái)源于“國(guó)家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心”,構(gòu)建指標(biāo)所使用的數(shù)據(jù)均利用曼谷行政邊界進(jìn)行裁切。所使用的數(shù)據(jù)及來(lái)源見表1。
1.3.1 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論,利用致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性、承災(zāi)體的脆弱性構(gòu)成曼谷干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架(圖2)。利用PDSI 數(shù)據(jù)基于游程理論計(jì)算干旱強(qiáng)度和干旱頻率,評(píng)估致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性。將這些指標(biāo)相乘計(jì)算得到曼谷地區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(Fan et al., 2017; Dabanli,2018; Alamdarloo et al., 2020):
圖2 曼谷干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架Fig.2 Framework of Bangkok drought disaster risk assessment
式中:Risk表示干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn);Hazard表示干旱災(zāi)害危險(xiǎn)性;Vulnerability 表示脆弱性,反映處于干旱災(zāi)害暴露下的承災(zāi)體易受干旱不利影響的程度。利用“自然斷點(diǎn)法”(Ahmadaali et al., 2021)對(duì)計(jì)算得到的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行分級(jí),得到曼谷地區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布。
在計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)時(shí),將危險(xiǎn)性和脆弱性指標(biāo)相乘而不是相加,避免其中某個(gè)因素為0而另外因素不為零時(shí),將無(wú)風(fēng)險(xiǎn)判別為有風(fēng)險(xiǎn)的情況。
1)危險(xiǎn)性指標(biāo) 干旱指數(shù)是最常用的干旱災(zāi)害危險(xiǎn)性指標(biāo),能反映干旱的嚴(yán)重程度和持續(xù)時(shí)間,在氣候預(yù)測(cè)、干旱監(jiān)測(cè)和干旱早期預(yù)警等研究中具有良好的一致性和適用性(Zhang et al.,2019; Wu et al., 2021)。PDSI 考慮了土壤水分和蒸散發(fā)條件,具有簡(jiǎn)單易得、干旱模擬效果好、適用于歷時(shí)性長(zhǎng)的干旱分析研究等優(yōu)點(diǎn),比其他氣象干旱指數(shù)更適合在月際、年際尺度上評(píng)估地區(qū)的干旱情況,常用于災(zāi)害管理和防災(zāi)減災(zāi)研究(Palmer, 1965;宮甜甜,2018;陶然 等,2020;Xu et al., 2021)。
基于游程理論(蘆佳玉 等,2018;譚方穎 等,2020)利用2000—2020 年月際尺度PDSI 逐像元計(jì)算曼谷的干旱強(qiáng)度和干旱頻率,評(píng)價(jià)干旱致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性。干旱強(qiáng)度定義為一次干旱事件(當(dāng)PDSI連續(xù)<-1時(shí),即發(fā)生了干旱事件),對(duì)應(yīng)PDSI絕對(duì)值的累加和(干旱事件的陰影面積)與該干旱事件歷時(shí)(PDSI 開始<-1 直到PDSI 開始>-1 之間的時(shí)長(zhǎng))的比值;干旱頻率定義為發(fā)生干旱的時(shí)間與總時(shí)間的比值。根據(jù)干旱強(qiáng)度和干旱頻率,定義干旱災(zāi)害危險(xiǎn)性指數(shù)(Fan et al., 2017; Alamdarloo et al.,2020):
式中:P和I分別為干旱強(qiáng)度和干旱頻率;i表示第i像元;n表示年份;累積第i像元2000—2020 年的危險(xiǎn)性指數(shù)作為該像元的危險(xiǎn)性指數(shù)。
2)脆弱性指標(biāo) 脆弱性是承災(zāi)體暴露性、災(zāi)損敏感性和防災(zāi)減災(zāi)能力共同作用的結(jié)果(Dabanli,2018; Sahana et al., 2021)。
本研究基于土地覆蓋數(shù)據(jù)分別評(píng)估曼谷不同土地利用類型的脆弱性。首先,將曼谷的干旱承災(zāi)主體劃分為林地、草地、耕地、城鄉(xiāng)居民用地和濕地水體等,并利用NDVI評(píng)估其中植被的暴露性和敏感性。將人口數(shù)據(jù)和GDP作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),反映暴露在災(zāi)害下的人口數(shù)量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力分布。利用淡水成本距離反映獲取水資源的難易程度,評(píng)估地區(qū)每個(gè)格網(wǎng)的防災(zāi)減災(zāi)能力。
脆弱性值越高代表在干旱災(zāi)害發(fā)生時(shí),暴露的元素對(duì)干旱災(zāi)害更加敏感,越容易受到損害,干旱災(zāi)害造成的損失更嚴(yán)重:
式中:Vulnerability表示脆弱性;VLC為土地覆蓋類型脆弱性;VFWD為標(biāo)準(zhǔn)化后的淡水成本距離脆弱性;VGDP和Vpop分別為標(biāo)準(zhǔn)化后的GDP和人口的脆弱性。
曼谷正在經(jīng)歷快速城市化,節(jié)點(diǎn)內(nèi)城市景觀復(fù)雜多樣,不同生活、農(nóng)業(yè)和工業(yè)地區(qū)的用水特征,水資源管理能力參差不齊,社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值和自然生態(tài)價(jià)值差異巨大,干旱脆弱性在空間上存在巨大差異(Yokota et al., 2020)。土地覆蓋類型數(shù)據(jù)采用國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃(IGBP)定義的分類數(shù)據(jù),反映節(jié)點(diǎn)內(nèi)不同覆蓋類型土地的空間分布差異(Friedl et al., 2010)。參考Fan 等(2017)的脆弱性分類值按照表2所述規(guī)則對(duì)不同IGBP分類下的土地覆蓋類型進(jìn)行脆弱性賦值,得到每年土地覆蓋脆弱性的空間分布。
表2 IGBP分類系統(tǒng)下的土地覆蓋類型脆弱性值Table 2 Vulnerability value of land cover types under IGBP classification system
對(duì)于土地覆蓋類型中的植被類型(包括林地、草地和耕地),NDVI 能反映林地和草地的健康程度,反映耕地作物的年產(chǎn)量,NDVI 的變異系數(shù)體現(xiàn)植被對(duì)外來(lái)干擾的敏感性(張華 等,2021;王鶯 等,2022)。計(jì)算2000—2020 年的年均NDVI 的變異系數(shù),以分析植被健康程度的年際變化差異和穩(wěn)定性,反映植被生態(tài)系統(tǒng)的敏感性,評(píng)估地區(qū)脆弱性:
式中:CVi表示變異系數(shù);SDNDVIi為i像元2000—2020 年的年均NDVI 標(biāo)準(zhǔn)差;——- ——-- -NDVIi為i像 元2000—2020 年NDVI 的多年平均值,植被NDVI 多年年均NDVI變異系數(shù)反映植被敏感性。以0.1為閾值,變異系數(shù)<0.1的植被像元視為穩(wěn)定植被生態(tài)系統(tǒng),賦予較低的敏感性權(quán)重;>0.1 的植被像元視為不穩(wěn)定植被生態(tài)系統(tǒng),將變異系數(shù)歸一化到0.9~1.0并賦予敏感性權(quán)重:
式中:Vcv為變異系數(shù)反映的植被脆弱性的敏感性權(quán)重;CV 為對(duì)應(yīng)像元的年均NDVI 變異系數(shù);CVmin和CVmax分別為曼谷地區(qū)年均NDVI 變異系數(shù)最小值和最大值。
對(duì)于林地和草地,NDVI 是反映自然植被生態(tài)環(huán)境脆弱性的負(fù)向指標(biāo),通常年均NDVI越高,代表植被生長(zhǎng)越健康,越不容易受到干旱災(zāi)害的負(fù)面影響,地區(qū)脆弱性越低。而對(duì)于耕地,NDVI 越高說(shuō)明聚集的暴露元素越多,干旱影響造成的損失潛力越大。將林地和草地年均NDVI 值<0.1 的像元(通常表示非植被地物)去除后,按照負(fù)向指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化;將土地覆蓋類型中林地、草地和耕地的植被脆弱性賦值,植被脆弱性的敏感性權(quán)重和NDVI反映的脆弱性相乘最終得到調(diào)整后的脆弱性:
式中:VClass表示表2提及的植被脆弱性賦值;VLC表示基于表2調(diào)整植被脆弱性后的土地覆蓋類型脆弱性值;NDVI表示相應(yīng)像元的NDVI值。
曼谷的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)嚴(yán)重依賴于水資源,充足的淡水供給能幫助自然植被、農(nóng)作物、工業(yè)生產(chǎn)和社區(qū)人口抵抗干旱侵襲,溝渠、池塘和集水區(qū)等基礎(chǔ)設(shè)施和供水保障措施可降低地區(qū)干旱脆弱性(Garbero and Muttarak, 2013;韓蘭英 等,2015)。水通過(guò)重力匯聚到淡水水體,水道密度越大,單個(gè)像元所代表的地區(qū)獲得同樣多淡水所付出的成本越低。利用曼谷DEM數(shù)據(jù)計(jì)算匯流區(qū),形成水體矢量數(shù)據(jù),以海拔高程為成本,計(jì)算柵格到淡水水體的成本距離,并在研究區(qū)內(nèi)進(jìn)行歸一化,評(píng)估地區(qū)面對(duì)干旱侵襲時(shí)獲取淡水的能力(圖3-a)。
圖3 曼谷干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估因子分布(a.淡水成本距離;b.2020年平均NDVI;c.2020年土地覆蓋類型;d.2020年人口分布;e.2015年GDP;f.2020年12月PDSI)Fig.3 Distribution of Bangkok drought disaster risk assessment factors (a.fresh water distance; b.annual average NDVI in 2020;c.land cover types in 2020; d.population distribution in 2020 ; e.GDP in 2015; f.PDSI in Dec., 2020)
高社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)價(jià)值的地區(qū),分布的承災(zāi)主體數(shù)量更多,比其他地區(qū)遭受損失的可能性更大。GDP是反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵指標(biāo),能準(zhǔn)確有效地衡量地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、財(cái)產(chǎn)資料的分布狀況(Liu and Chen, 2021)。干旱事件發(fā)生時(shí)受影響的人口越多,遭受干旱災(zāi)害造成的損失的可能性也更高,受災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)越高(Zhai et al., 2020)。將每年的人口分布數(shù)據(jù)和2015年GDP(圖3-d、e)分別標(biāo)準(zhǔn)化后,得到曼谷節(jié)點(diǎn)的GDP 脆弱性和每年人口脆弱性。
3)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化 評(píng)估涉及到的指標(biāo)類型復(fù)雜量綱不一,因此在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí),先將每個(gè)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,使其具有可比性(樊榮,2020;Kim et al., 2021):
式中:Ii是標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo);Indexi是原始的指標(biāo)值;Indexmin和Indexmax分別為原始指標(biāo)值的最小和最大值。
1.3.2 風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)分析 構(gòu)建危險(xiǎn)性指標(biāo)、脆弱性指標(biāo)和風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果的2000—2020年時(shí)間序列,利用一元線性回歸方法與Mann-Kendall(M-K)檢驗(yàn)分析干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)精細(xì)尺度的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)。
1)一元線性回歸分析 一元線性回歸分析方法可以利用斜率定量表達(dá)趨勢(shì)變化方向及其大?。↙i et al., 2019):
式中:y和x分別表示觀測(cè)的要素值及對(duì)應(yīng)的年份;a為斜率,a為正表示趨勢(shì)增大,a為負(fù)表示趨勢(shì)減小,其絕對(duì)值表示趨勢(shì)的強(qiáng)弱;b為回歸的截距。
2)Mann-Kendall(M-K)檢 驗(yàn) Mann-Kendall(M-K)檢驗(yàn)是一種基于秩的非參數(shù)檢驗(yàn)方法,常被用于評(píng)價(jià)水文氣象要素的時(shí)間序列變化趨勢(shì)及顯著性(Li et al., 2020; Han et al., 2021)。M-K檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量S的計(jì)算過(guò)程:
式中:S是M-K檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量,xj、xk為時(shí)間序列的順序值;n為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。計(jì)算得到的S值為正表示上升趨勢(shì),負(fù)值表示下降趨勢(shì)。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度>10時(shí)采用帶有期望(E)和方差(var)的正態(tài)分布進(jìn)行檢驗(yàn)。
S的平均值為E(S)=0,S的方差(var)為:
式中:ti表示值為i時(shí)的捆綁數(shù)。只有當(dāng)數(shù)據(jù)包含i的捆綁值時(shí),才使用分子中的求和項(xiàng)。標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量(ZMK)由下式給出:
ZMK值是標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量,服從均值為0,方差為1的正態(tài)分布,ZMK為正值表示上升趨勢(shì),負(fù)值表示下降趨勢(shì)。在顯著性水平a上進(jìn)行顯著性測(cè)試,當(dāng)|ZMK|>Z1-a/2時(shí),零假設(shè)被拒絕,時(shí)間序列中存在顯著趨勢(shì),Z1-a/2從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表中獲得。當(dāng)|ZMK|≥1.96時(shí),表示通過(guò)95%的顯著性檢驗(yàn),當(dāng)|ZMK|≥2.576時(shí),表示通過(guò)99%的顯著性檢驗(yàn)(Gocic and Trajkovic,2013)。
2.1.1 2000—2020 年曼谷干旱災(zāi)害特征 以PDSI=-1作為閾值識(shí)別干旱事件,評(píng)估2000—2020年干旱災(zāi)害的危險(xiǎn)性特征。圖4顯示,2002、2004、2005、2015、2016、2017、2019、2020年曼谷發(fā)生了干旱事件,其中,2005年干旱情況最為嚴(yán)重,對(duì)曼谷的經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。2008年曼谷再次遭受嚴(yán)重干旱,造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。2015—2017 年曼谷發(fā)生了連續(xù)干旱事件,并且2015 年是近10 年最嚴(yán)重的干旱災(zāi)害,期間湄南河水量不足,城區(qū)缺乏降水,發(fā)生海水倒灌,加劇了旱情,曼谷遭受了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失(Tang, 2015; Ikeda and Palakhamarn, 2020)。
圖4 曼谷2000—2020年P(guān)DSIFig.4 PDSI of Bangkok from 2000 to 2020
基于游程理論,以PDSI<-1作為識(shí)別干旱是否發(fā)生的閾值,使用2000—2020 年曼谷月均PDSI 進(jìn)行干旱事件識(shí)別,并繪制干旱強(qiáng)度(圖5-a)和干旱頻率(圖5-b)分布圖。
圖5 曼谷干旱強(qiáng)度(a)和干旱頻率(b)分布Fig.5 Drought magnitude(a) and frequency(b) distributions of Bangkok
2000—2020年的曼谷干旱強(qiáng)度與干旱頻率空間分布差異較大。干旱強(qiáng)度較低的地區(qū)主要分布在曼谷中部地區(qū)(包括幾乎整個(gè)暖武里府)、佛統(tǒng)府西北部和南部、巴吞他尼府大部分地區(qū),以及沙沒沙空府東部和曼谷都市區(qū)北部的部分地區(qū)。干旱強(qiáng)度最高的地區(qū)在沙沒沙空府南部,沙沒沙空府平均干旱強(qiáng)度值最高達(dá)到24.97,略高于沙沒巴干府的平均干旱強(qiáng)度值(24.8),暖武里府的平均干旱強(qiáng)度值最低為18.97,遭受干旱災(zāi)害的程度最低。
干旱頻率最高的是巴吞他尼府,其平均干旱頻率為38.96%,最大干旱頻率達(dá)到46.83%。其次是佛統(tǒng)府,平均干旱頻率為37.61%,并且佛統(tǒng)府干旱頻率由北向南逐漸降低。平均干旱頻率最低的行政區(qū)為沙沒巴干府(26.67%),曼谷都市區(qū)、沙沒沙空府和暖武里府的平均干旱頻率分別為28.65%、31.10%和32.73%。曼谷的干旱頻率由西北向東南逐漸降低,干旱頻率高的地區(qū)主要分布在曼谷節(jié)點(diǎn)北部,越靠近南方的泰國(guó)灣干旱頻率越低,并且較低干旱頻率的地區(qū)土地覆蓋類型大多為城鄉(xiāng)居民用地(圖3-c)。
2000—2020 年,曼谷節(jié)點(diǎn)中部的干旱強(qiáng)度最低,干旱強(qiáng)度較高的地區(qū)主要分布在南部,但南部擁有較低的干旱頻率。北部的干旱頻率高于南部,但北部部分地區(qū)的干旱強(qiáng)度較低。
2.1.2 曼谷干旱風(fēng)險(xiǎn)空間特征 分別將2000—2020年曼谷干旱災(zāi)害危險(xiǎn)性、脆弱性和風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行累加,并繪制空間分布(圖6)。曼谷干旱危險(xiǎn)性空間分布特征與干旱頻率空間分布特征(見圖5-b)一致,曼谷2000—2020年的干旱危險(xiǎn)性空間分布主要由干旱頻率決定。
圖6 曼谷干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果分布(a.干旱危險(xiǎn)性;b.干旱脆弱性;c.干旱風(fēng)險(xiǎn)值;d.干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí))Fig.6 Results of Bangkok drought disaster risk assessment (a.Hazard distribution ;b.Vulnerability distribution ; c.Risk value distribution ; d.Risk level)
干旱脆弱性高的地區(qū)主要分布在曼谷都市區(qū)中部,佛統(tǒng)府西北部以及沙沒巴干府西部(圖6-b),曼谷都市區(qū)中部和沙沒巴干府西部水系分布較稀疏,淡水成本距離較高,防災(zāi)減災(zāi)能力較弱(圖3-a),并且上述地區(qū)主要是城鄉(xiāng)居民用地(圖3-c),人口分布密集、GDP高,具有較高的干旱災(zāi)害暴露性(圖3-d、e),這些因素共同作用導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐母珊蹈叽嗳跣浴A硗?,佛統(tǒng)府西北部耕地地區(qū)的淡水成本距離較高、NDVI值較低,盡管GDP和人口分布不高,但仍表現(xiàn)出較高的干旱脆弱性。曼谷都市區(qū)的平均脆弱性最高,為3.094 2,略高于沙沒巴干府的2.859 2,平均脆弱性最低為巴吞他尼府1.992 5。
沙沒沙空府西北部的NDVI高、植被健康狀況好、淡水成本距離值較低,使該地區(qū)不易受到干旱災(zāi)害的影響,降低了干旱脆弱性。巴吞他尼府東部以耕地為主,其NDVI較高,反映耕地作物產(chǎn)量高,分布的暴露元素更多,但該地區(qū)的水體密布、淡水成本距離值較低,有效降低了干旱脆弱性。位于曼谷都市區(qū)與沙沒巴干府交界的Bang Kachao,是一個(gè)被湄南河包圍的半島,有“曼谷綠肺”之稱,表現(xiàn)出與周邊完全不同的脆弱性,其主要是因?yàn)樵摰氐闹脖桓采w率較高、水資源充沛、人口分布比較分散。城市中的公園、綠地等設(shè)施調(diào)整了城市表面的結(jié)構(gòu)、改善了城區(qū)環(huán)境,有助于提高城市對(duì)氣候變化、城市熱島效應(yīng)、干旱等不利影響的適應(yīng)性,有效減少了干旱災(zāi)害的影響,降低了城市的干旱脆弱性(Sommeechai et al., 2018; Keeratikasikorn and Bonafoni, 2018; Tor-Ngern and Leksungnoen, 2020)。
曼谷的干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)可分為極低、低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)和極高風(fēng)險(xiǎn),面積分別占24.94%、33.42%、20.98%、15.78%和4.88%,中等及以上的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)面積占41.64%(圖6-d)。曼谷絕大多數(shù)極高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)出現(xiàn)在佛統(tǒng)府西北部和巴吞他尼府中部,最高風(fēng)險(xiǎn)值出現(xiàn)在佛統(tǒng)府(99.719 1),但平均風(fēng)險(xiǎn)值最高的行政區(qū)為曼谷都市區(qū)(圖6-c),高脆弱性和高危險(xiǎn)性使這些地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)值極大。曼谷中部城鄉(xiāng)居民用地部分的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均處于中風(fēng)險(xiǎn)及以上,其人口密集、淡水成本距離較高,與較高的脆弱性空間分布一致。從巴吞他尼府、暖武里府、曼谷都市區(qū)到沙沒巴干府的風(fēng)險(xiǎn)值逐漸降低,這與危險(xiǎn)性“北高南低”的空間分布規(guī)律一致。未來(lái)這些干旱風(fēng)險(xiǎn)極高的地區(qū)需要加強(qiáng)水資源管理,降低脆弱性,控制干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。
盡管曼谷北部危險(xiǎn)性高,但是在佛統(tǒng)府東北部、暖武里府北部、巴吞他尼府的西北和東北部等地仍具有低風(fēng)險(xiǎn)及以下的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)。這些風(fēng)險(xiǎn)較低的地區(qū),空間分布特征與脆弱性一致,這主要是淡水成本距離的降低提高了防災(zāi)減災(zāi)能力,降低了地區(qū)脆弱性和干旱風(fēng)險(xiǎn)。在沙沒沙空府東南部、曼谷都市區(qū)南部、沙沒巴干府西南部及東南部的沿海地區(qū),盡管具有較高的脆弱性,但在較低危險(xiǎn)性的影響下,這些地區(qū)有低及更低的干旱風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)存在。
2.2.1 一元線性回歸趨勢(shì)分析結(jié)果 將曼谷2000
—2020年的危險(xiǎn)性、脆弱性以及干旱風(fēng)險(xiǎn)時(shí)間序列進(jìn)行一元線性回歸分析,圖7顯示,曼谷的危險(xiǎn)性、脆弱性和風(fēng)險(xiǎn)均呈現(xiàn)線性上升趨勢(shì)。
圖7 曼谷干旱災(zāi)害危險(xiǎn)性(a)、脆弱性(b)和風(fēng)險(xiǎn)(c)一元線性回歸斜率的空間分布Fig.7 Spatial distribution of slopes of unary linear regression on drought risk(a), vulnerability(b) and hazard(c) in Bangkok
曼谷干旱危險(xiǎn)性線性回歸斜率的空間分布與危險(xiǎn)性的空間分布(圖6-a)特征一致,危險(xiǎn)性越高的地區(qū),危險(xiǎn)性的斜率越大。其中,巴吞他尼府斜率平均值最大(0.969 9/a),其次是佛統(tǒng)府(0.865 8/a),這些地區(qū)遭受氣象干旱災(zāi)害的危險(xiǎn)性呈較快上升趨勢(shì),未來(lái)遭受更嚴(yán)重干旱事件威脅的可能性增加得最快。危險(xiǎn)性平均斜率最小的是沙沒沙空府(0.642 8/a),其次是沙沒巴干府(0.659 3/a)、曼谷都市區(qū)(0.687 9/a)和暖武里府(0.745 1/a)。
曼谷干旱脆弱性線性回歸斜率(圖7-b)也與脆弱性評(píng)估結(jié)果(圖6-b)的空間分布特征較為相近,脆弱性越高的地區(qū),斜率越大,脆弱性上升越快。干旱脆弱性增長(zhǎng)速度快的這些地區(qū)主要是佛統(tǒng)府西北部的耕地和植被覆蓋區(qū),以及曼谷中部的城鄉(xiāng)居民用地區(qū)域,這些地區(qū)是干旱災(zāi)害管理需要關(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域。脆弱性上升較慢的地區(qū)主要是城鄉(xiāng)居民用地周邊的草地、耕地以及永久濕地和水體,主要分布在佛統(tǒng)府中部、暖武里府西部、巴吞他尼府東部和西部、沙沒沙空府西部、沙沒巴干府東部和曼谷都市區(qū)東部。在行政區(qū)尺度上,脆弱性線性回歸斜率平均值由大到小分別為曼谷都市區(qū)(0.010 4/a)、沙沒巴干府(0.009 6/a)、沙沒沙空府(0.008 0/a)、暖 武 里 府(0.007 6/a)、佛 統(tǒng) 府(0.006 9/a)和巴吞他尼府(0.006 7/a)。
干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)線性回歸斜率最大的地區(qū)位于佛統(tǒng)府西北部,但斜率平均值最大的是曼谷都市區(qū)(0.098 0/a),斜率較大的地區(qū)還分布在巴吞他尼府中部和沙沒巴干府西部,這些地區(qū)具有相對(duì)較高并且呈現(xiàn)上升趨勢(shì)的干旱脆弱性,未來(lái)面臨干旱災(zāi)害帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)較高(圖7-c)。沙沒沙空府風(fēng)險(xiǎn)斜率平均值最?。?.072 3/a),佛統(tǒng)府東部及南部、沙沒沙空府西北部、暖武里西部和中部的部分地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)斜率較小。曼谷都市區(qū)東部和巴吞他尼府的東部是草地、耕地和水體,其風(fēng)險(xiǎn)變化斜率比西部的城鄉(xiāng)居民用地更小。
總的來(lái)說(shuō),曼谷中部、北部及西北部分地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)上升較快,2000—2020年這些地區(qū)遭受干旱災(zāi)害損失的可能性在升高,未來(lái)需加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管理。曼谷南部的濕地和水體豐富地區(qū),西部的草地和城鄉(xiāng)居民用地周邊脆弱性斜率較小、風(fēng)險(xiǎn)斜率較小,未來(lái)適合進(jìn)行產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、投資布局和工業(yè)生產(chǎn)建設(shè),并且仍需注意干旱災(zāi)害管理,做好干旱預(yù)防工作。
2.2.2 Mann-Kendall 檢驗(yàn)結(jié)果 在危險(xiǎn)性M-K 趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果中(圖8-a),2000—2020年曼谷東部地區(qū)危險(xiǎn)性上升,上升區(qū)域面積占43.31%,西部地區(qū)危險(xiǎn)性下降,下降區(qū)域面積占56.69%,但變化趨勢(shì)均不顯著(|ZMK|<1.96),與一元線性回歸斜率(圖7-a)所反映的變化趨勢(shì)空間分布不同。
圖8 曼谷干旱風(fēng)險(xiǎn)M-K檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的空間分布(a.危險(xiǎn)性;b.脆弱性;c.風(fēng)險(xiǎn)性)Fig.8 The spatial distribution of M-K test statistics of drought risk in Bangkok (a.risk; b.vulnerability; c.hazard)
在脆弱性M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果中(圖8-b),曼谷節(jié)點(diǎn)有52.24%的地區(qū)脆弱性具極顯著上升的趨勢(shì)(|ZMK|>2.576,通過(guò)99%的顯著性檢驗(yàn)),有7.08%的地區(qū)顯著上升(2.576>|ZMK|>1.96,通過(guò)95%的顯著性檢驗(yàn)),33.91%的地區(qū)變化趨勢(shì)不顯著(|ZMK|<1.96),脆弱性極顯著下降(|ZMK|>2.576)的地區(qū)占3.76,顯 著 下 降(2.576>|ZMK|>1.96) 的 地 區(qū) 有3.02%。沙沒沙空府極顯著上升的地區(qū)比例最高,達(dá)到71.23%,其次是曼谷都市區(qū)極顯著上升比例達(dá)到64.39%,與線性趨勢(shì)評(píng)估得出的曼谷都市區(qū)上升趨勢(shì)最大的結(jié)論一致,但是曼谷都市區(qū)中心區(qū)域上升趨勢(shì)不顯著,與線性上升較快的趨勢(shì)不一致,可能與人口等暴露元素較為飽和有關(guān),但周邊的城鄉(xiāng)居民用地和植被覆蓋區(qū)的脆弱性上升趨勢(shì)極顯著。近年來(lái)隨著城市擴(kuò)張,曼谷周邊地區(qū)逐漸城市化,這些耕地、草地和水體區(qū)域,是人口和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要地區(qū),將面臨更高的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)(Khamchiangta and Dhakal, 2020)。佛統(tǒng)府西北部耕地脆弱性在M-K趨勢(shì)中判斷為不顯著及下降的趨勢(shì),然而在圖7-b的線性回歸趨勢(shì)中斜率上升最快。
干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的M-K檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量值受危險(xiǎn)性空間分布的影響較明顯,呈現(xiàn)明顯的東西分布特征,其中極顯著和顯著上升趨勢(shì)的像元總共僅占0.08%(|ZMK|>2.576)和0.11%(|ZMK|>1.96),分布在沙沒巴干府和曼谷都市區(qū)南部湄南河入??诟浇尸F(xiàn)顯著下降的地區(qū)僅占0.01%(|ZMK|>1.96),其余41.61%的地區(qū)呈現(xiàn)不顯著上升,58.2%的地區(qū)呈現(xiàn)不顯著下降。
一元線性回歸分析和M-K 趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果顯示,干旱風(fēng)險(xiǎn)與脆弱性的線性變化趨勢(shì)空間分布一致,干旱風(fēng)險(xiǎn)上升速度與危險(xiǎn)性一樣符合“北高南低”的分布規(guī)律。M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果顯示曼谷脆弱性顯著上升,而危險(xiǎn)性和風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)不顯著的“東升西降”特征。兩種方法進(jìn)行趨勢(shì)分析所依據(jù)的原理和側(cè)重點(diǎn)不同,一元線性回歸分析主要關(guān)注線性關(guān)系和趨勢(shì),而M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)則更注重趨勢(shì)的顯著性和方向,但分析結(jié)果都顯示曼谷需要進(jìn)行干旱脆弱性管理。
曼谷的干旱頻率呈現(xiàn)由北向南逐漸降低的空間分布特征,與干旱強(qiáng)度的空間分布并不完全一致。曼谷位于泰國(guó)灣以北,緊靠海洋,地表盛行風(fēng)帶來(lái)泰國(guó)灣的濕氣,使曼谷中部和南部,包括沙沒巴干府的干旱頻率降低(Chankasem et al., 2021)。然而這些干旱頻率較低的地區(qū),主要是城鄉(xiāng)居民用地,以及部分草地和水體,城市表面和城市活動(dòng)往往會(huì)增強(qiáng)對(duì)流,盡管會(huì)降低干旱頻率,但旱季降水量顯著減少,導(dǎo)致干旱強(qiáng)度更強(qiáng),顯著影響了干旱危險(xiǎn)性的空間分布特征(Lacombe et al., 2012)。
在曼谷干旱脆弱性的評(píng)估過(guò)程中,同時(shí)考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件和生態(tài)環(huán)境的影響,能讓干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和分析結(jié)果更符合實(shí)際,增強(qiáng)對(duì)城市干旱風(fēng)險(xiǎn)影響機(jī)制的理解。通常GDP越高、人口分布越密集的地區(qū)往往脆弱性越高,干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)也越高(Shi et al., 2016)。曼谷水網(wǎng)密布,湄南河穿過(guò)城市中心,在城市和人口密集地區(qū)增加了森林、公園、濕地、池塘等生態(tài)設(shè)施,有效降低了曼谷的淡水成本距離(圖3-a)。曼谷發(fā)展了可持續(xù)的農(nóng)業(yè)系統(tǒng),例如巴吞他尼府東部有大片耕地,引入了密集的人工水渠,有效降低了農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活用水成本,這些地區(qū)往往比中心城區(qū)具有更高的植被覆蓋率及更低的脆弱性(Yokota et al., 2020)。有些地區(qū)未能有效引入水系,淡水成本距離較高,例如佛統(tǒng)府西北部及南部、曼谷都市區(qū)東北部以及沙沒巴干府北部。
城市地區(qū)生產(chǎn)資料更集中,防災(zāi)減災(zāi)設(shè)施更加完善,有助于降低干旱脆弱性。人口分布和GDP的空間分布常作為脆弱性的暴露因素,但城市景觀復(fù)雜多樣,不同景觀下的脆弱性需要考慮的因素不同,不足以解釋城市復(fù)雜的干旱脆弱性構(gòu)成機(jī)制(張強(qiáng) 等,2011)。本研究結(jié)合精細(xì)的土地覆蓋類型數(shù)據(jù)和NDVI細(xì)化不同城市表面的脆弱性,能夠準(zhǔn)確反映脆弱性的空間分布和動(dòng)態(tài)變化,有助于提升干旱災(zāi)害應(yīng)對(duì)能力,對(duì)地區(qū)發(fā)展、建設(shè)、管理、以及投資決策具有重要意義(Yu et al., 2017; Pak-Uthai and Faysse, 2018)。
本研究針對(duì)曼谷面對(duì)的干旱災(zāi)害問(wèn)題,基于2000—2020 年精細(xì)尺度的數(shù)據(jù),利用自然風(fēng)險(xiǎn)理論,構(gòu)建致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性、承災(zāi)體的脆弱性綜合評(píng)價(jià)體系評(píng)估干旱災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn),并分析了行政區(qū)尺度和像元尺度的干旱評(píng)估因素以及指標(biāo)的空間分布和變化趨勢(shì),得出的主要結(jié)論為:
1)佛統(tǒng)府北部、暖武里府北部及巴吞他尼府北部干旱危險(xiǎn)性高,暖武里府南部、曼谷都市區(qū)西部、沙沒沙空府東部及沙沒巴干府的干旱危險(xiǎn)性較低。曼谷干旱強(qiáng)度和干旱頻率受盛行風(fēng)和城市活動(dòng)影響,危險(xiǎn)性呈由北向南逐漸降低的特點(diǎn),與干旱頻率一致。
2)曼谷都市區(qū)中部、佛統(tǒng)府西北部以及沙沒巴干府西部的干旱脆弱性高,主要是自然條件限制、人口和經(jīng)濟(jì)的集中以及城市發(fā)展與建設(shè)等因素共同作用的結(jié)果。通過(guò)改善綠化環(huán)境、引入水系等手段,可提高應(yīng)對(duì)干旱災(zāi)害的能力。
3)曼谷有較高的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),并且存在區(qū)域差異,極高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)出現(xiàn)在佛統(tǒng)西北部和巴吞他尼府中部,與人口分布和淡水成本距離有關(guān)。干旱風(fēng)險(xiǎn)空間分布與脆弱性分布特征較一致。
4)巴吞他尼府和佛統(tǒng)府的危險(xiǎn)性上升較快,佛統(tǒng)府西北部和曼谷中部城鄉(xiāng)居民用地的干旱脆弱性上升較快,佛統(tǒng)府西北部和曼谷都市區(qū)中部干旱風(fēng)險(xiǎn)上升較快,需加強(qiáng)干旱風(fēng)險(xiǎn)管理。干旱脆弱性和風(fēng)險(xiǎn)上升較慢,適合進(jìn)行產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和投資布局和生產(chǎn)建設(shè)。
5)M-K 趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果顯示曼谷大部分地區(qū)脆弱性呈現(xiàn)顯著上升的趨勢(shì),曼谷都市區(qū)周邊的城鄉(xiāng)居民用地和植被覆蓋區(qū)的脆弱性上升趨勢(shì)極顯著。危險(xiǎn)性和風(fēng)險(xiǎn)均呈現(xiàn)“東升西降”的空間分布特征,但變化趨勢(shì)均不顯著。
本文基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論,對(duì)曼谷進(jìn)行精細(xì)尺度的干旱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,采用不同側(cè)重點(diǎn)的趨勢(shì)分析方法,掌握了干旱風(fēng)險(xiǎn)及影響因素的空間分布特征,和變化趨勢(shì)的空間分布特征。本文能為災(zāi)害管理部門準(zhǔn)確提供風(fēng)險(xiǎn)信息,有助于提高地區(qū)干旱風(fēng)險(xiǎn)管理和預(yù)警水平,幫助更好地理解和應(yīng)對(duì)干旱災(zāi)害。研究發(fā)現(xiàn)曼谷面臨的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),曼谷的城鄉(xiāng)居民用地及周邊潛在的城市擴(kuò)張地區(qū)需要加強(qiáng)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理。增加植被覆蓋率、提高水管理效率、合理規(guī)劃人口和改善城市生態(tài)結(jié)構(gòu)能有效降低干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。