跨时空尺度多系统干旱组合风险仿真与应对模式研究

With the increasing impact of climate change and human activities, drought, as the extreme process in water cycle, happens in more area with higher frequency, and now it endangers the water and ecology security in river basin. Although drought first happens in meteorological system, it will ransfer to the social and economic system with "natural-artificial" dualistic water cycle process, and finally caused the imbalance between the supply and demand of water resources, which lead to socio-economic drought.This kind of drought in multi-systems can develop in different spatial scales, the local scale, regional and even global scales. This project aim to the according to the characteristics of drought in multi-system and acrossing different spatio-temporal scales, considering meteorological drought and social economy drought, propose the assessment system and quantitatively identify method for social economy drought based on the coordination between the supply and demand of water resources system. analyze the return period between meteorological drought and the social economy drought, identify impact factors in the process of drought transfer and its contribution rate, build drought risk simulation model for different regions and scales, find the model of response. This study will take Yunnan Province as the research area to carry out empirical research. Through this project research, theory and technology for drought response in change environment will be further develop, and provide direct scientific support for comprehensive response to the drought in Yunnan province.

作为水循环过程的一类极值过程，干旱随着气候变化和人类活动影响的深入，呈现出广发频发态势，危及到流域的水安全和生态安全。干旱虽然首先表征为气象事件，但其会随着“自然-社会”二元水循环过程向社会经济系统传递，最终引发水资源供需失衡，导致社会经济干旱的发生，而这种多系统的干旱又发展在不同的时空间尺度上，既有局部效应，又有区域甚至全局影响。本项目针对干旱的多系统和跨时空尺度特征，面向气象干旱和社会经济干旱，提出基于水资源系统供需协调的社会经济干旱量化评估体系，深入气象干旱与社会经济干旱的组合重现期，识别干旱传递过程中的影响因子及其贡献率，构建跨区域多重干旱组合风险仿真模型，提出应对模式，并以我国云南为研究区开展实证研究。通过本项目研究，将进一步发展变化环境下干旱应对理论与技术，并为云南干旱综合应对提供直接科学依据。

干旱虽然首先表征为气象事件，但其会随着“自然-社会”二元水循环过程向社会经济系统传递，最终引发水资源供需失衡，导致社会经济干旱的发生，而这种多系统的干旱又发展在不同的时空间尺度上，既有局部效应，又有区域甚至全局影响。本项目针对干旱的多系统和跨时空尺度特征，面向气象干旱和社会经济干旱，提出基于水资源配置的社会经济干旱量化评估体系，识别干旱传递过程中的影响因子，构建跨区域多重干旱组合风险仿真模型，并以我国云南为研究区开展实证研究。研究成果主要有以下四方面：.（1）干旱空间特征与时间序列分析。分析研究区降水、径流的水文气象要素时空分异特征，利用长序列气象观测资料，分析干旱指标所表征的干旱时空间特征，选取气象干旱指标分析不同尺度下干旱历时、干旱强度、干旱频率等干旱变量的演变规律。.（2） 基于水资源系统模拟的社会经济干旱量化评价。综合考虑区域下垫面、水源及供水特性、分行业需水和水资源配置与调度的影响，建立精细化水资源模拟与配置模型，利用水资源配置模型对水资源系统进行长序列模拟，识别总体及分行业供需平衡过程，以缺水程度为指标开展研究区社会经济干旱评估，识别分区社会干旱程度。.（3） 跨区域干旱组合概率及跨区域干旱组合风险分析。建立不同区域之间干旱发生组合概率模型，分析研究区内不同分区水文气象要素丰枯组合概率，及水量丰枯区域之间的干旱组合概率分析；建立宏观尺度上跨区域气象干旱的联合概率分布，在此基础上构建不同区域气象干旱组合风险预测的贝叶斯仿真模型，实现对跨区域干旱的组合风险分析。.（4） 多要素对干旱影响贡献分析及不同尺度干旱应对模式。基于精细化水资源配置模型，采用多情景模拟推演，定量识别不同时间尺度气象干旱情景及节水、工程方案对社会经济干旱的影响关系，定量识别不同应对方案对“气象干旱”向“社会经济干旱”传递过程的影响。在此基础上，针对1个月、3个月、6个月、12个月及三年连旱，基于多情景分析，确定干旱应对模式并分析其应对效果。.通过本项目研究，将进一步发展变化环境下干旱应对理论与技术，并为云南干旱综合应对提供直接科学依据。