论气候变暖背景下干旱和干旱灾害风险特征与管理策略

　　摘要:干旱是全球影响最广泛的自然灾害，给人类带来了巨大的危害，近百年气候显著变暖使干旱灾害及其风险问题更加突出。目前，对干旱和干旱灾害风险的内在规律理解并不全面，对气候变暖背景下干旱和干旱灾害风险的表现特征认识也比较模糊。在系统总结国内外已有干旱和干旱灾害风险研究成果的基础上，归纳了干旱灾害传递过程的基本规律及干旱灾害的本质特征，综合分析了干旱灾害风险关键要素的主要特点及其相互作用关系，讨论了气候变暖对干旱和干旱灾害风险的影响特点，探讨了干旱灾害风险管理的基本要求。在此基础上，提出了干旱灾害防御的主要措施及干旱灾害风险管理的重点策略。

　　关键词:干旱灾害;风险评估与管理;气候变暖;干旱灾害传递过程;干旱防御措施

　　1、引言

　　干旱灾害与地球环境相伴而生，是地球上空间范围较广、持续时间较长和长期对社会经济和环境影响最严重的自然灾害，人类从诞生伊始就遭受干旱灾害的困扰。干旱与干旱气候区的永久性干气候状态不同，它是指某个时段的暂时性相对干旱状态。因此，无论是湿润地区还是干燥地区都会发生干旱。而且，与洪水等自然灾害相比，重大干旱灾害会引起更大量的人员死亡，迫使大规模人群背井离乡，甚至还会造成文明消亡和朝代更迭，是地球上最具破坏力的自然灾害之一。干旱还与土地退化和荒漠化密切关联，对许多发展中国家造成了特别惨痛的后果。尽管，由于各地地理环境差异使得干旱灾害特性很不同，但全球已普遍认识到干旱会造成生命财产损失、生态退化和社会动荡等一系列问题。

　　我国大部分地区处于季风气候影响区，是一个干旱灾害频发的国家。在我国，干旱灾害是造成农业经济损失最严重的气象灾害。研究表明，我国每年干旱灾害损失占各种自然灾害总和的15%以上，在1949—2005年发生的5种主要气象灾害中，干旱灾害频次约占总自然灾害的1/3，平均每年干旱受灾面积约为2188万hm2，占自然灾害受灾总面积的57%，均为各项灾害之首。粮食因旱灾减产占总产量的4．7%以上，干旱灾害的影响比其他任何自然灾害都要大。

　　研究表明，20世纪70年代以来，气候变暖不仅增加了大气的持水能力，而且还改变着大气环流格局，使全球干旱不断加重。如今，干旱灾害正在成为一种新的气候常态，其出现的频率更高、持续的时间更长、波动的范围更大，对国民经济特别是农业生产造成的影响也更为严重。尤其是1980年以来，干旱已经造成全球约56万人死亡，干旱引发的战争或冲突造成的影响也特别突出，农业、牧业、水资源、渔业、工业、供水、水力发电、旅游业等许多社会经济部门正在因干旱灾害遭受越来越重的损失。如1990年发生在非洲南部的干旱就造成津巴布韦水电量减少2/3左右，农业生产下降约45%，导致其股票市场损失62%，国民生产总值也因此下降了约11%。美国2012年遭遇的20世纪30年代“尘暴”灾害以来最严重的干旱灾害，造成了严重的粮食减产和粮价飙升，玉米和小麦价格分别暴涨了60%和26%，牲畜和畜牧产品的价格及肉和奶制品的价格也大幅攀升，不仅引发了全球性的粮食安全危机，也引起了人们对干旱问题的新思考。

　　干旱作为一种自然灾害会对人类的生命健康、财产和生存环境等带来直接或间接的不利影响，这种不利影响发生的强度和频次可称为干旱灾害风险，它客观反映了干旱灾害对人类的直接危害和潜在威胁的可能性大小。干旱灾害风险服从干旱灾害形成规律和统计学的概率分布规律，受干旱致灾因子危险性、干旱承灾体脆弱性、干旱孕灾环境敏感性和干旱防灾能力不可靠性等多种因素相互作用影响。事实上，全球许多地区处于干旱灾害风险之中，并遭受着干旱灾害的直接或间接威胁。我国是全球经常暴露于干旱灾害危险区人口最多的国家，也是干旱灾害风险比较高的地区，人民生活和社会经济发展严重受干旱灾害风险制约，我国和印度加起来有高达1亿左右人口受干旱灾害威胁。

　　许多发达国家正在通过制定科学有效的干旱灾害风险管理方案，建立干旱灾害风险分析评估系统，对干旱灾害风险进行客观评估和及时预警，并在此基础上采取科学合理的防御行动和应对措施，以达到预防、控制和降低干旱灾害风险的目的。美国等发达国家为了缓解干旱灾害引发的高风险影响，特别是持续性和破坏性干旱带来的巨大风险，正在干旱灾害风险管理框架下建立一系列干旱灾害风险应对措施。

　　气候变暖不仅使干旱灾害形成和发展过程更加复杂，而且也使干旱灾害风险影响因素变得更加多样。气候变暖背景下，干旱灾害及其风险形成过程正表现出一些新的特征，也引发了一些令人困惑的新问题。应该说，目前已经对干旱灾害形成过程和内在特征开展了一些研究，也取得了一定研究进展，对气候变暖背景下干旱灾害及其风险问题也有所关注。但总体而言，对干旱灾害及其风险的内在规律理解并不系统，对气候变暖背景下干旱灾害及其风险的新特征认识也不全面，这在客观上影响了目前干旱灾害防御和风险管理水平的提高。

　　为此，本文试图在总结归纳国际上以往研究成果的基础上，综合分析干旱灾害的本质特征，更加系统地认识影响干旱灾害风险的关键物理要素，探讨气候变暖对干旱灾害及其风险的影响特点和规律，为提高干旱灾害防御和风险管理水平提供科学参考依据。

　　2、干旱灾害的传递过程及主要特征

　　干旱灾害是一种发源于降水异常偏少和温度异常偏高等气象要素变化，而作用于农业、水资源、生态和社会经济等人类赖于生存和发展的基础条件，并能够对生命财产和人类生存条件造成负面影响的自然灾害。在国际上，通常将干旱分为4类:即气象干旱、农业干旱、水文干旱和社会经济干旱。如果再详细一些，还应该加上生态干旱。

　　它虽然与农业干旱类似，但又区别于农业干旱。在加强生态文明建设的今天，把生态干旱分离出来是十分必要的。气象干旱实际上主要反映了降雨强度及其概率特征，而农业干旱、生态干旱、水文干旱和社会经济干旱则分别表征了气象干旱对农业、生态、水资源和社会经济活动的影响程度。

　　2．1干旱灾害传递过程

　　从本质上讲，这5类干旱并不是相互独立的，它们反映的是从干旱发生到产生灾害或影响的链状传递过程，5类干旱实际上就是干旱传递到不同阶段的具体表现。即使出现了气象干旱，如果不再向下传递也不一定会发生农业干旱、生态干旱、水文干旱和社会经济干旱。任何单一干旱类型只是从不同侧面描述了干旱的发展特征，并不能全面反映干旱灾害特征。

　　当气象干旱发生后，在合适的条件第1期张强等:论气候变暖背景下干旱和干旱灾害风险特征与管理策略下，会向农业干旱、生态干旱和水文干旱并行传递，当农业干旱、生态干旱和水文干旱发展到一定程度后又会向社会经济干旱传递。农业干旱、生态干旱和水文干旱一般是并行发展的。但在依靠河流或水库灌溉的地区，水文干旱可能要更早一些，它发生后再向农业干旱和生态干旱传递。而且，农业干旱、生态干旱、水文干旱的内部也存在明显的传递过程。如农业干旱内部是最先由土壤干旱传递到作物生理干旱，再由作物生理干旱传递到作物生态干旱，最后由作物生态干旱传递到粮食产量形成;生态干旱内部也有类似的传递过程;而水文干旱内部则最先由积雪干旱传递到冰川积雪干旱，再由冰川积雪干旱传递到河流干旱，由河流干旱传递到水库干旱，最后由水库干旱传递到水资源减少。当然，在较小流域，水文干旱内部不一定要经过冰川积雪干旱的传递过程，可最先直接由河流干旱传递到水库干旱，再由水库干旱传递到水资源减少。对农业干旱和生态干旱而言，如果干旱在传递到作物生理干旱或植被生理干旱之前就缓解，基本上对作物机体没有实质破环，不会有本质性灾害影响。但如果传递到作物或植被生理干旱阶段，灾害影响就成为必然，而且越往后传递灾害的影响越难以逆转。

　　正是由于干旱灾害的这种逐阶传递特征，原则上可以根据干旱灾害的传递规律对干旱灾害进行早期预警。具体而言，可以由气象干旱监测对农业干旱、生态干旱和水文干旱进行早期预警，由农业干旱、生态干旱和水文干旱监测对社会经济干旱进行早期预警。在一定程度上，还可以通过水文干旱监测对农业干旱和生态干旱进行早期预警。而且，还可以根据农业干旱、生态干旱和水文干旱内部的发展规律，通过监测其内部的前期发展阶段来进行早期预警。比如，在农业干旱内部，可以通过监测土壤干旱来预警作物生理干旱，由作物生理干旱监测来预警作物生态干旱，由作物生态干旱监测来预警作物产量损失。同样，在水文干旱内部，也可以由高山积雪监测来预警高山冰川干旱，由积雪和冰川监测来预警河流干旱，由河流流量监测来预警水库干旱，由水库和河流流量监测来预警水资源减少情况。

　　因此，对干旱监测而言，不仅需要通过分析干旱程度和频率区分干旱等级，还需要通过针对其影响的对象区分其类型和发展进程。气象干旱一般比较容易通过降水发生强度和频率区分其等级，而对农业干旱、生态干旱、水文干旱和社会经济干旱的概率和强度确定要复杂的多，需要对气象干旱影响农业、生态、水文和社会经济的特征和规律具有深刻认识。

　　仅就农业干旱而言，其干旱影响程度不仅取决于降水量和降水期及气温环境，还取决于农业系统的脆弱性等干旱向下传递的环境条件。

　　由于农业或生态系统的水文条件不同，气象干旱向农业或生态干旱传递的进程常常会有3种典型情况出现:①对雨养农业或生态系统而言，水分储存的主要形式是根区附近土壤水分或临近的毛细上升水，它们只能帮助农作物或自然植被度过几周长的干旱期。所以，干旱向下传递得很快，仅短期气象干旱就会对农业和生态有致命的影响。②对有小型水库的灌溉农业或生态系统而言，由于全年周期性水分蓄存的贡献，可以度过几个月的较长干旱期，即使在有效降雨结束后仍然可以使生长季节延长几周。所以，干旱向下传递得相对比较慢，短期气象干旱对农业和生态并无大碍。③对有大型水库或上游有大量冰川和积雪可以提供足够径流的农业或生态系统而言，如果水库储存比较充分，一般只有历史罕见的多年连续干旱才会对农业和生产产生本质的影响。

　　所以，气象干旱向下传递得更慢，即使连续几年的气象干旱也可能不会有显著灾害。这主要是由于水库或冰雪的储水深度比平均年蒸发量要大好几倍，从而使跨年水分储存贡献占据主导地位，西北干旱区绿洲农业生态系统实际上就属于这种情况。

　　可见，对旱作农业系统即雨养农业系统而言，几个关键时期的降雨量及作物生长季节的第一场透雨可能就是干旱是否发展的关键。但对于灌溉农业系统而言，生长季节前几个月或几年的长期降雨量及农业系统存储水分的时间长度可能是干旱是否发展的关键;对畜牧系统或草原生态系统而言，放牧周期的关键时段降水及所能动用的土壤水分可能是干旱是否发展的关键;而对森林生态系统而言，几年的长期降雨量及地下水埋深可能是干旱是否发展的关键。

　　同时，由于干旱影响对象的生理结构和生态特征不同，其传递的时间进程也会不同。对有些水分依赖性较强且根系较浅的植被来说，可能短期的气象干旱就会表现出显著影响;而对有些水分依赖性不太强的植被来说，较长期的气象干旱也不会有太大影响;甚至对有些根系很发达的植被来说，比如有些树木，由于能够有效利用地下水，对气象干旱并不太敏感，反而对地下水位降低等水文干旱更敏感。

　　另外，气候变化额外增加了干旱问题的复杂性。