多指标协同解析长江中下游地区水旱灾害时空格局及其对农业风险的影响

《Agricultural Water Management》：Multi-indicator comparison in characterizing spatiotemporal patterns of water disasters and corresponding agricultural applications in the Middle-and-lower Yangtze River

本研究针对气候变化下水旱灾害加剧威胁农业稳定的问题，系统比较了SPI、SPEI、SAPEI、CZI和PA五种水文气象指标在长江中下游地区干旱与洪涝时空特征表征中的性能差异。研究发现干旱趋势显著强于洪涝，东部区域为灾害高发区，油菜受灾风险显著高于棉花。该研究为农业灾害精准防控提供了多指标协同评估框架。

　　

随着全球气候变化加剧，干旱与洪涝灾害频发对农业生产构成严重威胁。长江中下游地区作为中国重要的农业生产基地，既是主要棉花产区又是油菜籽主产区（占全国产量50%），但该区域水文灾害时空格局复杂，不同水文气象指标的表征性能存在显著差异，导致灾害评估结果不一致，直接影响农业防灾减灾策略的制定。

为解决多指标评估标准不统一的问题，湖南农业大学水利与土木工程学院的研究团队在《Agricultural Water Management》发表研究，系统比较了五种常用水文气象指标（SPI、SPEI、SAPEI、CZI和PA）在1961-2020年间长江中下游地区140个气象站的数据表征性能。研究通过计算各指标的干旱与洪涝强度累积值（SESPI_D/SESPI_F等），采用改进的曼-肯德尔趋势检验（MMK）分析时空变化趋势，并引入"指标一致性比率"量化多指标协同识别能力。

关键技术方法包括：1）基于中国气象数据网（http://data.cma.cn/）的每日气象观测数据；2）五种水文气象指标的计算与标准化处理；3）累积超限值算法量化灾害强度；4）MMK趋势检验与变点检测；5）多指标一致性验证框架（定义SDT-3/SFT-3为≥3个指标共同识别的显著趋势）。

研究结果揭示：

1）时序变化特征：干旱与洪涝趋势总体呈显著增加态势，SPI检测到的显著趋势最多（干旱43.4%，洪涝29.7%），而CZI敏感性最低（仅8.3%）。多指标一致性比率较低（干旱29.6%，洪涝41.7%），表明单一指标结论需谨慎采纳。

2）空间格局演变：重旱区呈现"由南向北"移动特征，重涝区则"由北向东北"迁移。东部地区（安徽、江苏、浙江）成为旱涝并发高发区。多指标共同识别的重灾区域（HDA-3/HFA-3）占比不足20%，再次印证指标选择对空间评估的关键影响。

3）作物生长季差异：油菜季干旱趋势显著强于棉花季，且分布范围更广。棉花重灾区集中于南部（江西、浙江），油菜重灾区则分布在西部和东北部。风险评估显示油菜受灾风险显著高于棉花，高风险区集中于湖南、湖北等西部省份。

研究结论强调：长江中下游地区旱涝灾害呈现明显加剧趋势，但不同指标的表征结果存在显著差异。SPI对趋势变化最敏感，而SPEI/SAPEI等包含蒸散量的指标表现相对保守。多指标协同评估可有效降低单一指标偏差，东部地区应作为旱涝联防重点区域，油菜种植需特别关注湖南、湖北地区的干旱防控。该研究为农业水资源精准管理和灾害应对提供了科学依据，对保障粮食安全具有重要实践价值。