《Micromachines》：Integrated Multi-Criteria Analysis of Water Stress in Al Hoceima Province, Morocco
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水资源短缺正成为一个日益严重的环境和社会经济问题，特别是在半干旱地区，水资源受到气候变率与不断增加的人类压力的日益胁迫。由于降雨减少、温度升高和人口增长，摩洛哥是地中海地区水资源压力最大的国家之一。本研究的目的是利用一个集成框架评估Al Hoceima省水资源
水资源短缺正成为一个日益严重的环境和社会经济问题，特别是在半干旱地区，水资源受到气候变率与不断增加的人类压力的日益胁迫。由于降雨减少、温度升高和人口增长，摩洛哥是地中海地区水资源压力最大的国家之一。本研究的目的是利用一个集成框架评估Al Hoceima省水资源压力的动态，该框架结合了水文指标和多准则决策(Multi-Criteria Decision Making, MCDM)方法。这项以本地为重点的评估整合了水文气候和人口指标，以更好地理解该省的水资源压力动态。考虑了降水、温度、径流、蒸发和人口。采用水资源压力指数(Water Stress Index, WSI)和Falkenmark指数确定水资源压力状况。每个准则的权重采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)分配，而年度水资源压力状况采用逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution, TOPSIS)和偏好排序组织法(Preference Ranking Organization Method for Enrichment Evaluation, PROMETHEE)分析。此外，采用创新趋势分析(Innovative Trend Analysis, ITA)分析水资源压力的长期趋势。结果表明，研究期间水资源压力持续较高，且年际变化很大，主要归因于水文气候条件。径流和降水是最重要的因素，而较高温度和蒸发加剧了水资源压力。TOPSIS和PROMETHEE在识别关键湿润年和干旱年方面表现一致。
研究背景方面，水资源短缺已成为21世纪重大环境与社会经济挑战之一。人口增长与气候变化推高淡水需求，全球相当比例人口已面临水资源压力。在半干旱和地中海地区，降水分布、径流和蒸发变化使脆弱性增加。摩洛哥受降雨减少、温度升高和用水需求增加影响，干旱持续，Al Hoceima地区在水文年2023–2024亦受到关注。原文指出，2022年摩洛哥为有记录以来最热年份，约80%时间温度高于年均值；降水较平均低约27%，为第十二干旱年；2019–2022为1960年代以来最干旱四年。摩洛哥被视为中东和北非地区水资源压力最大的国家之一。尽管已有水资源短缺与多准则决策(Multi-Criteria Decision Making, MCDM)研究，但在Al Hoceima省将水文指标与MCDM模型整合评估水资源压力仍存在空白，限制了对本地水资源压力动态的理解。为此，研究人员旨在采用集成框架评估Al Hoceima省水资源压力：将Falkenmark指数（基于人均可再生淡水资源的压力指标）和水资源压力指数(Water Stress Index, WSI)与层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)权重、逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution, TOPSIS)和偏好排序组织法(Preference Ranking Organization Method for Enrichment Evaluation, PROMETHEE)排序、创新趋势分析(Innovative Trend Analysis, ITA)及敏感性分析结合，使用1981–2025年45年数据集，在年、月、季节和长期尺度分析。该研究的方法贡献不在于开发新的单项MCDM方法，而在于在共同水资源压力评估框架中集成应用。其意义在于提供决策支持，识别严重水资源压力年份，支持适应性水资源管理。
技术方法概括如下：研究人员以Al Hoceima省为研究区，行政边界来自GADM v4.1；气候水文变量采用Copernicus Climate Data Store的ERA5月数据，时间1981–2025；人口数据来自摩洛哥High Commission for Planning (HCP)的1994、2004、2014、2024年人口普查，并用指数函数插值。Falkenmark指数以年径流作为可再生淡水资源代理；AHP对径流、降水、蒸发、温度和人口赋权；WSI经最小—最大归一化(min–max normalization)和加权聚合构建；TOPSIS和PROMETHEE II用于年度排序；ITA分析长期趋势；并进行AHP权重±10%、±20%、±30%敏感性分析。
研究结果部分：
4.1 水资源压力准则的相对重要性。AHP矩阵一致性比(Consistency Ratio, CR)为0.0635，低于0.1，权重为径流48.81%、降水24.00%、蒸发13.59%、温度8.97%、人口4.63%。敏感性分析显示准则排序不变，WSI时间演变及主要压力年和较不压力年在30个情景中保持稳健。
4.2 Al Hoceima水资源压力指数的时间变化。WSI年际变化大，最低值0.218出现在2010年，最高值0.829出现在2017年，2023年达0.824。多数年份WSI较高。线性回归斜率为0.00144 WSI/年但不显著(R
2=0.0241，p=0.309)；Mann–Kendall检验显示显著增加趋势(Kendall’s tau=0.224，p=0.031)，Sen’s slope为0.00208 WSI/年，Hamed–Rao修正Mann–Kendall检验亦显著(p=0.0085)。结果与Maroc Météo记录的2017年、2023年干旱一致。
4.3 水资源压力驱动因素：水文气候与社会经济因素的作用。径流贡献最大，与水资源压力呈强负相关；降水次之，调控地表和地下水补给；温度和蒸发影响中等但加剧半干旱区水分损失；人口贡献最小，但人口增长在干旱年可能加重压力。
4.4 水资源压力状况的月变化。WSI从春季升高，7月最高为0.868，8月为0.853，6月为0.838；冬季最低，1月和12月约为0.662。春季WSI由0.678升至0.764，秋季降至0.675，显示干夏湿冬的年周期。
4.5 WSI与Falkenmark水资源压力指数的关系。两者呈强负相关，Spearman秩相关系数ρ=?0.912(p<0.001)。2010年WSI降低而Falkenmark指数达到高值。WSI更响应水文气候条件，Falkenmark指数更直接受人口压力和人均水资源影响。
4.6 基于TOPSIS的水资源压力评估。
4.6.1 基于TOPSIS的最具压力年份排名。最低Ci年份为2005年，其次为2017年和2023年；前十位中7年出现在2014年以来，2022、2023、2024年进入近年最关键年份。
4.6.2 基于TOPSIS的水资源压力状况年际变率。长期均值Ci=0.222，多数年份低于均值；1996年Ci=0.72、2010年Ci=0.94为最有利年份；2005、2017、2023、2024年压力大，2014年后低分增多。
4.6.3 基于TOPSIS的水资源压力状况创新趋势分析。低TOPSIS值多位于1:1线下方，第二半段总体低于第一半段，表明水资源压力增加；1996年和2010年高值点代表少数湿润年，不能抵消长期缺水趋势。
4.7 基于PROMETHEE的水资源压力评估。
4.7.1 基于PROMETHEE的最具压力年份排名。净流量最低年份为1994年，其次为2023年和2017年；2017、2023、2024年显示近年严重压力，1983、1992、1994、1999、2001年显示压力长期存在。
4.7.2 基于PROMETHEE II的水资源压力状况年际变率。最高正净流量出现在2013年(0.65)和1996年(0.62)；最低值出现在1994年(?0.66)和2023年(?0.64)。近年负值增多，2022–2024年干旱持续。
4.7.3 基于PROMETHEE的水资源压力状况创新趋势分析。散点接近1:1线，低值略低于线，第二半段低值略低，表明水资源压力略增；1996年和2013年高值年孤立，不能代表长期水文状况。
4.8 MCDM方法比较。
4.8.1 TOPSIS与PROMETHEE时间趋势比较。两种方法均显示大年际波动，并一致识别主要湿润年1996、2003、2008、2010、2013、2018年，以及主要干旱年2005、2017、2023、2024年；PROMETHEE变化幅度更大，TOPSIS在极好水文年分数更高。
4.8.2 TOPSIS与PROMETHEE方法相关性分析。两者呈正线性关系，R
2=0.512，Pearson相关系数r=0.72，Spearman秩相关系数ρ=0.872；压力年排名差异为1至7位，有利年2003年和2009年排名差异分别为8位和12位。
讨论部分指出，Al Hoceima省水资源压力是结构性、长期现象而非短期现象。年际变化显著，但无长期稳定化证据。WSI对水文气候变率高度敏感，降水与径流增加可暂时降低压力，干热年显著增加压力。季节上夏季WSI最高，冬季较低，说明压力兼具季节性和结构性。贡献分析显示径流最重要，其次降水；温度和蒸发加剧水损失，人口影响随时间增加但仍小于水文气候因素。WSI与Falkenmark指数识别湿干期总体一致，但概念不同：WSI更响应短期气候变率，Falkenmark更响应长期人口压力，二者互补。TOPSIS与PROMETHEE总体时间演变一致，识别相似关键年；PROMETHEE对替代方案差异更敏感，TOPSIS分数更平滑。ITA显示第二期低值较多，有利年孤立，不能改变长期压力。管理上应重视夏季，提高蓄水和径流收集、需求侧管理、滴灌等灌溉效率。局限包括无直接用水数据、再分析数据在山区代表性有限、指标简化复杂系统、未来气候情景不确定性；但WSI结合AHP、TOPSIS、PROMETHEE和ITA仍构成半干旱条件下理解、量化和管理系统水压力的有效框架。
研究结论部分翻译：本文采用整合WSI、Falkenmark指数、AHP、TOPSIS和PROMETHEE的多准则决策方法，评估1981–2025年Al Hoceima省水资源压力动态。结果表明，水资源压力是该地区持续存在的问题，在年际和季节尺度上高度变化。这些发现与近期北摩洛哥气候预估一致，后者表明增暖、变干和极端气候持续。研究期间多数时间水资源压力保持高位，表明可用水资源持续承压。提出的MCDM框架将气候、水文和社会经济组分整合为综合评估。TOPSIS和PROMETHEE显示相似时间模式，ITA和统计趋势分析提供额外认识。WSI与Falkenmark指数比较显示互补指标在表征水文气候变率和人口压力方面的价值。从水管理角度，该框架提供决策支持工具，用于识别严重水资源压力年份并依据水文条件支持水管理行动。研究强调Al Hoceima省需要适应性水管理，尤其在夏季水资源压力最高时。增加蓄水能力、改善径流收集、提高灌溉效率和促进高效用水有助于缓解气候变率影响。该框架可通过改进权重系统和纳入地下水、水质及部门用水信息进一步完善。气候变化情景也可纳入以支持半干旱区长期水资源规划。
