自然灾害风险的时空尺度效应分析与推绎技术研究—以农业旱灾风险为例

Natural disaster risk system has dual properties of both nature and society, and it is in nature scale-dependent, presenting significant spatial and temporal scale effect. Only through multi-scale coupled study in both space and time dimensions, the coherent variabilities and dynamic attributes of natural disaster risk can be explored. Therefore, in this project, spatial-and-temporal scale effect and scaling of agricultural drought risk from natural disasters will be studied in three aspects of theory, technology, and application. In theory, an entire spatial-and-temporal scale view of nature disaster risk will be formed by deeply exploring its spatial-and-temporal scale effect. In technology, since natural risk analysis process is composed of 3 sub-processes, i.e. data analysis, risk measure and risk zonation, 3 types of scaling technologies of spatial-and-temporal scale fusion of multi-source risk-related data, spatial-and-temporal scale cross of risk measure, and spatial-and-temporal scale tranfer of risk zonation, will be constructed to finally establish a entire scaling technology framework. In application, spatial-and-temporal scaling of agricultural drought risk in Northeast China will be performed by using the above models, and as a result multi-scale risk assessment and zonation maps will be worked out to support agricultural insurance product innovation and promote refinement of agricultural insurance premium rating.

自然灾害风险系统拥有"自然"与"社会"双重属性，在本质是"尺度"依赖的，存在显著的时空尺度效应。只有通过多尺度的耦合与推绎研究才能真实反映灾害风险的变化实质，体现出灾害风险应有的动态特性。本研究将从时空两个维度入手，以农业旱灾风险为例，在理论、技术和应用三个层面对灾害风险的时空尺度效应及尺度推绎技术进行系统研究。在理论上，深入探索灾害风险的时空尺度效应，构建一个完整的灾害风险尺度观；在技术上，遵循"数据分析"到"风险量度"到"产品输出"的灾害风险分析流程，在数据、量度和区划三个方面，研究多源灾害数据的时空尺度融合、灾害风险量度的时空尺度变换和灾害风险区划的时空尺度转换三大核心技术，构建一个完整的时空尺度推绎技术体系；在应用上，选择具有代表性的东北三省为例，利用模型开展农业旱灾风险时空尺度推绎的实证研究，制作出多时空尺度的旱灾风险评估区划图，为支撑农业保险产品创新、推进农业保险的精细化服务。

自然灾害风险系统拥有“自然”与“社会”双重属性，在本质是“尺度”依赖的，存在显著的时空尺度效应。只有通过尺度效应分析与推绎研究才能真实反映灾害风险的变化实质，体现出灾害风险应有的动态特性。本研究围绕着自然灾害风险的时空尺度特性，从理论、技术和实证三个角度出发展开全面、系统的研究。在理论层面，全面综述国内外自然灾害风险尺度研究的最新进展，系统提出自然灾害风险时空尺度的内涵、时空尺度分级标准和时空尺度选择原则，归纳总结自然灾害风险的时空尺度效应，形成一套自然灾害风险的时空尺度理论；在技术层面上，针对自然灾害风险时空尺度研究中自然灾害风险评估的多尺度数据融合、自然灾害风险的时空尺度推绎、自然灾害风险的时间性和自然灾害风险及区划更新四个科学问题，提出以脆弱性为核心多尺度灾害风险数据融合的自然灾害风险评估技术、基于Copula联合概率分布的自然灾害风险尺度上推技术、基于灾度加权分配的自然灾害风险尺度下推技术、基于变点检测的自然灾害风险评估历史资料有效性评价技术、基于因素藤的自然灾害风险评估结果时效性评价技术、基于形态发生学的自然灾害风险更新技术和基于加权更新算法的自然灾害风险区划更新技术七项关键技术；在实证方面，通过八个案例和算例的研究，实现了自然灾害风险时空尺度效应理论和推绎技术的实证与应用，充分体现理论与技术的有效性。本项研究不仅是对自然灾害风险本质特性的深层挖掘，更是对自然灾害风险分析的理论与方法体系的创新和发展。通过研究揭示自然灾害风险的时空尺度规律，实施多尺度数据融合和不同尺度间信息的传递，让灾害风险分析与评估结果维度更多、粒度更细、精度更高、应用更宽，进而为构建我国多时空尺度的自然灾害风险分析与评估范式和多时空尺度的自然灾害风险管理体系提供有力的理论与技术支撑，具有重要的学术与应用价值。