Кратко — метод и практические рекомендации.
1) Подготовка данных и базовые слои
- Слои: годовая сумма осадков $P$, месячные/дневные температуры $T$, изотермы (к/м), цифровая модель рельефа, почвенные характеристики (влагаёмкость, текстура).
- Привести всё к одной сетке/проекции, очистить выбросы, расчитать сезонные/многолетние аномалии.
2) Индексы риска (расчётные формулы)
- Потенциальная эвтрафикация (PET) — метод Thornthwaite или Penman‑Monteith (выбор в зависимости от доступных данных).
- Индекс аридности: $AI=\frac{P}{PET}$. Классификация (FAO): влажный $AI>0.65$, сухой‑субвлажный $0.5÷0.65$, полузасушливый $0.2÷0.5$, засушливый $0.05÷0.2$, гиперзасушливый $AI<0.05$.
- Стандартизированный осадочный индекс SPI (или SPEI с учётом PET) — грубая оценка дефицита осадков: $SPI=\frac{P-\mu }{\sigma }$ (приближённо) с порогами: экстремальная засуха $SPI\le -2$, сильная $SPI\le -1.5$, умеренная $SPI\le -1$.
- Сумма температур для вегетации (GDD): $GDD={\sum }_{i=1}^n\max (0,T_i-T_{base})$, обычно $T_{base}=5^{\circ }C$ для многих культур.
- Частота заморозков: число дней с $T_{min}<0^{\circ }C$ в критические периоды (весна/осень).
- Дополнительно: межгодовая изменчивость осадков (коэффициент вариации), вероятность экстремумов.
3) Выделение зон риска
- Создать нормированные компоненты риска $S_j$ (0–1) по ключевым индикаторам: осадки/SPI, $AI$, SPEI, GDD‑дефицит, частота заморозков, почвенная WHC.
- Скомбинировать в интегральный индекс риска: $R={\sum }_j{w}_j{S}_j$, где ${\sum }_j{w}_j=1$. Пример весов: осадки $w_1=0.35$, PET/AI $w_2=0.25$, температурные риски $w_3=0.2$, почва $w_4=0.2$.
- Классификация по порогам: низкий риск $R<0.33$, средний $0.33\le R<0.66$, высокий $R\ge 0.66$ (параметры настраиваемы).
- Альтернативно — кластеризация (k‑means / иерархическая) по наборам индикаторов для выделения однородных зон.
4) Простая карта решений (соответствие зон → меры)
- Зоны высокой засухи: критерий $AI<0.5$ или частые $SPI\le -1$.
Рекомендации: внедрять оросительные системы/капельное орошение, дождесбор и подпитка почвы, севооборот с засухоустойчивыми культурами, сорта с низким водопотреблением, мульчирование, увеличение ОВ почвы для WHC.
- Зоны с высокой межгодовой изменчивостью осадков (высокий CV или частые отрицательные SPI):
Меры: диверсификация культур, поэтапный посев, страхование урожая, буферные запасы семян/корма, адаптивное управление посевами.
- Зоны риска по заморозкам/поздним заморозкам: критерий число дней $T_{min}<0^{\circ }C$ в период вегетации > порог.
Меры: смещение сроков посева, поздноцветущие/поздние сорта, укрытия/теневые и обогревательные меры на критических стадиях, мониторинг даты последнего заморозка.
- Зоны теплового стресса/недостатка GDD: при $GDD$ ниже требований культуры — выбирать ранние/низкотемпературные гибриды или удлинять вегетацию за счёт сортов.
- Низкая почвенная WHC (высокий риск в сочетании с низким AI): приоритет почвенным мероприятиям — увеличение органического вещества, контурная обработка, террасирование.
5) Практическая реализация в GIS/план мониторинга
- Сценарии: текущая климатическая карта + будущие сценарии (RCP) для оценки будущего риска.
- Продукты: карта рисков (классы), карточки по зонам с приоритетными мерами, наборы рекомендаций по культурам/срокам.
- Внедрить систему раннего предупреждения (SPI/SPEI в реальном времени), агрометеостанции и мобильные рекомендации для фермеров.
6) Краткие приоритеты для фермеров
- В районах: $AI<0.2$ → приоритет на водосберегающие культуры и инфраструктуру орошения.
- В районах с частыми $SPI\le -1$ → страхование, водозадержание, сортообмен.
- При частых заморозках (число дней с $T_{min}<0^{\circ }C$ высоко) → смещение сроков и защитные мероприятия.
(Все пороги подстраивать под конкретные культуры и локальные почвенно‑климатические условия.)
Если нужно — могу прислать шаблон расчёта интегрального индекса $R$ и пример весов/нормализации для ваших данных.