基于判别分析探析气候变化对国家脆弱性的影响
李丹1，朱家明2，徐亮2，李薇2
（1.安徽财经大学 金融学院，安徽 蚌埠 233030；2.安徽财经大学 统计与应用数学学院，安徽 蚌埠 233030）
摘要：气候变化作为21世纪人类面临的最严峻挑战之一，加剧了许多国家的脆弱性。针对气候变化如何影响国家不稳定问题，使用判别分析、时间序列分析、Holt-Winters无季节指数平滑拟合等方法，建立气候变化下的国家脆弱性评价模型和国家瘫痪的预测模型，并运用MATLAB, SPSS等软件对问题进行求解。通过研究影响因素，对防止国家成为脆弱的国家提供政策建议。
关键词：国家脆弱性；判别分析；时间序列分析；SPSS；MATLAB
随着人为活动对自然环境的进一步改造，使它打破了原来的区域自然环境各个要素之间的相互联系、相互作用的关系，在国家经济发展背景下，不免引发国家人均可使用资源改变，人口急剧增长和生态环境的污染等问题，这些问题常常加重了国家内部结构的不稳定性，同时也加剧了极端气候事件的发生。因此评价国家脆弱性工作成为了当前必须做的工作，也是国家抵御不稳定性的重要参考的资料[1]。
80年代在中国东部沿海一带的玄武岩中，相继发现了许多蓝宝石矿床。其中以山东（昌乐）蓝宝石质量最佳。晶体呈六方桶状，粒径较大，一般在1cm以上，最大的可达数千克拉。蓝宝石因含铁量高，多呈近于炭黑色的靛蓝色、蓝色、绿色和黄色。以靛蓝色为主。宝石级蓝宝石中包裹体极少，除见黑色固态包体之外，尚可见指纹状包体。没有绢丝状金红石及弥漫状液体包体。蓝宝石中平直色带明显，聚片双晶不发育。大的晶体外缘可见平行六方柱面的生长线。山东蓝宝石因内部缺陷少，属优质蓝宝石。
1980年Gabor和Griffith最早提出脆弱性是一种人们遭受有害物质威胁的可能性，它包括社区的化学品含量、生态环境状态以及人们应付紧急事件的能力[2]。20世纪90年代末后，脆弱性研究不断的深入并拓展，1996年Blaikie[3]等还提出了有关脆弱性评价的模型即PAR模型，将政治生态学的研究框架与自然灾害研究相结合，从而对脆弱性原因又一次的探究。刘继生[4]以吉林省松原市为例，选取了社会系统敏感性、恢复力、脆弱性进行分析辽源市社会系统脆弱性特征和影响因素，结果得出辽源市社会脆弱性逐年降低的趋势，其主要原因为敏感性降低，而城市恢复力增加所导致。本文针对国家脆弱性的研究，运用了聚类分析、回归分析等方法研究了气候变化对国家脆弱性的影响，创新地运用了Holt-Winters无季节指数平滑拟合预测了国家瘫痪的临界时间。
明确目标 突出重点 强化措施 推动冬春农田水利建设取得新成效……………………………………………………… 陈 雷(21.3)
1 数据来源与模型假设
本文数据来源于The World Bank网站中国家脆弱性的排名，具体网址如下：http://www.worldbank.org/en/topic/fragilityconflictviolence/brief/harmonizedlist-of fragile situat -ions. 为了便于解决问题，提出以下几条假设：①假设气候变化基本可由二氧化碳和降水量表示。②假设由聚类分析得到的脆弱类型模糊子集为准确可靠的。③忽视模型效应的有限和不完整信息。
2 基于综合评价和回归分析的国家脆弱性类型及影响因素研究
2.1 研究思路
依据分层抽样原则，本文按照全球各国的气候类型进行分类，选择了54个国家作为研究对象，通过查阅相关资料和文献建立了评价国家脆弱性的指标体系[5,6]。
本文计算了国家脆弱指数，并针对气候变化的影响因素和国家脆弱指数之间进行回归分析，研究其相关性。又通过显著性检验气候变化指标和其他指标的相关性，来研究气候变化影响国家脆弱性的其他间接因素（图1）。
图1 国家脆弱性指标体系
2.2 研究方法
经计算可知，二氧化碳和降水量与国家脆弱指数有显著的相关性，因此可以认为，气候的变化可通过自身如二氧化碳排放量和降水量的改变直接对国家脆弱性进行影响。同时，通过对其他因素的相关性检验，发现气候变化也可以通过影响森林面积、人均GDP、能量使用量、就业人口比率等因素，间接影响一个国家的脆弱性。
图2 脆弱指数求解流程
非常脆弱：
已有研究多采用GA解决货位分配问题。然而GA需要的种群规模大，且在迭代次数较高时才表现出明显的收敛性，又易陷入局部极小，其优化结果未必能满足企业的需求。
（2）基于回归分析模型研究气候变化对国家脆弱性的影响。
①通过回归分析二氧化碳排放量和降水量与国家脆弱性的影响，来研究气候变化对国家脆弱的直接影响因素。首先对数据做散点图分析，见图3,4。
图3 二氧化碳排放量与脆弱指数散点图
图4 降水量与脆弱指数散点图
我们以北非某国家作为研究对象。研究发现能量使用量对国家脆弱类型的改变较为明显，这里，选择当能量使用对非常脆弱和脆弱类型的贴近度相等时的量为临界点，并通过时间序列分析来预测达到该点的时间，具体思路见图7。
y=-2.943+0.336+0.009
其中，为二氧化碳排放量，为降水量。且进行残差分析，见图5, 6。
李叔，刚才峤汝也介绍了，我是她请的律师，是来给你们帮忙的。苏楠切入正题，我这次来，是想了解——苏楠犹豫了一下，很快就找到了合适的称呼，杨阿姨——了解一下杨阿姨的情况。到了人家家里，直接叫人家杨小水太不礼貌，犯罪嫌疑人又太伤人，杨阿姨最好，既不远也不近。
删除异常值后，模型回归合理。
脆弱：
图5 二氧化碳排放量与脆弱指数残差图
图6 降水量与脆弱指数残差图
2.3 结论分析
（1）计算国家脆弱性指数。通过计算国家脆弱指数，可以量化的研究各国家的脆弱性。通过查阅相关文献和资料，研究了脆弱指数的计算方法，具体流程见图2。
（2）通过计算临界值进行国家瘫痪预测。本文选择以北非某国家作为研究对象。经上述研究发现能源使用量作为气候变化对国家脆弱性的影响最为明显，且其他指标对脆弱性的影响大多为正向的，因此，以2016年的数据作为研究对象，且假定在未来不改变，此时，可求得的能源使用量即为该国达到非常脆弱或者瘫痪时的最小值即临界值。
3 基于时间序列分析的国家瘫痪预测
3.1 研究思路
通过matlab软件对脆弱指数做回归分析，由于二氧化碳和降水量回归方程显著性检验的概率均为0，小于显著性水平0.05，则可认为二者与国家脆弱的关系是显著的。可得回归模型为
图7 研究思路图
3.2 研究方法
（1）确定各国家脆弱类型的判别模型
黄曲霉毒素是由黄曲霉在生长繁殖过程中发生的一种次生代谢产物。1960年苏格兰因食用发霉花生粉引起10万只火鸡中毒死亡，并通过实验室检测确定是由黄曲霉毒素引起火鸡中毒死亡。以后，德国、美国、非洲的科学家证明黄曲霉毒素能引起家禽、猪、鱼和牛、羊等物发生中毒。我国贵州、江苏、甘肃、四川等地也有家禽、猪、鱼和牛、羊因饲喂含有黄曲霉毒素的饲料引起的中毒的报道。
摄影作为一门生活艺术，灵感来源于生活，成果服务于生活。以人像摄影为例，拍摄对象的年龄、性格、职业、阅历等都会在镜头面前有所表现，如果能把握和处理好拍摄对象真实情感流露的瞬间并进一步深化，就会创作出体现生活美感的艺术作品。摄影作品中融入生活元素比单纯某一物体的静态画面更能将人引入美妙的意境。在日常生活中，许多现象看似平常，却能将事态的本质反映出来。[2]如果摄影者缺乏感知力和洞察力，就很难通过事物表面看到本质，其摄影作品就不具有能够引起人们产生共鸣的深层次的情感表达。
①确定模糊子集。查阅相关资料文献，按照已有的国家脆弱性排名，进行模糊c均值聚类分析，将国家脆性类型大致分为稳定、脆弱、非常脆弱三类。并求出各脆弱类型的模糊子集，分别用表示如下：
由结果易知，脆弱指数越大则国家越脆弱。
②为分析气候变化通过哪些因素间接影响国家脆弱性，取二氧化碳排放量和降水量分别对其他影响国家脆弱性的指标变量进行相关性检验。对结果分析，可知二氧化碳排放量对能量使用量，人均GDP的显著性分别为0.008和0，通过检验；降水量对发现森林面积，能量使用量和就业人口比率三个指标的显著性分别为0.001, 0.006, 0.001，通过检验。
稳定：
②判别分析。通过数据建立一个国家的模糊子集并求与各脆弱等级的模糊子集间的贴近度，结合最大隶属度原则，判定该国家的脆弱类型。
但此反应脂肪酸中的不饱和双键也会发生氢化反应，常用该反应将植物油氢化为长链的脂肪醇，若要避免此类还原反应的发生，可用铜、镉的氧化物或其皂盐催化。
对临界值的求解，通过计算能源使用量对脆弱和非常脆弱两个级别模糊子集的欧几里得贴近度，当二者相等时求得的能源使用量就是该国过度到瘫痪的临界值。将其设为未知量x，得能源使用量的模糊子集为
可求得与各级别的贴近度
非常脆弱：脆弱：
计算两者相等时，即可得到临界值。
利用所求数据，对北非某国家进行时间序列分析。
远程监测平台主要实现对集装箱的在线管理和实时监测，远程监测平台采用B/S结构[14-15]，使用最新的C#技术进行开发，建立ASP.NET MVC应用程序，数据库采用MySql[16]，根据“低耦合、高内聚”的模块划分原则将平台划分实时环境监测、实时位置监测、历史数据查询、历史轨迹查询、电子挂锁管理等模块。监测管理平台界面如图8所示。
① 取北非某国家近年来的能源使用量数据（图8）
图8 近年能源使用量数据
②进行Holt-Winters无季节指数平滑拟合。
首先，检验数据的平稳性。平稳序列通常具有短期相关性。该性质用自相关系数来描述就是随着延迟期数的增加，平稳序列的自相关系数会很快地衰减向零。
因此可以采用自相关图来检验。运用SPSS软件，做出它的自相关图。见图9。
现阶段，高校跨地区、多校区办学模式逐渐增多。以S大学为例，为满足各校区师生的报销业务需求，S高校的八个校区分别设有财务报账大厅，开展核算报销工作。因校区分散等原因，存在校区间报销口径不一致，各校区核算人员之间沟通交流不及时、研讨不深入，对政策与制度解读存在分歧、业务水平参差不齐等问题，容易激化与师生的矛盾冲突，不利于各校区核算工作形成合力。例如，部分业务可能涉及多个校区，如跨校区调账、跨校区收入入账、大型会议的费用结算等，由于校区间信息不对称、协作不到位，导致业务处理缓慢，甚至出现错账。
图9 能源使用量自相关图
其次，不断进行预测，直到与临界值相近。
表1 能量消耗预测值
年份203520362037203820392040 能量使用量468147334786483848904942
通过表1中的预测值以及前文分析可知，北非某国家可能会在2040年附近能量使用量达到临界值。根据前文的分析，当能量使用量达到临界值时，假设其他因素不随时间改变，此时国家将达到非常脆弱的水平，即可以认为国家即将开始瘫痪。
图10 预测模型
4 结束语
通过分析可以发现气候变化可以通过本身对二氧化碳、降水量等因素的影响来直接影响国家脆弱性，也可以通过影响森林面积、人均GDP、能量使用量、就业人口比率等因素，间接影响一个国家的脆弱性。了解到气候变化带来的影响有干旱、洪涝灾害、地震、海平面上升等，因此可针对这些问题采取合理有效的措施，来降低国家脆弱性，预防对国家稳定性的影响[7,8]。
研究气候变化对国家脆弱性的影响可以有效的帮助相关部门采取措施，维护国家稳定。但本文仅选取了一个角度来预测国家的瘫痪时间，因素较少可能会产生一定的误差，在日后的工作还有待进一步研究。
参考文献：
[1] 王阿如娜. 气候变化下的城市脆弱性评价及影响因素分析[D].西安：陕西师范大学，2016
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[3] Blaikie,P T.Cannon,I.Davis and B.Wisner.At Risk: Natural Hazards, People Vulnerability and Disasters[R].New York:Routledge,1996
[4] 赵冰, 张杰, 孙希华. 基于GIS的淮河流域桐柏-大别山区生态脆弱性评价[J].水土保持研究，2009, 16(03):135-138
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[7] 刘天旭, 吴滔. 脆弱国家的评估标准问题[J].领导科学论坛, 2016(13):17-26
[8] 刘天旭, 邹雨.美国国家“脆弱性”研究中的中国影像偏见[J].湖北行政学院学报, 2016(06):22-28
Discriminant analysis on the impact of climate change on national vulnerability
LI Dan1，ZHU Jia-ming2，XU Liang2，LI Wei2
(1.School of Finance, Anhui University of Finance and Economics, Anhui Bengbu 233030; 2.School of Statistics and Applied Mathematics, Anhui University of Finance and Economics, Anhui Bengbu 233030)
Abstract：As one of the most severe challenges faced by mankind in the 21st century, climate change has exacerbated the vulnerability of many countries. This paper aims at how climate change affects the problem of national instability, using discriminant analysis, time series analysis, Holt-Winters seasonal exponential smoothing, and other methods to establish a national vulnerability assessment model and a national forecast model under climate change and apply it. MATLAB, SPSS and other software solve the problem. By studying the influencing factors, policy recommendations are made to prevent countries from becoming vulnerable.
Key words：national vulnerability; discriminant analysis; time series analysis; SPSS;MATLAB
收稿日期：2018-09-13
基金项目：国家自然科学基金项目（61305070）；安徽省教研项目（2016ckjh007）
作者简介：李丹（1998-），女，安徽淮南人，主要从事概率统计与数学建模研究，1906480325@qq.com。
中图分类号：X24
文献标志码：A
文章编号：1007-984X(2019)01-0085-04
标签：国家论文; 脆弱性论文; 脆弱论文; 气候变化论文; 降水量论文; 政治论文; 法律论文; 政治理论论文; 国家理论论文; 《齐齐哈尔大学学报(自然科学版)》2019年第1期论文; 国家自然科学基金项目(61305070)安徽省教研项目(2016ckjh007)论文; 安徽财经大学金融学院论文; 安徽财经大学统计与应用数学学院论文;