牛海燕， 劉 敏， 陸 敏， 權瑞松， 張麗佳， 王靜靜， 許世遠

（華東師范大學 地理信息科學教育部重點實驗室，上海 200062）

中國沿海地區(qū)臺風致災因子危險性評估

牛海燕， 劉 敏， 陸 敏， 權瑞松， 張麗佳， 王靜靜， 許世遠

（華東師范大學 地理信息科學教育部重點實驗室，上海 200062）

從臺風大風、暴雨和風暴潮3個方面選取指標，嘗試構建了臺風致災因子危險性評價指標體系和評價模型.并在GIS環(huán)境下對沿海地區(qū)臺風致災因子危險性進行分析評價.評價結果顯示：海南省和廣東省、福建省、浙江省的沿海區(qū)域臺風致災因子危險性較大，上海市和廣西省、江蘇省的沿海區(qū)域以及廣東省、福建省、浙江省的內陸地區(qū)臺風致災因子危險性中等，北京市、天津市、遼寧省、河北省、山東省及廣西省和江蘇省的內陸地區(qū)臺風致災因子危險性較小.評價結果可為沿海地區(qū)制定防災、減災政策等提供參考依據.

臺風致災因子； 危險性評估； 中國沿海地區(qū)

0 引 言

臺風（指熱帶氣旋）是一種發(fā)生在熱帶或副熱帶海洋上的氣旋性渦旋，常伴有狂風、暴雨和風暴潮，是一種破壞性很強的天氣系統(tǒng)［1］.中國沿海地區(qū)人口集聚，是國民經濟和社會發(fā)展的重要區(qū)域和戰(zhàn)略中心：承載著38%以上的人口，創(chuàng)造著55%以上國民生產總值.同時，沿海地區(qū)位于西北太平洋西岸，受臺風災害的影響較嚴重.加之在全球海平面上升的背景下，臺風災害對沿海地區(qū)的影響將更加嚴重.據統(tǒng)計，沿海地區(qū)每年因臺風災害造成的直接經濟損失達百億元［2，3］.沿海地區(qū)戰(zhàn)略地位的不可替代性和臺風災害的高危險性使人們更為關注對臺風災害的研究.臺風災害危險性研究是臺風災害風險研究的基礎，而臺風災害風險研究作為臺風災害風險管理的重要課題，已經成為當代國際減災組織、災害研究普遍關注的熱點問題［4］.本文借鑒國內外研究成果［5－12］，以中國沿海地區(qū)11個省市為研究區(qū)域（缺少臺灣省資料，故未包括其在內）（見圖1），根據1990～2007年臺風災害資料，采用臺風致災因子危險性評價模型，以地級市為單元，對研究區(qū)臺風致災因子危險性進行評估.研究成果可為中央和地方各級政府提高防災、減災能力及應對臺風災害風險等提供科學依據.

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Sketch map of research areas

1 資料與方法

1.1 數(shù)據來源

臺風災害數(shù)據采用《中國氣象災害大典》（遼寧卷、北京卷、天津卷、河北卷、山東省、江蘇卷、上海卷、浙江卷、福建卷、廣東卷、廣西卷、海南卷）［2］和《熱帶氣旋年鑒》（2000、2001、2002、2003、2004、2005、2006、2007）［3］中的臺風資料，應用 Excel和 GIS軟件建立以地級市為單元的沿海地區(qū)1990～2007年的臺風災害數(shù)據庫.

1.2 評價指標和權重

臺風致災因子主要是指臺風本身攜帶的大風、暴雨和引發(fā)的風暴潮等因子，其強度和頻次是決定臺風災害危險程度的重要條件.而危險性評價主要是衡量致災因子對承災體的致險程度，是風險評價的基礎，一般用災害發(fā)生的強度和頻率來表示［13］.因此，本文臺風致災因子危險性分析就是對導致研究區(qū)域內災害發(fā)生的臺風大風、暴雨和風暴潮的強度進行定量化評估.

基于上述臺風致災因子危險性的分析思路，本文依據臺風大風、暴雨和風暴潮等致災因子對災情的貢獻率，建立中國沿海地區(qū)臺風致災因子危險性評價指標體系，由目標層、準則層和方案層構成：目標層是臺風致災因子危險性；準則層由臺風大風、暴雨和風暴潮3個指標組成；方案層共選取了7個指標，由三部分構成，即根據國家氣象局對臺風大風和暴雨等的分級標準［14］，選取不同風力等級、24 h雨量等級和風暴潮的年均發(fā)生頻次作為臺風大風、暴雨和風暴潮的強度和頻次指標.本文準則層中三個致災因子權重的確定主要是采用層次分析法［15］（Analytic Hierarchy Process，AHP），依據臺風大風、暴雨和風暴潮對沿海地區(qū)臺風災情貢獻率的大小進行重要性排序，并構建判斷矩陣計算的.據資料統(tǒng)計，沿海各區(qū)域18年間共發(fā)生977次臺風災害，其中臺風風暴潮引起的災情次數(shù)所占比例僅為23.4%，而臺風大風和暴雨引起的災情次數(shù)所占比例為76.6%［2，3］.臺風大風和暴雨通常同時發(fā)生，但根據專家經驗，暴雨對災情的貢獻率比大風大.因此本文確定上述致災因子的重要性順序依次為臺風暴雨、大風和風暴潮.方案層中臺風大風和暴雨不同等級的權重也是采用層次分析法（AHP），根據不同等級臺風大風和暴雨對災害影響程度的大小進行重要性排序，然后分別構建大風和暴雨判斷矩陣確定的（見表1）.

表1 臺風致災因子危險性評價指標及權重Tab.1 The index and weight of risk assessment of typhoon hazard factors

1.3 評價模型的建立

臺風致災因子危險性評價就是對臺風大風、暴雨和風暴潮的強度求加權和.其中在臺風大風、暴雨和風暴潮強度的分析中，本文參照災變指數(shù)的計算式［16］，提出了臺風致災因子指數(shù)模型.計算公式為

式中，Zj表示第j地級市致災因子指數(shù)；Wi表示第i指標權重；Nij表示第j地級市第i指標的年均頻次.

式中，Hj表示第j地級市臺風致災因子危險性指數(shù)；Aw，Ar，As分別表示臺風大風、暴雨和風暴潮的權重；Zwj，Zrj，Zsj分別表示第j地級市臺風大風、暴雨和風暴潮指數(shù).

2 結果與分析

2.1 臺風致災因子指數(shù)的空間分布特征

采用1990～2007年的臺風災害數(shù)據庫資料，根據上述臺風致災因子指數(shù)模型，計算出中國沿海地區(qū)各區(qū)域臺風大風、暴雨和風暴潮指數(shù)，并將結果在ArcGIS中輸出（見圖2）.

圖2 臺風致災因子指數(shù)空間分布圖Fig.2 The index distribution of typhoon hazard factors

圖2表明，不同致災因子對中國沿海地區(qū)的影響區(qū)域及影響強度空間分布差異顯著.臺風大風對中國沿海地區(qū)96%的區(qū)域產生影響，其中影響較大的區(qū)域主要分布在海南省，浙江省的溫州、臺州、舟山、寧波，福建省的福州、寧德、泉州，廣東省的茂名、陽江、湛江地區(qū)；臺風大風對沿海地區(qū)不產生影響的區(qū)域主要有北京市，河北省和山東省的內陸地區(qū)及廣西省的柳州地區(qū).臺風暴雨對中國沿海地區(qū)都產生影響，其中浙江省的溫州、臺州、寧波、舟山，福建省（南平和三明除外），廣東?。ㄉ仃P除外），廣西省的北海、防城港、欽州，海南省和上海市受臺風暴雨影響較大.臺風風暴潮僅對中國沿海地區(qū)46%的區(qū)域產生影響，且影響較大的區(qū)域主要分布在海南省，浙江省的溫州、臺州，福建省的東部沿海地區(qū)和廣東省的東南沿海地區(qū)；臺風風暴潮對遼寧省、河北省、山東省、江蘇省、浙江省、廣東省、廣西省的內陸地區(qū)和北京市不產生影響.

綜上所述，可知臺風大風、暴雨和風暴潮指數(shù)在空間分布上呈現(xiàn)出一定的規(guī)律：① 臺風暴雨對中國沿海地區(qū)的影響區(qū)域最大，臺風大風次之，臺風風暴潮最?。虎?浙江省的溫州、臺州，福建省的福州、寧德、泉州，廣東省的茂名、陽江、湛江和海南省受臺風大風、暴雨、風暴潮的影響都較大；③ 河北省的內陸地區(qū)，山東省的聊城、濟南、濟寧、菏澤，廣西省的柳州和北京市都只受臺風暴雨影響；④ 臺風大風、暴雨和風暴潮對沿海地區(qū)的影響在空間分布上都表現(xiàn)出從沿海向內陸遞減的趨勢.

2.2 臺風致災因子危險性評估

根據上述臺風致災因子指數(shù)和臺風致災因子危險性評價模型，計算出中國沿海地區(qū)各區(qū)域臺風致災因子危險性指數(shù)，并在ArcGIS中將結果輸出（見圖3）.

圖3 臺風致災因子危險性空間分布圖Fig.3 The risk distribution of typhoon hazard factors

結果顯示，中國沿海地區(qū)各區(qū)域臺風致災因子危險性空間分布存在著一定的差異.總體上，中國沿海地區(qū)15%的地級市致災因子危險性指數(shù)值在0.6以上，且分布在海南省，廣東省的陽江、茂名、湛江等沿海地級市，福建省的福州、寧德、泉州等沿海地級市和浙江省的溫州、臺州地區(qū)；沿海地區(qū)25%的地級市致災因子危險性指數(shù)值在0.2～0.6之間，且分布在廣西省的北海、防城港、欽州等南部沿海地級市，廣東省的梅州、潮州、廣州等62%的地級市，福建省的南平、三明、龍巖，浙江省的舟山、寧波、麗水等55%的地級市，江蘇省的南通地區(qū)和上海市；沿海地區(qū)60%的地級市致災因子危險性指數(shù)值在0.2以下，且分布在廣西省的桂林、河池、柳州等64%的地級市，江蘇省92%的地級市和山東省、河北省、北京市、天津市、遼寧省的全部地級市.

根據上述分析，可看出中國沿海地區(qū)臺風致災因子危險性呈現(xiàn)出由沿海向內陸降低的規(guī)律，這主要是由于臺風大風、暴雨和風暴潮對東南沿海地區(qū)都產生影響，且影響強度都較大造成的.總體看來，根據臺風致災因子危險性指數(shù)值，可將沿海地區(qū)分為以下三類：① 臺風致災因子危險性較大的區(qū)域，海南省及廣東省、福建省和浙江省的沿海區(qū)域；② 臺風致災因子危險性中等的區(qū)域，上海市和廣西省、江蘇省的沿海區(qū)域以及廣東省、福建省、浙江省的內陸地區(qū)；③ 臺風致災因子危險性較小的區(qū)域，北京市，天津市，遼寧省，河北省，山東省及廣西省和江蘇省的內陸地區(qū).

3 結論與展望

（1）采用1990～2007年臺風災害相關資料，建立了中國沿海地區(qū)臺風災害數(shù)據庫，為臺風災害研究提供豐富的信息資料.

（2）臺風致災因子指數(shù)空間分布特征的分析結果顯示：臺風暴雨對沿海地區(qū)的影響區(qū)域最大，臺風大風次之，臺風風暴潮最??；其次，臺風大風、暴雨和風暴潮對海南省及廣東省、福建省和浙江省的沿海區(qū)域的影響強度都較大.

（3）臺風致災因子危險性的評價結果表明：總體上，中國沿海地區(qū)臺風致災因子危險性表現(xiàn)出從沿海向內陸降低的特征；具體而言，海南省和廣東省、福建省、浙江省的沿海區(qū)域臺風致災因子危險性較大，上海市和廣西省、江蘇省的沿海區(qū)域以及廣東省、福建省、浙江省的內陸地區(qū)臺風致災因子危險性中等，北京市，天津市，遼寧省，河北省，山東省及廣西省和江蘇省的內陸地區(qū)臺風致災因子危險性較小.

（4）評價結果具有一定的實用價值，可為防災減災政策的制定提供科學依據.但由于資料和水平有限，有些方面考慮不周，將會在以后的臺風災害研究中進一步完善.如，臺風風暴潮的分級應考慮，臺風致災因子的分析方法有待提高.另外，基于自然災害系統(tǒng)理論［17，18］，臺風災害系統(tǒng)是由臺風致災因子、臺風產生和移動路徑及登陸地區(qū)孕災環(huán)境和登陸地區(qū)承災體相互作用共同組成的一個復雜系統(tǒng).而本文僅對臺風致災因子危險性進行了初步研究，因此筆者將會開展臺風登陸地孕災環(huán)境穩(wěn)定性和承災體脆弱性的分析研究.

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Risk assessment of typhoon hazard factors in China coastal areas

NIU Hai-yan， LIU Min， LU Min， QUAN Rui-song， ZHANG Li-jia，WANG Jing－jing， XU Shi-yuan

（Key Laboratory of Geographic Information Science，Ministry of Education，East China Normal University，Shanghai 200062，China）

Three indexes were chosen to establish a hazard assessment index system and model from wind，rain and storm surges.Then in a GIS environment，the risk of typhoon hazard factors were assessed.The assessment result showed that the risk of typhoon hazard factors is higher in Hainan province and the coastal areas of Guangdong，F(xiàn)ujian，Zhejiang provinces；Shanghai and the coastal areas of Guangxi，Jiangsu provinces have medium risk of typhoon hazard factors together with the inland areas of Guangdong，F(xiàn)ujian，Zhejiang provinces；while in Beijing，Tianjin，Liaoning，Hebei，Shandong provinces and the inland areas of Guangxi，Jiangsu provinces，the risk is lower.The result is valuable to provide reference for China coastal areas to deal with disasters.

typhoon hazard factors； risk assessment； China coastal areas

X43

A

10.3969／j.issn.1000-5641.2011.06.003

1000-5641（2011）06-0020-06

2010-10

國家自然科學基金（40730526，40801201，51009068）；中國博士后特別資助項目（20080440605）

牛海燕，女，碩士研究生，研究方向為城市自然災害風險評價.E-mail：niuhy0102＠163.com.

劉敏，男，教授，博士生導師，從事城市環(huán)境災害與模擬研究.E-mail：mliu＠geo.ecnu.edu.cn.