杜華明， 延軍平， 楊 蓉， 楊登興

(1.綿陽師范學院 資源環(huán)境工程學院， 四川 綿陽 621000； 2.陜西師范大學 旅游與環(huán)境學院， 陜西 西安 710062)

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川西高原雪災時空分布特征及風險評價

杜華明1,2， 延軍平2， 楊 蓉2， 楊登興2

(1.綿陽師范學院 資源環(huán)境工程學院， 四川 綿陽 621000； 2.陜西師范大學 旅游與環(huán)境學院， 陜西 西安 710062)

摘要：[目的] 掌握川西高原雪災的空間格局和發(fā)展動向，為災害相關管理部門提供決策依據(jù)。[方法] 以川西高原16個氣象站點1961—2012年的逐日氣溫與降水量資料為基礎，采用線性回歸、反距離加權空間插值、自然災害風險指數(shù)法，對川西高原雪災的時空特征和雪災風險進行研究。[結果] (1) 近52 a來川西高原地區(qū)各站點累計大雪、暴雪雪災頻次均呈增加趨勢，增加傾向率分別為0.93和0.51次/10 a。(2) 川西高原地區(qū)雪災具有顯著的空間差異性。雪災天氣總體呈北方多而南方少的態(tài)勢。(3) 雪災發(fā)生的高風險區(qū)主要集中在石渠、色達、甘孜、紅原、若爾蓋、康定等地，松潘、理塘為中等風險區(qū)，德格、小金、馬爾康、新龍、道孚、巴塘、稻城和九龍等地雪災風險最低。[結論] 川西高原地區(qū)雪災頻次和程度均呈加重趨勢，應采取有效措施加強對雪災的防治和管理。

關鍵詞：川西高原； 雪災； 時空分布； 風險評價

伴隨全球氣候變化異常，各類極端天氣氣候事件頻繁發(fā)生[1]，給人類社會帶來極大影響，雪災問題已成為災害研究的一個熱點問題。目前中國學者針對雪災問題已展開了大量研究，如黃曉清等[2]研究了西藏高原前冬、隆冬和春季3個時段不同等級雪災空間分布；李紅梅等[3]對青海地區(qū)雪災進行了風險區(qū)劃，認為輕災主要發(fā)生在柴達木盆地、東部農(nóng)業(yè)區(qū)的大部和環(huán)湖的部分地區(qū)，三江源的大部是特大雪災的高發(fā)區(qū)；白媛等[4]構建了畜牧業(yè)雪災風險評價模型，通過對青海省畜牧業(yè)雪災損失風險的評價，指出青海省畜牧業(yè)雪災風險呈現(xiàn)南高北低的分布格局；劉興元等[5]對北疆牧區(qū)畜牧業(yè)生產(chǎn)與雪災分布特征進行了分析，并構建了一個在完全放牧狀態(tài)下的牧區(qū)雪災預警與風險評估體系和模式；劉櫟杉等[6]運用可公度法對雪災發(fā)生年份進行了趨勢判斷；延軍平等[7]采用對稱性方法對青藏高原地區(qū)雪災時空變化特征和相關機理進行了分析，認為青藏高原地區(qū)雪災與太陽黑子和ENSO事件有較強的相關關系；張國勝等[8]從雪災風險分析的角度構建了三江源地區(qū)越冬期風險預警指標體系，對各預警指標進行定量化與分級，提出將冬季風險管理分為家畜管理、草地管理、飼草供應、草地資源評估、冬季風險預報。綜觀對雪災的研究，中國學者對雪災的空間分布特征、雪災風險評價、雪災風險預警、雪災相關機理與雪災風險管理等方面都做了一定研究。

川西高原為青藏高原東南緣和橫斷山脈的一部分，處于青藏高原與四川盆地的過渡地帶，氣候變化敏感，冬季受冷高壓影響，氣候寒冷。雪災是川西高原冬春季節(jié)最主要、影響最廣、破壞力最大的氣象災害，是影響川西牧區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展的主要制約因素，幾乎每年都會發(fā)生雪災，如1995年10月至次年3月底發(fā)生的雪災，給當?shù)厝嗣駧韲乐赜绊懀瑢е赂首沃?1個縣凍傷、致殘和雪盲的人數(shù)達38 279人之多，致使539 346頭牲畜死亡，造成的直接經(jīng)濟損失達3.4億元[9]。川西地區(qū)經(jīng)濟相對落后，一旦發(fā)生雪災，往往會造成牲畜死亡、交通受阻，造成一定的經(jīng)濟損失。因此開展川西高原地區(qū)雪災時空分布特征和雪災風險評價研究，有利于有針對性的調整產(chǎn)業(yè)結構、改善補飼條件，對區(qū)域防災減災具有一定參考價值。

1資料來源與研究方法

1.1　資料來源

通過對川西高原地區(qū)各氣象站點資料的嚴格篩選，選出資料完整、沒有遷站記錄的石渠、德格、色達、甘孜、新龍、道孚、小金、馬爾康、紅原、若爾蓋、松潘、康定、理塘、巴塘、稻城、九龍等16個氣象站(圖1)1961—2012年冬半年(10月至次年4月)的逐日氣溫、降水資料(該資料來源于中國氣象科學數(shù)據(jù)服務共享網(wǎng))，根據(jù)川西地區(qū)冬半年降水特點，本文雪災研究中，以某一單站為對象，氣溫穩(wěn)定低于0 ℃，日降雪量≥5 mm為一個大雪日，日降雪量≥10 mm為一個暴雪日。

本文采用數(shù)理統(tǒng)計方法結合GIS空間分析技術，對川西高原地區(qū)雪災時空特征進行分析。在雪災風險評價與等級劃分方面，根據(jù)川西高原的實際情況，對各評價指標進行科學篩選和權重確定，構建雪災風險評價指標體系(圖2)，共4個一級指標和12個二級指標，通過自然災害、自然地理、災害管理等方面的15位專家對各指標的重要性進行打分，統(tǒng)計分析后得到各評價指標的權重值。各縣牲畜數(shù)量、農(nóng)作物產(chǎn)量、人口數(shù)量、地方財政收入、人均GDP、公路里程數(shù)、雪災損失數(shù)據(jù)等資料來源于《四川統(tǒng)計年鑒》、《中國氣象災害大典》(四川卷)及實地調查資料。在分析中采用歸一化、層次分析法、加權綜合評價等方法進行雪災風險分析與評價。

圖1　川西高原氣象站點分布

1.2　研究方法

1.2.1歸一化雪災風險評價中，各指標具有不同的量綱，為方便計算分析，采用公式(1)對致災因子、孕災環(huán)境和承災體各指標進行歸一化處理。

Y=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(1)

式中：Y——二級指標歸一化值；X——各二級評價指標的數(shù)據(jù)值。

抗災能力各指標的歸一化采用公式(2)進行計算。

Y=1-〔(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)〕

(2)

1.2.2加權綜合評價法本文雪災風險評價采用自然災害風險指數(shù)法，結合雪災致災因子的危險性(H)、孕災環(huán)境的敏感性(S)、承災體的脆弱性(V)和防災減災能力(P)4方面的因素進行雪災風險評價。采用加權綜合評價法對危險性、敏感性、脆弱性和抗災能力進行定量計算，其計算公式如下：

(3)

式中：V——評價因子指數(shù)； Wi——第i個指標的權重； Yi——第i個指標的歸一化值； n——評價指標個數(shù)。文中各指標的權重Wi采用專家打分進行確定。

注：括號中數(shù)據(jù)為指標權重。

1.2.3雪災綜合風險指數(shù)模型

R=f(H，S，V，P)=Hα×Sβ×Vγ×Pδ

(4)

式中：R——綜合風險度； H——雪災致災因子的危險性； S——孕災環(huán)境的敏感性； V——承災體的脆弱性； P——防災減災能力； α，β，γ，δ——各評價因子的權重。

2結果分析

2.1　川西高原雪災氣候特征

2.1.1雪災時間變化特征根據(jù)對川西高原16個氣象站點1961—2012年大雪、暴雪雪災天氣的統(tǒng)計，繪制出川西雪災頻次變化曲線圖(圖3)。從圖3可以看出，隨著時間的增長，川西地區(qū)各站點累計大雪雪災頻次呈緩慢增加趨勢，增加傾向率為0.93次/10a，增加傾向率未通過a=0.05的顯著性水平檢驗，增加趨勢不明顯。從各地大雪日數(shù)的年代際變化可以看出，20世紀60年代各地大雪日出現(xiàn)頻次最低，為13.1次；從60年代末期開始，川西地區(qū)大雪日數(shù)呈持續(xù)上升趨勢發(fā)展，70年代和80年代大雪日數(shù)有明顯的增加趨勢，分別為16.1次和18.1次；90年代為19.2次，是近半個世紀以來大雪日數(shù)最多的時期，雪災嚴重；2001年開始年代大雪日出現(xiàn)次數(shù)較20世紀80—90年代偏低，2001—2010年為17.2次，2011—2012年為17次，但遠高于20世紀60和70年代出現(xiàn)頻次。

根據(jù)對川西地區(qū)各站點累計暴雪日頻次的分析，近52a來川西高原暴雪日呈增加趨勢發(fā)展，增加傾向率為0.51次/10a(r=0.31，p<0.05)，暴雪日存在顯著的增加趨勢。從暴雪災害天氣的年代變化看，20世紀60年代暴雪發(fā)生次數(shù)為1.4次，70年代為1.6次，60—70年代川西高原暴雪日數(shù)呈緩慢增加趨勢，增幅較?。?0—90年代暴雪天氣數(shù)量明顯增多，分別為3次和3.3次，遠遠高于60年代和70年代的暴雪日數(shù)；2001—2010年是近52a來暴雪日出現(xiàn)最多的年代，為3.4次，2011—2012年為3次。

圖3　1961-2012年川西高原年雪災次數(shù)變化

2.1.2雪災空間分布特征根據(jù)對川西高原1961—2012年日降雪量≥5mm大雪日圖(附圖11)的分析，德格、巴塘、稻城、九龍、小金、新龍、道孚、馬爾康等地大雪發(fā)生日數(shù)為0～25次，大雪日的概率較小；石渠、色達、甘孜、理塘、松潘等地區(qū)大雪日發(fā)生的次數(shù)為51～100次，平均每年有1～2次大雪日；若爾蓋、康定、紅原地區(qū)大雪日數(shù)最高，達101～154次，平均每年有大雪日數(shù)2～3次，雪災發(fā)生的概率非常高，應做好防災工作。

從川西高原1961—2012年暴雪發(fā)生次數(shù)(附圖11)來看，德格、巴塘、稻城、九龍、小金、新龍、道孚、馬爾康等地暴雪發(fā)生日數(shù)為0～5次，平均10～50a一遇；松潘、理塘兩地發(fā)生暴雪日6～10次，平均5～9a一遇；色達、若爾蓋兩地發(fā)生暴雪日11～15次，平均4～5a一遇；石渠、甘孜兩地發(fā)生暴雪16～20次，平均3a一遇；紅原地區(qū)共發(fā)生22次暴雪，平均3a一遇；康定地區(qū)近52a來共發(fā)生32次暴雪日，平均2a一遇。

2.2　川西高原雪災風險評價

根據(jù)氣象災害風險評價的基本理論，結合ArcGIS9.3空間分析平臺，進行川西高原雪災風險評價與等級劃分。按致災因子的危險性、孕災環(huán)境的敏感性、承災體的脆弱性和防災減災能力進行分析。

2.2.1致災因子危險性降雪量的時空分布不均是致使雪災發(fā)生的主要因素，川西高原大部分地區(qū)主要以牧業(yè)為主，農(nóng)業(yè)為輔，雪災的發(fā)生對牧業(yè)發(fā)展的影響很大。本文主要針對各地大雪日出現(xiàn)頻次、雪災強度、歷史雪災災情進行危險性評價。利用加權綜合評價法(圖2)計算各地雪災致災因子危險性指數(shù)，運用ArcGIS9.3空間分析平臺進行空間插值和加權疊加分析，得到雪災危險性分布圖(圖4a)。從圖中可以看出，雪災致災因子的危險性北部普遍高于南部地區(qū)，紅原、若爾蓋、石渠、康定等地區(qū)屬于高危險區(qū)，理塘、色達、甘孜、松潘等地區(qū)屬于中等危險區(qū)，德格、巴塘、新龍、道孚、馬爾康、小金、稻城、九龍等地屬于低危險區(qū)。

圖4　川西高原雪災風險評價指標因子分級

2.2.2孕災環(huán)境的敏感性孕災環(huán)境主要考慮降水、海拔、土地利用類型等因子對雪災形成的綜合影響。冬半季降水量的多少是影響雪災的主要因素，海拔越高氣溫越低，雪災天氣容易持續(xù)，積雪量多，造成的損失就越大；土地利用類型的不同對雪災的敏感性亦不同，雪災影響牲畜覓食、過冬和作物受凍，該區(qū)域土地利用類型主要分為草地、農(nóng)田、林地和其他四類，其敏感系數(shù)分別為0.6，0.2，0.1，0.1。將降水、海拔、土地利用類型3個因子進行加權處理，應用ArcGIS進行疊加分析，采用自然斷點分析法將其分為3個等級，得到雪災孕災環(huán)境敏感性指數(shù)圖(圖4b)。從圖4b可以看出，受降水量、海拔高度和土地利用類型的綜合影響，北部地區(qū)的草原敏感性相對最高，而馬爾康、康定等地區(qū)敏感性相對較低。

2.2.3承災體脆弱性雪災造成的危害程度與承災體有關，雪災的承災體主要是牧民和牲畜[10]。對川西高原而言，第一產(chǎn)業(yè)受雪災的影響最大，第一產(chǎn)業(yè)比重越大，區(qū)域人口越多，受雪災的影響越大，區(qū)域脆弱性亦越高。對川西高原承災體的脆弱性評價在文中由各縣的人口密度、牲畜數(shù)量和農(nóng)作物面積來體現(xiàn)。根據(jù)專家打分情況，同時結合川西高原的實際情況，將人口密度、牲畜數(shù)量、農(nóng)作物面積3個評價指標的權重分別附值為0.2，0.5，0.3，繪制出川西高原的承災體脆弱性分布圖(圖4c)。由圖4c可以看出，甘孜、若爾蓋、松潘、小金、康定等地區(qū)脆弱性最高，與這些地區(qū)的人口密度高、牧場面積大有密切關系；而石渠、巴塘、稻城、理塘等地區(qū)人口稀少，因此承災體的脆弱性相對較低。

2.2.4防災減災能力防災減災能力與當?shù)氐慕?jīng)濟狀況密切相關，因此將人均GDP、當?shù)刎斦杖?、道路的通達性作為評價指標。當?shù)刎斦杖敫?、人均GDP高的地區(qū)經(jīng)濟相對發(fā)達，產(chǎn)生災害后的自救能力也越強，防災減災能力亦高。而道路的通達性影響到災害救助的可行性，道路越密集越有助于災害的救助。通過專家打分情況，將人均GDP、當?shù)刎斦杖?、道路的通達性3個評價指標的權重分別附值0.5，0.3，0.2，繪制出防災能力等級圖(圖4d)。由圖4d可知，康定地區(qū)的防災能力最高，這與當?shù)厝司鵊DP高、財政收入高與交通路網(wǎng)發(fā)達有密切關系；而紅原、松潘、馬爾康、九龍等地處于中等防災水平；而川西高原西部地區(qū)交通條件差，經(jīng)濟發(fā)展水平較低，容易遭受災害襲擊，該區(qū)域防災能力最弱。

2.2.5雪災綜合風險評價根據(jù)研究區(qū)域雪災危險性特征及形成機制，從雪災的自然屬性和社會屬性出發(fā)，綜合考慮致災因子、孕災環(huán)境、承災體和防災減災能力，結合研究區(qū)域特點，在GIS環(huán)境下，對致災因子、孕災環(huán)境、承災體和防災減災能力幾個圖層進行加權疊加運算，得到川西高原地區(qū)雪災風險指數(shù)圖。采用自然斷點分級法，根據(jù)雪災綜合風險指數(shù)大小將川西高原雪災風險劃分為高(0.51～0.67)，中(0.39～0.50)，低(0.21～0.38)3個等級(圖5)，其雪災風險評價結果與災情統(tǒng)計基本一致[9]。從圖5可以看出，石渠、色達、甘孜、紅原、若爾蓋、康定等地雪災風險最高，松潘、理塘為中等風險區(qū)，德格、馬爾康、新龍、道孚、小金、巴塘、稻城、九龍等地屬于雪災低風險區(qū)。

圖5　川西高原雪災風險等級

3結 論

(1) 通過對川西高原1961—2012年大雪、暴雪雪災天氣的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，近52a來川西高原地區(qū)各站點累計大雪、暴雪雪災頻次均呈增加趨勢，增加傾向率分別為0.93和0.51次/10a，發(fā)生雪災的概率明顯增大。從大雪、暴雪災害天氣的年代變化看，20世紀60—70年代川西高原大雪、暴雪日數(shù)呈緩慢增加趨勢，增幅較小，80年代開始暴雪天氣呈顯著增加趨勢，2001—2010年是近52a來暴雪日出現(xiàn)最多的年代。

(2) 川西高原地區(qū)雪災具有顯著的空間差異性，總體呈北方雪災天氣多而南方雪災天氣少的態(tài)勢。德格—甘孜—馬爾康一線以北地區(qū)平均1a發(fā)生1～3次大雪天氣，德格—甘孜—馬爾康一線以南除康定外大雪天氣平均2a一遇或1a一遇。德格—甘孜—馬爾康一線以北地區(qū)平均2a一遇或3a一遇暴雪天氣，德格—甘孜—馬爾康一線以南的康定地區(qū)平均2a一遇暴雪天氣，其余大部分地區(qū)10a一遇暴雪天氣。

(3) 綜合川西高原致災因子的危險性、孕災環(huán)境的敏感性、承災體的脆弱性和防災減災能力4個因素，通過加權疊加分析對川西高原雪災綜合風險進行評價與等級劃分發(fā)現(xiàn)，川西高原北部的石渠、色達、甘孜、紅原、若爾蓋等地區(qū)雪災風險最高，中部地區(qū)的松潘、理塘等地為中等風險區(qū)，川西中部地區(qū)的德格、馬爾康、新龍、道孚、巴塘、小金和南部地區(qū)的稻城、九龍等地雪災風險最低。川西高原地區(qū)冬半季降雪量的多少、降雪強度、土地利用狀況、第一產(chǎn)業(yè)類型等是影響雪災的主要因素。

基于自然災害風險評價基礎理論，在分析雪災時空特征的基礎上，嘗試性構建了雪災風險評價指標體系，運用自然災害風險指數(shù)法結合GIS空間分析技術對川西高原雪災風險進行評價，使雪災風險空間分布狀況得到具體表達，這對當?shù)剞r(nóng)牧業(yè)的發(fā)展、結構的調整與布局具有一定的參考價值，能夠為區(qū)域防災減災提供理論參考。雪災的成因復雜，不同的地域具有不同的自然、社會環(huán)境特征，雪災的時空分布特征各異，所造成的損失也不一樣。本文僅針對川西高原地區(qū)的雪災問題作了初步探討。由于數(shù)據(jù)資料的缺乏與限制，川西高原雪災分析是以縣為行政單元進行的，為了更好地為災害相關管理部門提供更具體的決策依據(jù)，可進一步以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元進行雪災風險研究。雪災的形成受到多種因素的影響。本文僅考慮了當?shù)氐牡乩憝h(huán)境、氣候特征、土地利用、經(jīng)濟狀況、人口分布等特征，雪災還受到大氣環(huán)流異常的影響，因此，該評價指標體系還有待于進一步完善，以融入更多的指標要素，使評價結果更加合理。

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Temporal and Spatial Distribution of Snow Disaster and Risk Evaluation in Western Sichuan Plateau

DU Huaming1,2, YAN Junping2, YANG Rong2, YANG Dengxing2

(1.CollegeofResourcesandEnvironmentalEngineering,MianyangNormalUniversity,Mianyang,Sichuan621000,China; 2.CollegeofTourismandEnvironmentalSciences,ShaanxiNormalUniversity,Xi’an,Shaanxi710062,China)

Abstract：[objective] To master the spatial pattern and trends of snow disaster in Western Sichuan Plateau so as to provide desision basis for management department of disaster.[Methods] By using methods of linear regression, inverse distance weighted spatial interpolation, natural disaster risk index method, the spatial-temporal characteristics and risk of snow disaster were analyzed based on daily temperature and rainfall data of 16 meteorological stations from 1961 to 2012 in Western Sichuan Plateau.[Results] (1) The days of heavy snow and blizzard increased over the last 52 years in Western Sichuan Plateau, the change rates were 0.93 d/10 a and 0.51 d/10 a respectively. (2) The snow disaster had a distinct spatial difference in Western Sichuan Plateau, the days of snow disaster were more in north of Western Sichuan Plateau, and less in south of Western Sichuan Plateau. (3) Shiqu, Seda, Ganzi, Hongyuan, Ruoergai, and Kangding had the highest risk of snow disaster, Songpan and Litang were moderate-risk areas, Dege, XiaoJin, Ma’erkan, Xinlong, Daofu, Batang, Daocheng and Jiulong were low-risk areas.[Conclusion] The frequency and extent of snow disaster were increasing in Western Sichuan Plateau, it should take more effective measures to strengthen the prevention and management of snow disaster.

Keywords:Western Sichuan Plateau; snow disaster; temporal and spatial distribution; risk evaluation

文獻標識碼：A

文章編號：1000-288X(2015)03-0261-06

中圖分類號：K903

通信作者：延軍平(1956—),男(漢族),陜西省綏德縣人,博士,教授,主要從事區(qū)域發(fā)展與自然災害方面研究。E-mail:yanjp@snnu.edu.cn。

收稿日期：2014-03-03修回日期：2014-04-28

資助項目：國家自然科學基金項目“部分重大自然災害的時空對稱性:結構、機理與適應對策”(41171090)

第一作者：杜華明(1977—),女(漢族),四川省劍閣縣人,博士研究生,講師,主要從事區(qū)域環(huán)境與災害研究。E-mail:dhuaming2004@163.com。