陳薈竹，劉希林, *

1. 中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院，廣東 廣州 510275；2. 廣東省城市化與地理環(huán)境空間模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510275

自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)與生態(tài)系統(tǒng)健康有著密切的相互關(guān)系。完整和健康的生態(tài)系統(tǒng)能夠緩沖災(zāi)害事件的影響，起到諸如削減洪水、穩(wěn)定邊坡和保護(hù)海岸線等作用，從而減少自然災(zāi)害對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。作為天然緩沖區(qū)的良好的生態(tài)系統(tǒng)，其建設(shè)和維護(hù)的成本通常較低，防災(zāi)減災(zāi)效果也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的土木工程（Brang，2001；Renaud et al.，2013）。然而，由于自然災(zāi)害可使生物棲息地徹底喪失并導(dǎo)致物種死亡，故設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)臑?zāi)后處置也會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)的健康，從而影響生態(tài)系統(tǒng)對(duì)極端事件的緩沖程度。彌補(bǔ)這種防護(hù)缺陷，需要花費(fèi)的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本往往是巨大的（Coreyja et al.，2007；Emerton，2009）。盡管災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)系統(tǒng)的管理各有特定的行動(dòng)方式和目標(biāo)利益，但它們都以可持續(xù)發(fā)展、人類福祉和安全為總體目標(biāo)。通過土地利用的規(guī)劃與發(fā)展，維護(hù)健康的生態(tài)系統(tǒng)、進(jìn)行科學(xué)的環(huán)境管理已被作為減輕災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵行動(dòng)得到鼓勵(lì)（UNISDR，2005）。生態(tài)系統(tǒng)管理與災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理的結(jié)合將會(huì)給兩方管理決策者乃至全人類帶來更大的共同利益。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)自20世紀(jì)70年代萌芽以來，經(jīng)歷了近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程，其學(xué)科體系與研究方法已逐步成熟和完善（USEPA，1998；鄧飛等，2011）。目前的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究以化學(xué)污染對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境的影響為主，尤其以重金屬污染為風(fēng)險(xiǎn)源的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究成果和應(yīng)用實(shí)例較多（范佳民等，2014；陸泗進(jìn)等，2014；周笑白等，2015；范世鎖等，2015），而以自然災(zāi)害為風(fēng)險(xiǎn)源的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究則相對(duì)較少，起步也較晚。

在為數(shù)不多的以自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為研究對(duì)象的案例中，也大多偏重于由自然災(zāi)害導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的生物和化學(xué)成分的改變或污染物的遷移所引起的負(fù)面生態(tài)影響。例如Warren et al.（2012）研究了卡特里娜颶風(fēng)引起的海岸地表沉積物中微量元素的變化；Pescea et al.（2016）對(duì)干旱引起的微生物群落結(jié)構(gòu)及其活動(dòng)過程的改變進(jìn)行了研究；Leon et al.（2017）評(píng)價(jià)了山洪暴發(fā)對(duì)地中海沿岸瀉湖表層沉積物中有機(jī)物污染分布的影響。這些研究成果本質(zhì)上還是化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)源所致的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，且多為單一風(fēng)險(xiǎn)源或單點(diǎn)和小尺度區(qū)域研究，對(duì)于較大空間尺度的多種自然災(zāi)害給生態(tài)系統(tǒng)帶來的物理性損傷關(guān)注較少。

總體而言，中國(guó)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究領(lǐng)域起步較晚，但在自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面與國(guó)際上相比并未落后，中國(guó)自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)所涵蓋的災(zāi)害種類和生態(tài)系統(tǒng)類型也比較多樣。付在毅等（2001）、許學(xué)工等（2001）在GIS技術(shù)支持下，完成了對(duì)黃河和遼河三角洲平原的洪澇、干旱、風(fēng)暴潮和油田污染4類風(fēng)險(xiǎn)源的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。尚志海等（2010）以汶川地震極重災(zāi)區(qū)次生泥石流為風(fēng)險(xiǎn)源，評(píng)價(jià)了災(zāi)區(qū)次生泥石流災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)與生態(tài)環(huán)境損失程度。徐麗芬等（2010）以8種自然災(zāi)害為風(fēng)險(xiǎn)源，考慮生態(tài)脆弱性與受體暴露水平和危害程度，進(jìn)行了北京地區(qū)的多風(fēng)險(xiǎn)源和多生態(tài)系統(tǒng)的綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。許學(xué)工等（2011）以洪澇、干旱、暴雪、臺(tái)風(fēng)、低溫冷凍、風(fēng)暴潮、冰雹、沙塵暴、地震和滑坡泥石流10種自然災(zāi)害為風(fēng)險(xiǎn)源，以高程、坡度、起伏度、年均植被覆蓋度、干燥度和人口密度 6項(xiàng)指標(biāo)表征生態(tài)系統(tǒng)脆弱度，以 22種土地覆蓋（陸地生態(tài)系統(tǒng)）作為風(fēng)險(xiǎn)受體計(jì)算其生態(tài)資產(chǎn)，用風(fēng)險(xiǎn)源發(fā)生概率與生態(tài)系統(tǒng)脆弱度和生態(tài)資產(chǎn)的乘積作為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值，將中國(guó)分為北方、南方、西北和青藏4個(gè)災(zāi)害區(qū)，在單項(xiàng)自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，將各生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果歸一化處理，通過分區(qū)加權(quán)后再統(tǒng)一分級(jí)，進(jìn)行了中國(guó)自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)。

將自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)注點(diǎn)從人身和財(cái)產(chǎn)安全擴(kuò)展到生態(tài)安全，進(jìn)而以生態(tài)系統(tǒng)為承災(zāi)體進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，此項(xiàng)研究對(duì)災(zāi)害防治、環(huán)境友好、資源保護(hù)和人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，都具有重要的意義。本研究基于廣東省熱帶氣旋、雨澇災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)及其綜合危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)合廣東省生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)受體潛在損失評(píng)價(jià)（生態(tài)資產(chǎn)評(píng)估），對(duì)廣東省熱帶氣旋、雨澇災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及其綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果將揭示廣東省主要自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分異規(guī)律，闡明高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要影響原因，為區(qū)域生態(tài)環(huán)境管理和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范提供科學(xué)基礎(chǔ)，也為自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)量化管理和防范提供新思路和新途徑。

1 評(píng)價(jià)原理和評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.1 評(píng)價(jià)原理

史培軍（1996）提出的區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)論觀點(diǎn)，確立了災(zāi)害事件是致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定性和承災(zāi)體脆弱性相互作用的結(jié)果。致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體共同構(gòu)成災(zāi)害系統(tǒng)的三要素，在災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成過程中缺一不可，并影響到災(zāi)情的嚴(yán)重程度。根據(jù)區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)論原理（史培軍，1996），將生態(tài)系統(tǒng)視為區(qū)域內(nèi)主要自然災(zāi)害作用的承災(zāi)體，以生態(tài)環(huán)境脆弱性表征致災(zāi)過程中生態(tài)系統(tǒng)的暴露和響應(yīng)過程（即孕災(zāi)環(huán)境因子），將自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)視為自然災(zāi)害危險(xiǎn)性、生態(tài)環(huán)境脆弱性和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)受體潛在損失共同作用的結(jié)果，以三者的乘積作為自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。本文中自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)也是基于上述原理，具體評(píng)價(jià)思路和框架見圖1。相應(yīng)地，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算式為：

式中，R為自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)（0-1）；H為自然災(zāi)害危險(xiǎn)性（0-1）；V為生態(tài)環(huán)境脆弱性（0-1）；D為風(fēng)險(xiǎn)受體潛在損失（0-1）。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.2.1 自然災(zāi)害危險(xiǎn)性

考慮廣東省自然災(zāi)害影響程度、災(zāi)害損失、發(fā)生頻率，以及災(zāi)害數(shù)據(jù)的可獲得性，選取熱帶氣旋、雨澇災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害作為代表性風(fēng)險(xiǎn)源，進(jìn)行全省區(qū)域主要自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。自然災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果來源于“廣東省熱帶氣旋、雨澇災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（Ⅰ）”（劉希林等，2018）。

1.2.2 生態(tài)環(huán)境脆弱性

生態(tài)環(huán)境脆弱性是生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾時(shí)，系統(tǒng)自身組成和結(jié)構(gòu)等生態(tài)學(xué)特性對(duì)外部脅迫表現(xiàn)出的敏感性和易損性以及災(zāi)后恢復(fù)能力。這種脆弱性與系統(tǒng)自身的屬性以及人類活動(dòng)的干擾程度有關(guān)，是生態(tài)系統(tǒng)（風(fēng)險(xiǎn)受體）暴露在自然災(zāi)害作用下的直接響應(yīng)（杜悅悅等，2016）。由于自然和人文地理要素的空間異質(zhì)性，不同區(qū)域在遭受同一強(qiáng)度的外部脅迫時(shí)的受損程度是不同的。因此，從自然環(huán)境和人文環(huán)境兩方面考慮，本文選取反映生態(tài)系統(tǒng)自身屬性和水熱條件以及與人類活動(dòng)有關(guān)的植被覆蓋度、干燥度、人口密度和單位面積GDP作為生態(tài)環(huán)境脆弱性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并以中國(guó)生態(tài)環(huán)境部和中國(guó)科學(xué)院劃定的生態(tài)功能區(qū)作為修正因子（圖2）。由于生態(tài)功能區(qū)在維持生態(tài)平衡和防災(zāi)減災(zāi)功能方面具有優(yōu)勢(shì)，以及相關(guān)部門對(duì)生態(tài)功能區(qū)的優(yōu)化管理和保護(hù)，有助于減輕該區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境的脆弱性。由此，對(duì)生態(tài)功能區(qū)覆蓋區(qū)域的脆弱性降低一個(gè)等級(jí)。修正后的脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果能夠綜合反映生態(tài)系統(tǒng)在面對(duì)自然災(zāi)害時(shí)的預(yù)防、響應(yīng)和災(zāi)后恢復(fù)能力。

圖1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)原理和方法框圖Fig. 1 Principle and method diagram of ecological risk assessment

圖2 廣東省生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)Fig. 2 Ecological environmental vulnerability assessment indexes in Guangdong Province

1.2.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)受體潛在損失

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)受體包括區(qū)域內(nèi)各類生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)受體遭受外部脅迫造成的損失即表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的損壞或喪失。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能包括了實(shí)物型和非實(shí)物型兩部分，可以合計(jì)為生態(tài)資產(chǎn)（許學(xué)工等，2011）。因此本文以生態(tài)資產(chǎn)表征區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的潛在損失。生態(tài)系統(tǒng)類型基于 GLC 2000數(shù)據(jù)集提取，并采用朱文泉等（2007）的研究成果對(duì)各生態(tài)系統(tǒng)類型進(jìn)行生態(tài)資產(chǎn)賦值。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究所用數(shù)據(jù)來源如下：（1）中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（www.resdc.cn）提供的干燥度、人口密度、單位面積 GDP和重要生態(tài)功能區(qū)數(shù)據(jù)集，前三者為500 m×500 m柵格數(shù)據(jù)，后者為矢量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)提取后均進(jìn)行重采樣，生成像元為1 km×1 km的柵格圖層；（2基于 NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）數(shù)據(jù)，采用像元二分法計(jì)算得到）植被覆蓋度，NDVI數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云（www.gscloud.cn）中國(guó)月合成產(chǎn)品，選用 2010年均值進(jìn)行計(jì)算；（3）生態(tài)系統(tǒng)類型來源于地理空間數(shù)據(jù)云（www.gscloud.cn）提供的歐空局GLC 2000數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集是由GLC 2000項(xiàng)目開發(fā)的基于 SPOT4遙感數(shù)據(jù)提取的全球土地覆蓋數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

2.2.1 像元二分法

像元二分法是一種簡(jiǎn)單的遙感估算模型，它假設(shè)一個(gè)地表像元由植物覆蓋部分Rveg和無植物覆蓋部分Rsoil組成。遙感傳感器觀測(cè)到的光譜信息即為這兩個(gè)組分的線性加權(quán)，各組分的權(quán)重是各自面積在像元中所占的比例。據(jù)此，有植物覆蓋部分的權(quán)重則可視其為植被覆蓋率。

利用 NDVI基于像元二分法估算植被覆蓋度時(shí)，將NDVIsoil設(shè)為完全裸土或無植被覆蓋區(qū)域的NDVI值，可取區(qū)域內(nèi)NDVI最小值代替；NDVIveg設(shè)為純植被像元的NDVI值，可取區(qū)域內(nèi)NDVI最大值代替，則植被覆蓋度Fc的計(jì)算公式為：

實(shí)際計(jì)算中，為避免噪聲影響，NDVI最小值與最大值一般根據(jù)研究區(qū)范圍大小和圖像清晰度在一定置信范圍內(nèi)求?。▍菋傻龋?017）。本文參考前人的研究成果，取累積概率分別為5%和90%的NDVI值分別作為NDVIsoil和NDVIveg的值來代表研究區(qū)內(nèi)的植被覆蓋度（呂丹紅等，2018）。

2.2.2 熵權(quán)法

“熵”是信息論中對(duì)不確定性的一種度量，其大小與系統(tǒng)的隨機(jī)性和有序程度呈反比。熵權(quán)法是依賴于數(shù)據(jù)本身離散性的一種常用的客觀賦權(quán)法，可用于本文中生態(tài)環(huán)境脆弱性指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算（閻小妍等，2006；宋彥蓉等，2015）。具體操作步驟如下：

（1）對(duì)n個(gè)樣本，m個(gè)指標(biāo)，定義Xij為第i個(gè)樣本中第j個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)值（i=1, 2, 3, …, n；j=1, 2,3, …, m）；

（2）為解決指標(biāo)不同質(zhì)和計(jì)量單位不統(tǒng)一的問題，在計(jì)算前對(duì)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，對(duì)于正向和負(fù)向指標(biāo)分別采用式（3）和式（4）進(jìn)行歸一化：

（3）計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)下第i個(gè)樣本占該指標(biāo)的比重：

（4）計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值：

（5）計(jì)算信息熵冗余度：

（6）計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重：

（7）計(jì)算各評(píng)價(jià)單元得分：

選取植被覆蓋度、干燥度、人口密度和單位面積GDP共4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)用于熵權(quán)計(jì)算，其中植被覆蓋度為負(fù)向指標(biāo)，干燥度、單位面積人口和單位面積GDP為正向指標(biāo)。權(quán)重計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 廣東省生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Table 1 Weights of the assessment indexes for ecological environmental vulnerability in Guangdong Province

2.2.3 自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

分別建立廣東省熱帶氣旋、雨澇災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)度數(shù)據(jù)庫(kù)、生態(tài)環(huán)境脆弱性數(shù)據(jù)庫(kù)和生態(tài)系統(tǒng)潛在損失數(shù)據(jù)庫(kù)。本研究以1 km×1 km柵格為評(píng)價(jià)單元，全省共計(jì)175756個(gè)評(píng)價(jià)單元?；谧匀粸?zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)式（1），調(diào)動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)完成區(qū)域自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。單災(zāi)種和多災(zāi)種生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分別由式（10）和式（11）計(jì)算：

式中，Rkn為第n種自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)（0-1）；Hkn為第 n種自然災(zāi)害危險(xiǎn)度（0-1）；Vk為第個(gè) k評(píng)價(jià)單元的生態(tài)環(huán)境脆弱性（歸一化后取值0-1）；Dk為第 k個(gè)評(píng)價(jià)單元的生態(tài)資產(chǎn)（歸一化后取值0-1）；Rk為第k個(gè)評(píng)價(jià)單元的自然災(zāi)害綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)（0-1）；wn為第 n種自然災(zāi)害所占權(quán)重；Hkn為第k個(gè)評(píng)價(jià)單元中第n種自然災(zāi)害的危險(xiǎn)度；m為參評(píng)自然災(zāi)害的總數(shù)（文本中取歸一化后的數(shù)值（0-1）代入式（11）計(jì)算。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)環(huán)境脆弱性與生態(tài)資產(chǎn)

評(píng)價(jià)結(jié)果表明（圖3），廣東省生態(tài)環(huán)境脆弱性總體上呈現(xiàn)中部高、西南部次之、東北部較低的分布特點(diǎn)。高脆弱區(qū)集中分布在珠江三角洲，該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，土地利用以城市用地為主，較低的植被覆蓋度和強(qiáng)烈的人類活動(dòng)導(dǎo)致了較高的生態(tài)環(huán)境脆弱性；低脆弱區(qū)主要分布于廣東省東北部，該地區(qū)以山地丘陵為主，人類活動(dòng)干擾較少，山林發(fā)育茂盛，水土涵養(yǎng)功能良好，生態(tài)環(huán)境脆弱性低。

由GLC 2000數(shù)據(jù)集提取得到的廣東省生態(tài)系統(tǒng)共有6類11種，分別為林地（常綠落葉林、常綠闊葉林、灌叢、稀疏林地）、耕地、濕地（海邊濕地）、草地（高山草甸、坡面草地）、城市、水域（河流、湖泊）。生態(tài)資產(chǎn)空間分布總體上表現(xiàn)為南低北高，低值區(qū)主要分布在珠江三角洲、雷州半島和東部沿海地區(qū)，高值區(qū)主要分布在粵北山區(qū)。主要生態(tài)系統(tǒng)類型為林地（73.08%），生態(tài)總價(jià)值27.9億元，占廣東省生態(tài)資產(chǎn)總價(jià)值84.31%，是廣東省生態(tài)總資產(chǎn)的主要貢獻(xiàn)者。

生態(tài)環(huán)境脆弱性與生態(tài)資產(chǎn)空間格局較為相似，但表現(xiàn)形式恰好相反，即生態(tài)環(huán)境高脆弱區(qū)對(duì)應(yīng)生態(tài)資產(chǎn)低值區(qū)，生態(tài)環(huán)境低脆弱區(qū)對(duì)應(yīng)生態(tài)資產(chǎn)高值區(qū)。生態(tài)環(huán)境脆弱性與生態(tài)資產(chǎn)的反向分布有助于降低區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平。相反，若生態(tài)環(huán)境高脆弱性對(duì)應(yīng)生態(tài)資產(chǎn)高值區(qū)，則該區(qū)域遭受自然災(zāi)害時(shí)可能更加容易造成生態(tài)資產(chǎn)損失，形成較大的風(fēng)險(xiǎn)事件。例如，以喀斯特地貌為主的粵北清遠(yuǎn)市北部地區(qū)，地表植被覆蓋較少，水土流失較為嚴(yán)重，遭受強(qiáng)降雨時(shí)，強(qiáng)烈的地表侵蝕就可能造成較高的生態(tài)資產(chǎn)損失。

圖3 廣東省生態(tài)環(huán)境脆弱性與生態(tài)資產(chǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果Fig. 3 Assessment results of ecological environmental vulnerability and ecological assets in Guangdong Province

3.2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

廣東省熱帶氣旋、雨澇災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害單項(xiàng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果如圖4所示?？傮w而言，全省以中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)為主，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積比例最大的為地質(zhì)災(zāi)害，其次為熱帶氣旋，雨澇災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積比例最小。熱帶氣旋和雨澇災(zāi)害主要作用于為沿海地區(qū)，災(zāi)害主要影響地區(qū)與生態(tài)脆弱嚴(yán)重地區(qū)并未重疊，因此高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積比例較小。地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)的粵西北部分地區(qū)生態(tài)潛在損失也較高，因此高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積比例也較大。

3種自然災(zāi)害導(dǎo)致的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)具有明顯的空間差異。熱帶氣旋高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在西南沿海地區(qū)，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)由沿海向內(nèi)陸遞減。雨澇災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布規(guī)律與熱帶氣旋相似，同樣集中分布于西南沿海地區(qū)。中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在沿海地區(qū)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)外圍、珠江三角洲東北部和清遠(yuǎn)市北部。地質(zhì)災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)則集中分布于廣東省西北部，東北部也有少量分布。中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)以高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)為中心向外圍擴(kuò)散，分布較為零散。自然災(zāi)害綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的分布格局整合了單災(zāi)種生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的分布特點(diǎn)，總體上表現(xiàn)為沿海高于內(nèi)陸，南部高于北部，西部高于東部。

3.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)類型組合分析

采用 ArcGIS中的自然斷點(diǎn)法對(duì)歸一化后的熱帶氣旋、雨澇災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性、生態(tài)系統(tǒng)脆弱性和生態(tài)資產(chǎn)值進(jìn)行等級(jí)劃分，分別分出5個(gè)等級(jí)區(qū)，將其中的1～3級(jí)區(qū)合并成為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)低值區(qū)，4～5級(jí)區(qū)合并成為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高值區(qū)?；凇拔ｋU(xiǎn)性-脆弱性-潛在損失”的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)組合模式，共得 8種生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)組合類型（表 2）。例如“高危險(xiǎn)-低脆弱-高潛在損失”表示該評(píng)價(jià)單元屬于自然災(zāi)害危險(xiǎn)性高值區(qū)、生態(tài)環(huán)境脆弱性低值區(qū)、生態(tài)資產(chǎn)潛在損失高值區(qū)，以此類推。通過計(jì)算8種生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)組合類型在3種自然災(zāi)害和及其綜合的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高值區(qū)中所占的面積百分比，可以分析影響生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主導(dǎo)因素。

圖4 廣東省自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分異Fig. 4 Spatial differentiation of ecological risks of natural disasters in Guangdong Province

表2 廣東省自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)組合類型及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高值區(qū)面積百分比Table 2 Combination types of ecological risks and the area percentages of natural disasters in Guangdong Province

由表2可知，無論是單災(zāi)種還是多災(zāi)種的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高值區(qū)中，面積比例最大的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)組合類型為“高危險(xiǎn)-低脆弱-高潛在損失”，其次為“高危險(xiǎn)-高脆弱-高潛在損失”，再次為“低危險(xiǎn)-高脆弱-高潛在損失”。在地質(zhì)災(zāi)害“低危險(xiǎn)-低脆弱-高潛在損失”的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)組合類型中，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高值區(qū)面積也占總面積的12.34%。

在熱帶氣旋前4種生態(tài)資產(chǎn)高潛在損失的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)組合類型中，無論其危險(xiǎn)性和生態(tài)環(huán)境脆弱性高低與否，其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高值區(qū)所占面積百分比總和已達(dá)95.81%；同樣，雨澇災(zāi)害前4種高潛在損失生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)組合類型的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高值區(qū)面積所占比例總和為93.02%；地質(zhì)災(zāi)害為98.75%；自然災(zāi)害綜合為94.29%。由此可見，生態(tài)資產(chǎn)潛在損失是影響生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主控因素。

3.4 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)防范分區(qū)

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高值區(qū)的防范，應(yīng)著力于降低該區(qū)域生態(tài)資產(chǎn)的潛在損失。如果本著生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的原則，在不改變生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，即不人為降低生態(tài)資產(chǎn)潛在損失值的前提下，則可從自然災(zāi)害危險(xiǎn)性和生態(tài)環(huán)境脆弱性兩方面著手進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)防范。由此，廣東省可劃分出自適調(diào)控區(qū)、生態(tài)保護(hù)區(qū)、災(zāi)害防治區(qū)和生態(tài)防災(zāi)區(qū)4個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)防范分區(qū)（圖5）。自適調(diào)控區(qū)包括生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)低值區(qū)以及“低危險(xiǎn)-低脆弱”類型的部分高等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，該類區(qū)域宜采取自然發(fā)展不干涉的應(yīng)對(duì)措施。生態(tài)保護(hù)區(qū)包括“高脆弱-低危險(xiǎn)”的中、高等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，宜以降低脆弱性為主要風(fēng)險(xiǎn)防范措施，可設(shè)立自然保護(hù)區(qū)，通過限制開發(fā)和加強(qiáng)管理等措施降低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。災(zāi)害防治區(qū)包括“高危險(xiǎn)-低脆弱”類型的中、高等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，以防災(zāi)減災(zāi)為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)防范的主要措施，因地制宜地制訂主要致災(zāi)因子的防御策略。生態(tài)防災(zāi)區(qū)包括“高危險(xiǎn)-高脆弱”類型的中、高等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，建議災(zāi)害防治與生態(tài)保護(hù)同時(shí)進(jìn)行。

由圖5可知，全省生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)防范以自適調(diào)控為主，只需在部分特定區(qū)域采取相應(yīng)防護(hù)措施。在沿海地區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)熱帶氣旋和雨澇災(zāi)害的災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警和防災(zāi)避險(xiǎn)；相對(duì)而言，地質(zhì)災(zāi)害分布較為零散，粵西和粵東北地區(qū)是重點(diǎn)防治區(qū)；珠江三角洲地區(qū)、西南沿海以及清遠(yuǎn)市北部的中、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)以生態(tài)環(huán)境高脆弱性為主導(dǎo)因素，應(yīng)加強(qiáng)該區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)?？傮w而言，熱帶氣旋、雨澇災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害的自適調(diào)控區(qū)面積分別占全省總面積的68.09%、80.17%和70.59%，廣東省3種自然災(zāi)害綜合的自適調(diào)控區(qū)面積占全省總面積的71.92%。廣東省絕大部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低。

4 討論

圖5 廣東省自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)防范分區(qū)Fig. 5 Ecological risk prevention zones of natural disaster in Guangdong Province

大尺度宏觀評(píng)價(jià)方面，許學(xué)工等（2011）開展的中國(guó)自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)是為代表性成果之一。該評(píng)價(jià)遵循“風(fēng)險(xiǎn)=風(fēng)險(xiǎn)源×脆弱性×風(fēng)險(xiǎn)受體”的規(guī)律，將風(fēng)險(xiǎn)源確定為洪澇、干旱、暴雪、臺(tái)風(fēng)、低溫冷凍、風(fēng)暴潮、冰雹、沙塵暴、地震、滑坡泥石流10種自然災(zāi)害，風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)度以近50年來其發(fā)生的概率來表達(dá)，并以縣域?yàn)榻y(tǒng)計(jì)單元，計(jì)算 10種自然災(zāi)害的發(fā)生概率，再將其格柵化為 1 km2。脆弱性用代表地貌、植被、氣候、人類活動(dòng)等4個(gè)方面的高程、坡度、起伏度、年均植被覆蓋度、干燥度、人口密度等6項(xiàng)指標(biāo)人為賦權(quán)后加權(quán)求和，再依據(jù)生態(tài)環(huán)境部劃定的重點(diǎn)生態(tài)脆弱區(qū)，提高該區(qū)域內(nèi)脆弱性一個(gè)等級(jí)修正后來表達(dá)，以 1 km2格柵為評(píng)價(jià)單元。風(fēng)險(xiǎn)受體用12類土地覆被中的 22種土地覆被（陸地生態(tài)系統(tǒng)）的生態(tài)服務(wù)功能的生態(tài)資產(chǎn)來表達(dá)，采用朱文泉等（2007）賦值方法計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值，得到中國(guó)生態(tài)資產(chǎn)圖，然后將其格柵化為1 km2。該研究雖然給出了評(píng)價(jià)結(jié)果圖，但對(duì)其如何確定北方、南方、西北、青藏4個(gè)災(zāi)害區(qū)的權(quán)重，以及如何通過分區(qū)加權(quán)后再統(tǒng)一分級(jí)的具體過程尚不得而知。

本次評(píng)價(jià)也遵循上述模式，所不同的是，本研究結(jié)合廣東省區(qū)域特色，所選的主要自然災(zāi)害僅為熱帶氣旋、雨澇災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害3種，其中熱帶氣旋風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)度以7級(jí)、10級(jí)2個(gè)風(fēng)圈半徑計(jì)算其災(zāi)變指數(shù)；雨澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)度用輕澇、中澇、重澇3個(gè)等級(jí)換算其災(zāi)變指數(shù)；采用高程、坡度、地形起伏度、降雨量變差系數(shù)、距航道距離、差分植被指數(shù)、地質(zhì)年代、距斷層距離、距城鎮(zhèn)距離、距公路距離 10個(gè)指標(biāo)，用信息量化計(jì)算地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性。由此可見，兩者在自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源選擇上不同，在風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)度評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法以及評(píng)價(jià)結(jié)果及其精度方面也有所不同。本研究選取反映生態(tài)系統(tǒng)自身屬性和水熱條件以及與人類活動(dòng)有關(guān)的植被覆蓋度、干燥度、人口密度、單位面積GDP共4個(gè)指標(biāo)，再依據(jù)生態(tài)環(huán)境部和中國(guó)科學(xué)院劃定的生態(tài)功能區(qū)，降低該區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境脆弱性一個(gè)等級(jí)修正后來評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境脆弱性，與許學(xué)工等（2011）關(guān)于脆弱性的評(píng)價(jià)所選用的指標(biāo)和方法有區(qū)別。就風(fēng)險(xiǎn)受體而言，本研究亦由GLC 2000數(shù)據(jù)集提取土地覆被類型，但廣東省只有其中的6類11種。同樣，生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值也采用朱文泉等（2007）的賦值方法計(jì)算生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值。

另一項(xiàng)重要成果是宮清華等（2009）基于GIS技術(shù)的廣東省洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。其研究區(qū)域與本研究完全相同，然而，該研究雖謂之為綜合洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，實(shí)際上只是單一的洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，且其評(píng)價(jià)單元為縣級(jí)行政區(qū)域，評(píng)價(jià)精度不是很高。該評(píng)價(jià)遵循“綜合風(fēng)險(xiǎn)度=危險(xiǎn)度×易損度×抗災(zāi)指數(shù)”的規(guī)律，危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)采用淹沒范圍、洪峰重現(xiàn)期、最大洪峰流量、最高洪水位4個(gè)指標(biāo)加權(quán)求和，但如何確定洪水強(qiáng)度的權(quán)重尚不清楚；易損度（脆弱度）評(píng)價(jià)采用人口密度、人均GDP、一產(chǎn)占GDP比重3個(gè)指標(biāo)歸一化后加權(quán)求和；抗災(zāi)指數(shù)則用工程防洪能力來表達(dá)，工程防洪能力則主要參照廣東省防洪標(biāo)準(zhǔn)劃出5個(gè)防洪等級(jí)區(qū)，但其具體如何運(yùn)用于洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算尚不得而知。盡管該研究對(duì)廣東省洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有參考價(jià)值，但該研究與本文評(píng)價(jià)對(duì)象、指標(biāo)和方法，均有著本質(zhì)上的區(qū)別。

通過對(duì)自然災(zāi)害危險(xiǎn)度、生態(tài)環(huán)境脆弱性和風(fēng)險(xiǎn)受體潛在損失的系列評(píng)價(jià)，完整實(shí)踐了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的一般程序，較好展示了不同自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間格局。相較于全國(guó)宏觀大尺度的評(píng)價(jià)結(jié)果，省域中觀尺度的自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)能夠更清晰地揭示生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在較小范圍內(nèi)的空間分異，結(jié)果可為地方政府進(jìn)行防災(zāi)減災(zāi)決策和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供更加明晰、有針對(duì)性的科學(xué)依據(jù)。

5 結(jié)論

（1）生態(tài)環(huán)境高脆弱區(qū)主要分布在珠江三角洲地區(qū)，低脆弱區(qū)集中分布在粵東北低山丘陵區(qū)。林地生態(tài)系統(tǒng)是廣東省生態(tài)資產(chǎn)的主要貢獻(xiàn)者。生態(tài)環(huán)境脆弱性與生態(tài)資產(chǎn)值空間分布格局密切相關(guān)，表現(xiàn)為生態(tài)環(huán)境高脆弱區(qū)對(duì)應(yīng)生態(tài)資產(chǎn)低值區(qū)，反之亦然。

（2）不同類型自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布具有空間差異，沿海地區(qū)以熱帶氣旋和雨澇災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高等級(jí)區(qū)為主，內(nèi)陸地區(qū)以地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高等級(jí)區(qū)為主，主要分布在粵北地區(qū)。自然災(zāi)害綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合體現(xiàn)了熱帶氣旋、雨澇災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的分布特點(diǎn)，總體表現(xiàn)為沿海高于內(nèi)陸、南部高于北部、西部高于東部。

（3）不同類型自然災(zāi)害危險(xiǎn)性空間分布的差異是導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境脆弱性和生態(tài)資產(chǎn)類型組合模式出現(xiàn)差異的主要原因。生態(tài)資產(chǎn)高值區(qū)，也即生態(tài)資產(chǎn)高潛在損失區(qū)，是導(dǎo)致該區(qū)域成為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高等級(jí)區(qū)的主導(dǎo)因素。熱帶氣旋、雨澇災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)防范分區(qū)結(jié)果表明，自適調(diào)控區(qū)占全省面積的71.92%?？傮w而言，廣東大部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，自然災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低。

Ecological Risk Assessment of Tropical Cyclones, Rainstorm Waterloggings and Geological Disasters in Guangdong Province (Ⅱ)