丑潔明， 董文杰， 徐 洪， 班靖晗

(1.地表過程與資源生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部，北京100875;2.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(珠海)，廣東 珠海 519000;3.中山大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，廣東 珠海 519082;4.中國人民健康保險(xiǎn)股份有限公司，北京100032)

引 言

熱帶氣旋(Tropical Cyclone，簡稱TC)是一種發(fā)生在熱帶海洋上的強(qiáng)烈風(fēng)暴，是破壞力最強(qiáng)的自然災(zāi)害之一[1]，主要影響西北太平洋(包括南海)、西北大西洋(包括墨西哥灣和加勒比海)和孟加拉灣海域[2]。我國所屬的西北太平洋及中國南海是全球TC活動(dòng)最為頻繁的海域，年均約26個(gè)TC生成[3-4]。每年登陸的臺(tái)風(fēng)所造成的人員及財(cái)產(chǎn)損失巨大，中國的東南沿海地區(qū)在全球范圍都屬于嚴(yán)重受影響區(qū)域[5]。自1983年以來，我國因TC造成的直接經(jīng)濟(jì)損失的絕對(duì)值有顯著的增加趨勢(shì)[6]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1994-2013年，影響我國的氣象災(zāi)害中，熱帶氣旋發(fā)生次數(shù)占總災(zāi)害的37%，災(zāi)害導(dǎo)致死亡人數(shù)占21%，造成直接經(jīng)濟(jì)損失占17%，災(zāi)害的強(qiáng)度及損失程度僅次于洪澇災(zāi)害的強(qiáng)度及損失程度[7]。1990-2005年，我國大陸平均每年熱帶氣旋造成的經(jīng)濟(jì)損失292億，死亡人數(shù)高達(dá)438人[8]。就單次熱帶氣旋侵襲我國的記錄來看，強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“碧利斯”造成了820人的死亡，210失蹤，以及348億元的直接經(jīng)濟(jì)損失；超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“桑美”造成了441人死亡，157人失蹤，194億元的直接經(jīng)濟(jì)損失[9]。

熱帶氣旋的生成頻數(shù)及其影響一直是國內(nèi)外氣象工作者致力研究的重點(diǎn)，特別是全球增暖的氣候背景下，熱帶氣旋頻數(shù)的年際、年代際變化及未來變化趨勢(shì)等問題越來越受到高度關(guān)注[10]。近年來，國內(nèi)外在熱帶氣旋生成路徑、登陸熱帶氣旋影響大氣環(huán)流的機(jī)理，以及針對(duì)單次熱帶氣旋造成的影響等方面研究較多。如陳聯(lián)壽等[11-12]采用外場(chǎng)科學(xué)試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)登陸熱帶氣旋進(jìn)行研究；殷潔等[13]構(gòu)建了熱帶氣旋災(zāi)情指數(shù)與強(qiáng)度等級(jí)的損失率曲線，計(jì)算了不同地區(qū)在不同強(qiáng)度等級(jí)下的經(jīng)濟(jì)脆弱性；張穎超等[14]采用組合預(yù)測(cè)方法，根據(jù)一定的規(guī)則建立相應(yīng)的組合預(yù)測(cè)模型來預(yù)測(cè)損失率。另外還有些學(xué)者基于逆推算法構(gòu)建臺(tái)風(fēng)氣象服務(wù)效益評(píng)估模型，從防臺(tái)減災(zāi)總效益中分離出其中的氣象服務(wù)效益，實(shí)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)氣象服務(wù)效益的客觀化定量化評(píng)估[15]。在上述研究中，多數(shù)研究未將TC的特征和TC造成的嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)要素影響結(jié)合起來，關(guān)于熱帶氣旋各項(xiàng)指標(biāo)損失的定量分析研究較少，而且部分研究的統(tǒng)計(jì)資料時(shí)間較早，數(shù)據(jù)不夠全面準(zhǔn)確。

經(jīng)濟(jì)越發(fā)展，極端天氣氣候事件造成的經(jīng)濟(jì)損失相應(yīng)越大；科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，防災(zāi)抗災(zāi)能力則隨之增強(qiáng)。未來極端氣候事件造成的經(jīng)濟(jì)相對(duì)損失將如何變化，成為氣象災(zāi)害防御、防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃及災(zāi)害保險(xiǎn)行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)[16]。因此，在使用近年來形成的高精度資料的基礎(chǔ)上，通過對(duì)熱帶氣旋致災(zāi)趨勢(shì)變化及災(zāi)情損失的經(jīng)濟(jì)定量化分析，以期為TC的災(zāi)情預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)工作提供理論支持。

1 研究區(qū)及數(shù)據(jù)資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

我國東部沿海11個(gè)省(區(qū)、市)承載著全國42%以上的人口和51%以上的國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)、65%的工業(yè)總產(chǎn)值[17]。我國東部沿海區(qū)域既是人口稠密、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，又是氣象災(zāi)害多發(fā)的易災(zāi)區(qū)，因此在氣候變化的大背景下，對(duì)我國東南沿海這一特殊區(qū)域進(jìn)行研究尤為重要[18]。本研究選取我國東南沿海的廣西(區(qū))、廣東、福建、浙江、江蘇、山東和上海市為研究區(qū)域。

1.2 數(shù)據(jù)與處理

本文所采用的資料分為三類：熱帶氣旋數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料和災(zāi)情統(tǒng)計(jì)資料。

(1)熱帶氣旋數(shù)據(jù)：來源于中國氣象局(CMA)熱帶氣旋資料中心的CMA最佳路徑數(shù)據(jù)集，其中包括熱帶氣旋每6 h中心位置(經(jīng)度、緯度和強(qiáng)度等)。 將熱帶氣旋分為熱帶低壓(TD，近中心最大風(fēng)速10.8-17.1 m/s)、熱帶風(fēng)暴(TS，17.2-24.4 m/s)、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴(STS，24.5-32.6 m/s)、臺(tái)風(fēng)(TY，32.7-41.4 m/s)、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)(STY，41.5-50.9 m/s)和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)(superTY，≥51.0 m/s)。

(2)社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料：農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)及經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)分別來源于《中國農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格調(diào)查年鑒》《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》。

(3)災(zāi)情統(tǒng)計(jì)資料：文中選取的熱帶氣旋災(zāi)情指標(biāo)為死亡人數(shù)、受災(zāi)農(nóng)作物面積、倒塌房屋和直接經(jīng)濟(jì)損失，來源于《全國氣候影響評(píng)價(jià)》《中國氣象災(zāi)害大典》[19-20]及中華人民共和國民政部統(tǒng)計(jì)資料，并經(jīng)數(shù)據(jù)整合處理。

重要的原始經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)整理如表1。

表1 1990-2016年沿海地區(qū)災(zāi)害指標(biāo)原始數(shù)據(jù)

續(xù)表

2 研究方法

2.1 損失指標(biāo)經(jīng)濟(jì)價(jià)值核算

為了使單位不同的災(zāi)情指標(biāo)能夠與直接經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行比較，體現(xiàn)災(zāi)害損失的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，本文對(duì)災(zāi)情指標(biāo)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)價(jià)值估算處理。利用農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)者價(jià)格總指數(shù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值和農(nóng)作物總產(chǎn)量，以及戶均住房建筑面積、農(nóng)村竣工房屋造價(jià)等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)受災(zāi)農(nóng)作物和倒塌房屋進(jìn)行經(jīng)濟(jì)價(jià)值估算(采用CPI指數(shù)以2015年價(jià)格為基準(zhǔn)折算，CPI=一組固定商品按當(dāng)期價(jià)格計(jì)算的價(jià)值/一組固定商品按基期價(jià)格計(jì)算的價(jià)值×100)。

(a)受災(zāi)農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)損失

農(nóng)作物價(jià)值隨時(shí)間變化的差異較為明顯，根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)者價(jià)格總指數(shù)(表2)，進(jìn)行農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值核算:

Mj=100·Mj+i/Qj+1

(1)

其中,Mj為第j年農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格，Qj+1為第j+1年農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)者價(jià)格總指數(shù)。

表2 農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)者價(jià)格總指數(shù)

(b)倒塌房屋經(jīng)濟(jì)損失

建筑物的倒塌主要以農(nóng)村房屋倒塌為主，本文針對(duì)每間農(nóng)村房屋建筑的經(jīng)濟(jì)損失按照以下方式計(jì)算：倒塌房屋(元/間)=戶均住房面積單位(m2)×每平方米價(jià)值(元)，得到其中各要素主要年份的數(shù)據(jù)(表3)。

表3 農(nóng)村房屋建筑數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2.2 改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化的熵值法

為定量評(píng)估熱帶氣旋造成的損失，本研究設(shè)計(jì)了絕對(duì)損失分析、相對(duì)損失分析和綜合災(zāi)情指數(shù)分析方法，得到可信結(jié)果。

(a)絕對(duì)損失分析方法：采用基于廣義帕累托分布(Generalized Pareto Distribution，GPD)的POT(Peaks Over Threshold)模型,對(duì)1990-2016年受災(zāi)農(nóng)作物損失、因?yàn)?zāi)倒塌房屋數(shù)量和直接經(jīng)濟(jì)損失超閾值數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析。

(b)相對(duì)損失分析方法：首先根據(jù)單次熱帶氣旋的影響范圍，確立承災(zāi)體總暴露數(shù)據(jù)，根據(jù)各項(xiàng)損失數(shù)據(jù)與承災(zāi)體總暴露數(shù)據(jù)進(jìn)行損失率的計(jì)算。由于各項(xiàng)損失指標(biāo)存在差異，因此對(duì)計(jì)算得到的損失率進(jìn)行無量綱和標(biāo)準(zhǔn)化處理，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化后的損失率與熱帶氣旋強(qiáng)度之間的關(guān)系。

(c)綜合災(zāi)情指數(shù)分析方法：利用標(biāo)準(zhǔn)化后的熵值法，確立3項(xiàng)損失指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，建立綜合災(zāi)情指數(shù)模型，分別計(jì)算絕對(duì)損失的綜合災(zāi)情指數(shù)和相對(duì)損失的綜合災(zāi)情指數(shù)，對(duì)比分析兩者年際變化趨勢(shì)。

選取1990-2016年熱帶氣旋災(zāi)害的死亡人數(shù)、受災(zāi)面積、倒塌房屋及直接經(jīng)濟(jì)損失作為評(píng)估指標(biāo)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化變換的熵值法[21-22]，將其首次引入TC的經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估中，重新確定權(quán)重系數(shù)，最終得到綜合評(píng)估指數(shù)。

在熱帶氣旋災(zāi)害當(dāng)中選取n個(gè)損失指標(biāo)、m個(gè)評(píng)估年份，形成了判斷矩陣X=(Xij)m×n，其中i=1,2,…,m；j=1,2,…,n。對(duì)于指標(biāo)Xj，指標(biāo)值Xij相互之間的差距越大，則該指標(biāo)在綜合評(píng)估中所起到的作用就越大，反之作用就越小;若各指標(biāo)值均相等，該指標(biāo)在綜合評(píng)估中不起任何作用。將上述的判斷矩陣歸一化處理，得到歸一化判斷矩陣B：

(2)

其中,xmax、xmin分別為同一指標(biāo)下不同年份的最大值和最小值。根據(jù)熵的定義，為得到整個(gè)系統(tǒng)n個(gè)信息的離散度大小，采用評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵來表示：

(3)

式中，k表示玻爾茲曼常數(shù)，表現(xiàn)形式為k=1/lnm，fj表示的是系統(tǒng)中j個(gè)信息出現(xiàn)的概率大小。最后，計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)

W=(wj)1×m

(4)

(5)

因此，熵權(quán)法是根據(jù)各個(gè)指標(biāo)值的離散度的大小而確定權(quán)重的一種方法。

根據(jù)計(jì)算得出的權(quán)重系數(shù)，建立綜合災(zāi)情指數(shù)模型：

Ii=w1ci+w2bi+w3di

(6)

其中c表示受災(zāi)農(nóng)作物面積，b表示因?yàn)?zāi)倒塌房屋數(shù)量，d表示直接經(jīng)濟(jì)損失，i表示不同單次熱帶氣旋。

3 結(jié)果與分析

3.1 影響我國熱帶氣旋的時(shí)空變化特征

1990-2016年的27年間，在西北太平洋及南海海域上生成的熱帶氣旋(TC)共771個(gè)，影響我國的TC共322個(gè)，平均每年有12個(gè)，約占總數(shù)的42%。其中TD為51個(gè)(占16%)、TS為68個(gè)(21%)、STS為82個(gè)(25%)、TY為73個(gè)(23%)、STY為42個(gè)(13%)及superTY為6個(gè)(2%)。影響我國的TC總數(shù)逐年分布很不均勻，較多年份可達(dá)19個(gè)，較少的年份不足8個(gè)。

3.1.1 時(shí)間變化特征

季節(jié)特征：影響我國的TC在一年中的4月到12月均有發(fā)生，頻數(shù)最多的活躍期為夏季的7-9月，約占全年總數(shù)的80%， 100%的STY和superTY、85%的TY均發(fā)生在該期間，8月最盛達(dá)到全年總數(shù)的31%，遠(yuǎn)較其他月份的高，12月的最少，所占比例僅為0.3%；1-3月為TC的寧靜期，在此期間內(nèi)生成的TC均未對(duì)我國境內(nèi)造成影響。6月、10月為登陸我國熱帶氣旋的次高頻月份，兩月相比，6月登陸的頻數(shù)較多，強(qiáng)度較弱，而10月登陸的頻數(shù)較少，但強(qiáng)度整體強(qiáng)于6月的(圖1)。因此，影響我國的西北太平洋TC有發(fā)生時(shí)間集中且強(qiáng)度大的特征。

圖1 1990-2016年的TC頻數(shù)月際分布

在1990-2016年，登陸我國熱帶氣旋頻數(shù)最多的活躍期為夏季的7-9月,且生成路徑相對(duì)偏北，1-3月為TC的寧靜期,生成路徑相對(duì)偏南。廣東、福建和浙江省為我國受熱帶氣旋災(zāi)害影響最為嚴(yán)重的省份。

年特征：據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，在1990-2016年，影響我國的TC頻數(shù)年際變化整體無明顯變化特征。TD頻數(shù)存在較弱的減少趨勢(shì)，2001年為6個(gè)，達(dá)到最大值，2001年后減小趨勢(shì)顯著；TS頻數(shù)的長期變化趨勢(shì)并不顯著，2009年為8個(gè)，達(dá)到最大值，后呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)；STS頻數(shù)呈現(xiàn)較為明顯的逐年減少趨勢(shì)，1994年7個(gè)，為最大值；TY在2001年和2003年為6個(gè)，達(dá)到最大值；STY和superTY頻數(shù)均存在較明顯的增加趨勢(shì)，83%的STY均生成于2004年后，superTY主要發(fā)生于2006年以后。可見，影響我國的不同強(qiáng)度的西太平洋TC頻數(shù)逐年變化趨勢(shì)不完全一致，整體減小趨勢(shì)主要受低強(qiáng)度TC(包括TD、TS和STS)頻數(shù)變化的影響較為顯著，而高強(qiáng)度TC(TY、STY和superTY)的頻數(shù)在逐年增多。

圖2為6類不同強(qiáng)度TC頻率的年際變化。由圖2可看出，長時(shí)間尺度下熱帶氣旋有著顯著的低強(qiáng)度減少、高強(qiáng)度增加的趨勢(shì)；而短時(shí)間尺度下熱帶氣旋的頻數(shù)變化呈現(xiàn)出低強(qiáng)度熱帶氣旋波動(dòng)性緩慢減少、高強(qiáng)度熱帶氣旋逐漸增加的趨勢(shì)。

年代際特征：影響我國的TC頻數(shù)年代際變化減少趨勢(shì)不顯著，將TC劃分為低強(qiáng)度(包括TD、TS和STS)和高強(qiáng)度(包括TY、STY和superTY)兩類，圖2中低強(qiáng)度的TC頻數(shù)隨年代際呈現(xiàn)較為明顯的下降趨勢(shì)，而高強(qiáng)度的TC頻數(shù)隨年代際上升趨勢(shì)顯著。最高值出現(xiàn)在2007-2011年共發(fā)生65個(gè)，年均13個(gè)；最低值出現(xiàn)在2012-2016年共54個(gè)，年均10.8個(gè)。從目前趨勢(shì)來看，在影響我國的TC總數(shù)逐年差異無明顯變化的前提下，低強(qiáng)度的TC明顯逐年減少，相反，高強(qiáng)度的TC逐年增多趨勢(shì)明顯，假定社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平固定不變時(shí)，熱帶氣旋災(zāi)害造成的風(fēng)險(xiǎn)程度將增加。

圖2 1992-2016年不同強(qiáng)度TC的頻數(shù)年際變化

3.1.2 空間變化特征

首先，從熱帶氣旋登陸我國的路徑看：在1990-2016年，登陸我國的TC共211個(gè)，占西北太平洋和南海海域生成TC總數(shù)的63%。影響我國TC的范圍為3.0°-15.9°N、100.2°-124.0°E，TC源地具有明顯的緯度帶特性和經(jīng)度帶特性，絕大多數(shù)TC由東南方向侵入我國，且高強(qiáng)度TC登陸均由此路徑登陸，少數(shù)由正南方向或者正東方向進(jìn)入我國。熱帶氣旋發(fā)生的高頻時(shí)期有一定的北上特征，而發(fā)生的低頻時(shí)期有南撤的特征?；谶@一特點(diǎn)，影響我國的熱帶氣旋在發(fā)生的低頻時(shí)期，影響我國山東以北的概率極低，主要造成我國山東以南省份的損失；而熱帶氣旋發(fā)生的高頻時(shí)期，有一定可能到達(dá)山東、河北、北京、甚至遼寧，對(duì)這些省份造成人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。1996-2000年登陸我國TC頻數(shù)最少，共28個(gè)；1990-1995年最多，為55個(gè)。

其次，我國受TC影響較為嚴(yán)重的沿海區(qū)域有廣西、廣東、福建、浙江、上海、江西、臺(tái)灣和海南(圖3)。由于地理位置的特殊性，不同區(qū)域受TC災(zāi)害影響途徑分為直接影響和間接影響。對(duì)于沿海地區(qū)，TC直接由海岸線登陸造成的災(zāi)害程度遠(yuǎn)高于間接登陸造成的災(zāi)害程度。因此對(duì)于特定區(qū)域進(jìn)行TC防災(zāi)減災(zāi)決策時(shí)，考慮TC間接登陸比例十分重要。對(duì)廣西造成影響的 TC共49個(gè)，其中直接登陸的僅為1個(gè)；浙江TC間接登陸的比例為52%；福建TC間接登陸的比例為37%；廣東省間接登陸的為77%，為全國最高的省份。廣西位于廣東西側(cè)、海南北側(cè)，其受TC影響頻數(shù)較多，但災(zāi)情并不嚴(yán)重。我國上海以北地區(qū)受TC直接登陸的影響可能性較小，但由于受TC影響頻數(shù)較少，因此對(duì)TC的防御應(yīng)急工作不如南部沿海地區(qū)的，單次災(zāi)害造成的損失相對(duì)較高。

圖3 1990-2016年不同強(qiáng)度TC登陸并影響到各省市的TCs頻數(shù)

3.2 熱帶氣旋災(zāi)害損失評(píng)估

3.2.1 災(zāi)情分指標(biāo)變化特征

自然災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失包括災(zāi)害直接造成的物質(zhì)形態(tài)的破壞，如糧食產(chǎn)量的下降，房屋建筑、公共設(shè)施及設(shè)備的破壞等[23-24]。由熱帶氣旋所引起的直接經(jīng)濟(jì)損失主要涵蓋了倒塌房屋、農(nóng)作物、道路路面、電力設(shè)施及水利設(shè)施等。農(nóng)作物損失、房屋損失逐年減少，在直接經(jīng)濟(jì)損失中的占比也大幅下降，因此水利損失、道路損失應(yīng)逐年上升，并在直接經(jīng)濟(jì)損失中占據(jù)了較大的比例。對(duì)于水利損失和道路損失等方面，統(tǒng)計(jì)資料中不易獲取官方資料，可通過農(nóng)作物損失和房屋損失推算得出。

熱帶氣旋主要影響為對(duì)人身傷亡造成的影響、使農(nóng)作物受災(zāi)、造成房屋倒塌和社會(huì)范圍內(nèi)的直接經(jīng)濟(jì)損失。圖4將4項(xiàng)損失指標(biāo)進(jìn)行省份的空間可視化。由1990-2016年累計(jì)的損失數(shù)據(jù)可看出，熱帶氣旋災(zāi)害使浙江共死亡約2560人，累計(jì)值為所有省份最高值，達(dá)總體死亡人數(shù)的38%；上海死亡人數(shù)最少，共24人，占總體死亡人數(shù)的0.4%。廣東的農(nóng)作物受災(zāi)面積累計(jì)值為1335萬公頃，占總受災(zāi)面積累計(jì)值的30%，上海市受災(zāi)面積僅占總體的0.8%。廣東的倒塌房屋累計(jì)值為148萬間，占倒塌房屋總數(shù)的31%，上海最少，倒塌1.8萬間，占比0.4%。浙江的直接經(jīng)濟(jì)損失最為嚴(yán)重，累計(jì)達(dá)到2733億元，占直接經(jīng)濟(jì)損失總數(shù)的33%，其次是廣東的，占總數(shù)的29%。

圖4 1990-2016年各省災(zāi)害損失分布圖(a)死亡人數(shù),(b)農(nóng)作物受災(zāi)面積,(c)倒塌房屋數(shù)量,(d)直接經(jīng)濟(jì)損失災(zāi)害損失累計(jì)值

將農(nóng)作物受災(zāi)面積、倒塌房屋數(shù)量及直接經(jīng)濟(jì)損失3項(xiàng)指標(biāo)，根據(jù)前文中的方法進(jìn)行損失指標(biāo)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值核算。以2015年為基年進(jìn)行價(jià)格核算，分析結(jié)果表明，1990-1997年為經(jīng)濟(jì)損失波動(dòng)較大年份，經(jīng)濟(jì)損失波動(dòng)幅度較為劇烈，并無顯著的變化趨勢(shì)；而1998-2016年，除去2006年和2013年兩個(gè)小高峰年份，其余年份的經(jīng)濟(jì)損失變化趨勢(shì)趨于平緩。從整體時(shí)間段來看，房屋經(jīng)濟(jì)損失和農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)損失的線性年變化幾乎完全一致，隨著熱帶氣旋的年代際增多呈現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)損失顯著減小的趨勢(shì)；而直接經(jīng)濟(jì)損失與房屋經(jīng)濟(jì)損失和農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)損失呈負(fù)相關(guān)，隨著熱帶氣旋的頻數(shù)增多呈現(xiàn)出較為明顯的直接經(jīng)濟(jì)損失大幅上升的趨勢(shì)。

3.2.2 綜合災(zāi)情指標(biāo)變化特征

在進(jìn)行綜合災(zāi)情指標(biāo)分析時(shí)， 使用絕對(duì)損失數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、相對(duì)損失分析的方法，利用標(biāo)準(zhǔn)化后的熵值法確立3項(xiàng)損失指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，建立綜合災(zāi)情指數(shù)模型，分別計(jì)算絕對(duì)損失災(zāi)情指數(shù)和相對(duì)損失災(zāi)情指數(shù)，對(duì)比分析兩者年際變化趨勢(shì)，最后分析測(cè)算了綜合災(zāi)情指數(shù)。

絕對(duì)損失以1998年為節(jié)點(diǎn),前后形成鮮明的對(duì)比。1998年以前的經(jīng)濟(jì)損失較大，且波動(dòng)不穩(wěn)定，而1998年之后的經(jīng)濟(jì)損失呈現(xiàn)出穩(wěn)步下降的趨勢(shì)。在進(jìn)行相對(duì)損失分析的時(shí)候，對(duì)研究時(shí)段劃分為1990-1998年，1999-2007年，2008-2016年三個(gè)以9年為單位的時(shí)段進(jìn)行對(duì)比分析。

分析結(jié)果(表4-6)表明，三個(gè)時(shí)段的熱帶氣旋總數(shù)變化不大，第一時(shí)段和第二時(shí)段的熱帶氣旋頻數(shù)集中在強(qiáng)熱帶氣旋和臺(tái)風(fēng)頻數(shù)上，第二時(shí)段比第一時(shí)段的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)頻數(shù)更多，而在第三時(shí)段中，強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)占據(jù)了絕大多數(shù)的熱帶氣旋頻數(shù)。第一時(shí)段的熱帶氣旋強(qiáng)度相對(duì)較低，但是大災(zāi)比例達(dá)到了全部大災(zāi)的67%，即災(zāi)害強(qiáng)度小但是造成的災(zāi)情嚴(yán)重；第三個(gè)時(shí)段的熱帶氣旋強(qiáng)度集中在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別，但是災(zāi)情為大災(zāi)的概率是0，小災(zāi)占了所有小災(zāi)的49%，即災(zāi)害強(qiáng)度高但是造成的災(zāi)情較輕。第二個(gè)時(shí)段的三類災(zāi)度基本占了總體的1/3，即處于兩個(gè)時(shí)段的中間情況?？傮w而言，高強(qiáng)度熱帶氣旋頻數(shù)逐漸增多的前提下，造成的災(zāi)度反而減少。

表4 1990-1998年不同強(qiáng)度等級(jí)熱帶氣旋的災(zāi)度測(cè)算結(jié)果

在進(jìn)行災(zāi)情損失評(píng)估時(shí)，由于人類的特殊性，死亡人數(shù)無法和其他災(zāi)害損失的含義相比較，對(duì)于損失指標(biāo)“死亡人數(shù)”的考量不納入經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算當(dāng)中。因此根據(jù)熵值法確定倒塌房屋、農(nóng)作物受災(zāi)面積及直接經(jīng)濟(jì)損失這3項(xiàng)熱帶氣旋損失指標(biāo)的權(quán)重值wj=(0.4669,0.2432,0.2899)(j=1,2,3)，其中w1(倒塌房屋)>w2(受災(zāi)面積)>w3(直接經(jīng)濟(jì)損失)。將權(quán)重系數(shù)帶入到各項(xiàng)損失指標(biāo)中，計(jì)算得出熱帶氣旋的綜合災(zāi)情指數(shù)。

表5 1999-2007年不同強(qiáng)度等級(jí)熱帶氣旋的災(zāi)度測(cè)算結(jié)果

表6 2008-2016年不同強(qiáng)度等級(jí)熱帶氣旋的災(zāi)度測(cè)算結(jié)果

圖5給出了各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的綜合變化情況。從圖5可看出，以1998年為節(jié)點(diǎn)，1990-1997年的熱帶氣旋災(zāi)害綜合損失值比較大，平均值為6.3，1998-2016年的綜合損失值逐漸減少，僅在2006年存在一個(gè)小高峰。由于2006年0604號(hào)熱帶氣旋對(duì)廣東省造成了183人的死亡、134億元的直接經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)福建省造成了92人死亡及47億元的直接經(jīng)濟(jì)損失，因此2006年成為熱帶氣旋受災(zāi)嚴(yán)重的一年。1998-2016年若除去2006年的情況，綜合損失均值為2.61，其余年份之間的年際變化相對(duì)較小，處于相對(duì)平緩的狀態(tài)；若不除去2006年的情況，綜合損失均值為2.92。近年來，隨著熱帶氣旋災(zāi)害與我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展間存在著愈發(fā)明顯的聯(lián)系，我國相關(guān)部門加強(qiáng)了對(duì)熱帶氣旋的防御措施及預(yù)測(cè)體系；同時(shí)，居民防災(zāi)防風(fēng)意識(shí)也逐漸增強(qiáng)，在防御熱帶氣旋方面能力提升較快。因此，從整體上來看，熱帶氣旋天氣對(duì)沿海省份造成的影響有減緩趨勢(shì)，綜合災(zāi)情指數(shù)處于相對(duì)平緩的狀態(tài)。

根據(jù)1990-2016年各省份的絕對(duì)損失綜合災(zāi)情指數(shù)進(jìn)行分類，整體來看，高強(qiáng)度熱帶氣旋造成的災(zāi)情指數(shù)為12.35，是低強(qiáng)度指數(shù)的3倍。在高強(qiáng)度熱帶氣旋造成的綜合災(zāi)情指數(shù)中，浙江省占比最大，約為27.9%，其次是廣東省的，占比約27.2%，指數(shù)最小的是上海市，占比為0.68%。在低強(qiáng)度熱帶氣旋造成的綜合災(zāi)情指數(shù)中，廣東省的位居第一，占比約38.6%，其次是廣西的，占比25.3%，最小的仍然是上海市，占比約0.12%。高強(qiáng)度和低強(qiáng)度熱帶氣旋的綜合災(zāi)情指數(shù)均小的是江蘇省和上海市，整體熱帶氣旋造成的綜合災(zāi)情指數(shù)最高的省份是廣東省，為5.04，其次是浙江省的3.80，第三個(gè)省份是福建省的2.89。

圖5 1990-2016年綜合災(zāi)情指數(shù)、因?yàn)?zāi)死亡人數(shù)指數(shù)的變化趨勢(shì)

根據(jù)上述綜合災(zāi)情指數(shù)計(jì)算模型，分別計(jì)算1990-2016年的絕對(duì)損失和相對(duì)損失的綜合災(zāi)情指數(shù)，并分別建立低強(qiáng)度熱帶氣旋的絕對(duì)損失時(shí)間序列(圖6a)、相對(duì)損失時(shí)間序列(圖6c)和高強(qiáng)度熱帶氣旋的絕對(duì)損失時(shí)間序列(圖6b)、相對(duì)損失時(shí)間序列(圖6d)。將熱帶氣旋按強(qiáng)弱等級(jí)分離后可明顯看出，絕對(duì)損失的高強(qiáng)度熱帶氣旋綜合災(zāi)情指數(shù)隨時(shí)間均呈現(xiàn)出比低強(qiáng)度熱帶氣旋更為明顯下降的趨勢(shì)；相對(duì)損失的綜合災(zāi)情指數(shù)變化同絕對(duì)損失的相同，但高、低強(qiáng)度的下降趨勢(shì)比絕對(duì)損失的下降趨勢(shì)更為明顯，兩者相關(guān)系數(shù)也明顯高于絕對(duì)損失的相應(yīng)相關(guān)系數(shù)。說明在熱帶氣旋強(qiáng)度隨時(shí)間有所增強(qiáng)時(shí)，由于抗災(zāi)能力的日益增強(qiáng)，對(duì)高強(qiáng)度的熱帶氣旋防范取得的效果更顯著，原因可能是低強(qiáng)度的熱帶氣旋造成的損失比高強(qiáng)度造成的損失低，因此抗災(zāi)能力的增強(qiáng)使其減少量比高強(qiáng)度的少。

圖6 1990-2016年綜合災(zāi)情指數(shù)變化趨勢(shì)(a)低強(qiáng)度熱帶氣旋絕對(duì)損失的綜合災(zāi)情指數(shù)變化趨勢(shì)；(b)高強(qiáng)度熱帶氣旋絕對(duì)損失的綜合災(zāi)情指數(shù)變化趨勢(shì)；

4 結(jié)論與討論

通過分析1990-2016年影響我國沿海地區(qū)熱帶氣旋災(zāi)害的時(shí)空分布特征和損失評(píng)估，得到以下結(jié)論：

(1)影響我國的熱帶氣旋總量無明顯年際變化，但低強(qiáng)度熱帶氣旋逐年減少，高強(qiáng)熱帶氣旋顯著增多；影響我國的西北太平洋TC有發(fā)生時(shí)間集中且強(qiáng)度大的特征；頻數(shù)最多的活躍期為夏季的7-9月,且生成路徑相對(duì)偏北，1-3月為TC的寧靜期,生成路徑相對(duì)偏南。這種狀況影響到熱帶氣旋致災(zāi)的范圍和強(qiáng)度的變化，廣東、福建和浙江為我國受熱帶氣旋災(zāi)害影響最為嚴(yán)重的省份。

(2)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的熵值法變換，確定的熱帶氣旋災(zāi)害指標(biāo)權(quán)重大小為：倒塌房屋的權(quán)重>受災(zāi)面積的權(quán)重>直接經(jīng)濟(jì)損失的權(quán)重。經(jīng)過對(duì)倒塌房屋數(shù)量、受災(zāi)農(nóng)作物面積和直接經(jīng)濟(jì)損失這3項(xiàng)損失指標(biāo)的經(jīng)濟(jì)核算得出，倒塌房屋的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和受災(zāi)農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值隨年代際為減小趨勢(shì)，而直接經(jīng)濟(jì)損失的年代際增加趨勢(shì)較為明顯。

(3)比較1990-1997年和1998-2016年的熱帶氣旋的綜合災(zāi)情損失指數(shù)發(fā)現(xiàn)，前者明顯大于后者；前者的年際波動(dòng)較大，主要是受倒塌房屋數(shù)量的影響較為明顯；后者主要受直接經(jīng)濟(jì)損失的影響，顯著減小且趨于平緩變化。其中1994年、1997年、2006年為熱帶氣旋的巨災(zāi)年，所占比例較小。運(yùn)用熵值法確定的綜合災(zāi)情指數(shù)模型對(duì)熱帶氣旋災(zāi)情指數(shù)計(jì)算的結(jié)果顯示，低強(qiáng)度熱帶氣旋造成的災(zāi)情年際減少趨勢(shì)更為明顯。

需要進(jìn)一步討論的是：

(1)定量地分析揭示熱帶氣旋對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響和災(zāi)害損失，是氣象學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)結(jié)合研究的一個(gè)重要課題。通過分析中國東部沿海TC的災(zāi)害時(shí)空特征和災(zāi)害強(qiáng)度特征，評(píng)估其造成的經(jīng)濟(jì)損失，具有很強(qiáng)的探索性。例如，我國東部沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，第二、第三產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值增長較第一產(chǎn)業(yè)的快，科學(xué)技術(shù)發(fā)展及固定資產(chǎn)占比遠(yuǎn)大于農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)占比及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)占比，因此直接損失上升；隨著科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及抗災(zāi)能力大大提高，占比較小的農(nóng)作物及農(nóng)村房屋經(jīng)濟(jì)損失下降顯著。這些因素如何準(zhǔn)確地估量和計(jì)算，需要新的方法和新的工作。

(2)運(yùn)用新構(gòu)建的TC綜合災(zāi)情指數(shù)模型，評(píng)估TC造成的經(jīng)濟(jì)損失，還帶有一定的不確定性。例如，由于直接經(jīng)濟(jì)損失的來源隨著年代變化而范圍更廣，并且所造成經(jīng)濟(jì)損失的目標(biāo)經(jīng)濟(jì)增長價(jià)值大于CPI指數(shù)，使核算為2015年價(jià)值時(shí)核算值偏小，需要調(diào)整和改進(jìn)。又如，可以推斷未來造成直接經(jīng)濟(jì)損失大幅上升的主要方面是道路損失、水利損失、公共設(shè)施損失及影響整個(gè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的損失等方面，而這些方面的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不易獲得，且數(shù)據(jù)質(zhì)量有待提高。

(3)基于近27年登陸沿海區(qū)域熱帶氣旋和災(zāi)害數(shù)據(jù)，采用絕對(duì)損失分析和相對(duì)損失分析方法，首次將熵值方法運(yùn)用到熱帶氣旋導(dǎo)致的災(zāi)情分析中，研究明確了熱帶氣旋特征和災(zāi)害強(qiáng)度，構(gòu)建了災(zāi)情指數(shù)模型評(píng)估其損失。該研究有別于單一的熱帶氣旋特征分析及單一的災(zāi)害損失分析，所得結(jié)果有實(shí)際參考價(jià)值，值得推廣運(yùn)用，但所構(gòu)建的災(zāi)情指數(shù)模型本身也需要根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的實(shí)際不斷加以完善。