李志強(qiáng) 徐敬海 李曉麗

1)中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029

2)南京工業(yè)大學(xué)，南京 210009

0 引言

在地球幾十億年的歷史中，自然環(huán)境始終在不斷變化著。自從有了人類，這些變化有一些以直接危及人類生存的方式顯現(xiàn)，在各種記錄中，這些變化被認(rèn)為是“災(zāi)害”。在人類的發(fā)展歷史中，人類與各種災(zāi)害之間，一直處于相互影響、相互制約的發(fā)展之中，人與人和人與自然環(huán)境之間的各種矛盾和斗爭，推動著社會的發(fā)展。自然災(zāi)害的形成有2個基本條件，第一是自然變化的程度，我們簡稱之為災(zāi)變;第二是受災(zāi)體易損性。災(zāi)害具有自然與社會雙重性。

影響災(zāi)害的因子一般我們認(rèn)為包括:致災(zāi)因子(災(zāi)變活動)——主要有氣象災(zāi)變、洪澇災(zāi)變、海洋災(zāi)變、地質(zhì)災(zāi)變、地震災(zāi)變、生物災(zāi)變和人類活動引起的人為自然災(zāi)變;社會受災(zāi)體——主要包括人口、財(cái)產(chǎn)、資源、環(huán)境等;社會承災(zāi)能力——主要有受災(zāi)體易損性、社會可接受災(zāi)害影響程度和減災(zāi)能力。

而災(zāi)害造成的損失包括危害人類生命和身心健康、損壞人類勞動創(chuàng)造的物質(zhì)財(cái)產(chǎn)、破壞生產(chǎn)、影響社會功能和秩序、破壞人類賴以生存與發(fā)展的資源與環(huán)境。災(zāi)害損失包括直接災(zāi)害損失、間接災(zāi)害損失、衍生災(zāi)害損失。

為了度量災(zāi)害嚴(yán)重程度和損失程度，目前已經(jīng)研究出了許多的方法。特別是單個災(zāi)類的評估，已經(jīng)有了若干成熟的方法。為了橫向評估災(zāi)害嚴(yán)重程度和損失程度，在災(zāi)害評估的基礎(chǔ)上，又發(fā)展了災(zāi)害損失的分級評估研究。目的是為了以一種簡單明了的方式反映災(zāi)害的嚴(yán)重程度。

近兩年來，在亞太地區(qū)接連發(fā)生的颶風(fēng)、洪水、地震、海嘯等重大自然災(zāi)害事件，給有關(guān)國家造成嚴(yán)重?fù)p失，因此加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)、救災(zāi)區(qū)域跨國合作的重要性日益提升。確立亞洲巨災(zāi)災(zāi)度的劃分標(biāo)準(zhǔn)，在災(zāi)害外交與合作上也具有重要意義。

1 災(zāi)害的分級與巨災(zāi)劃分研究

賴特等(Wright et al.，1979)建議的災(zāi)害等級的表達(dá)式是:社會財(cái)富和基礎(chǔ)設(shè)施與災(zāi)害損失的比值(最初的提法是“影響比”(impact ratio))。公式表達(dá)為:損失/(受損社區(qū)財(cái)富+受損社區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施價(jià)值)。貝茨等(Bates et al.，1987)提出了以GDP來進(jìn)行度量的方法，財(cái)產(chǎn)損失值/社區(qū)GDP。

馬宗晉等(1990)、趙阿興等(1993)提出了“災(zāi)度”的概念，用以表征自然災(zāi)害損失絕對量的分級標(biāo)準(zhǔn)。

表1 災(zāi)度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Standards for disaster magnitude classification

于慶東(1993)提出了圓弧判別方法，以死亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失的平方和表示災(zāi)度，使等級在整個象限空間內(nèi)無縫分布，從而改進(jìn)后的算法可以對所有的災(zāi)害進(jìn)行等級判定。馮利華(1993，2000)、馮利華等(1996)將死亡人數(shù)、受傷人數(shù)和直接經(jīng)濟(jì)損失的數(shù)量折算為規(guī)范化指數(shù)，提出災(zāi)害損失的定量計(jì)算方法。馮志澤(1994)根據(jù)地震成災(zāi)機(jī)制，將直接經(jīng)濟(jì)損失、間接經(jīng)濟(jì)損失和救災(zāi)投入作為經(jīng)濟(jì)損失，用一次地震造成的死亡、重傷人數(shù)和經(jīng)濟(jì)報(bào)失3個因子計(jì)算出災(zāi)害指數(shù)，并依據(jù)災(zāi)害指數(shù)將災(zāi)害損失劃分為Ⅰ～Ⅺ級。任魯川(1996)提出借助模糊數(shù)學(xué)方法用隸屬度來判斷災(zāi)害屬于災(zāi)度等級的程度。高慶華等(1997)發(fā)表專著《自然災(zāi)害災(zāi)情統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化研究》。張傳芳等(2007)從屬性區(qū)間識別理論的角度，結(jié)合自然災(zāi)害損失評估指標(biāo)體系，給出了對自然災(zāi)害損失評估的屬性區(qū)間識別理論模型。高建國(2008)基于汶川地震的研究，總結(jié)了過去災(zāi)度的4個特征，提出了災(zāi)度的空間三維定義。代博洋等(2009)基于災(zāi)度概念及改進(jìn)算法，結(jié)合物元理論，提出了自然災(zāi)害損失等級劃分的可拓學(xué)算法，建立了基于物元理論的自然災(zāi)害損失等級劃分模型。

歸納起來，上述關(guān)于災(zāi)害等級定量計(jì)算所采用的方法主要有:圓弧判別法、對數(shù)函數(shù)法、比率法、加權(quán)累積法、物元分析法、灰色關(guān)聯(lián)法等。

從以上研究可以看出:由于不同災(zāi)種間自然變異機(jī)制不同，無法考慮造成災(zāi)變的物理量;單一指標(biāo)難以反映災(zāi)害的破壞程度;死亡人口、重傷人口、受災(zāi)人口、經(jīng)濟(jì)損失、受災(zāi)面積、受災(zāi)時(shí)間都被廣泛應(yīng)用;死亡人口、經(jīng)濟(jì)損失是最常用的衡量指標(biāo);這些指標(biāo)的適當(dāng)組合可以作為衡量指標(biāo)。

2 亞洲巨災(zāi)劃分標(biāo)準(zhǔn)研究

本文基于多個項(xiàng)目和課題的研究成果進(jìn)行亞洲巨災(zāi)劃分研究。主要數(shù)據(jù)源有亞洲巨災(zāi)事件調(diào)查2008BAC44B01-01、ADRC(亞洲災(zāi)害數(shù)據(jù)庫)、CRED International Disasters Database(災(zāi)害的流行病學(xué)研究中心國際災(zāi)害數(shù)據(jù)庫)、EM-DAT(CRED災(zāi)害數(shù)據(jù)庫的另一個版本)、World Catastrople Database(世界巨災(zāi)案例數(shù)據(jù)庫)，這些數(shù)據(jù)覆蓋了亞洲過去100年18，000個災(zāi)害。

亞洲是一個自然災(zāi)害種類繁多、災(zāi)害發(fā)生頻繁、受災(zāi)嚴(yán)重的地區(qū)。從EM-DAT數(shù)據(jù)庫分析，近年來全世界臺風(fēng)、洪水、干旱、地震等自然災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)及受害人數(shù)呈上升趨勢，但其中接近90%集中在亞洲。

國際上巨災(zāi)沒有統(tǒng)一的定義。經(jīng)合組織(OECD)強(qiáng)調(diào)巨災(zāi)是其造成的大量人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和基礎(chǔ)設(shè)施的大面積破壞，以及在應(yīng)對時(shí)，需要成員國之間的通力合作和幫助。美國聯(lián)保保險(xiǎn)服務(wù)局(ISO)定義巨災(zāi)為造成至少2 500萬美元的直接承保財(cái)產(chǎn)損失，且影響相當(dāng)數(shù)目的保險(xiǎn)人和被保險(xiǎn)人的事件;瑞士再保險(xiǎn)公司將這一損失額確定為3 870萬美元;慕尼黑再保險(xiǎn)公司則認(rèn)為，如果自然災(zāi)害發(fā)生后，受災(zāi)地區(qū)無法依靠自己的力量來幫助自己，而必須依靠區(qū)域間或國際援助，那么這場自然災(zāi)害就可以定義為巨災(zāi)。馬宗晉等把死亡10 000人以上，直接經(jīng)濟(jì)損失(按照1990年價(jià)格計(jì)算)≥100億元人民幣視為特大災(zāi)害，即巨災(zāi);Mohamed Gad-el-hak等把死亡1，000人以上，或受災(zāi)面積＞100km2定義為巨災(zāi)(Enormous Disaster)。

綜合考慮，本文比較趨向慕尼黑再保險(xiǎn)公司的巨災(zāi)定義。巨災(zāi)(large-scale natural disaster)定義為一次自然災(zāi)害過程其影響范圍和影響程度已經(jīng)嚴(yán)重超過受災(zāi)地區(qū)的承受能力，需要動員受災(zāi)地區(qū)的各種力量予以救助和恢復(fù)，并需要周邊地區(qū)甚至國際援助的災(zāi)害。直接經(jīng)濟(jì)損失(direct economic loss)定義為一次自然災(zāi)害過程造成的物質(zhì)形態(tài)的破壞，包括:房屋建筑、公共設(shè)施、設(shè)備、物品等物資破壞帶來的損失，以及糧食減產(chǎn)、耕地?fù)p毀、牲畜死亡等農(nóng)林牧漁的產(chǎn)業(yè)損失。受影響人數(shù)(number of Affected people)定義為一次自然災(zāi)害過程造成生命財(cái)產(chǎn)安全受到嚴(yán)重影響，需要給予緊急救助的人口數(shù)量。

2.1 亞洲巨災(zāi)劃分的因子選擇

由以上分析可以得出，死亡人口和直接經(jīng)濟(jì)損失是最主要的2個指標(biāo)，其中經(jīng)濟(jì)損失一般均是指直接經(jīng)濟(jì)損失。但在2008年的中國南方特大冰凍災(zāi)害中，死亡人口和直接經(jīng)濟(jì)損失都不大，由于交通困難造成的間接和衍生經(jīng)濟(jì)損失十分巨大，受災(zāi)影響人口和受災(zāi)面積更是達(dá)到半個中國之多。隨著亞洲各國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增長，減災(zāi)能力均有較大提高，因?yàn)?zāi)直接死亡人口和直接經(jīng)濟(jì)損失增長減慢，受災(zāi)影響人口數(shù)和受災(zāi)面積、受災(zāi)影響天數(shù)增長明顯。受災(zāi)面積和受災(zāi)影響天數(shù)這樣的指標(biāo)，不同災(zāi)種差別很大，不容易橫向比較，在很多災(zāi)評指標(biāo)中，因?yàn)?zāi)影響人口都被當(dāng)作一個指示影響范圍的重要指標(biāo)?；谶@些考慮，我們在巨災(zāi)劃分中使用死亡人口、直接經(jīng)濟(jì)損失和受影響人口這3個因子指標(biāo)。

從表2可以看出，過去的100多年中，因?yàn)?zāi)死亡人數(shù)明顯減少，受影響人口明顯增大，經(jīng)濟(jì)損失明顯增大。在近20年間，受影響人口和經(jīng)濟(jì)損失比重明顯增大。

2.2 評價(jià)因子的表達(dá)形式

災(zāi)害等級的因子，在各種公式中以絕對量和相對量2種方法為主。

以災(zāi)害等級的因子絕對量作為災(zāi)害等級標(biāo)準(zhǔn):如使用死亡人口數(shù)，經(jīng)濟(jì)損失數(shù)等。在對比測試中發(fā)現(xiàn)有以下幾個問題:針對不同類型的災(zāi)害，等級劃分絕對量差距較大，如地震災(zāi)害巨災(zāi)為1萬人，泥石流巨災(zāi)為1千人;不同專家提出的標(biāo)準(zhǔn)絕對量差距較大，不同的保險(xiǎn)公司提出的經(jīng)濟(jì)損失標(biāo)準(zhǔn)差距較大;目前的標(biāo)準(zhǔn)中人員死亡標(biāo)準(zhǔn)針對亞洲標(biāo)準(zhǔn)存在較明顯的不足。以死亡1萬人為例，對于人口少的國家不容易達(dá)到。

表2 1900—2011年亞洲10年分段災(zāi)害人員死亡、受影響人口、經(jīng)濟(jì)損失統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics of the deaths，population affected and economic loss caused by disasters per ten years from 1900 to 2011 in Asia

以災(zāi)害等級的因子相對量作為巨災(zāi)標(biāo)準(zhǔn):如采用死亡人口與總?cè)丝诘谋戎?、?jīng)濟(jì)損失與GDP的比值等。在對比測試中發(fā)現(xiàn):

(1)以死亡人口為例，有的巨災(zāi)死亡幾十人，而有的災(zāi)害死亡幾十萬人，這樣與總?cè)藬?shù)的比值相差太大，簡單分級很難比較。

(2)以臺風(fēng)過境為例，很可能覆蓋近百個縣市，確定受災(zāi)地區(qū)總?cè)丝诤虶DP值在很多時(shí)候都是不可能的，這樣很難取得相對值。亞洲地區(qū)，特大災(zāi)害往往取該國家的總?cè)丝诤涂侴DP作為相對值的分母，由于亞洲國家大小規(guī)模差別很大，這樣會使不同國家的對比十分困難。

(3)對亞洲災(zāi)害數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)由于死亡人數(shù)、受災(zāi)人口和經(jīng)濟(jì)損失在數(shù)量級上差別巨大，采用類似災(zāi)度的簡單表格形式是難以對比的。

(4)對亞洲災(zāi)害數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析表明，如果一個災(zāi)害被認(rèn)定為巨災(zāi)，死亡人數(shù)、受災(zāi)影響人口和經(jīng)濟(jì)損失至少有1個數(shù)或2個數(shù)的數(shù)量級很大。對這3個數(shù)分別取以10為底的對數(shù)后，對數(shù)和對巨災(zāi)有明顯的指向。在前人工作中，也有的采用對數(shù)進(jìn)行災(zāi)害等級劃分。

基于以上考慮，本文嘗試不使用表格方式進(jìn)行巨災(zāi)劃分，而使用絕對值指標(biāo)進(jìn)行對數(shù)求和組合計(jì)算，提出以下計(jì)算公式

其中，D為分級計(jì)算結(jié)果，無量綱;P為死亡人數(shù)(單位為:人);K為受影響人數(shù)(單位為:人);E為直接經(jīng)濟(jì)損失(單位為:百萬美元);A1、A2、A3為計(jì)算中的權(quán)值。

對這個公式的思考如下:由于我們認(rèn)為死亡人數(shù)、受影響人數(shù)和直接經(jīng)濟(jì)損失3個因子共同決定了一個巨災(zāi)的判定，也就是說我們認(rèn)定這3個因子對最后判定結(jié)果影響一樣大。也就是說:

為了計(jì)算權(quán)值，我們在這里P、K、E不取單次災(zāi)害，而是取亞洲過去數(shù)年所有自然災(zāi)害的死亡人數(shù)、受影響人數(shù)和直接經(jīng)濟(jì)損失的合并后的對數(shù)值(表3)。

表3 1960—2011年亞洲多年分段災(zāi)害人員死亡、受影響人口、經(jīng)濟(jì)損失對數(shù)值及相互差值統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistics of the logarithms and their differences of the deaths，population affected and economic loss caused by disasters from 1960 to 2011 in Asia

由表3可以看出，在距今的52年、42年、32年、22年、12年中，受影響人口(人)與災(zāi)害死亡人口總數(shù)(人)的對數(shù)差log(K)-log(P)，穩(wěn)定在3.4左右，在近幾年還有上升的趨勢，這與我們對災(zāi)害影響的觀察是一致的。如果我們把受影響人口統(tǒng)計(jì)單位改為千人，這個對數(shù)差將穩(wěn)定在0.4。

也可以看出，在距今的52年、42年、32年、22年、12年中，受影響人口(人)與災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失總數(shù)(百萬美元)的對數(shù)差log(K)-log(E)，穩(wěn)定在3.6左右。同樣如果我們把受影響人口統(tǒng)計(jì)單位改為千人，這個對數(shù)差將穩(wěn)定在0.6。

同樣可以看出，在距今的52年、42年、32年、22年、12年中，災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失總數(shù)(百萬美元)與死亡人數(shù)(人)的對數(shù)差log(E)-log(P)，穩(wěn)定在-0.2左右，而這個差值一直在減小，這也和我們觀察到的經(jīng)濟(jì)損失一直在增長，人員傷亡一直在減小所對應(yīng)。

由于將受影響人數(shù)量綱改為千人，計(jì)算結(jié)果會比較穩(wěn)定，所以把表3中的受影響人數(shù)量綱改為千人為單位，在表4中重新計(jì)算。

由表4可以得出，logP/log(K/1000)、logP/logE多年平均的結(jié)果相當(dāng)穩(wěn)定，并接近于1，為此我們把A2取為1，A3取為1。

2.3 評價(jià)公式的選擇

通過前面的分析，巨災(zāi)分級計(jì)算采用對數(shù)和方法對這3個影響因子進(jìn)行組合。最后提出的等級計(jì)算模型為

其中，D為分級計(jì)算結(jié)果，無量綱;P為死亡人數(shù)(單位為:人);K為受影響人數(shù)(單位為:千人);E為直接經(jīng)濟(jì)損失(單位為:百萬美元)。

如果一次自然災(zāi)害過程涉及多個國家或地區(qū)的:死亡人數(shù)由涉及的多個國家或地區(qū)的死亡人數(shù)相加。受影響人數(shù)由涉及的多個國家或地區(qū)的受災(zāi)影響人數(shù)相加。各個國家和地區(qū)的直接經(jīng)濟(jì)損失的計(jì)算方法為:以當(dāng)?shù)刎泿艈挝徽鬯銥?zāi)害發(fā)生國家或地區(qū)的直接經(jīng)濟(jì)損失值。按照災(zāi)害發(fā)生時(shí)的匯率，將直接經(jīng)濟(jì)損失值轉(zhuǎn)換為美元。直接經(jīng)濟(jì)損失值按2010年不變價(jià)格計(jì)算，以美元為單位。

采用表達(dá)死亡人數(shù)影響因子為log10(P+1)，其中用P+1是為了消除在某一災(zāi)害死亡人數(shù)為0時(shí)對其取對數(shù)無意義，從而造成公式無法計(jì)算。巨災(zāi)造成的受災(zāi)人口數(shù)目是巨大的，因此該影響因子以千人為單位，經(jīng)濟(jì)損失采取百萬美元的方式，這樣整體上不同影響因子之間對災(zāi)度的影響能保持基本均衡，不會出現(xiàn)某一因子對災(zāi)度計(jì)算的貢獻(xiàn)率過高，而忽略了其他因子。

表4 1960—2011年亞洲多年分段災(zāi)害人員死亡、受影響人口、經(jīng)濟(jì)損失對數(shù)比值Table 4 Logarithm ratio of the deaths，population affected and economic loss caused by disasters from 1960 to 2011 in Asia

3 分級計(jì)算和巨災(zāi)的對比

按照該公式，對我們搜集整理的亞洲自然災(zāi)害數(shù)據(jù)庫中所有自然災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算評分，結(jié)果見表5。

按照上述公式計(jì)算后，取得了總共54個＞10、102個＞9、178個＞8.0的大災(zāi)案例。

經(jīng)與多個災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(亞洲巨災(zāi)事件調(diào)查2008BAC44B01-01報(bào)告、EM-dat分析報(bào)告、CRED分析報(bào)告、ADRC分析報(bào)告、世界巨災(zāi)案例數(shù)據(jù)庫分析報(bào)告)對比后，可以確認(rèn)一般意義上的亞洲區(qū)域巨災(zāi)均在＞8.0這個表中，為此，將分級計(jì)算結(jié)果D＞8.0，定義為巨災(zāi)。

4 討論

關(guān)于巨災(zāi)的評判標(biāo)準(zhǔn)，特別是亞洲地區(qū)巨災(zāi)的評判標(biāo)準(zhǔn)，一直有較大的爭議。經(jīng)過多輪次的對比分析，采用死亡人口、經(jīng)濟(jì)損失和受影響人口作為主要的評判標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)初步達(dá)成共識。這樣的結(jié)果，也適合在更廣泛的空間中進(jìn)行對比分析。之所以增加受影響人口這樣一個指標(biāo)，是因?yàn)楝F(xiàn)在各國各地區(qū)抗災(zāi)能力普遍提高，死亡人數(shù)明顯下降，衍生損失明顯增多，但是衍生損失計(jì)算困難，遠(yuǎn)不如受影響人口獲取方便。

由于CRED災(zāi)害數(shù)據(jù)庫部分?jǐn)?shù)據(jù)來源特別是中國地區(qū)數(shù)據(jù)與我們的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)會有一些差別，一般會偏大一些。其中直接經(jīng)濟(jì)損失的計(jì)算，有些國家和地區(qū)的數(shù)據(jù)來源于保險(xiǎn)公司的計(jì)算，這些經(jīng)濟(jì)損失數(shù)據(jù)包含了一部分衍生損失。受災(zāi)影響人口數(shù)個別災(zāi)害數(shù)據(jù)也偏大。同時(shí)有個別災(zāi)害案例我們認(rèn)為并不適合視為自然災(zāi)害案例，為保持原始數(shù)據(jù)的一致性，我們未對原始數(shù)據(jù)做修改。這個可能會有少數(shù)有爭議災(zāi)害案例進(jìn)入到巨災(zāi)范圍里。為對比這樣的計(jì)算結(jié)果，我們未做剔除。

?

?

?

?

這3個因子由于是采用對數(shù)方式，受影響人口取為人、千人、萬人，直接經(jīng)濟(jì)損失取為百萬元、億元，最后對所有災(zāi)害的D值來說，都是同步增大或減少，不影響D值的排序結(jié)果。

這個公式計(jì)算比較方便、簡潔，適宜用于比較亞洲國家不同區(qū)域不同自然災(zāi)害類型的損失程度。

在之前的研究(徐敬海等，2012)中，也嘗試過利用經(jīng)濟(jì)損失/GDP受損人口/災(zāi)區(qū)人口的方式作為相對因子進(jìn)行計(jì)算，這樣實(shí)際上相當(dāng)于用4個參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，很多亞洲地區(qū)和國家的這些數(shù)據(jù)獲取困難，對比分析時(shí)，有較多缺失。

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