陳海燕 雷小途 潘勁松 張磊
(1 浙江省氣象臺,杭州 310017;2 中國氣象局上海臺風研究所,上海 200030)
災害風險評估是災害風險分析研究的核心內(nèi)容,是風險管理的基礎(chǔ),對于減災降險具有舉足輕重的作用。氣象災害可以由災害性天氣帶來,也可以由氣候異常所致,“損失”是度量氣象災害嚴重程度的主要指標[1]。目前國際上對“風險”還沒有統(tǒng)一的嚴格定義[1-2],但其核心內(nèi)容及延伸的涵義基本是一致的,即不利事件發(fā)生的可能性(期望)及可能的損失(情景),就是損失的可能性[3]。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,各行各業(yè)對氣象信息的需求已不僅僅是“什么時候發(fā)生什么強度的氣象事件”(傳統(tǒng)天氣監(jiān)測預報),而且更關(guān)心的是“可能的影響以及防御標準等”(災害風險評估)。
氣象災害風險分析研究涉及多行業(yè)、多部門,橫跨自然科學和社會科學兩大體系,屬于“復雜系統(tǒng)”研究范疇,與傳統(tǒng)的天氣監(jiān)測預報業(yè)務(wù)有著較大的區(qū)別。氣象部門作為氣象災害預警的責任主體,在氣象災害風險識別(監(jiān)測、預報、風險普查等)、風險降低(預報預警發(fā)布、法規(guī)建設(shè)等)等方面做了大量工作,近年來還開展了基于臨界致災條件和災害性天氣預報的山洪、地質(zhì)災害風險預警以及一些專業(yè)氣象災害風險評估(如農(nóng)業(yè)、電力、交通氣象災害風險評估等),風險轉(zhuǎn)移方面的研究也有所進展[4-11]。但總體來講,氣象災害風險評估由于風險理論欠缺、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不夠完整、研究目的和技術(shù)方向不明確等,目前尚未制定相關(guān)的發(fā)展戰(zhàn)略,現(xiàn)有研究成果不成體系,業(yè)務(wù)化水平不高。另一方面,在災害風險分析研究中,承災體的脆弱性研究占有非常重要的地位[12-15],很多學者認為脆弱性是理解災難本質(zhì)的前提,減少承災體脆弱性是防災減災最為直接和有效的方法,而承災體的分布具有很強的地域特征,相應(yīng)的風險評估業(yè)務(wù)也具有地域性。本文以浙江省為例,從需求牽引的角度出發(fā)分析氣象災害風險評估的現(xiàn)狀及未來發(fā)展的框架,旨在通過對風險評估業(yè)務(wù)頂層設(shè)計的探討,為我國氣象災害風險評估的科學發(fā)展提供支持。
政府間氣候變化專門委員會的第5次評估報告(IPCC AR5)對風險的最新表述為:災害風險是由致災因子、暴露度和脆弱性構(gòu)成的函數(shù)[16]。結(jié)合國內(nèi)外對風險概念認識的發(fā)展,風險可表達為:
風險= f(災害危險性,暴露度,脆弱性),其中,災害危險性指自然災害的致災因子強度,暴露度指處于災害危險之下的承災體,脆弱性指承災體潛在的可能受損程度,與自身能力有關(guān),也與外界的作用有關(guān),且與外界作用力的大小呈正比[17-18]。
若把脆弱性理解為暴露承災體的脆弱性,那么風險可表達為“致災因子(強度和頻率)及暴露于某強度致災因子下的承災體脆弱性的函數(shù)”,即:
風險= f(災害危險性,脆弱性(暴露度))。
目前,氣象部門有關(guān)災害評估方面的術(shù)語大致有3種,即“災害風險評估”“災害預評估”“災害評估”,相似的術(shù)語導致了概念理解的混淆,但總體上“災害風險評估”與“災害預評估”強調(diào)的是災前的評估,前者更側(cè)重風險(即可能性),后者更側(cè)重損失;“災害評估”強調(diào)的是損失或受影響的程度,包括災前和災后的評估。為表述清晰,下文將其合并為側(cè)重災前的“災害風險評估”和災后的“災后評估”,其中“風險評估”包含“災害預評估”。
國外災害風險研究[1,19-21]一般都在一些防災減災政府部門及保險行業(yè)等社會機構(gòu)開展。根據(jù)天氣氣候帶來的影響及成因,分為一般天氣風險、災害性天氣風險和氣候變化風險。一般天氣風險是指不會造成損失,也不會有人員傷亡,但會引起企業(yè)利潤波動的一般天氣事件帶來的風險;災害性天氣風險也就是我們所謂的氣象災害風險,是指會造成財產(chǎn)損失和人員傷亡的天氣氣候事件帶來的風險;氣候變化風險是造成水資源短缺、荒漠化加重、海平面上升、冰川退縮等長期氣候變化帶來的風險。
通常,非特殊說明的天氣風險一般均指一般天氣風險,由社會機構(gòu)如保險業(yè)等采用天氣衍生品方式進行有效轉(zhuǎn)移,國內(nèi)目前仍較少涉及。
災害性天氣風險的研究一般由政府部門主導,主要的進展如:美國聯(lián)邦應(yīng)急管理署開發(fā)的HAZUS軟件包,共包含7個模塊:①潛在致災因子:評估地震、洪水、颶風這3種致災因子的強度;② 數(shù)據(jù)庫:國家級別的暴露數(shù)據(jù)庫,包括全部建筑物、關(guān)鍵設(shè)施、交通系統(tǒng)和生命線;③ 直接損失:研究暴露水平災害性風險和結(jié)構(gòu)脆弱性,并在此基礎(chǔ)上評估不同強度致災因子所造成的財產(chǎn)損失;④ 間接損失:次生損失,對應(yīng)于災害產(chǎn)生的次生危害,如地震引起的火災等;⑤社會損失:評估人員傷亡、轉(zhuǎn)移家庭、暫時性避難所的需求;⑥ 經(jīng)濟損失:評估結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)損失、內(nèi)容物損失、重新安置成本、商品存貨損失、資本損失、工資收入損失、租金損失;⑦ 間接經(jīng)濟損失:評估災害造成的區(qū)域范圍和對區(qū)域經(jīng)濟的長期影響。
氣候變化風險則是由專業(yè)的氣候變化經(jīng)濟學研究機構(gòu)進行研究,目前國內(nèi)外的研究機構(gòu)均較少,相關(guān)的實踐也較少。
自然災害可分成兩類。一類是常規(guī)性的自然災害,頻率高,影響不是災難性的,大部分氣象災害屬于此類災害。第二類是災難性災害,規(guī)模大,具有前所未有的特征,如地震、極端性氣象災害及引發(fā)的地質(zhì)災害等。災難性災害又可分為突發(fā)性災害和緩變性災害,突發(fā)性災害具有不可抵抗性特征(如地震)。緩變性災害有一個演變過程,及早認識并處理得當可以控制在常規(guī)災害范疇內(nèi),如臺風以前基本是災難性災害中的緩變性災害,由于科技發(fā)展,臺風已是預報準確率較高的可預報性災害,因此大部分臺風已成為常規(guī)性的自然災害。因為天氣的可預報性,我們可以并要盡量避免天氣氣候災害演變成災難性災害。
目前國內(nèi)風險評估涉及的主要自然災害有:地震、地質(zhì)災害和氣象災害等,上述三大自然災害由于影響特點不同,風險評估工作側(cè)重點也有所不同。業(yè)務(wù)標準具有普適性及成熟性,分析三大自然災害的行業(yè)標準,發(fā)現(xiàn)地震災害由于可預報性差、災害重,風險評估工作主要側(cè)重于不同等級震害的發(fā)生概率,以及以點蓋面的災后評估等,分別在規(guī)劃、設(shè)施的抗震標準及救災中應(yīng)用[22-25];地質(zhì)災害有社會成因也有自然成因,如滑坡、崩塌等災害社會成因占分量較重,泥石流災害則主要由自然原因(暴雨)造成,地質(zhì)部門目前的標準主要應(yīng)用于規(guī)劃和災害的治理中[26-27];在氣象災害的成因中,災害性天氣和異常氣候是主因,又由于天氣的可預報性,其風險評估應(yīng)用的范圍更廣,有在規(guī)劃、防災設(shè)計標準中應(yīng)用[28],有災后評估標準[29],也有與氣象高影響行業(yè)高度結(jié)合的專業(yè)評估標準[30],但涉及的氣象災害災種不多,另外純粹的氣象災害風險評估標準基本沒有,說明該項工作仍處于科研狀態(tài),業(yè)務(wù)化水平不高。
浙江省氣象災害種類多,出現(xiàn)頻率高,影響范圍廣,危害程度重,是我國氣象災害較嚴重的省份之一。氣象災害對農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、漁業(yè)、環(huán)境、能源、建設(shè)、交通運輸、電力、通信等行業(yè)以及人民的正常生產(chǎn)生活均會產(chǎn)生不利影響。因此,各防災減災部門和公眾對氣象災害風險評估產(chǎn)品有著旺盛的需求。以下以浙江省為例,對氣象災害風險評估的需求進行分析。
浙江省幾乎每年都會受到臺風、暴雨、高溫干旱、冰雹、沿海大風、低溫冷害、大霧等氣象災害以及滑坡、泥石流等次生災害的影響,給人民生命財產(chǎn)、經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展帶來嚴重危害,浙江省各屆政府歷來高度重視氣象災害的防御工作。氣象災害風險評估可為政府提高防災、減災和救災能力以及重大基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃和建設(shè)等提供科學依據(jù)。因此,實際防災減災業(yè)務(wù)中,為科學有效地組織對即將來臨的災害事件的防御工作需要對主要的氣象災害進行實時監(jiān)測與可能影響的評估;為了科學合理地設(shè)置基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城鎮(zhèn)規(guī)劃和重大工程建設(shè)的設(shè)防標準需要對本地區(qū)最大可能的氣象災害事件及其影響程度進行分析評估,以提高本地區(qū)災害防御的能力,從而降低風險。
農(nóng)林漁業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ),氣象災害對農(nóng)林漁業(yè)影響十分嚴重。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展和生態(tài)浙江的推進,具有地方特色的名特優(yōu)農(nóng)林漁產(chǎn)品和綠色、生態(tài)、安全農(nóng)林漁產(chǎn)品的市場需求量越來越大,特色農(nóng)林漁業(yè)、設(shè)施農(nóng)林漁業(yè)、生態(tài)觀光農(nóng)林漁業(yè)等新興農(nóng)林漁產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出強勁的發(fā)展態(tài)勢,相應(yīng)的臺風、暴雨、高溫熱浪、缺水性干旱、低溫、冰雪災害等影響和風險也將加大。為科學合理地規(guī)避上述風險,需要進行:①農(nóng)業(yè)氣象災害實時監(jiān)測和影響預警;②引種、功能區(qū)建設(shè)需要主要氣象災害的風險區(qū)劃。
交通運輸是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)行業(yè),同時也是易受氣象災害影響的行業(yè)。臺風、暴雨、低溫冷害、雨雪冰凍、暴雪、大霧、大風等對鐵路、公路、水路運輸沿線的影響尤為顯著,道路結(jié)冰、低能見度以及洪水沖毀路基造成交通癱瘓等嚴重后果時有發(fā)生。隨著經(jīng)濟一體化加強,各行各業(yè)對交通的依存度越來越高。為規(guī)避此類風險,需要進行:①相關(guān)氣象災害實時監(jiān)測和影響預警;②制定氣象災害防御設(shè)計標準,合理規(guī)劃和布局交通基礎(chǔ)設(shè)施,需要開展氣象災害風險評估。
電力、核能、風能等能源生產(chǎn)對保障經(jīng)濟社會的正常運行起到基礎(chǔ)性保障作用。臺風、暴雨、低溫冷害、雨雪冰凍、雷電、大風等災害,常引發(fā)輸電線路故障甚至電力基塔倒塌、線路中斷等事故;盛夏高溫容易引發(fā)用電負荷大幅升高,電力供應(yīng)不能滿足群眾生活和經(jīng)濟運行需求。核能、風能等能源基礎(chǔ)設(shè)施容易受到臺風、龍卷風、雷暴、大風等災害的危害,并可能造成嚴重后果。為規(guī)避此類風險,需要進行:①相關(guān)氣象災害實時監(jiān)測和影響預警;②輸變電線沿線、核電站建設(shè)、風電場選址,合理規(guī)劃和布局能源基礎(chǔ)設(shè)施,需要氣象災害風險評估。
環(huán)境與氣象條件密不可分,氣象條件在一定程度上影響了環(huán)境的優(yōu)劣,沙塵、酸雨、霾(灰霾)等一些氣象因素直接導致大氣環(huán)境質(zhì)量惡化,嚴重影響群眾生活質(zhì)量。為規(guī)避此類風險,需要進行:①大氣環(huán)境的實時氣象等級監(jiān)測與預報;②污染企業(yè)的選址、區(qū)域大氣污染承載力等需要開展大氣擴散條件的風險評估。
通信行業(yè)對各行各業(yè)及氣象災害防御的作用越來越大,氣象監(jiān)測預警信息的傳輸越來越依賴于通信渠道。臺風、暴雨、低溫冷害、雨雪冰凍、雷電、大風等災害,常引發(fā)通信線路故障甚至基塔倒塌,造成通信中斷。為規(guī)避此類風險,需要進行:①相關(guān)氣象災害實時監(jiān)測和影響預警;②通信線路工程規(guī)劃、通信工程氣象設(shè)計標準等需要氣象災害風險評估與區(qū)劃。
保險業(yè)作為保障人民生產(chǎn)生活、防范風險的重要屏障,在抵御氣象災害方面起著重要作用。保險公司作為風險管理服務(wù)的提供者,應(yīng)根據(jù)氣象災害風險評估設(shè)計相對應(yīng)的保險商品。另外,在災害發(fā)生前應(yīng)及時向投保人發(fā)布災害預警,并在災害發(fā)生時做好災情監(jiān)測。為此,需要進行:①相關(guān)氣象災害實時監(jiān)測和影響預警;②保險產(chǎn)品的氣象指數(shù)設(shè)計。
根據(jù)風險定義及氣象災害風險評估的內(nèi)涵、需求、應(yīng)用,可將氣象災害風險評估業(yè)務(wù)分為靜態(tài)風險評估和實時風險評估兩大類。其中靜態(tài)風險評估(區(qū)劃)是指歷史氣象災害的統(tǒng)計風險,主要應(yīng)用于各類政策(規(guī)范)制定、規(guī)劃、標準設(shè)計、保險指數(shù)設(shè)計等。實時風險評估是指針對某次氣象災害的風險評估,在防災減災的具體決策、制定措施中應(yīng)用。
由于風險評估涉及自然和社會兩大科學體系,信息量龐大。一般來講,風險評估越宏觀,所用資料越要有所甄別和舍棄,不能過于詳細與繁瑣。如聯(lián)合國開發(fā)計劃署研究的災害風險指數(shù)系統(tǒng)(Disaster Risk Index)是全球尺度災害風險管理的代表,其分辨率到國家,風險指標僅使用死亡人數(shù)、相對于受災人口的死亡率,雖然死亡只是災害造成的損失之一,但在全球尺度上,死亡人數(shù)隱含了響應(yīng)災害能力的經(jīng)濟、環(huán)境、教育、發(fā)展等因素,而且資料相對準確且容易獲得,操作性強。越微觀的風險評估,信息需求越詳細,針對性更強,準確性要求更高(圖1)??傮w來講,靜態(tài)風險評估所需資料的詳細程度相對低一點,不確定性多一點,實時風險評估所需資料更詳細更精確。因此兩類風險評估業(yè)務(wù)發(fā)展的技術(shù)側(cè)重點應(yīng)有所不同。
圖1 不同層面風險評估目的及信息要求Fig. 1 The purpose of risk assessment and information requirements at different levels
氣象災害風險評估是氣象監(jiān)測、預報業(yè)務(wù)的延伸,其發(fā)展受制于監(jiān)測、預報水平。提高氣象災害風險評估的業(yè)務(wù)化水平,需要以監(jiān)測和預報能力為依托而循序漸進。
3.2.1 目前氣象災害監(jiān)測預報業(yè)務(wù)支撐能力分析
氣象部門保存著很多高質(zhì)量的長序列氣象要素資料。目前各種觀測手段如氣象衛(wèi)星、雷達、高空探測儀、地面自動站等可以為氣象災害風險評估提供各種監(jiān)測信息,衛(wèi)星、雷達這些高科技觀測手段可以開發(fā)出很多產(chǎn)品,如洪澇淹沒情況、作物長勢、土壤墑情、極端風力等,自動觀測站結(jié)合衛(wèi)星、雷達資料的運用可以融合成各種空間分辨率的監(jiān)測產(chǎn)品,供各種類型的風險評估產(chǎn)品使用。
隨著數(shù)值預報技術(shù)、現(xiàn)代化探測技術(shù)的廣泛應(yīng)用和計算條件的不斷改善,各級氣象臺站中期、短期、短時、臨近預報以及氣候預測的能力有了很大程度的提高,農(nóng)業(yè)氣象、環(huán)境氣象、水文氣象、交通氣象、海洋氣象等專業(yè)氣象預報也有可喜的拓展[31-33]。部分省市的0~15 d無縫隙精細化格點預報產(chǎn)品,24 h的空間分辨率已達1 km×1 km,1~3 d的空間分辨率為3 km×3 km,3 d以上的空間分辨率為5 km×5 km,未來將在空間分辨率和預報更新頻次兩方面有進一步的發(fā)展。
目前的科學發(fā)展使得天氣預報和氣候預測的準確性及應(yīng)用得到很大提高,但也要認識到,預報的定時、定點、定量方面未來還有很長的路要走,專業(yè)氣象預報技術(shù)還不十分成熟。氣象災害對經(jīng)濟社會的影響涉及自然和社會兩大科學體系,因子的多樣性與復雜性目前還沒有一個確定性的數(shù)學方法能解決。因此,風險評估的結(jié)論使用“等級”形式更符合目前的科學發(fā)展和實際需要的現(xiàn)狀。隨著科學技術(shù)的發(fā)展,定量化的預評估技術(shù)將逐漸取代等級風險評估技術(shù)。
3.2.2 服務(wù)產(chǎn)品設(shè)計
各行各業(yè)對氣象風險評估產(chǎn)品的需求種類繁多,根據(jù)上述分析,大致可分為:①綜合類的風險評估,防災減災戰(zhàn)略、應(yīng)急預案的制定、宏觀防御措施的制定等都會希望提供綜合類風險分析產(chǎn)品?!熬C合”含義包括多災種的綜合、災害帶來的綜合風險。②專項類的風險評估,單災種針對某行業(yè)或某類成災現(xiàn)象的風險分析,如降水引發(fā)城市積澇的風險、臺風致農(nóng)業(yè)受損的風險、冰雪災害引發(fā)交通事故的風險等。
因此,可把氣象災害風險評估產(chǎn)品分為靜態(tài)綜合評估產(chǎn)品、靜態(tài)專項評估產(chǎn)品、實時綜合評估產(chǎn)品、實時專項評估產(chǎn)品。結(jié)合考慮預報預測的時空精度,各種風險評估服務(wù)產(chǎn)品的用途見表1。
3.2.3 服務(wù)產(chǎn)品種類、精度需求調(diào)查
以暴雨風險評估服務(wù)產(chǎn)品為例,于2016年4月在浙江省第七屆氣象防災減災省級部門聯(lián)絡(luò)員會議上,向浙江省政府辦公廳、應(yīng)急辦、防汛防旱指揮部、民政廳、交通廳、國土廳、教育廳、證監(jiān)會、旅游局、環(huán)保廳等18個防災減災部門進行了問卷調(diào)查,調(diào)查內(nèi)容主要為兩個方面:一是風險評估產(chǎn)品種類需求,二是風險評估空間精度需求以及有限的準確度需求,結(jié)果見圖2。由圖2可知,設(shè)計的風險評估服務(wù)產(chǎn)品都有一定的需求,其中實時綜合評估需求最大,其次為靜態(tài)專項評估和實時專項評估,災后評估需求相對少;空間精度需求以縣(市、區(qū))為最大,其次鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道),然后格點;給出影響情況的“等級”評估精度基本能滿足服務(wù)需求,精度不高的定量化評估需求不大。
表1 氣象風險服務(wù)產(chǎn)品設(shè)計及用途Table 1 The design and application of service products of meteorological risk assessment
圖2 風險評估產(chǎn)品需求調(diào)查分析Fig. 2 Requirement investigation for products about risk assessment
第二和第三節(jié)分析了氣象災害風險評估的現(xiàn)階段需求及針對需求設(shè)計的服務(wù)產(chǎn)品,這節(jié)主要探討支撐業(yè)務(wù)服務(wù)的科學研究問題。
氣象災害風險評估涉及自然科學和社會科學兩大體系,是復雜系統(tǒng),包含氣象致災因子、孕災環(huán)境、承災體三大子系統(tǒng),災情是上述三個子系統(tǒng)共同作用的結(jié)果。目前科學技術(shù)水平還難以建立精確的風險評估函數(shù),因此有必要將氣象災害風險評估涉及的因子進行分解,根據(jù)需求循序漸進開展相應(yīng)的科學研究。在氣象災害風險評估中,致災因子是主因,孕災環(huán)境對災害的形成起擴大或縮小的作用,而承災體是受災害影響的主體,沒有承災體也就無所謂災害影響。因此致災因子的危險性評估和承災體的脆弱性評估是風險評估非常重要的兩個環(huán)節(jié),其中致災因子的危險性評估在評估的初級階段具有非常重要的意義。
氣象災害風險評估的主要科研內(nèi)容如圖3所示,各層評估環(huán)節(jié)的意義與應(yīng)用分析如下。
1)分析氣象致災因子、孕災環(huán)境和災情的關(guān)系,建立致災強度模型和指標,進行危險性評估,可用于氣象災害的識別、監(jiān)測及預警,另一方面也是風險評估的中間環(huán)節(jié)。
2)分析承災體特性(對抗致災因子能力)、災情關(guān)系,進行承災體脆弱性分析,得出脆弱性曲線。脆弱性曲線可以直接應(yīng)用在規(guī)劃、設(shè)計標準中,也是風險評估的中間環(huán)節(jié)。
3)分析致災因子、孕災環(huán)境、承災體三者與災情的關(guān)系,建立致災風險函數(shù),做風險等級評估,方法、資料精確到一定程度,并且預報精準程度進一步提高,可做有一定精度的損失定量預評估。
4.2.1 災害數(shù)據(jù)庫建設(shè)
氣象數(shù)據(jù)庫已經(jīng)比較完備,著重建設(shè)孕災環(huán)境、承災體、災情數(shù)據(jù)庫。通過遙感和GIS技術(shù),并跟相關(guān)部門合作,建立格點化的地形影響度、水系影響度、植被覆蓋度等孕災環(huán)境及農(nóng)田、建筑物、交通系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、水利系統(tǒng)、城市網(wǎng)管及生命線設(shè)施等數(shù)據(jù)庫,每三到五年更新一次。
由于建立災害數(shù)據(jù)庫是個繁重的工作,應(yīng)分級合作完成。
就省級來講,氣象數(shù)據(jù)應(yīng)由省級氣象業(yè)務(wù)部門建立,省級氣象部門還應(yīng)以地理信息系統(tǒng)(GIS)和遙感技術(shù)為依托,提取相關(guān)孕災環(huán)境信息和農(nóng)田、土地利用等格點信息。市、縣級氣象部門應(yīng)充分調(diào)查轄域內(nèi)的氣象災害承災體。主要承災體有(以浙江省為例):海塘、避風港及港口設(shè)施、房屋、電力和通訊設(shè)施、城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)排澇設(shè)施、農(nóng)田面積等。開展專項風險評估的還要調(diào)查分析專項承災體。
4.2.2 科學研究的關(guān)鍵問題
氣象災害風險評估業(yè)務(wù)化,有兩個中間環(huán)節(jié)要研究透徹:一是致災因子的危險性評估,二是承災體的脆弱性研究。這兩部分深入研究后,進一步結(jié)合再做風險研究工作。
圖3 風險評估流程圖Fig. 3 Flow chart of risk assessment
1)致災因子危險性分析
從氣象科學角度來講,最有效地利用目前氣象科學技術(shù)的危險性評估方法,就是由章國材[1]提出的依托致災臨界氣象條件(閾值)的評估方法。所謂致災臨界氣象條件,就是出現(xiàn)什么氣象條件會產(chǎn)生災害?如下多大雨會出現(xiàn)城市內(nèi)澇?下多大雨會出現(xiàn)山洪?多少毫米的積雪會影響交通?等等。這些是風險評估的初級階段,也是近期可達到的目標。通過分析致災因子、孕災環(huán)境和災情的關(guān)系可得到一些結(jié)論,因為孕災環(huán)境具有一定的穩(wěn)定性,因此可以把孕災環(huán)境做為一個背景,主要分析致災因子強度和災情的關(guān)系,也能得到一些可用的有意義的結(jié)論。解決方案:①用統(tǒng)計方法利用歷史數(shù)據(jù)進行分析得到閾值;②將歷史數(shù)據(jù)放進某種災害的動力模型中進行反演得到閾值。
2)承災體脆弱性分析
“脆弱性”概念跟“風險”概念一樣,目前并沒有統(tǒng)一的定義,從詞義來理解,指被傷害或面對攻擊而無力防御。不同研究者從各自角度給出的脆弱性概念有一定差別,可歸納為兩大類:一是從脆弱性的屬性進行界定,認為脆弱性是承災體對災害的敏感程度,或者抗御能力和恢復力;二是從脆弱性的影響因素進行界定(跟風險定義有重疊之處),認為脆弱性由自然、社會、經(jīng)濟和環(huán)境因素共同決定,強調(diào)脆弱性涵蓋多重屬性,認為脆弱性是暴露性、敏感性、應(yīng)對性和恢復性等屬性相互作用的體現(xiàn),等等。
從氣象科學的特性和可操作性出發(fā),認為脆弱性是物體潛在的可能受損程度,與自身能力有關(guān),也與外界的作用有關(guān),且與外界作用力的大小呈正比。分單體脆弱性和系統(tǒng)脆弱性,兩種脆弱性的研究方法不同。就單體脆弱性來講,需探討的是致災因子與承災個體損失之間的定量關(guān)系,也就是脆弱性曲線,它以表格或曲線形式精細定量化表現(xiàn)致災強度與承災體損失率間的關(guān)系。就系統(tǒng)脆弱性來講,可以把單體脆弱性合在一起組成系統(tǒng)脆弱性,但是因為每個單體脆弱性曲線都有誤差,用疊加的方式會將誤差呈幾何增大,因科學技術(shù)尚未突破,目前較通用的方法是用“暴露—敏感—適應(yīng)”分解脆弱性,然后組織數(shù)據(jù)、統(tǒng)一概念建構(gòu)脆弱性評價指標體系。對氣象災害來講,研究天氣災害的風險時,適宜開展單體脆弱性研究,如作物、建筑物損失率與暴雨、大風強度的關(guān)系,等等;研究氣候災害類風險時,適宜開展系統(tǒng)性脆弱性分析,如干旱災害,一地的脆弱性不僅跟降水少有關(guān),還與大區(qū)域的水資源、水利設(shè)施、社會經(jīng)濟、防旱抗旱能力等有關(guān),所以適合放在一個系統(tǒng)里考量。解決方案:①數(shù)據(jù)挖掘,包括氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)和統(tǒng)計年鑒的再分析,大數(shù)據(jù)分析方法的應(yīng)用,適宜跟遙感、雷達、衛(wèi)星、GIS等高科技觀測手段結(jié)合起來分析;②脆弱性曲線(數(shù)學函數(shù))的確定,可以用統(tǒng)計方法,也可用實驗方法(如風洞試驗等)。
3)災害風險評估方法
自然災害風險評估方法主要有兩種思路:一種是基于歷史災損資料的風險評估,使用這種方法是假設(shè)風險能夠用過去災害事件中的災損歷史資料來表示,基本用統(tǒng)計方法建立模型的多;另一種是情景評估方法,各種嚴重影響氣象災害的場景重現(xiàn),如把臺風路徑進行劃分,重現(xiàn)每種路徑下的風險場景(危險性加脆弱性)等。所有在危險性及脆弱性評估中的科研都是解決風險評估的方案,除此之外的解決方案還有:①神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機森林等非線性智能方法在風險評估中的應(yīng)用;②極端天氣氣候條件下的風險場景研究。
4) 服務(wù)產(chǎn)品規(guī)范化研究
風險評估服務(wù)產(chǎn)品的規(guī)范化內(nèi)容繁多,應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)化程度而循序推進。近期急需規(guī)范的有兩個問題:①氣象災害風險等級規(guī)范。根據(jù)國家級和省級主管部門的工作部署,未來氣象災害預警信號將實施屬地化管理,國家級和省級氣象部門不發(fā)布預警信號,主要發(fā)布氣象災害預警,為有所區(qū)別,不至于讓服務(wù)對象產(chǎn)生概念的混淆,建議災害預警使用數(shù)字等級,不要使用預警信號的顏色等級。實時風險等級與氣象災害的預警等級應(yīng)該一致,實行4級等級標準,預警等級主要從氣象災害的危險性出發(fā),風險等級主要考慮災情的表象,風險等級可作為省級預警發(fā)布的參考或指導產(chǎn)品。②重大工程建設(shè)的風險評估規(guī)范。完善重大工程建設(shè)氣象災害風險評估制度,制定相應(yīng)的評估標準,確保在城鄉(xiāng)規(guī)劃編制和工程立項中充分考慮氣象災害的風險,避免和減輕氣象災害的影響。
由于氣象災害的可預報性,氣象災害風險評估具有特定的涵義,與其他自然災害(如地震、地質(zhì)災害)相比,應(yīng)用范圍更廣,業(yè)務(wù)化能力相對更高;根據(jù)需求分析,可將氣象災害風險評估業(yè)務(wù)劃分成兩大類,即“靜態(tài)風險評估業(yè)務(wù)”和“實時風險評估業(yè)務(wù)”;五種服務(wù)產(chǎn)品代表了五個風險評估的發(fā)展方向,在制定風險評估的中短期業(yè)務(wù)發(fā)展戰(zhàn)略時,應(yīng)根據(jù)目前的監(jiān)測和預報水平以及服務(wù)需求而循序推進,適宜實行邊研究邊業(yè)務(wù)化的方式逐步提高評估精度。對于氣象災害風險評估科學研究框架的架構(gòu),本文謹屬拋磚引玉,其中的關(guān)鍵技術(shù)也是目前風險評估的瓶頸,因此,要充分重視氣象災害風險評估業(yè)務(wù)發(fā)展的艱巨性。
Advances in Meteorological Science and Technology2018年4期