王毅 張曉美 周寧芳 胡爭光 李佳英 呂陽 王瑩

摘要 根據(jù)全球緊急災(zāi)害數(shù)據(jù)庫（EM-DAT），利用Mann-Kendall趨勢檢驗(yàn)以及Pettitt、Buishand和SNHT突變檢驗(yàn)等方法，分析了1990—2019年全球及中國氣象水文災(zāi)害的趨勢及突變特征。結(jié)果表明：1）近30 a全球洪水災(zāi)害和極端氣溫災(zāi)害的發(fā)生頻次呈顯著的增加趨勢;全球洪水災(zāi)害年死亡人數(shù)呈顯著的減少趨勢，而風(fēng)暴災(zāi)害的年經(jīng)濟(jì)損失存在顯著的上升趨勢。2）全球極端氣溫災(zāi)害和洪水災(zāi)害年發(fā)生頻次均在1999年發(fā)生了突變;2000年以來極端氣溫災(zāi)害和洪水災(zāi)害平均發(fā)生頻次約是前10 a（1990—1999年）的2倍。3）近30 a中國洪水災(zāi)害發(fā)生頻次在1999年前后出現(xiàn)由少到多的轉(zhuǎn)折，但年死亡人數(shù)卻在1999年前后出現(xiàn)反向轉(zhuǎn)折;相比于全球，近30 a中國風(fēng)暴災(zāi)害及洪水災(zāi)害年死亡人數(shù)的下降趨勢更顯著;與全球類似，中國風(fēng)暴災(zāi)害的年經(jīng)濟(jì)損失呈長期增加趨勢，且增加趨勢更顯著，并于2012年發(fā)生了突變。

關(guān)鍵詞 氣象水文災(zāi)害; 災(zāi)害數(shù)據(jù)庫; 趨勢分析; 突變檢驗(yàn)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球約90%的自然災(zāi)害是由洪水、風(fēng)暴、干旱、熱浪和其他極端天氣或水文事件造成的（GAR，2017;李銘宇等，2020）。在全球變化背景下，全球及區(qū)域尺度上氣象水文災(zāi)害的風(fēng)險可能進(jìn)一步增大（王會軍等，2020;周波濤等，2020）。

災(zāi)害數(shù)據(jù)在災(zāi)害發(fā)生的各個階段都起著非常重要的作用，是防災(zāi)減災(zāi)重要的基礎(chǔ)支撐條件之一（Wirtz et al.，2014）。高質(zhì)量、準(zhǔn)確和具有可比性的災(zāi)害數(shù)據(jù)可為災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)、風(fēng)險評估及救災(zāi)決策提供充足和有效的信息，從而提升人類社會對災(zāi)害的管理能力（劉耀龍等，2008;王艷杰等，2019）。在全球尺度上，一些研究機(jī)構(gòu)或保險公司建立了包含多種災(zāi)害的全球?yàn)?zāi)害數(shù)據(jù)庫。對廣泛和可靠信息數(shù)據(jù)的收集、驗(yàn)證、維護(hù)以及是否有統(tǒng)一的收錄標(biāo)準(zhǔn)是促進(jìn)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫被國際認(rèn)可和廣泛應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。

很多學(xué)者基于全球?yàn)?zāi)害數(shù)據(jù)庫對災(zāi)害事件的時空分布及災(zāi)情指標(biāo)進(jìn)行了研究（蔣衛(wèi)國等，2006;司瑞潔等，2007;Gall，2015;Osuteye et al.，2017;Brakenridge，2019;劉甜等，2019）。張霞和薛耀文（2015）利用比利時國家災(zāi)害流行病研究中心（CRED）建立的全球緊急災(zāi)害數(shù)據(jù)庫（EM-DAT），對1900—2013年全球?yàn)?zāi)害進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。陳興茹等（2019）采用EM-DAT數(shù)據(jù)分析了湄公河流域國家洪澇災(zāi)害損失的時空分布。姜彤等（2020）利用德國慕尼黑再保險公司建設(shè)的自然災(zāi)害數(shù)據(jù)庫（NatCat）分析了“一帶一路”區(qū)域氣象災(zāi)害的時空變化特征。對于中國而言，吳吉東等（2014）分析了1949—2013年中國氣象災(zāi)害災(zāi)情的變化趨勢。Han et al.（2016）基于EM-DAT數(shù)據(jù)分析了1985—2014年中國自然災(zāi)害事件及損失的變化特征。

在全球變化背景下，最近幾十年全球氣象水文災(zāi)害的變化趨勢如何？為弄清這一問題，本文利用國際上廣泛使用的全球?yàn)?zāi)害數(shù)據(jù)庫，對近30 a全球包括中國的氣象水文災(zāi)害的變化趨勢進(jìn)行了初步分析，以期加深對全球?yàn)?zāi)害發(fā)生發(fā)展規(guī)律的理解，并為防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)和參考。

1 資料和方法

1.1 全球?yàn)?zāi)害數(shù)據(jù)庫

目前國際上主要的全球?yàn)?zāi)害數(shù)據(jù)庫包括比利時CRED的全球緊急災(zāi)害數(shù)據(jù)庫（EM-DAT;CRED，2020），德國慕尼黑再保險公司的自然災(zāi)害數(shù)據(jù)庫（Munich Re，2011）和瑞士再保險公司的數(shù)據(jù)庫（Swiss Re，2010）。

EM-DAT、NatCat和Sigma收錄的災(zāi)害事件都以國家為單位。EM-DAT最初主要是為國際人道主義行動提供服務(wù)，更多關(guān)注的是重大災(zāi)害事件及其對社會的影響。NatCat和Sigma的管理機(jī)構(gòu)都是保險公司，注重評估災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失包括保險方面的損失。EM-DAT數(shù)據(jù)庫是免費(fèi)開放的，可以通過注冊后下載，而NatCat和Sigma僅提供相關(guān)圖形產(chǎn)品的瀏覽或定期發(fā)布報告等。

由于可獲得性，EM-DAT是國際上應(yīng)用最廣泛的全球?yàn)?zāi)害數(shù)據(jù)庫，包含了1900年以來的全球自然災(zāi)害及技術(shù)災(zāi)害事件。其次，由于EM-DAT的收錄標(biāo)準(zhǔn)明晰和固定，適合在全球范圍上開展災(zāi)害變化趨勢的分析和比較。

EM-DAT收錄的災(zāi)害事件的分類是參考災(zāi)害風(fēng)險分類綜合研究（Integrated Research on Disaster Risk，2014）的分級方法，其中自然災(zāi)害組分為地質(zhì)、氣象、水文、氣候、生物及外太空災(zāi)害6個子組，進(jìn)一步劃分為17個災(zāi)害類型，每個類型又分為子類型和子子類型。表1給出了EM-DAT數(shù)據(jù)庫中氣象、氣候和水文子組災(zāi)害的具體分類。為表述簡便，本文中提到的“氣象水文災(zāi)害”也包含氣候?yàn)?zāi)害，簡稱為MHD。

EM-DAT數(shù)據(jù)庫中每條災(zāi)害事件的記錄主要包含了災(zāi)害發(fā)生所在國家等地理信息、災(zāi)害起止時間、災(zāi)害成因、相關(guān)災(zāi)害（次生災(zāi)害）以及災(zāi)害的人口損失和評估的經(jīng)濟(jì)損失。人口損失包括因?yàn)?zāi)死亡人數(shù)、失蹤人數(shù)、受傷和無家可歸人數(shù)等。經(jīng)濟(jì)損失是指災(zāi)害造成的直接損失和間接損失的估計(jì)值，以美元為單位。

EM-DAT對災(zāi)害事件設(shè)定了收錄標(biāo)準(zhǔn)，即進(jìn)入數(shù)據(jù)庫的災(zāi)害事件須至少滿足3個條件之一：1）有10人或以上人口因?yàn)?zāi)死亡;2）有100人或以上人口受到災(zāi)害影響;3）當(dāng)?shù)卣槍?zāi)害事件宣布了緊急狀態(tài)或請求國際援助。

已有研究表明，災(zāi)害數(shù)據(jù)庫越是早期的記錄，信息可靠性相對越差（吳吉東等，2014）。從20世紀(jì)80年代，特別是90年代開始，不同全球?yàn)?zāi)害數(shù)據(jù)庫反映的災(zāi)情信息一致性更好，可靠度更高（Guha-Sapir and Below，2002）。本文以1990—2019年為研究時段，根據(jù)EM-DAT數(shù)據(jù)庫中記錄的MHD事件，分類對災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)、死亡人數(shù)和總經(jīng)濟(jì)損失的年序列進(jìn)行時間變化特征研究。

1.2 研究方法

采用在氣象水文時間序列趨勢分析中廣泛使用的非參數(shù)Mann-Kendall（M-K）檢驗(yàn)法（Kendall，1975）。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要預(yù)先假定樣本的分布，且對異常值不敏感。M-K檢驗(yàn)的Z統(tǒng)計(jì)量服從正態(tài)分布，當(dāng)Z統(tǒng)計(jì)量為正，表明序列呈上升趨勢，Z統(tǒng)計(jì)量為負(fù)，表示序列呈下降趨勢。當(dāng)Z的絕對值大于1.96和2.58時，分別表示其通過了α=0.05和α=0.01顯著性水平的檢驗(yàn)。M-K檢驗(yàn)?zāi)軌蚍治龀鲂蛄兄惺欠翊嬖诰€性趨勢及顯著性，但不能給出趨勢幅度的大小。通過Sen斜率檢測法（Sen，1968）可以估計(jì)序列變化趨勢的數(shù)值程度大小。

突變分析旨在考察時間序列中是否存在顯著的突變點(diǎn)。本文綜合運(yùn)用Pettitt（Pettitt，1979）、Buishand（Buishand，1982）和SNHT（標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)均一性檢驗(yàn)）（Alexandersson and Moberg，1997）突變檢驗(yàn)法對MHD各災(zāi)情指標(biāo)的年際序列進(jìn)行分析。這三種方法的零假設(shè)H0都是序列為獨(dú)立、同分布，備擇假設(shè)H1是序列存在平均值的逐步轉(zhuǎn)變（即突變點(diǎn)）。同時，這三種方法均可以定位到突變發(fā)生的時間，并且能夠給出顯著性檢驗(yàn)的P值。

三種突變檢測方法也存在一定的差異。SNHT檢驗(yàn)可以較容易地檢測出序列在前后末端的突變點(diǎn)，而Pettitt和Buishand檢驗(yàn)對于序列中部的突變點(diǎn)更加敏感。另外，Pettitt檢驗(yàn)是非參數(shù)秩檢驗(yàn)法，是對基于原始序列所獲得的秩進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，因而不需要序列服從特定的分布，SNHT和Buishand檢驗(yàn)則要求序列盡可能地服從正態(tài)分布。Pettitt檢驗(yàn)相比其他兩種方法不易受異常值的影響。三種突變檢驗(yàn)方法的公式及統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的臨界值詳見文獻(xiàn)（Ilori and Ajay，2020）。

為獲得具有可比性的災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失年際序列，參考Han et al.（2016）的方法，以2019年為基準(zhǔn)年，對EM-DAT中的災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失數(shù)據(jù)進(jìn)行了居民消費(fèi)者物價指數(shù)（CPI）標(biāo)準(zhǔn)化處理，避免物價因素對經(jīng)濟(jì)損失變化趨勢的影響。

2 全球氣象水文災(zāi)害時間變化分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，1990—2019年EM-DAT數(shù)據(jù)庫共收錄了全球8 927次MHD事件，按照表1中的9個災(zāi)害類型分類，近30 a記錄了全球極端氣溫災(zāi)害524次、風(fēng)暴災(zāi)害2 942次、干旱災(zāi)害475次、野火災(zāi)害341次、洪水災(zāi)害4 119次，滑坡災(zāi)害526次，而霧、海（湖）浪作用和冰湖潰決災(zāi)害都為0次。洪水和風(fēng)暴是近30 a來全球最為頻繁的兩種災(zāi)害，分別占所有MHD災(zāi)害次數(shù)的46%和33%。

2.1 線性趨勢及突變

首先，利用M-K檢驗(yàn)和Sen斜率估計(jì)方法檢測了6種MDH災(zāi)害各指標(biāo)的線性趨勢。如表2所示，1990年以來各災(zāi)害發(fā)生頻次均呈上升狀態(tài)（Z統(tǒng)計(jì)量為正）。其中，極端氣溫和洪水災(zāi)害的上升趨勢分別通過了α=0.05和α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，Sen斜率估計(jì)的增加速率分別約為0.4次/a和3.4次/a。

人口損失方面，近30 a大多數(shù)MHD（除極端氣溫和野火外）的年死亡人數(shù)呈下降趨勢，以洪水災(zāi)害的年死亡人數(shù)下降最為明顯（通過了α=0.01的顯著性檢驗(yàn)），下降速率約92人/a。大部分類型的MHD的年經(jīng)濟(jì)損失呈增加態(tài)勢，以風(fēng)暴災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失的增加趨勢最為明顯（通過了α=0.05的顯著性檢驗(yàn)），增加速率約13.5億美元/a。此外，野火災(zāi)害發(fā)生頻次盡管最少，但其各項(xiàng)指標(biāo)特別是經(jīng)濟(jì)損失長期來看表現(xiàn)出一定的增加趨勢。

其次，運(yùn)用Pettitt、Buishand和SNHT檢驗(yàn)對災(zāi)情指標(biāo)開展突變分析。表3給出了三種突變檢驗(yàn)方法的統(tǒng)計(jì)量和識別出的顯著突變年。對于極端氣溫災(zāi)害，三種方法都檢測出長期序列存在突變點(diǎn)（均通過了α=0.05的顯著性檢驗(yàn)），并且識別出的突變點(diǎn)都是1999年。全球洪水災(zāi)害發(fā)生頻次也存在明顯的突變（均通過了α=0.01的顯著性檢驗(yàn)），而且同樣都以1999年為突變年。三種方法中僅Buishand檢驗(yàn)識別出全球野火災(zāi)害發(fā)生次數(shù)存在顯著突變。據(jù)此可判斷，全球6種MHD中，極端氣溫和洪水災(zāi)害的發(fā)生頻次在1999年出現(xiàn)了顯著的突變。

圖1a為全球極端氣溫災(zāi)害發(fā)生次數(shù)的Pettitt檢驗(yàn)結(jié)果。Pettitt檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)值隨時間先下降后上升，在1999年達(dá)到最小值-170，對應(yīng)表3中取絕對值后的Pettitt統(tǒng)計(jì)量，超過了α=0.01的臨界值，表明全球極端氣溫災(zāi)害發(fā)生頻次在1999年前后存在顯著的突變。類似地，Buishand和SNHT檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量也在1999年取得最小值（絕對值最大值）（圖略）。

同樣地，全球洪水災(zāi)害發(fā)生次數(shù)的Pettitt檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值也在1999年取得最小值（圖1b）。相比于極端氣溫災(zāi)害，洪水災(zāi)害的Pettitt檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量更大，達(dá)到了200。同時，Buishand和SNHT檢驗(yàn)識別出的突變點(diǎn)的P值都接近于0，說明突變是非常顯著的。綜合三種方法可以判斷，全球洪水災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)在20世紀(jì)末的突變特征相比極端氣溫災(zāi)害更為突出。

對各類MHD的年死亡人數(shù)和年經(jīng)濟(jì)損失序列也進(jìn)行了突變分析。結(jié)果表明，三種統(tǒng)計(jì)方法都未檢測出死亡人數(shù)存在顯著的突變點(diǎn)。對于經(jīng)濟(jì)損失，僅有Pettitt檢驗(yàn)識別出風(fēng)暴災(zāi)害在2003年存在突變，SNHT檢驗(yàn)識別出野火災(zāi)害在2016年存在突變。綜合分析可以認(rèn)為，1990—2019年全球各類MHD的年死亡人數(shù)和年經(jīng)濟(jì)損失總體上不存在顯著的突變。

以上分析表明，EM-DAT記錄的全球極端氣溫和洪水災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)不僅隨時間顯著增加，而且也存在著顯著的突變。圖2a為近30 a全球極端氣溫發(fā)生次數(shù)的時間變化曲線，并疊加了突變前后的平均值。由圖2a可知，1990—1999年極端氣溫災(zāi)害相對較少，平均每年發(fā)生9.2次，而2000—2019年平均每年出現(xiàn)21.6次，大約是前10 a的2.3倍。

與極端氣溫災(zāi)害相似，全球洪水災(zāi)害也在1999年左右出現(xiàn)從少到多的轉(zhuǎn)折性突變（圖2b），2000年以來平均每年出現(xiàn)162.7次，約是1990—1999年平均發(fā)生頻次的1.9倍。洪水災(zāi)害發(fā)生高峰期為2006年和2007年，分別為226次和218次。2010年以后，洪水災(zāi)害的發(fā)生頻次有所減少。

M-K檢驗(yàn)表明全球洪水災(zāi)害的年死亡人數(shù)呈顯著下降，從時間柱狀圖（圖3a）上可見，20世紀(jì)90年代洪災(zāi)死亡人數(shù)緩慢增加，1999年達(dá)到峰值（約3.48萬人），約為中位數(shù)（0.58萬人）的6倍。這主要是由于極端事件引發(fā)的重大災(zāi)害所導(dǎo)致，1999年12月委內(nèi)瑞拉一次由暴雨泥石流引發(fā)的洪水災(zāi)害就造成了約3萬人死亡。2000年以來，洪災(zāi)死亡人口數(shù)起伏變化中逐步下降。

近30 a風(fēng)暴災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失中位數(shù)為4.2百億美元，年經(jīng)濟(jì)損失長期呈上升趨勢（圖3b），2017年和2005年分別是近30 a經(jīng)濟(jì)損失最多（2.8千億）和第二多（2.4千億）的年份。

2.2 年代際變化

由前面的分析可知，某些災(zāi)害（如洪水災(zāi)害）可能存在著年代際變化。為了更清楚地揭示10 a變化特征，結(jié)合突變分析的結(jié)果，以1990—1999年、2000—2009年、2010—2019年為時間段對全球MHD的災(zāi)情指標(biāo)進(jìn)行累加，結(jié)果如圖4。

從災(zāi)害發(fā)生次數(shù)（圖4a）來看，各MHD發(fā)生次數(shù)按10 a呈先上升后略有下降的態(tài)勢，但下降幅度較小。比較各10 a變化發(fā)現(xiàn)，2000—2009年的洪水災(zāi)害相較于1990—1999年增幅非常明顯，與前面分析得到的1999年是突變年較為一致。

在災(zāi)害損失方面，2000—2009年是極端氣溫災(zāi)害死亡人口和經(jīng)濟(jì)損失最高的10 a，其總死亡人數(shù)（約9萬人）約是1990—1999年的10倍。這主要是由于2003年全球極端氣溫災(zāi)害死亡約7.5萬人所導(dǎo)致的。比較各類災(zāi)害可以發(fā)現(xiàn)，風(fēng)暴災(zāi)害在1990—1999年死亡人數(shù)是最多的，達(dá)到21.1萬人。這與多次重特大災(zāi)難造成的重大傷亡有關(guān)，EM-DAT數(shù)據(jù)庫記錄的1991年熱帶氣旋風(fēng)暴“高爾基”導(dǎo)致孟加拉國超過13萬人死亡，占當(dāng)年全球風(fēng)暴災(zāi)害死亡人數(shù)的95%。1998、1999年全球風(fēng)暴災(zāi)害死亡人數(shù)分別超過了2萬人和1萬人，2000年以后除2008年發(fā)生了一次特大風(fēng)暴災(zāi)害以外，其余年份平均風(fēng)暴災(zāi)害人口損失較少（約3千人）。

除極端氣溫外，其余災(zāi)害在2010—2019年間導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失都高于2000—2009年。風(fēng)暴災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失按10 a穩(wěn)步遞增，與線性增加趨勢較一致，最近10 a造成了全球約7.9千億美元的損失。此外，干旱和野火災(zāi)害在近年來的影響也不能忽視。2010—2019年干旱災(zāi)害死亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失均為三個10 a中最高。野火災(zāi)害最近10 a的經(jīng)濟(jì)損失（約6.4百億美元）較2000—2009年增加了1倍多。

進(jìn)一步以大洲為尺度分析年代際變化背景下風(fēng)暴災(zāi)害和洪水災(zāi)害的空間分布特征。近30 a風(fēng)暴災(zāi)害總頻次由多到少依次為亞洲、美洲、歐洲、非洲和大洋洲。其中，亞洲風(fēng)暴災(zāi)害發(fā)生次數(shù)按每10 a逐步增加，非洲風(fēng)暴災(zāi)害頻次在近20 a超過了大洋洲。近30 a洪水災(zāi)害總頻次由多到少依次是亞洲、非洲、美洲、歐洲和大洋洲，這一空間格局未發(fā)生明顯改變。

圖5分別給出了風(fēng)暴災(zāi)害和洪水災(zāi)害逐10 a各大洲死亡人數(shù)占全球相應(yīng)災(zāi)害死亡人數(shù)的比例。亞洲是風(fēng)暴災(zāi)害和洪水災(zāi)害死亡人口最多的大洲。雖然亞洲洪水災(zāi)害死亡人數(shù)呈下降趨勢，但占全球的比例按逐10 a在升高。值得指出的是，非洲風(fēng)暴災(zāi)害和洪水災(zāi)害死亡人數(shù)占全球的比例都呈升高態(tài)勢，近10 a非洲風(fēng)暴災(zāi)害死亡人數(shù)在數(shù)量上超過了前20 a的總和，而其洪水災(zāi)害死亡人數(shù)在近20 a均多于美洲。

3 中國氣象水文災(zāi)害時間變化分析

以上基于EM-DAT數(shù)據(jù)庫分析了近30 a全球MHD的變化趨勢和突變特征，下面進(jìn)一步針對中國的災(zāi)害進(jìn)行分析。EM-DAT收錄了同期發(fā)生在中國的MHD共計(jì)721次，占全球總MHD次數(shù)的8%。其中，極端氣溫災(zāi)害14次、風(fēng)暴災(zāi)害351次、干旱災(zāi)害31次、野火災(zāi)害5次、洪水災(zāi)害255次、滑坡災(zāi)害次65次。與全球類似，風(fēng)暴和洪水災(zāi)害居所有MHD災(zāi)害的前兩位，兩者累積約占MDH總次數(shù)的84%。全球范圍上，近30 a洪水災(zāi)害最多，但中國近30 a風(fēng)暴災(zāi)害最為頻繁。

下面對災(zāi)害事件樣本量較充足的風(fēng)暴和洪水這兩類災(zāi)害進(jìn)行重點(diǎn)分析。表4為線性趨勢檢驗(yàn)的結(jié)果，可以看出，兩類災(zāi)害發(fā)生次數(shù)的M-K檢驗(yàn)Z統(tǒng)計(jì)量都為正，說明都存在上升趨勢，洪水災(zāi)害的上升趨勢更為顯著，通過了α=0.01的顯著性檢驗(yàn)。對比表3可以看出，近30 a中國洪水災(zāi)害頻次的上升趨勢略弱于全球。

從表4中還可以發(fā)現(xiàn)，1990—2019年中國風(fēng)暴和洪水災(zāi)害的年死亡人數(shù)的下降趨勢非常明顯，分別通過了α=0.05和α=0.01的顯著性檢驗(yàn)。對比中國和全球的風(fēng)暴、洪水災(zāi)害的Z統(tǒng)計(jì)量可知，中國風(fēng)暴、洪水災(zāi)害死亡人數(shù)下降趨勢更顯著。經(jīng)濟(jì)損失方面，中國風(fēng)暴災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失呈顯著上升的趨勢（通過了α=0.01的顯著性檢驗(yàn)），并且比全球的上升趨勢更顯著。

其次，利用Pettitt、Buishand和SNHT檢驗(yàn)對1990—2019年中國風(fēng)暴、洪水的災(zāi)情指標(biāo)進(jìn)行了突變分析。表5顯示，三種方法都檢測出中國洪水災(zāi)害的頻次在1999年出現(xiàn)了突變（通過了α=0.05的顯著性檢驗(yàn)）。對于洪水災(zāi)害死亡人數(shù)，三種檢驗(yàn)方法都識別出突變年在1999年附近，可以認(rèn)為1999年是顯著的突變年。另外，三種方法都一致地檢測出風(fēng)暴災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失的突變年是2012年，其中兩種方法識別出的突變點(diǎn)都通過了α=0.01的顯著性檢驗(yàn)。

圖6a為1990—2019年中國洪水災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)時間變化曲線。1990—1999年平均每年發(fā)生5次左右，2000—2019年增加了約1倍。洪水災(zāi)害頻次峰值在2006年（21次）。從死亡人數(shù)（圖6b）來看，洪水災(zāi)害人口損失在1990—1999年較大，特別是1998年和1996年，因?yàn)?zāi)死亡人數(shù)都在4千人以上，隨后人口損失數(shù)量急劇下降，2000—2019年平均每年死亡人數(shù)（約600人）大約是前10 a的1/3。

圖7a給出的是1990—2019年中國風(fēng)暴災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)年際變化，可以看出，風(fēng)暴災(zāi)害頻次的年際波動較為明顯，總體上表現(xiàn)出弱的上升趨勢（P>0.05）。然而風(fēng)暴災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失則呈顯著上升趨勢（P<0.01）（圖7b）。與突變檢驗(yàn)一致，2012年以后風(fēng)暴災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失出現(xiàn)明顯增長，2012年以前平均每年經(jīng)濟(jì)損失為33.6億美元，2013—2019年平均每年經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到103.8億美元，約為1990—2012年平均值的3倍。風(fēng)暴災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失在2012年之后增加可能有幾個方面的原因：首先，災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失與致災(zāi)風(fēng)暴次數(shù)有關(guān)，2013年以后除2019年以外每年風(fēng)暴災(zāi)害都在14次及以上，特別是2013—2015年平均每年有19次風(fēng)暴災(zāi)害。根據(jù)EM-DAT數(shù)據(jù)庫，2006—2019年造成經(jīng)濟(jì)損失（經(jīng)CPI標(biāo)準(zhǔn)化處理后）最多的前20次風(fēng)暴災(zāi)害出現(xiàn)在2012年以后的有14次，其中12次是由熱帶氣旋造成的。隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，熱帶氣旋災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失也呈增加趨勢。王德運(yùn)等（2020）研究了2004—2016年中國熱帶氣旋災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失的時空特征，也發(fā)現(xiàn)2012年以后熱帶氣旋造成的經(jīng)濟(jì)損失較2006—2011年明顯增加。

4 結(jié)論和討論

1）利用M-K檢驗(yàn)分析了6種氣象水文災(zāi)害的線性趨勢，結(jié)果表明，近30 a全球洪水災(zāi)害和極端氣溫災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)呈顯著上升趨勢，分別通過了α=0.05和α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，上升速率分別為3次/a和0.4次/a。但是，洪水災(zāi)害導(dǎo)致的死亡人數(shù)卻顯著下降。此外，全球風(fēng)暴災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失長期表現(xiàn)出顯著上升趨勢。

2）綜合運(yùn)用Pettitt、Buishand和SNHT檢驗(yàn)分析了全球氣象水文災(zāi)害時間序列的突變特征。三種方法都一致地檢測出全球極端氣溫災(zāi)害和洪水災(zāi)害在1999年發(fā)生了從少到多的轉(zhuǎn)折性突變，以洪水災(zāi)害的突變尤為明顯（通過了α=0.01的顯著性檢驗(yàn)）。2000—2019年平均每年洪水（極端氣溫）災(zāi)害發(fā)生次數(shù)大約是1990—1999年的2倍。

3）1990—2019年全球氣象水文災(zāi)害發(fā)生次數(shù)按10 a呈先增加后略減少的態(tài)勢。2000—2009年洪水災(zāi)害發(fā)生次數(shù)相較于1990—1999年增幅非常明顯，與突變分析的結(jié)果一致。風(fēng)暴災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失按10 a穩(wěn)步遞增，造成的全球經(jīng)濟(jì)損失在最近10 a約7.9千億美元。亞洲是風(fēng)暴災(zāi)害和洪水災(zāi)害死亡人口最多的大洲。非洲風(fēng)暴災(zāi)害和洪水災(zāi)害死亡人數(shù)占全球的比例呈升高態(tài)勢。

4）EM-DAT記錄了近30 a中國的氣象水文災(zāi)害共721次，占全球總數(shù)的8%。1990—2019年中國洪水災(zāi)害頻次的上升趨勢略弱于全球，并且在1999年發(fā)生了由少到多的突變，因?yàn)?zāi)死亡人數(shù)也在1999年發(fā)生了突變，但趨勢相反。

5）中國近30 a洪水及風(fēng)暴災(zāi)害死亡人數(shù)下降的趨勢相比于全球尺度上更顯著。此外，中國風(fēng)暴災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失呈顯著上升的趨勢（通過了α=0.01的顯著性檢驗(yàn)），較全球更為顯著。突變分析表明，2012年是中國風(fēng)暴災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失的突變年。

洪水等氣象水文災(zāi)害成因復(fù)雜，致災(zāi)因子眾多，并且與人類活動和環(huán)境密切相關(guān)。本文基于EM-DAT數(shù)據(jù)庫指出全球極端氣溫和洪水災(zāi)害頻次在1999年之后年代際增加。在全球變化背景下，極端天氣事件事件頻次增多、強(qiáng)度變強(qiáng)可能是導(dǎo)致氣象水文災(zāi)害增加的重要原因。另一方面，年代際增多還可能與數(shù)據(jù)庫的收錄標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。EM-DAT數(shù)據(jù)庫對災(zāi)害事件的收錄標(biāo)準(zhǔn)是滿足3個條件之一即可。分析可知，對于全球洪水災(zāi)害，2000—2009年滿足條件1（10人或以上人口因?yàn)?zāi)死亡）的洪水災(zāi)次是1990—1999年的1.5倍，而2000—2009年僅滿足條件2（100人或以上人口受到災(zāi)害影響）的洪水災(zāi)次是1990—1999年的2.8倍，說明無死亡但有影響的洪水事件較前10 a增加更明顯。隨著災(zāi)害監(jiān)測、災(zāi)情統(tǒng)計(jì)、媒體宣傳等的發(fā)展，對災(zāi)害事件特別是小型或影響程度較輕的災(zāi)害的統(tǒng)計(jì)可能更加全面。

Han et al.（2016）基于EM-DAT數(shù)據(jù)庫分析了1985—2014年中國自然災(zāi)害的時空變化趨勢，相關(guān)結(jié)論指出中國洪水和風(fēng)暴災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)呈顯著上升趨勢，并且洪水災(zāi)害發(fā)生頻次在2000年左右發(fā)生了突變，本文的結(jié)論基本與此一致。林建等（2014）研究指出20世紀(jì)90年代我國暴雨過程相對偏少，2000—2010年暴雨過程明顯偏多，強(qiáng)降水這一重要致災(zāi)因子可能是造成我國洪水災(zāi)害事件增多的原因。同時，與全球洪水災(zāi)害類似，2000年以來EM-DAT收錄的中國無死亡但有影響的洪水事件較前10 a增加明顯。此外，相比于我國20世紀(jì)90年代大江大河洪水災(zāi)害較多，近年來中小河流及山洪災(zāi)害呈多發(fā)特征（Duan et al.，2006）。郭良等（2017）研究表明，2000年以來我國山洪災(zāi)害次數(shù)（包括無人員傷亡的山洪次數(shù)）增加顯著，這也是造成總洪水災(zāi)害次數(shù)增加的可能原因。實(shí)際上，序列的變化趨勢跟所選樣本及其時段密切相關(guān)。例如，本文發(fā)現(xiàn)中國風(fēng)暴經(jīng)濟(jì)損失在1990—2019年表現(xiàn)出顯著上升趨勢，特別是2012年以后出現(xiàn)了突變，由于時段不同，Han et al.（2016）檢測到的風(fēng)暴災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失上升趨勢不顯著。

由于數(shù)據(jù)可獲得性，本文所用的數(shù)據(jù)來源于EM-DAT數(shù)據(jù)庫，需要注意其特點(diǎn)及局限性（Kron et al.，2012）。如前所述，進(jìn)入EM-DAT數(shù)據(jù)庫的災(zāi)害事件必須滿足一定的條件，即不是實(shí)際發(fā)生的每個災(zāi)害事件都記錄，EM-DAT數(shù)據(jù)側(cè)重于收錄中等或重大災(zāi)害事件，而一些小規(guī)?；虺潭容^輕的災(zāi)害事件則無法被收錄，因此本文基于EM-DAT數(shù)據(jù)庫得到的變化趨勢結(jié)果可能與實(shí)際存在一定的偏差，有待將來獲取更多的數(shù)據(jù)開展校核。最后，本文揭示的不同類型氣象水文災(zāi)害變化的新特征有助于為全球或國家層面上制定相應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)政策或措施提供一定的參考。

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2Public Meteorological Service Center，China Meteorological Administration，Beijing 100081，China;

3Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China

Based on the global Emergency Events Database （EM-DAT），using Mann-Kendall trend test method and Pettitt，Buishand and SNHT abrupt change test methods，this paper analyzed the trend and abrupt change characteristics of global and Chinese meteorological and hydrological disasters from 1990 to 2019.Results show that：1） The frequencies of global flood disasters and extreme temperature disasters increase significantly in recent 30 years.Global annual death toll caused by flood disasters shows a significant decreasing trend，while global annual economic loss caused by storm disasters shows a significant increasing trend.2） The annual frequencies of global extreme temperature disasters and flood disasters change abruptly in 1999.Since 2000，the average frequency of extreme temperature disasters and flood disasters is about twice that of the first 10 years （1990—1999）.3） In the past 30 years，the frequency of flood disasters in China has changed from less to more around 1999，but the annual death toll displays an opposite transition around 1999.Compared with the world，the annual death toll caused by storm disasters and flood disasters in China has a more significant decreasing trend in recent 30 years.Similar to the world，the annual economic loss caused by storm disasters in China shows a long-term increasing trend，but the increasing trend is more significant.The abrupt change of economic loss caused by storm disasters in China occurs in 2012.

meteorological and hydrological disasters;disaster database;trend analysis;test of abrupt change

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210107001

（責(zé)任編輯：張福穎）