中国沿海地区台风致灾因子危险性评估

牛海燕， 刘 敏， 陆 敏， 权瑞松， 张丽佳， 王静静， 许世远

（华东师范大学 地理信息科学教育部重点实验室，上海 200062）

中国沿海地区台风致灾因子危险性评估

牛海燕， 刘 敏， 陆 敏， 权瑞松， 张丽佳， 王静静， 许世远

（华东师范大学 地理信息科学教育部重点实验室，上海 200062）

从台风大风、暴雨和风暴潮3个方面选取指标，尝试构建了台风致灾因子危险性评价指标体系和评价模型.并在GIS环境下对沿海地区台风致灾因子危险性进行分析评价.评价结果显示：海南省和广东省、福建省、浙江省的沿海区域台风致灾因子危险性较大，上海市和广西省、江苏省的沿海区域以及广东省、福建省、浙江省的内陆地区台风致灾因子危险性中等，北京市、天津市、辽宁省、河北省、山东省及广西省和江苏省的内陆地区台风致灾因子危险性较小.评价结果可为沿海地区制定防灾、减灾政策等提供参考依据.

台风致灾因子； 危险性评估； 中国沿海地区

0 引 言

台风（指热带气旋）是一种发生在热带或副热带海洋上的气旋性涡旋，常伴有狂风、暴雨和风暴潮，是一种破坏性很强的天气系统［1］.中国沿海地区人口集聚，是国民经济和社会发展的重要区域和战略中心：承载着38%以上的人口，创造着55%以上国民生产总值.同时，沿海地区位于西北太平洋西岸，受台风灾害的影响较严重.加之在全球海平面上升的背景下，台风灾害对沿海地区的影响将更加严重.据统计，沿海地区每年因台风灾害造成的直接经济损失达百亿元［2，3］.沿海地区战略地位的不可替代性和台风灾害的高危险性使人们更为关注对台风灾害的研究.台风灾害危险性研究是台风灾害风险研究的基础，而台风灾害风险研究作为台风灾害风险管理的重要课题，已经成为当代国际减灾组织、灾害研究普遍关注的热点问题［4］.本文借鉴国内外研究成果［5－12］，以中国沿海地区11个省市为研究区域（缺少台湾省资料，故未包括其在内）（见图1），根据1990～2007年台风灾害资料，采用台风致灾因子危险性评价模型，以地级市为单元，对研究区台风致灾因子危险性进行评估.研究成果可为中央和地方各级政府提高防灾、减灾能力及应对台风灾害风险等提供科学依据.

图1 研究区示意图Fig.1 Sketch map of research areas

1 资料与方法

1.1 数据来源

台风灾害数据采用《中国气象灾害大典》（辽宁卷、北京卷、天津卷、河北卷、山东省、江苏卷、上海卷、浙江卷、福建卷、广东卷、广西卷、海南卷）［2］和《热带气旋年鉴》（2000、2001、2002、2003、2004、2005、2006、2007）［3］中的台风资料，应用 Excel和 GIS软件建立以地级市为单元的沿海地区1990～2007年的台风灾害数据库.

1.2 评价指标和权重

台风致灾因子主要是指台风本身携带的大风、暴雨和引发的风暴潮等因子，其强度和频次是决定台风灾害危险程度的重要条件.而危险性评价主要是衡量致灾因子对承灾体的致险程度，是风险评价的基础，一般用灾害发生的强度和频率来表示［13］.因此，本文台风致灾因子危险性分析就是对导致研究区域内灾害发生的台风大风、暴雨和风暴潮的强度进行定量化评估.

基于上述台风致灾因子危险性的分析思路，本文依据台风大风、暴雨和风暴潮等致灾因子对灾情的贡献率，建立中国沿海地区台风致灾因子危险性评价指标体系，由目标层、准则层和方案层构成：目标层是台风致灾因子危险性；准则层由台风大风、暴雨和风暴潮3个指标组成；方案层共选取了7个指标，由三部分构成，即根据国家气象局对台风大风和暴雨等的分级标准［14］，选取不同风力等级、24 h雨量等级和风暴潮的年均发生频次作为台风大风、暴雨和风暴潮的强度和频次指标.本文准则层中三个致灾因子权重的确定主要是采用层次分析法［15］（Analytic Hierarchy Process，AHP），依据台风大风、暴雨和风暴潮对沿海地区台风灾情贡献率的大小进行重要性排序，并构建判断矩阵计算的.据资料统计，沿海各区域18年间共发生977次台风灾害，其中台风风暴潮引起的灾情次数所占比例仅为23.4%，而台风大风和暴雨引起的灾情次数所占比例为76.6%［2，3］.台风大风和暴雨通常同时发生，但根据专家经验，暴雨对灾情的贡献率比大风大.因此本文确定上述致灾因子的重要性顺序依次为台风暴雨、大风和风暴潮.方案层中台风大风和暴雨不同等级的权重也是采用层次分析法（AHP），根据不同等级台风大风和暴雨对灾害影响程度的大小进行重要性排序，然后分别构建大风和暴雨判断矩阵确定的（见表1）.

表1 台风致灾因子危险性评价指标及权重Tab.1 The index and weight of risk assessment of typhoon hazard factors

1.3 评价模型的建立

台风致灾因子危险性评价就是对台风大风、暴雨和风暴潮的强度求加权和.其中在台风大风、暴雨和风暴潮强度的分析中，本文参照灾变指数的计算式［16］，提出了台风致灾因子指数模型.计算公式为

式中，Zj表示第j地级市致灾因子指数；Wi表示第i指标权重；Nij表示第j地级市第i指标的年均频次.

式中，Hj表示第j地级市台风致灾因子危险性指数；Aw，Ar，As分别表示台风大风、暴雨和风暴潮的权重；Zwj，Zrj，Zsj分别表示第j地级市台风大风、暴雨和风暴潮指数.

2 结果与分析

2.1 台风致灾因子指数的空间分布特征

采用1990～2007年的台风灾害数据库资料，根据上述台风致灾因子指数模型，计算出中国沿海地区各区域台风大风、暴雨和风暴潮指数，并将结果在ArcGIS中输出（见图2）.

图2 台风致灾因子指数空间分布图Fig.2 The index distribution of typhoon hazard factors

图2表明，不同致灾因子对中国沿海地区的影响区域及影响强度空间分布差异显著.台风大风对中国沿海地区96%的区域产生影响，其中影响较大的区域主要分布在海南省，浙江省的温州、台州、舟山、宁波，福建省的福州、宁德、泉州，广东省的茂名、阳江、湛江地区；台风大风对沿海地区不产生影响的区域主要有北京市，河北省和山东省的内陆地区及广西省的柳州地区.台风暴雨对中国沿海地区都产生影响，其中浙江省的温州、台州、宁波、舟山，福建省（南平和三明除外），广东省（韶关除外），广西省的北海、防城港、钦州，海南省和上海市受台风暴雨影响较大.台风风暴潮仅对中国沿海地区46%的区域产生影响，且影响较大的区域主要分布在海南省，浙江省的温州、台州，福建省的东部沿海地区和广东省的东南沿海地区；台风风暴潮对辽宁省、河北省、山东省、江苏省、浙江省、广东省、广西省的内陆地区和北京市不产生影响.

综上所述，可知台风大风、暴雨和风暴潮指数在空间分布上呈现出一定的规律：① 台风暴雨对中国沿海地区的影响区域最大，台风大风次之，台风风暴潮最小；② 浙江省的温州、台州，福建省的福州、宁德、泉州，广东省的茂名、阳江、湛江和海南省受台风大风、暴雨、风暴潮的影响都较大；③ 河北省的内陆地区，山东省的聊城、济南、济宁、菏泽，广西省的柳州和北京市都只受台风暴雨影响；④ 台风大风、暴雨和风暴潮对沿海地区的影响在空间分布上都表现出从沿海向内陆递减的趋势.

2.2 台风致灾因子危险性评估

根据上述台风致灾因子指数和台风致灾因子危险性评价模型，计算出中国沿海地区各区域台风致灾因子危险性指数，并在ArcGIS中将结果输出（见图3）.

图3 台风致灾因子危险性空间分布图Fig.3 The risk distribution of typhoon hazard factors

结果显示，中国沿海地区各区域台风致灾因子危险性空间分布存在着一定的差异.总体上，中国沿海地区15%的地级市致灾因子危险性指数值在0.6以上，且分布在海南省，广东省的阳江、茂名、湛江等沿海地级市，福建省的福州、宁德、泉州等沿海地级市和浙江省的温州、台州地区；沿海地区25%的地级市致灾因子危险性指数值在0.2～0.6之间，且分布在广西省的北海、防城港、钦州等南部沿海地级市，广东省的梅州、潮州、广州等62%的地级市，福建省的南平、三明、龙岩，浙江省的舟山、宁波、丽水等55%的地级市，江苏省的南通地区和上海市；沿海地区60%的地级市致灾因子危险性指数值在0.2以下，且分布在广西省的桂林、河池、柳州等64%的地级市，江苏省92%的地级市和山东省、河北省、北京市、天津市、辽宁省的全部地级市.

根据上述分析，可看出中国沿海地区台风致灾因子危险性呈现出由沿海向内陆降低的规律，这主要是由于台风大风、暴雨和风暴潮对东南沿海地区都产生影响，且影响强度都较大造成的.总体看来，根据台风致灾因子危险性指数值，可将沿海地区分为以下三类：① 台风致灾因子危险性较大的区域，海南省及广东省、福建省和浙江省的沿海区域；② 台风致灾因子危险性中等的区域，上海市和广西省、江苏省的沿海区域以及广东省、福建省、浙江省的内陆地区；③ 台风致灾因子危险性较小的区域，北京市，天津市，辽宁省，河北省，山东省及广西省和江苏省的内陆地区.

3 结论与展望

（1）采用1990～2007年台风灾害相关资料，建立了中国沿海地区台风灾害数据库，为台风灾害研究提供丰富的信息资料.

（2）台风致灾因子指数空间分布特征的分析结果显示：台风暴雨对沿海地区的影响区域最大，台风大风次之，台风风暴潮最小；其次，台风大风、暴雨和风暴潮对海南省及广东省、福建省和浙江省的沿海区域的影响强度都较大.

（3）台风致灾因子危险性的评价结果表明：总体上，中国沿海地区台风致灾因子危险性表现出从沿海向内陆降低的特征；具体而言，海南省和广东省、福建省、浙江省的沿海区域台风致灾因子危险性较大，上海市和广西省、江苏省的沿海区域以及广东省、福建省、浙江省的内陆地区台风致灾因子危险性中等，北京市，天津市，辽宁省，河北省，山东省及广西省和江苏省的内陆地区台风致灾因子危险性较小.

（4）评价结果具有一定的实用价值，可为防灾减灾政策的制定提供科学依据.但由于资料和水平有限，有些方面考虑不周，将会在以后的台风灾害研究中进一步完善.如，台风风暴潮的分级应考虑，台风致灾因子的分析方法有待提高.另外，基于自然灾害系统理论［17，18］，台风灾害系统是由台风致灾因子、台风产生和移动路径及登陆地区孕灾环境和登陆地区承灾体相互作用共同组成的一个复杂系统.而本文仅对台风致灾因子危险性进行了初步研究，因此笔者将会开展台风登陆地孕灾环境稳定性和承灾体脆弱性的分析研究.

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Risk assessment of typhoon hazard factors in China coastal areas

NIU Hai-yan， LIU Min， LU Min， QUAN Rui-song， ZHANG Li-jia，WANG Jing－jing， XU Shi-yuan

（Key Laboratory of Geographic Information Science，Ministry of Education，East China Normal University，Shanghai 200062，China）

Three indexes were chosen to establish a hazard assessment index system and model from wind，rain and storm surges.Then in a GIS environment，the risk of typhoon hazard factors were assessed.The assessment result showed that the risk of typhoon hazard factors is higher in Hainan province and the coastal areas of Guangdong，Fujian，Zhejiang provinces；Shanghai and the coastal areas of Guangxi，Jiangsu provinces have medium risk of typhoon hazard factors together with the inland areas of Guangdong，Fujian，Zhejiang provinces；while in Beijing，Tianjin，Liaoning，Hebei，Shandong provinces and the inland areas of Guangxi，Jiangsu provinces，the risk is lower.The result is valuable to provide reference for China coastal areas to deal with disasters.

typhoon hazard factors； risk assessment； China coastal areas

X43

A

10.3969／j.issn.1000-5641.2011.06.003

1000-5641（2011）06-0020-06

2010-10

国家自然科学基金（40730526，40801201，51009068）；中国博士后特别资助项目（20080440605）

牛海燕，女，硕士研究生，研究方向为城市自然灾害风险评价.E-mail：niuhy0102＠163.com.

刘敏，男，教授，博士生导师，从事城市环境灾害与模拟研究.E-mail：mliu＠geo.ecnu.edu.cn.