黑龙江省干旱灾害经济损失风险评估与分析

2013-10-24徐洋

哈尔滨师范大学自然科学学报 2013年2期

徐洋

(哈尔滨师范大学)

0 引言

干旱是气象灾害中发生频率最高，造成直接经济损失最大的灾害.国内外学者围绕干旱已作了许多的研究，主要集中于干旱指标的界定、干旱的监测与预报、旱情评估、干旱的区域与规律、减灾防灾管理等方面的研究［1-8］.近年来，许多学者也开展了干旱造成的经济损失方面的研究.可归纳为:一是对干旱造成的经济损失方法的研究.如沈佩君等［9］提出了干旱灾害造成工业、农业经济损失的计算方法，采用对比法、缺水损失法、灾情法、减产系数法计算干旱对工业、农业造成的经济损失.二是对干旱造成的经济损失进行评估.如周进生［10］采用社会评估法计算了1989年旱灾造成的农作物种植业的直接经济损失，并运用投入产出链法对间接经济损失作了评估.桑琰云［11］等从直接经济损失、间接经济损失、灾害救援损失三个方面选取了16个指标，建立了旱灾经济损失评估指标体系，在此基础上从产业关联损失、间接减产损失和灾害救援损失三个方面对农业部门和非农业部门旱灾经济损失进行定量估算［12］.徐凡［13］建立了冬小麦旱灾灾损回归模型，实现对华北冬小麦干旱灾损的定量评估.张文柳［14］等采用了环渤海各省市的不稳定度和灾害直接经济损失占应得GDP百分比的平均数，构建了水旱灾经济损失指数.三是干旱受灾风险指数进行研究，如李文亮［15］等通过对黑龙江省干旱受灾风险指数的估算，得出黑龙江省干旱灾害风险存在明显空间差异性.John Keyantash［16］等依照6个权重评价标准分别对气象干旱、农业干旱和水文干旱的指标进行了评价，研究得出三种干旱形式的最有价值的指数.黄崇福［17］对湖南省农业干旱受灾风险指数进行了估算，研究得出干旱风险空间变化趋势与真实情况十分吻合.

综合而言，由于干旱造成的经济损失包括农业、工业、人类生活等多方面，进行经济损失评估是一个较为复杂的过程，所以此方面的研究报道并不是很多.黑龙江省作为国家重要的粮食基地，干旱所造成的经济损失占了总经济损失的60.6%.干旱所造成的经济损失在全省范围内存在显著的空间地域差异和时间上的不稳定，因此，研究干旱所造成的经济损失风险具有重要意义.可作为水利基本建设规划、抗旱减灾投入的主要依据.而针对干旱所造成的经济损失风险评估研究报道很少.

为此，该研究采用信息扩散理论方法，对黑龙江省干旱所造成的直接经济损失风险进行了评估，并与GIS技术耦合进行旱灾经济损失风险区划.

1 资料来源与研究方法

1.1 资料来源

采用黑龙江省2004～2008年哈尔滨、五常、安达、牡丹江等76个市(县)干旱直接经济损失数据，资料来源于黑龙江省民政厅.

1.2 研究方法

1.2.1 信息扩散理论

信息扩散理论［18］是为了弥补信息不足而对样本进行集值化的模糊数学处理方法.信息扩散方法将一个分明值的样本点，变成一个模糊集.具体如下［12］:

设灾害指数论域为

一个单值观测样本点x依式(1)将其所携带的信息扩散给U中的所有点.

其中，h称为扩散系数.可根据样本最大值b和最小值a及样本点个数n来确定.公式为:

称μxi(uj)为样本点xi的归一化信息分布.对μxi(uj)进行处理，便可得到一种效果较好的风险评估结果.令

其物理意义是:由{x1，x2，…，xn}，经信息扩散推断出，如果灾害观测值只能取u1，u2，…，um中的一个，在将xi均看作是样本点代表时，观测值为μj的样本点个数q(μj).显然q(μj)通常不是一个正整数，但一定是个不小于零的数，再令

Q事实上就是各μj点上样本点数的总和，从理论上讲，必有Q=n，但由于数值计算四舍五入的误差，Q与n之间略有差别.易知

就是样本点落在μj处的频率值，可作为概率的估计值.超越μj的概率值是:

P(uj)就是所要求的超越概率风险估计值.

1.2.2 干旱经济损失风险评估

基于2004～2008年黑龙江省干旱灾害直接经济损失资料，离散论域选取为:

U={u1，u2，…，un}={2000，3000，4000，5000，…，26000 万元}.

步长为1000万元.以哈尔滨市为例，其样本集合为:

X={x1，x2，…，x5}={0，3400，0，17295.9，15661.94}

按(3)式计算扩散系数:

h=0.8146×(b-a)=0.8146×(15661.94-0)=12758.23.

按(1)～(9)式，可求出哈尔滨市干旱直接经济损失风险.同理可求全省其他市(县)干旱直接经济损失风险.

2 结果与分析

2.1 黑龙江省干旱直接经济损失风险评估

该研究中信息扩散理论的实质是，在样本数据较少的情况下(x=5)，可以计算出任何一个市(县)任何一个干旱直接经济损失值所对应的损失概率风险.例如表1中，直接经济损失为0.2×104万元时，阿城的直接经济损失概率风险为0.8903，其物理意义是，阿城出现旱灾直接经济损失为0.2×104万元的情况接近十年九遇.黑龙江省76个市(县)因干旱引起的直接经济损失概率风险估计值见表1(表中为部分市(县)结果).

表1 黑龙江省部分县市不同干旱经济损失概率风险估计值

以哈尔滨市为例分析解释表1中数据的物理意义:

哈尔滨市因干旱引起的直接经济损失2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000、11000、12000、13000、14000、15000、16000、17000、18000、19000、20000、21000、22000、23000、24000、25000、26000 万元的损失概率风险估计值分别为 0.8594、0.7310、0.6245、0.5430、0.4853、0.4473、0.4239、0.4099、0.4007、0.3920、0.3801、0.3616、0.3341、0.2965、0.2502、0.1989、0.1477、0.1018、0.0646、0.0377、0.0201、0.0097、0.0043、0.0017、0.0006，其物理意义为，因干旱引起的直接经济损失2000万元的损失概率风险估计值接近0.86，接近十年九遇;3000万元的损失概率风险估计值为0.73，接近四年三遇;4000万元的损失概率风险估计值为0.6245，为三年两遇;6000万元的损失概率风险估计值为0.51，即两年一遇;10000万元的损失概率风险估计值为0.4007，接近五年两遇;14000万元的损失概率风险估计值为0.33，即三年一遇;16000万元的损失概率风险估计值为0.25，即四年一遇;17000万元的损失概率风险估计值为0.20，即五年一遇;18000万元的损失概率风险估计值为0.15，即二十年三遇;19000万元的损失概率风险估计值为0.10，即十年一遇;21000万元的损失概率风险估计值为0.04，接近二十年一遇;22000万元的损失概率风险估计值为0.02，接近五十年一遇;25000万元的损失概率风险估计值为0.002，接近百年一遇.

以此类推，可以得到黑龙江省76个市(县)因干旱引起各级直接经济损失的风险值.

2.2 黑龙江省干旱直接经济损失风险分析

2.2.1 直接经济损失的风险分析

将干旱引起的直接经济损失风险与ArcGIS耦合平均分为四个等级，并分别命名为直接经济损失轻度风险区、中度风险区、较重风险区、重度风险区(见表2).为了使分析结果更加明确，以损失差额为6000万元为基础，分别对4000万元、10000万元、16000万元、22000万元直接经济损失进行风险区划，如图1～4所示.以图1为例，表示干旱经济损失为4000万元时，哈尔滨市处于重度损失风险区，依此，黑龙江省各市(县)的干旱直接经济损失概率风险等级分布情况从图中可见.

表2 黑龙江省旱灾经济损失等级划分

图1 经济损失为4000万元的概率风险分布图

由图1～4分析得出:

图2 经济损失为10000万元的概率风险分布图

图3 经济损失为16000万元的概率风险分布图

图4 经济损失为22000万元的概率风险分布图

(1)干旱经济损失风险为4000万元时，全省有齐齐哈尔、甘南、富裕等39个市(县)处于重度损失风险区，占全省市(县)的50%;呼玛、黑河、逊克、五大连池、木兰、延寿、五常、尚志、萝北、绥滨、同江、饶河、宝清、友谊、汤原、林口16个市(县)处于较重损失风险区，漠河、塔河、孙吴、北安、嘉荫、鹤岗、东宁、穆棱、七台河、虎林、抚远11个市(县)处于中度损失风险区;伊春、铁力、呼兰、方正、海林、牡丹江、绥芬河、鸡西、鸡东、密山为轻度损失风险区.

(2)干旱经济损失风险为10000万元的时，龙江、讷河、甘南、克山、依安、拜泉6个市(县)处于重度损失风险区;富裕、齐齐哈尔、林甸、克东、杜尔伯特、明水、青冈、兰西、肇州、宾县、依兰、佳木斯、桦南、集贤14个市(县)为较重损失风险区;嫩江、泰来、大庆等18个市(县)处于中度损失风险区;漠河、塔河等38个市(县)处于轻度损失风险区.

(3)干旱经济损失风险增加到16000万元时，没有重度损失风险区;甘南、齐齐哈尔、龙江、林甸、依安、拜泉、克东、克山、讷河9个市(县)为较重损失风险区;哈尔滨、富裕、泰来等19个市(县)处于中度损失风险区;而漠河等48个市(县)(占全省的51.3%)为轻度损失风险区，全省损失程度明显降低.当干旱经济损失风险为22000万元时，全省没有重度损失风险区，仅有甘南处于较重损失风险区，齐齐哈尔、龙江等18个市(县)为中度损失风险区，而有57个市(县)为轻度损失风险区，占全省市(县)的75%.

综合而言，重度损失区主要分布在西部、西南部的齐齐哈尔和大庆地区，以及绥化、哈尔滨、佳木斯的部分市(县);较重损失区集中在齐齐哈尔地区，零散分布在大兴安岭、黑河、哈尔滨、鹤岗、双鸭山、佳木斯、牡丹江地区的部分市(县);中、轻度损失区范围较大，分布在中北部的伊春、黑河地区，东南部的鸡西、七台河地区，东部鹤岗、双鸭山地区的部分市(县)以及北部的漠河、塔河县.可以看出以林业，煤炭为资源的城市，其农业比例小，旱灾造成其经济损失程度也相对较轻.

2.2.2 经济损失风险概率分析

将黑龙江省干旱直接经济损失概率为75%，50%，25%，5%，即损失风险分别为四年三遇、两年一遇、四年一遇、二十年一遇进行区划，并做出不同风险下不同市(县)的经济损失分布图，如图5～8(图中数值单位为104万元).

由图5～8分析得出:

图5 损失概率风险估值为75%的损失分布图

(1)黑龙江省干旱直接经济损失风险为四年三遇时，全省有逊克、通河、庆安等29个市(县)处于该风险水平，损失较大的市(县)有依安、拜泉、甘南，损失值分别为1.0×104万元、1.1×104万元、1.4×104万元，且有 17个市(县)损失值集中在0.4×104～0.6×104万元之间.

图6 损失概率风险估值为50%的损失分布图

图7 损失概率风险估值为25%的损失分布图

图8 损失概率风险估值为5%的损失分布图

(2)损失风险为两年一遇时，全省有鸡东、北安等36个市(县)处于该风险水平，损失较大的有齐齐哈尔、拜泉、甘南，损失值分别为1.9×104万元、2.1×104万元、2.2×104万元，且经济损失为0.4×104万元、0.7×104万元、1.2×104万元的市(县)较多.

(3)损失风险为四年一遇时，全省有伊春、穆棱、东宁等42个市(县)处于该风险水平，损失较大的有集贤、兰西、明水、肇源、讷河、林甸、龙江、克山，损失值为2.3×104～2.6×104万元，各地经济损失程度存在明显差异.

(4)损失风险为二十年一遇时，全省仅有牡丹江、东宁、饶河、五大连池、五常、孙吴、兰西、巴彦、宝清、通河、友谊、同江、绥滨13个市(县)处于该风险水平，损失较大的有友谊、同江、绥滨，损失值分别为2.1×104万元、2.2×104万元、2.6×104万元，各地的损失值较分散.

3 结论及讨论

(1)该研究基于2004—2008年五年短序列数据，运用信息扩散理论对黑龙江省76个市(县)因干旱所造成的直接经济损失风险进行了评估，得到不同的经济损失出现的风险概率，并进行了风险区划，不仅给出了同一经济损失时各地的风险，也同时给出了同一风险下各地的经济损失值.

(2)研究表明黑龙江省因干旱造成的重度损失风险区集中分布在齐齐哈尔地区，大庆及佳木斯的部分市(县);较重损失风险区分布于大庆大部分市(县)，绥化及佳木斯的部分市(县);较重损失风险区分布于哈尔滨、双鸭山、鹤岗、牡丹江的部分市(县);轻度损失风险区集中分布在大兴安岭、伊春、鸡西地区.据黑龙江省2004—2008年干旱资料分析得出，齐齐哈尔市是黑龙江省干旱发生频率最高的地区，一般干旱发生频率高达0.8268，这也是齐齐哈尔等市干旱经济损失最重的主要原因.另外，由于大兴安岭山脉呈南北方向横亘于齐齐哈尔市西部，其背风坡形成的下沉焚风效应，使齐市成为全省气温最高、降水最少、风力最大的地区.根据对历史资料的分析表明，齐市的气候变化特征是气温呈波动式上升，降水阶段性明显，这种气候变化特征将导致干旱频率和强度会越来越大.

(3)研究表明黑龙江省54.5%的市(县)处于干旱直接经济损失为四年一遇的风险水平，处于两年一遇、四年三遇风险水平的市(县)分别占全省市(县)的47.4%和38.2%，而17.1%的市(县)的损失风险为二十年一遇.从全省来看，损失风险为四年三遇、两年一遇、四年一遇时，最大经济损失集中分布在西部的齐齐哈尔、大庆及中部的哈尔滨地区，伊春、牡丹江、佳木斯、双鸭山地区次之;损失风险为二十年一遇时，最大经济损失则分布于东部的富锦、同江、宝清、友谊，哈尔滨、牡丹江的部分市县次之.随着损失概率的减小，处于各损失风险中的市(县)的比例也随着降低，但损失值呈增大趋势.

(4)尽管对自然灾害造成的经济损失评估已从多方面进行了研究，但针对不同的经济损失出现的风险评估很少报道.该研究运用信息扩散理论研究了黑龙江省干旱所造成的直接的经济损失风险，实现了信息扩散理论在经济损失风险评估中的应用，扩展了信息扩散理论的应用范畴.干旱所造成的经济损失还包括农业经济损失、工矿企业损失、基础设施损失、公益设施损失、家庭财产损失等多方面的经济损失，运用信息扩散理论也可以实现对以上多种经济损失风险的评估.同时，也可对其他自然灾害如洪涝、风雹、病虫害、低温冷害、雪灾，滑坡、泥石流造成的经济损失进行风险评估.为制定防灾减灾措施提供依据，为有效降低灾害经济损失风险提供定量的参考.

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