我国海冰灾害风险评估和区划研究*

袁本坤，曹丛华，江崇波，郭可彩，黎　舸，商　杰，刘钦政

(1.国家海洋局北海预报中心，山东 青岛 266061；2.山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室，山东 青岛 266061；3.国家海洋局海洋减灾中心，北京100194)



我国海冰灾害风险评估和区划研究*

袁本坤1，2，曹丛华1,2，江崇波1,2，郭可彩1,2，黎舸1,2，商杰1,2，刘钦政3

(1.国家海洋局北海预报中心，山东 青岛 266061；2.山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室，山东 青岛 266061；3.国家海洋局海洋减灾中心，北京100194)

摘要:海冰灾害是我国渤海及黄海北部海域的主要海洋灾害之一。选取冰厚、密集度及冰期和各类承灾体密度、规模等作为评估指标，将我国主要结冰海区沿岸各地市级行政区所辖海域和综合划分的渤海7个海区作为基本评估单元，利用权重分析等方法，对我国的海冰灾害风险进行综合评估。在此基础上，结合海冰防灾减灾的实际需求对我国的海冰灾害风险进行空间区域的等级划分，并绘制风险等级分布图。所得结果较为真实地揭示了海冰灾害风险在我国主要结冰海区的分布状况，可为我国的海冰灾害风险管理、防灾减灾规划等提供依据。

关键词:渤海；黄海北部；冰情；海冰灾害；风险评估和区划；致灾因子；承灾体

中国是世界上受海冰危害严重的国家之一[1]，历史上曾多次发生过严重或特别严重的海冰灾害[2-3]。海冰灾害不仅影响了沿海地区人民的生活[4]，也制约了当地海洋经济的快速发展。据统计，仅2009/2010年冬季，我国因海冰造成的直接经济损失就高达63.18亿元[5]。

中国的结冰海区主要集中在渤海及黄海北部海域[6-7]。多年来，国家和结冰海区沿岸各级政府高度重视海冰防灾减灾工作，采取各种措施预防和减轻海冰灾害造成的损失，且取得了明显成效。但是，由于缺乏科学有效的海冰灾害风险评估和区划成果作为依据，这不仅影响了防灾减灾效果，也不同程度地造成了灾害应对成本的增加和行政资源的浪费。而开展海冰灾害风险评估和区划，可以为结冰海区沿海重大工程项目选址及设防、灾害应急期间的政府决策、人员疏散、救援力量调配等提供重要的科学依据。实际上，自1970年代开始，美国、日本等发达国家便开始进行包括海冰灾害在内的海洋灾害风险评估和区划工作，并取得了显著效果。

自然灾害风险评估目前尚无成熟的技术方法[8-9]。本文从我国结冰海区的冰情和承灾体(经济社会活动，下同)实际状况出发，通过建立海冰灾害致灾因子指标体系，利用权重分析等方法，对渤海及黄海北部的海冰灾害风险进行综合评估和区划，得到较为符合我国海冰防灾减灾实际需求的评估和区划结果。

1评估和区划方法

1.1资料来源与时限

本文所用资料包括冰情和承灾体两大类。冰情资料主要为国家海洋局北海分局历年海冰监/观测资料；承灾体资料则由结冰海区沿岸各省(直辖市)海洋主管部门提供。资料截止时间为2011年末。

1.2评估指标和评估单元选取

自然灾害系统中的灾源被称为致灾因子[10]。根据渤海及黄海北部海冰灾害特点[11]、孕灾环境及致灾原因分析[12-14]，我国海冰灾害的致灾因子基本为自然因子和承灾体因子。因此，海冰灾害风险评估指标主要选取自然和承灾体两类致灾因子[15-16]。自然致灾因子包括冰厚、冰期和密集度；承灾体为交通运输、油气开采、海水养殖、海洋(岸)工程和有人居住岛屿等。

评估单元确定为沿岸海域(12 n mile以内，下同)和海上(主要为渤海，下同)两类。

沿岸海域确定为地市级行政区所辖海域。考虑到某些行政区存在经济指标无法获取或基本无冰等因素，将沿岸海域评估单元确定为(自北向南)丹东市、大连市(不含老虎滩至大连港东端段，下同)、营口市、盘锦市、锦州市、葫芦岛市、秦皇岛市、唐山市、滨海新区、沧州市、滨州市、东营市、潍坊市和烟台市(龙口及其以西段，下同)，共计14个地市级评估单元。

海上承灾体主要为油气开采。其评估单元确定为辽东湾北部、辽东湾南部、渤海湾北部、渤海湾西部、黄河三角洲、渤海中部及莱州湾东部等7个基本评估单元。各评估单元位置和范围以及边界拐点见图1。

图1　海上(渤海)评估单元示意图

1.3致灾因子评估指标体系

(1)自然致灾因子:选取评估海区多年平均严重冰期、海冰厚度和密集度作为自然致灾因子，并分别按其特征划分为5个等级以确定其在海冰灾害风险中的影响大小，建立海冰灾害风险自然致灾因子评估指标体系(见表1)。若同一评估海区出现不同等级的自然致灾因子，则选取其影响等级最高者。

表1　自然致灾因子评估指标体系

(2)承灾体致灾因子:将评估海区主要承灾体分为交通运输、油气开采、海水养殖、海洋(岸)工程(包括核电厂等)以及有人居住岛屿等五大类，并将其作为评估指标，然后对各类承灾体按其规模等的大小确定其风险影响等级，每个指标按4个等级划分(见表2)。若同一评估海区出现不同承灾体，则选取其风险影响等级最高者。

表2　承灾体评估指标体系

将表1给出的自然致灾因子等级和表2给出的承灾体风险影响因子贡献等级作为评估指标，分别确定两类因子不同等级评估指标的自重权数和系数，计算出各自的等级权数，形成海冰灾害风险综合评估体系，见表3。

表3　海冰灾害风险综合评估体系

备注:等级权数=自重权数×系数。

1.4风险评估值确定

评估海区的海冰灾害风险评估值(R)，根据其自然致灾因子和承灾体综合影响两类指标，按表3给出的不同代码进行组合并且相乘，其乘积(综合权数值)即为海冰灾害风险评估值(R)，即：

R=Ci×Dj，(i=1，2，3，4，5；j=1，2，3，4) 。

(1)

式中：R为评估海区的海冰灾害风险评估值，Ci为不同级别的自然致灾因子等级权数，Dj为不同级别承灾体的等级权数。

1.5风险等级划分

目前，我国尚无划分自然灾害风险等级的国家标准。根据国内外最新研究成果，结合我国海冰灾害风险管理工作的现状，本文将我国的海冰灾害风险按照高风险(Ⅰ级)、较高风险(Ⅱ级)、较低风险(Ⅲ级)和低风险(Ⅳ级)四个等级进行划分。具体划分标准见表4。

表4　海冰灾害风险等级划分标准

2评估和区划结果

2.1海冰灾害风险等级划分

根据冰情与承灾体指标值，按表1～表3以及式(1)计算出的各个评估单元的海冰灾害风险综合评估值(R)见表5和表6(限于篇幅，各个评估单元的冰情和承灾体指标值及其影响等级不在此一一列出)，并按表4给出的划分标准确定各个评估单元的海冰灾害风险等级，见表7和表8。

表5　沿岸各评估单元海冰灾害风险综合评估值

表6　各评估单元海冰灾害风险综合评估值

表7　各评估单元风险等级

表8　海上评估单元风险等级

2.2风险等级调整

由于各个评估单元的承灾体属性以及海冰防灾减灾需求不同，其最终风险等级需适当结合典型历史灾害状况和防灾减灾的具体要求综合确定。

在沿岸海域评估单元中,东营市所辖海域及其沿岸石油平台十分密集，加之东营港为重要的油气承运港口等因素，其对海冰防灾减灾的要求相对较高，因此将东营市的最终等级由Ⅲ级调整为Ⅱ级；烟台市所辖海域及其沿岸由于地理位置偏南，且主要港口以及人口聚集区域受海冰影响轻微，将其由Ⅲ级调整为Ⅳ级。

在海上评估单元中，考虑到辽东湾北部海域是我国结冰海区冰情最严重的区域，冰期长、冰厚大，将其由Ⅱ级调整为Ⅰ级。

2.3风险等级分析

图2和图3分别为根据调整后的最终风险等级绘制的渤海及黄海北部沿岸海域海冰灾害风险等级和海上(渤海)海冰风险等级分布图。

图2　沿岸海域海冰灾害风险等级分布

图3　海上(渤海)海冰风险等级分布

从图2和图3可以看出，渤海及黄海北部沿岸海域的最高风险区域主要分布在辽东湾底部和西岸、渤海湾的沧州海域以及黄海北部的丹东海域，总体呈现出北高南低的分布特征。海上(渤海)最高风险区域主要为辽东湾北部和渤海湾西部，前者主要是与冰情(危险性)级别最高有关，后者则主要是因为承灾体(石油平台密集度)级别高的原因所致。

3结论与讨论

(1)本文基于致灾因子指标体系，利用权重分析等方法对我国海冰灾害风险进行综合评估，并据此对海冰灾害风险进行空间区域的等级划分，较为科学、合理与可行。

(2) 所得到的区划结果比较真实地揭示了海冰灾害风险在我国主要结冰海区的分布状况，可以满足我国当前海冰防灾减灾的实际需要，也可以为我国结冰海区海洋经济建设布局、海洋资源开发与利用规划以及沿海大型海洋工程建设等提供决策支撑。

(3)沿岸海域评估单元确定为地级市行政所辖海域，虽然为各类指标值尤其是承灾体指标值的获取提供了便利，但容易出现因各自所辖海域面积和海岸线差别较大而导致的评估结果偏离实际。这种不足应当结合海冰防灾减灾以及典型海冰灾害案例分析等予以适当调整。

致谢：北京师范大学减灾与应急管理研究院方伟华教授对本研究给予了宝贵的技术指导；国家海洋局北海预报中心钟山承担了所有图件的绘制，在此一并致谢！

参考文献：

[1]孙劭，史培军.渤海和黄海北部地区海冰灾害风险评估[J].自然灾害学报, 2012,21(4):8-13.

[2]杨华庭，田素珍，叶琳，等.中国海洋灾害四十年资料汇编[M].北京：海洋出版社，1993.

[3]天津市档案馆.天津地区重大自然灾害实录[M].天津：天津人民出版社，2005.

[4]孙劭，苏洁，史培军.2010年渤海海冰灾害特征分析[J].自然灾害学报, 2011,20(6):87-93.

[5]王相玉，袁本坤，商杰，等.渤黄海海冰灾害与防御对策[J].海岸工程, 2011,30(4):46-55.

[6]张方俭.我国的海冰[M].北京：海洋出版社,1986.

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[11]张方俭，费立淑.我国的海冰灾害及其防御[J].海洋通报, 1994,13(5):75-83.

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[13]丁德文.工程海冰学概论[M].北京：海洋出版社：1999.

[14]季顺迎，岳前进.工程海冰数值模型及应用[M].北京：科学出版社：2011.

[15]袁本坤，郭可彩，王相玉，等.我国单因子海冰灾害指标体系及海冰灾害等级划分方法初步探讨[J].海洋预报, 2013,30(1):65-70.

[16]袁本坤，曹丛华，江崇波，等.基于致灾因子指标体系的海冰灾害风险评估和区划方法[J].防灾科技学院学报, 2015,17(2):8-12.

A Study on Risk Assessment and Zoning of Sea Ice Disaster in China

Yuan Benkun1, 2, Cao Conghua1, 2, Jiang Chongbo1, 2，Guo Kecai1, 2, Li Ge1, 2,

Shang Jie1, 2and Liu Qinzheng3

(1.NorthChinaSeaMarineForecastCenter,StateOceanicAdministration,Qingdao266061,China;2.ShandongProvincialKeyLaboratoryofMarineEcologicalEnvironmentandDisasterPreventionandMitigation,Qingdao266061,China; 3.NationalMarineHazardMitigationCenter,StateOceanicAdministration,Beijing100194,China)

Abstract:Sea ice disaster is one of the major marine disasters in the Bohai Sea and Northern Yellow Sea of China. In this paper, the thickness, concentration and period of sea ice and the concentration, scale of all kind of disaster-bearing bodies are selected as assessment index, and the coastal waters under the jurisdiction of every municipal administrative zone in the main frozen sea area in China and the comprehensive classification of seven areas in the Bohai Sea are selected as basic assessment unit, the risk of sea ice disaster in China is comprehensively assessed by weight analysis method etc.. On this basis, the risk of sea ice disaster in China is divided by the actual demand for risk of sea ice disaster, and the distribution of risk level is plotted. The results reveal the distribution for risk of sea ice disaster in China, which can provide the basis for the risk management and the planning of disaster prevention and reduction of sea ice disaster.

Key words:Bohai Sea; Northern Yellow Sea; ice condition; sea ice disaster; risk assessment and zoning; disaster-inducing factors; disaster-bearing body

doi:10.3969/j.issn.1000-811X.2016.02.009

中图分类号：X43；P731

文献标志码：A

文章编号：1000-811X(2016)02-0042-05

作者简介：袁本坤 ( 1960-)，男，山东青岛人，研究员，主要研究方向为海冰预报减灾.E-mail;yuanbenkun@163.com

基金项目：国家海洋公益性行业科研专项经费资助项目(201105016)

*收稿日期：2015-08-07修回日期：2015-09-10

袁本坤，曹丛华，江崇波，等. 我国海冰灾害风险评估和区划研究[J].灾害学, 2016,31(2):42-46.[ Yuan Benkun, Cao Conghua, Jiang Chongbo,et al. A Study on Risk Assessment and Zoning of Sea Ice Disaster in China[J].Journal of Catastrophology, 2016,31(2)：42-46.]