1980—2015年内蒙古气象灾害损失特征分析

刘 新，冯晓晶 ，刘林春 ，高志国，刘 炜

（1.内蒙古气候中心，内蒙古呼和浩特 010051；2.内蒙古气象台，内蒙古呼和浩特 010051）

我国是世界上受气象灾害影响最严重的国家之一，每年因各种气象灾害造成的经济损失约占国民生产总值的3%～6%，占全部自然灾害损失的70%以上[1]。在气候变化的背景下，气候异常多变、极端天气气候事件趋多趋强，伴随经济发展带来的暴露度增加，未来气象灾害造成的经济损失也将增加[2]。内蒙古地处东亚季风气候和中亚大陆性气候边缘地带，地域辽阔，自东向西横跨东北、华北、西北3个区域，跨越半湿润区、半干旱区及干旱区3个气候区，经常同时受到多个不同天气系统的影响。地貌复杂多样，既有戈壁沙漠与辽阔草原并存，还有大兴安岭、阴山、贺兰山等山脉横亘其间。多变的天气系统及复杂地形的共同作用导致内蒙古气候多变，气象灾害频发，除常年干旱外，暴雨洪涝、大风冰雹、雪灾、霜冻、沙尘暴等气象灾害也频频发生，其中尤以旱灾、洪涝、霜冻和雪灾对农牧业生产的影响最大，造成的经济损失最重。严重的气象灾害对内蒙古地区社会、经济发展，特别是农业生产造成了重大影响，而目前关于内蒙古地区气象灾害损失评估工作的相关研究比较少，因此开展气象灾害损失定量评价研究对气象灾害防御和灾害风险管理等具有重大意义。

近年来，众多学者开展了灾害损失定量评估的研究，应用最普遍的是利用灾度概念[3]来表示灾害损失的等级，以死亡人口数和社会财产损失值为灾害损失定量评估的绝对指标，以灾害损失率为灾害损失定量评估的相对指标，将灾害损失划分为微灾、小灾、中灾、大灾和巨灾5个等级。此后许多学者对指标选取进行了改进，如孙卫东等[4]以死亡人数、重伤人数和直接经济损失3个指标进行评估，许飞琼等[5]则选取了死亡人数、受灾人数、直接经济损失和灾害损失持续时间4个指标，刘燕华等[6]以受灾人口数、死亡人口数、受灾面积数、成灾面积数和直接经济损失值5个指标为灾害损失定量评估的绝对指标，以受灾人口占总人口的比值、受灾面积占总播种面积的比值和直接经济损失占工农业生产总值的比值3个指标为灾害损失的相对指标进行灾害损失定量评估。为降低灾害损失评价中的主观性，陈云峰等[7]采用综合集成评价方法，将归一化后的死亡人口和直接经济损失2个指标赋予权重，提出气象灾害损失的综合评价指标，使评价结果更加客观、准确。

直接经济损失和死亡人数是反映气象灾情大小最为直观、最为重要的2项指标，本文根据内蒙古气象灾害特点，综合考虑直接经济损失和死亡人数指标，通过综合指数法集成能够表征内蒙古气象灾害损失程度的气象灾害损失综合指数，对1980—2015年内蒙古气象灾害损失进行分析。

1 资料和方法

1.1 数据来源

本研究所用自然灾害及其损失的资料来自内蒙古民政灾情数据库，序列年代为1980—2015年，共36年。由于没有气象灾害损失的时间序列资料，考虑到自然灾害损失中气象灾害占绝大多数，因此用历年自然灾害损失去除地震及山体滑坡和泥石流所造成的死亡人口数和直接经济损失数，来代表气象灾害造成的死亡人口和直接经济损失序列。另外要考虑的是1993年之后的气象灾害序列包含了生物灾害，但是从该时段历年《中国环境状况公报》来看，生物灾害造成的死亡人口和直接损失都非常有限，不会对气象灾害序列整体趋势造成影响，而且这几种灾害的发生通常也和气象条件密切相关[8]。气象资料为内蒙古119个国家气象站1980—2015年年平均气温、年降水量资料，来源于内蒙古气象信息中心的信息化资料库。

1.2 研究方法

采用归一化方法对原始资料处理后得到气象灾害损失归一化值，再利用熵值法[9-10]计算评价指标的权重，集成气象灾害损失综合指数。利用聚类分析法对气象灾害损失综合指数进行分级。

1.2.1 数据归一化 利用公式（1），对m个评价指标、n年的原始数据矩阵进行归一化：

式中xij是指标原观测值，表示第i个指标第j年的原观测值；rij是归一化后的指标观测值。采用这种归一化处理的方法具有较多优点，如单调性、差异不变性、缩放无关性、总量恒定性，尤其是总量恒定性对综合评价具有重要影响[7]。

1.2.2 权重计算 指标集成最重要的是确定权重系数，这是综合评价的核心问题。本研究采用熵值法确定指标的权重。熵的概念源于热力学，用来描述离子或分子运动的不可逆现象，后在信息论中度量事物出现的不确定性，现被许多学者用来作为多元综合评价中权重的确定方法。根据熵的特性，可以通过计算熵值来判断某个指标的离散程度，指标的离散程度越大，该指标对综合评价的影响就越大。

对原始数据矩阵进行归一化后，利用公式（2）、（3）计算各指标的熵，其中，k＝1/ln（n），n为年数。

根据计算出的各指标的熵，利用公式（4）可以得到第i个指标的权重：

1.2.3 气象灾害损失综合指数计算 设第j年气象灾害损失综合评价指数为yj，取如下线性函数进行综合指数计算：

其中，x1j、x2j分别为第j年死亡人口和直接经济损失的归一化值，w1、w2分别为各自的权重系数。

2 气象灾害损失变化趋势

利用熵值法计算死亡人口和直接经济损失占气象灾害损失综合指数的权重值，结果分别为0.51、0.49，可以看出死亡人口所占的比重较大，对气象灾害损失综合指数的影响大于直接经济损失。图1为1980—2015年气象灾害损失综合评价指标变化图。结果显示，1980年以来，内蒙古气象灾害综合损失总体呈显著的增加趋势，10年增长1%。38年间，综合指数最高的年份为2009年，其次是1998年；综合指数最低的年份是1984年。以1998年为界，前18年气象灾害综合损失较小，增加趋势较弱，综合指数平均值为1.72；而1998—2015年的综合损失显著增加，且波动较大，综合指数平均值为3.84，增加了近1.2倍。

对比综合评价指标值和死亡人口、直接经济损失指标值随时间的变化（图2），结果显示，1980—1998年气象灾害损失中死亡人口占主导地位，而1998年以后直接经济损失占主导地位。气象灾害损失最大的2009年，内蒙古遭遇了严重的干旱灾害，以旱灾为首的各类气象灾害造成了巨大的经济损失，其直接经济损失也为36年来最大的年份，严重的直接经济损失在气象灾害损失评价中占主导地位；气象灾害损失第二多的1998年，则是死亡人口占主导地位，这一年受20世纪以来最强厄尔尼诺事件的影响，内蒙古遭受了严重的暴雨洪涝灾害袭击，造成多人因灾死亡，各类气象灾害共导致110人死亡，死亡人口数为36年来最多的年份。

3 气象灾害损失等级划分

利用快速聚类分析法对内蒙古气象灾害损失综合指数进行分类，共分为4类，分别是重灾年、中灾年、轻灾年、微灾年。根据聚类分析结果对气象灾害损失进行等级划分，结果显示（表1），1980—2015年内蒙古地区共出现微灾年5次，仅占总数的14%；出现轻灾年19次，出现频率最高，占总数的53%；出现中灾年10次，占总数的28%；出现重灾年2次，出现频率最低，仅占总数的6%。前18年间，除1990年为中灾年外，其余均为轻度及以下灾害损失等级；而后18年，除1999—2005年为连续的轻灾年外，其余年份均为中等及以上灾害损失等级，其中1998年和2009年气象灾害损失严重，为重灾年。总体来说，1980—1997年气象灾害损失偏轻，而1998年以后气象灾害损失偏重，气象灾害损失等级有逐年加重的趋势。

表1 气象灾害损失等级划分

4 气象灾害损失与气象要素相关性分析

由1980—2015年内蒙古地区年平均气温和降水量年际变化（图3）可以看出，1980—2007年平均气温在波动中持续上升，之后连续5年气温降低且降幅较大，近3年气温又开始回升，总体来说年平均气温呈显著升高的趋势，平均每10年升高0.4℃；1998年的平均气温为6.2℃，位列1980年以来历史第二高。年降水量则没有显著的变化趋势，1998年内蒙古平均降水量为446.9 mm，位列1980年以来历史第一多，2009年降水量为历史第二少年。

气象灾害损失与气象要素的相关系数结果（表2）表明，死亡人口与气温相关性较差，而与降水量呈显著相关；直接经济损失则与气温显著相关，与降水量相关性不显著；气象灾害损失综合指数同直接经济损失相似，与气温显著相关，而与降水量相关性不显著。可以看出，气象灾害损失与气象要素之间密切相关，如当气温异常偏高、降水异常偏少时，容易发生旱灾，单项灾害损失指标及综合指数均会出现异常；气温异常偏低时，容易发生低温冷害，直接经济损失指标随之表现为异常；当降水异常偏多时，易发生洪涝灾害，死亡人口指标会出现显著的异常，在这些情况下都容易出现严重的气象灾害损失。综合结果表明，气温和降水量异常是引发内蒙古极端天气气候事件频发、气象灾害加重的重要原因。

5 结论与讨论

综合以上分析结果可以看出，利用综合损失指数表征气象灾害损失程度能够客观地描述气象灾害的损失情况，揭示其变化特征。主要结论如下：

表2 气象灾害损失与气象要素相关系数

一是由熵值法计算得到死亡人口和直接经济损失占气象灾害损失综合指数的权重值分别为0.51和0.49，死亡人口对气象灾害损失综合损失的影响大于直接经济损失。二是36年来，内蒙古气象灾害综合损失总体呈显著的增加趋势。1980—1997年气象灾害综合损失较小，增加趋势较弱，气象灾害损失中死亡人口占主导地位；而1998—2015年的综合损失显著增加，且波动较大，综合指数增加了近1.2倍，气象灾害损失中直接经济损失占主导地位。三是1980—2015年内蒙古地区轻灾年出现的频次最多，重灾年最少；前18年气象灾害损失偏轻，而1998年以后气象灾害损失偏重，气象灾害损失等级有逐年加重的趋势。四是直接经济损失和气象灾害综合指数均与气温显著相关，死亡人口与降水量显著相关；气温和降水量异常是引发内蒙古极端天气气候事件频发、气象灾害加重的重要原因。

本研究仅对气象灾害损失进行了初步分析，在构建气象灾害损失综合指数时主要考虑了死亡人口和直接经济损失，而灾后生产能力下降等造成的间接经济损失、防灾救灾等成本投入也应当是气象灾害损失的一部分，在进一步的研究中值得深入分析。

总体来说，在气候变化的大背景下，随着内蒙古地区极端天气气候事件的频繁发生，气象灾害所导致的损失也在不断地增加，这就对气象灾害监测、防御及灾害应对能力提出了更高的要求。

参考文献：

［1］刘 彤，闫天池.我国的主要气象灾害及其经济损失［J］.自然灾害学报，2011，20（2）：90-95.

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［6］刘燕华，李矩章，赵跃龙.中国近期自然灾害程度的区域特征［J］.地理研究，1995，14（3）：15-24.

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［8］吴吉东，傅 宇，张 洁.1949-2013年中国气象灾害灾情变化趋势分析［J］.自然资源学报，2014，29（9）：1521-1529.

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