台风灾害及其连锁效应研究——以“利奇马”台风为例

林艺苹，陈 香*

(1.莆田学院 环境与生物工程学院，福建 莆田 351100；2.莆田学院 生态环境及其信息图谱福建省高等学校重点实验室，福建 莆田 351100)

台风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现象[1].台风灾害发生频率高，危害严重，主要通过风、暴雨、风暴潮及其引发的灾害链致灾.大风会使建筑及树木遭到摧毁，暴雨会引起山洪爆发、泥石流及洪水泛滥等巨次生灾害，造成人民生命及财产安全的巨大损失.台风及其伴随的泥石流、洪涝、滑坡等次生灾害导致了严重的灾情，在时间及空间上的连锁效应造成灾情的累计放大[2].台风灾害的发生已严重威胁人类的生命及财产安全，是人类面临的全球性重大问题，加强研究和减轻台风灾害的工作迫在眉睫.

台风的研究一直受到国内外学者的高度重视.Yao Xiuping等[3-4]从全球气候变化、大尺度环流等与热带气旋异常关系进行研究；王然、杨瑞、池艳珍等[5 -7]从孕灾环境特性、台风灾害特点、台风成灾机制等方面对台风灾害进行研究.在台风灾害防灾减灾对策研究方面，张鑫、符晓虹、Ji-Myong Kim[8-10]等根据台风灾情数据，提出台风的减灾防御对策等.可见目前台风灾害以结合具体区域及大范围宏观研究较多，但针对个别超强台风案例，从致灾成灾方面对其灾害特点及连锁效应的分析，并提出减灾防御对策的研究较少.

“利奇马”台风是2019年登陆我国的最强台风，是中国近年来造成损失最为严重的台风之一.在席卷期间，全国11个省市受到影响，造成的中等及以上台风灾害风险覆盖面积达24.8万km2，造成1 402.4万人受灾，直接经济损失515.3亿元，因此以“利奇马”台风案例研究台风灾害连锁效应具有典型意义.运用地学统计分析方法，对“利奇马”台风灾害特点及其连锁效应进行研究，通过构建“利奇马”台风灾害链模式进行效应分析，并根据不同地形区域提出防御超强台风的对策.

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

主要来源于国家气候中心、中央气象台及浙江气象局提供的“利奇马”台风期间的气象、登陆强度、移动路径、风情、雨情、水情等资料；浙江水文网的2019年8月水雨情简况(文件)；国家减灾网和国家电网上有关“利奇马”台风灾情资料；《新京报》和《中国新闻网》上有关“利奇马”台风的灾情报道.

1.2 研究方法

根据所收集的数据资料进行整理，建立“利奇马”台风数据库，数据库信息内容如表1所示.对“利奇马”台风的致灾因子及灾情按图1的研究技术路线进行研究分析，分析“利奇马”台风灾害特点以及连锁效应，并制成“利奇马”台风灾害链模式.最后结合“利奇马”台风灾害特点及连锁效应，对沿海、平原及山地丘陵三种不同地形提出减轻和预防“利奇马”台风灾害的对策.

表1 超强台风“利奇马”数据库要素的信息来源和信息特征

图1 “利奇马”台风灾害研究技术路线

2 “利奇马”台风灾害特点分析

2.1 “利奇马”台风的强度变化及登陆特点

“利奇马”台风具有中心气压低、登陆强度强、陆地滞留及维持强度时间长的特点.“利奇马”台风8月4日在西北太平洋洋面生成，10日1时登陆浙江省温岭市沿海，登陆时中心最低气压930 hPa，中心附近最大风力16级(52 m/s，超强台风级)，为1949年以来登陆我国大陆地区第五强、浙江第三强的台风.11日20时以热带风暴级再次登陆山东青岛，登陆时中心最低气压为980 hPa，中心附近最大风力9级(23 m/s).8日晚间至10日2时左右为“利奇马”台风最强盛的时期，最大风速达62 m/s(17级以上).

自登陆以来，台风强度逐渐减弱，但由于“利奇马”台风处于副热带高压与大陆高压之间，引导气流较弱，移动速度缓慢，使“利奇马”台风在我国陆上维持热带风暴及以上级别的滞留时间长达44 h，为1949年以来的第六长(表2).直至13日8时在渤海东部海面减弱为热带低压，于14时中央气象台对其停止编号.

表2 1949年以来在我国大陆陆上滞留时间40 h以上的台风

2.2 “利奇马”台风的路径特点

“利奇马”台风在路径上表现出移动速度缓慢、影响范围广的特点.从“利奇马”台风的路径图(图2)可看出，它经历了三个阶段：形成阶段缓慢向西北方向移动，发展阶段稳定向西北方向移动，成熟到消亡阶段缓慢向北上方向移动，没有深入内陆，为典型的北上型台风.“利奇马”台风受大陆高压和副热带高压的影响，以15 km/h的速度移动，移动速度缓慢，先后对浙江、山东、江苏、等11个省(市)有较明显的影响，造成台风灾害风险中等及以上的覆盖面积达24.8万 km2，影响的范围广.

(注：图来源于中央气象台)图2 “利奇马”台风路径图

2.3 “利奇马”台风的风雨特点

“利奇马”台风在风雨方面表现为影响范围广、风雨强度大、持续时间长、极端性显著的特点.自8月8日起，全国沿海城市均受到不同程度大风的影响，浙江东部和北部、山东北部和半岛、上海、江苏沿海、安徽东北部等地出现8～11级阵风，浙江东部沿海岛屿、山东青岛和泰安局部有12～15级阵风，椒江区南岙村(60.3 m/s)、温岭石塘镇(61.4 m/s)、温岭北港(57.8 m/s)等地风速达到或超过17级.特别是登陆地浙江沿海10级以上大风持续近36 h，12级以上大风持续20 h左右，大风天气超长时间待机.

受“利奇马”台风和冷空气的共同影响，8月8日至13日，黄淮大部、江淮东部、江南东部、华北东部、东北地区等地累计降水量一般有50～250 mm，山东中西部地区累计降水量超过250 mm.山东、浙江等地共有46个国家站的日降水量达到或超过极限值，其中浙江北仑(291 mm)、山东临朐(386.7 mm)等19个国家站的最大日降水量突破历史最大值，风雨的影响范围较广且强度大.由于“利奇马”为北上类型的台风，不深入内陆，因此“利奇马”台风和海洋的“脐带”不会断，水汽和能量一直藕断丝连，加上它的登陆强度强，减弱会非常缓慢，环流结构保持完整，会给沿途的城市带来长时间的风雨.据台风灾害风险评估模型统计(图3)，“利奇马”台风的风雨综合强度指数为158.6，自1961年以来的最大值，极端性显著.

年份(注：图来源于国家气候中心)图3 1961年以来逐年台风风雨综合强度指数最大值历年变化

2.4 “利奇马”台风的灾害特点

“利奇马”台风在灾害方面表现为连锁效应显著、成灾强度大的特点.“利奇马”台风登陆后，造成大强度的大风、暴雨和风暴潮，并引起台风-大风灾害链、台风-暴雨-山洪、泥石流、滑坡灾害链、台风-风暴潮灾害链，造成一系列的次生灾害，加重了灾情的严重性，连锁效应显著.此次台风使各个经济部门都受其危害,尤其对农业、交通、水利、渔业等部门的影响最大.受台风影响的许多地区此前刚经历了连续高温考验，尤其是江苏苏北地区遭遇罕见的气象干旱.而台风带来的强降雨，使这些地区出现旱涝急转，先前受干旱影响的农作物已脆弱不堪，再加上强降水的影响，使大量农作物绝收.且此次台风为北上型台风，北方地区较少受台风影响，防范经验和基础设施建设乃至民众的防灾减灾意识就难免不足，造成受灾程度大的特点.

3 “利奇马”台风灾害连锁效应分析

运用经典的地学统计分析方法，分析“利奇马”台风生成及登陆后的灾害连锁效应，针对“利奇马”台风灾害链，研究灾情累计的具体过程.

3.1 “利奇马”台风致灾分析

“利奇马”台风在西北太平洋洋面生成后稳定地向西北偏北方向移动，少了台湾中央山脉阻挡，台风更加强劲，2019年8月10日1时以超强台风级在浙江省温岭市沿海登陆，经过浙江、江苏两省及黄海海域，于11日20时在山东省青岛市黄岛区沿海第二次登陆.“利奇马”台风处于副热带高压与大陆高压之间，引导气流弱，移动速度慢，且“利奇马”台风的环流结构保持完好，将其东侧和南侧大洋上水汽源源不断地抽取过来，并与我国华北高空有南北走向的西风槽形成的冷空气结合，使浙江、山东、江苏等地均出现极端长时间强降雨天气.“利奇马”台风产生的暴雨和大风以及风暴潮等致灾因子与承灾体结合，产生了泥石流、山洪、滑坡、塌方等链性并发，共同致灾，产生巨大的灾情.

3.2 台风-暴雨灾害链

暴雨及其引发的洪涝灾害是台风灾害形成的主要因素之一，尤其是其诱发的山洪爆发和内涝，更易造成大范围的严重灾害[11].台风易形成暴雨是因为其具有充足的水汽和强烈的上升运动.台风登陆后，山脉对台风爬坡、绕行时的诱生、强迫作用以及台风暴雨的反馈作用，都有利于低压的生成和发展[12]，可见山脉对台风暴雨有加强的作用，因此在丘陵地区易形成台风-暴雨-山洪、泥石流、滑坡等灾害链.而在平原地区，无山脉的阻挡，台风强度减弱较慢，则易在平原地区引发内涝或洪水的灾害，形成台风-暴雨-洪水、内涝灾害链.

台风-暴雨灾害链的形成，易诱发小流域洪水及山区泥石流、山体滑坡、城乡积涝等次生灾害，往往会造成人员伤亡、房屋倒塌、农作物受淹绝收、水土流失、水利设施损毁等(图4).如受“利奇马”台风的影响，重灾区浙江全省有 71 个河道站月最高水位超过警戒水位(其中45 站超过保证水位)，特别是8月10日，椒江、甬江、苕溪、杭嘉湖东部平原和瓯江(支流楠溪江)5大水系同日发生超警以上洪水，历史罕见，为新中国成立以来首次(表3).造成河北、辽宁、吉林、上海、江苏、浙江、安徽、福建、山东9省(直辖市)1 402.4万人受灾，209.8万人紧急转移安置；农作物受灾面积1 139.7千hm2，其中绝收93.4 千hm2；1.6万间房屋倒塌，13.4万间不同程度损坏；大量列车、航班、地铁停运，高速公路封闭.因此，台风-暴雨-洪涝灾害链不仅影响范围广且破坏程度高，对山地和丘陵地区影响较大，造成人员伤亡、财产损失、工农业大面积受损以及交通通讯设施中断等.

图4 “利奇马”台风-暴雨灾害链致灾模式

表3 浙江省8月10日河流主要水文水位站点受“利奇马”台风影响最高水位统计

3.3 台风-大风灾害链

大风及其引发的海浪也是台风灾害形成的主要因素之一.台风是一种中心气压极低的涡旋，具有很强的旋转力和气压梯度力，因此必然引起强大的风速.对于海岸线而言，当台风登陆时，其带来的大风会引起巨浪，倾覆过往的船只，往往还会使海上运输、海上军事活动及海洋养殖业带来灾害性的影响.并且巨浪引起的海水堆积侵入陆地，从而使海岸带的养殖业和种植业遭受影响.对于陆地而言，当台风登陆时，其带来的大风能使建筑倒塌、摧毁农作物和树木、毁坏各类大型公共设施等，造成人员伤亡、大面积电力供应中断、财产损失、交通通讯等生命线工程受损(图5).

图5 “利奇马”台风-大风灾害链致灾模式

如“利奇马”台风以超强台风级登陆，登陆时中心附近最大风力达16级，给福建、浙江、上海、江苏、安徽、山东、河北、天津、辽宁带来8级以上阵风，登陆地浙江省沿海阵风有12～14级，台州石塘镇三蒜岛测得最大阵风达17级以上，造成台州、温州等地出现大面积电力中断，有100多个气象自动站毁损，浙江宁波水产养殖业受灾面积达7 332 hm2，渔业直接经济损失达4.1亿元；浙江辖区台风期间共处置海上突发险情125起(含渔船险情100起)；全国多个省市出现大范围树木倒塌、大型广告牌倒地误伤行人及车辆、城市建筑及道路毁坏严重的现象.因此，台风-大风灾害链对沿海城市的人员、电力设备、近海港口船只及海洋养殖业有较严重的影响.

3.4 台风-风暴潮灾害链

风暴潮是来自海上的一种严重的自然灾害现象，夏秋之时，东南沿海常常遭受台风的袭击，台风风暴潮时常发生[13]，尤以广东、福建、浙江省为重.台风引起的风暴潮受灾程度取决于受灾地区的地理位置、海岸形状、岸上及海底地形，并在很大程度上取决于风暴潮是否与天文高潮相叠.台风-风暴潮灾害链的形成，往往会带来狂风巨浪，尤其在与天文大潮高潮位相遇时，会产生高频率的潮位，导致潮水漫溢，海堤溃决，冲毁房屋和各类建筑设施，淹没城镇和农田；海岸侵蚀，海水倒灌造成土地盐渍化等灾害，最终造成大量人员伤亡和财产损失(图6).

如“利奇马”台风登陆使浙江、福建、上海、江苏、安徽、山东、天津、河北、冀北、辽宁电力共计停电72座35 kV以上变电站、4 649条10 kV及以上线路、12.33万个台区，受影响停电的759.17万用户；全国多地出现严重内涝现象，浙江台州临海西门断面过水流量达12 500 m3/s，洪峰最高水位达10.98 m，临海市发生严重内涝，积水最深超过1.5 m，全市被淹；农作物受灾面积1 139.7千hm2，其中绝收93.4千hm2.因此，台风-风暴潮灾害链对近海城市、河流下游平原地区的影响较严重.

图6 “利奇马”台风-风暴潮灾害链致灾模式

3.5 “利奇马”台风成灾分析

“利奇马”台风生成登陆后产生一些列连锁效应，形成台风-暴雨灾害链、台风-大风灾害链和台风-风暴潮灾害链(图7)，三种灾害链并发造成一系列的次生灾害，使得灾情通过累计放大效应而远超于单一灾情所带来的灾害影响.“利奇马”台风造成9省(直辖市)直接经济损失537.2亿元；1 402.4万人受灾，紧急转移安置209.8万人；房屋倒塌达1.6万间，其中13.4万间房屋有不同程度的损毁；农作物受灾面积达1 139.7千hm2，其中绝收面积为93.4千hm2.其中重灾区浙江省757万人受灾，45人死亡，直接经济损失达407.2亿元，占总直接经济损失的75.8%.

图7 “利奇马”台风多灾害链连锁模式

4 “利奇马”台风减灾防御对策

对于台风所带来的大风、暴雨、风暴潮及一系列连锁反应，是不可避免的，因此应该采取以预防为主、应急修复结合的策略.虽然防灾减灾本身不能直接创造利润，但可减少灾害造成的伤害，保证生产的安全进行，减少因灾导致的生产损失，因此防灾减灾能产生经济效益[14].灾前备灾做好充足的准备，就可以在一定程度上减轻台风登陆后所造成的伤害损失，灾中紧急救援和灾后修复才能做到最大限度的降低灾害的人员伤亡和经济损失.基于对台风连锁效应的分析，可看出不同区域地形所造成的次生灾害有所不同，相对应的减灾防御对策也就有所侧重.

沿海地区主要的致灾因子是大风和风暴潮，造成巨浪、海水堆积、海水倒灌等现象，且台风登陆时强度往往较大，危及海岸港口的船只、海上养殖业、沿海村庄及城市，因此在沿海地区应着重加强大风和风暴潮的防御.如气象台(站)、水利部门、防汛办等各相关部门加强沿海地区台风监测、预警预报、防汛通信、计算机网络和指挥决策系统等建设；提高风雨及风暴潮预报的准确率，提前通知海上船只和人员回港避险；加强防潮堤坝，加固沿海堤岸以及设置多级防御体系城市泄洪区规划；海上养殖业提前收获转移养殖物；应注意海岸湿地保护和生态重建，沿海地区的植树造林和避难所的修建.沿海地区在应对台风灾害最重要的是做好基础防范设施建设，从源头上减轻台风灾害所造成的人员伤亡和财产损失.

山地、丘陵地区主要的致灾因子是暴雨，造成山洪、泥石流、滑坡、塌方等现象，危及整个城镇的生命系统，因此相关部门应按照地貌特征对山地、丘陵地区进行合理规划，合理调整产业结构，规避减轻台风灾害所带来的次生灾害.如研究山地、丘陵不同坡度所适合种植的植被和经济作物，充分利用并能够起到较好的固土作用；严格审批土地的开发，并对已开发的山地进行适当的加固处理，以防日后台风经过所造成不必要的损失；山区建房要避开山洪的冲刷路线、泥石流和滑坡区域，减轻受灾害程度；提高人们的防灾意识和受灾应急能力，加强风险宣传教育.山地、丘陵地区在应对台风灾害最重要的是对山地进行合理规划和利用，规避风险.

平原地区主要的致灾因子是大风和暴雨，造成城镇内涝、洪水灾害等现象，危及人民生命安全和社会的正常秩序，因此应制定详细的防洪对策以及对抗台风的应急管理工作机制.如政府应严格管理提高江河的蓄洪、排洪能力，加强江河的整治疏通，并充分利用各大中小型水库的调洪、蓄洪能力，保证在台风造成强降水时不会造成严重的洪水及内涝现象；应根据地形及交通条件制定合适的台风灾害应急撤离方案和路线，以及建立灾害避难所，保证灾前或受灾时第一时间撤离保障人民的生命安全；定时检查加固城镇水利设施，提高农田受灾的防御度，减轻台风灾害所造成的的财产损失.平原地区在应对台风灾害时最重要的是做好防洪抗洪的对策，尽量将灾害所带来的破坏降低到最小.

综上所述，台风所产生的的连锁效应在不同地形区域所产生的次生灾害有所不同，因此针对不同地形区域提出不同减灾防御对策是非常有必要的.灾前做好防灾体系的完善，提高台风强度突变的及时性和预报的准确性，为防御台风特别是超强台风打下坚实的基础；灾害中做好应急管理体系的完善，保证更少的人员伤亡和财产损失；灾后做好修复工作以及受灾人民的心理辅导.北方许多地区较少遭受台风灾害的影响，民众防灾意识和防范经验及不足，此次“利奇马”台风北上就使许多城市没能做好准备而造成很大程度的人员伤亡和财产损失，因此对于较少遭受台风侵袭的地区也不可能掉以轻心.

5 结论与讨论

1.采用国家气候中心、中央气象台及浙江气象局提供的“利奇马”台风期间的气象、登陆强度、移动路径、风情、雨情、水情等资料，国家减灾网和国家电网上有关“利奇马”台风灾情数据，建立“利奇马”台风数据库，从而进行“利奇马”台风灾害的特点及连锁反应的研究分析.

2.根据“利奇马”台风的生成地点、时间、强度、路径趋向及风情雨情等资料，研究分析得出“利奇马”台风在强度变化和登陆表现出登陆强度强、中心气压低、陆地滞留时间长、维持强度时间长的特点；在路径上表现出移动速度缓慢、影响范围广的特点；在风雨方面表现为影响范围广、风雨强度大、持续时间长、极端性显著的特点；在受灾方面表现为连锁效应显著、成灾强度大的特点.

3.基于“利奇马”台风的特点，根据“利奇马”台风的雨情、风情、水情数据，构建“利奇马”台风灾害链成灾模式.结果表明，“利奇马”台风主要产生台风-暴雨、台风-大风、台风-风暴潮三种灾害链，三种灾害链共同致灾引起山洪、泥石流、滑坡、巨浪、海水倒灌、海水堆积等次生灾害，使得灾情通过累计放大效应而远超于单一灾情所带来的灾害影响，造成人员伤亡以及大量的财产损失.

4.根据“利奇马”台风的特点及台风灾害连锁效应，针对不同地形区域提出不同的防御减灾对策.沿海地区在应对台风灾害最重要的是做好基础防范设施建设，并提高大风和风暴潮预报的准确率，以预防为主，从源头上减轻台风灾害所造成的人员伤亡和财产损失.山地、丘陵地区在应对台风灾害最重要的是对山地进行合理规划和利用，调整产业结构，规避风险.平原地区在应对台风灾害时最重要的是做好防洪抗洪的对策，制定周全的台风灾害应急撤离方案和路线，以及建立灾害避难所，保证灾前或受灾时第一时间撤离保障人民的生命安全.

构建了“利奇马”台风的灾害链形成模式，分析了三种灾害链所造成的连锁效应，并提出不同地形区域所应该采取的防灾减灾对策，但对台风灾害链强度及风险的量度以及应对台风灾害的防御系统建设尚未深入研究，还需进一步讨论.