近30年粵東地區臺風災害風險評估與分析

陳楷俊, 陳藝儀, 陳 菁

(1.廣西師范學院 地理科學與規劃學院, 南寧 530001; 2.韓山師范學院 地理科學系, 廣東 潮州 521041)

粵東地區地處南亞熱帶，每年深受臺風災害影響，隨著經濟的增長，臺風災害對粵東地區的影響將會有提高的可能性。臺風災害風險是指在某段時間內，某一地區在強度大于或等于強熱帶氣旋的熱帶氣旋活動的發生及發展的可能性及對自然環境、社會經濟造成影響及危害程度[1]。開展臺風災害風險研究是制定臺風災害綜合減災和應急管理對策的基礎和依據，但對于這個風險至今沒有一個完善的評估標準。目前國外的“災害風險指數系統”、“多重風險評估方法”及“美國災害評估模型”是具有代表性且應用較廣的災害風險評估模型[2-4]。國內學者是在20世紀80年代中后期才進行自然災害風險深入研究，也取得了一定進展[5-8]。但由于不同學者對風險的理解皆不相同，所以風險評估的方法和指標選取差異較大[9-10]。

本文基于自然災害系統論理論和GIS空間分析技術，結合粵東地區近30 a的臺風登陸情況，選取了臺風災害的危險性，承災體的脆弱性以及減災防災的能力等3個因子及其相關指標，構建起粵東地區臺風災害綜合風險評估指標體系，采用自然風險指標指數法和加權綜合評價法，對各指標進行空間化和標準化，并綜合各種指標得到粵東臺風災害風險指數及其分布圖。對粵東臺風災害風險進行研究分析，可以填補粵東地區臺風災害風險評估研究空白，為制定粵東臺風災害的規劃策略提供科學依據。

1 研究區概況

粵東地區，是指廣東省東部地區，范圍包括潮州、汕頭、揭陽、汕尾4個地級市和3個縣級市，共19個縣(區)，土地面積15 474.57 km2，海岸線長809.1 km。2017年常住人口為1 776.46萬人，人口密度為1 148人/km2。2017年地區年生產總值達6 431.63億元，人均生產總值36 203.63元。地形以山地丘陵為主，除了汕頭以外，其他各市的山地、丘陵面積占土地面積60%以上，總體上呈西北高東南低的態勢，山地和平原、谷地相間分布，高程分布差異較大。山脈則以北東―南西走向居多，臺地以海豐―潮陽一帶較多。粵東地區面臨南海，與福建詔安相鄰，屬于典型的亞熱帶季風區，降水在空間和時間上都存在差異，由于粵東的季風特性顯著，且受西北太平洋副熱帶高壓活動和地形等因素的影響，氣象災害頻發。

根據1989—2017年登陸粵東的臺風數據分析，粵東的臺風具有以下特點：發生頻率較高，28 a間登陸粵東的熱帶風暴達36個，時間多集中在6—10月,而高峰期在7月、8月；臺風的發源地主要在西北太平洋區域，在登陸的臺風中有76.4%的都發源于西太平洋；連鎖效應顯著。

2 數據源與研究方法

2.1 數據來源

采用的氣象數據,包括1989—2017年的完整的臺風路徑、臺風觀測資料、臺風起止時間、登陸的最大風速等主要來自中國臺風網、熱帶氣旋統計年鑒。社會經濟統計數據包括粵東地區各縣(區)常住人口、土地面積、生產總值、固定資產投資以及產業數據等，主要來自1989—2017年廣東省統計年鑒。基礎地理信息數據包含市級和縣級行政區劃資料、粵東地區的SRTM90 m的數字高程數據，運用ArcGIS 10.2作數據處理和空間分析，提高評估的精確度。

2.2 指標數據的標準化及權重的確定

2.2.1 指標數據標準化 本文根據研究內容選取了14個評價指標，由于選取了不同量綱的評價指標，為保證評估數據結果的可靠性，在此對各個評價指標進行標準化處理以消除各數據集的量綱影響。這里采用極差值標準化公式(式1，式2)對各個指標源數據進行標準化，標準化后的數值介于0～1。指標數據標準化后的計算結果越趨向于1，則表示風險越高。

(1)

(2)

式中：DIJ為第j縣(區)的第i指標數據標準化值；Dij為第j縣的第i指標值；Dijmax為第j縣(區)第i價因子的最大值；Dijmin為第j縣(區)第i價因子的最小值。

2.2.2 指標權重確定方法 本文基于1989—2017年的臺風統計數據以及各縣(區)統計年鑒數據，考慮到的研究內容以及各指標的選取含義，為避免主觀因素的影響，本文采用改進的熵值法確定綜合評價指標的客觀權重值(表1)。

(3)

式中：Eij表示所求的信息熵值；Zij為標準化數據；N為樣本數。

當Zij等于0時，設置其近似的等于0.000 1，則權重值可運用以下公式計算：

(4)

式中：Wij為第j縣(區)第i的評價指標權重值；Eij為所求的信息熵。

粵東各縣(區)臺風風險評價指標及權重結果如表1所示。

2.3 臺風災害風險評價指標模型的構建

2.3.1 致災因子危險性 致災因子是指表達氣象災害過程特征的多種因素，是可能造成財產損失和對威脅人們生命的各種自然現象，這種潛在威脅包括了災害的頻率、強度等[11]。為此，結合1989—2017年登陸的臺風特性與粵東地區受災情況特點，選取臺風強度、日最大降水量、臺風登陸頻次和持續時間作為致災因子危險性評價指標，采用加權綜合評價法即式(5)，綜合上述影響因子得到粵東臺風災害危險性性評價指數。

(5)

式中：H為第i縣(區)臺風災害發生危險性評；Wi為第j縣(區)第i個指標的權重值；Sij為第j縣(區)第i指標的標準化數值。H越大，致災因子危險性越高，風險越大。

表1 粵東各縣(區)臺風風險評價指標及權重

2.3.2 承災體脆弱性 臺風災害的脆弱性是指承災體的抗災性能，即表現為一個地區內的所有的人員、財產等因臺風災害危險性的存在而可能造成的損失和損失程度[12]。粵東地區屬沿海地區，為此基于1989—2017年統計數據，選取人口密度、城市人口比重、人均GDP、地均GDP和農作物播種面積比重作為評價指標，評價模型采用加權綜合評價法即式(6)，綜合上述影響因子得到粵東臺風災害承災體脆弱性評價指數。

(6)

式中：V為脆弱性性評價指數；Wi為第j縣(區)第i個指標的權重值；Rij為第j縣(區)第i指標的標準化數值。V越大，承災體的脆弱性越高，風險越大。

2.3.3 減災防災能力 減災防災的能力是指受災地區對災害的防范和恢復能力，同時預防和應對災害可能造成的損失的能力，其主要受社會經濟發展程度影響[13]。同樣根據各縣(區)1989—2017年的統計數據，選取人均財政收入、衛生技術人員比重、地均基建投資、中等教育人口比重以及人均醫療床位數作為減災防災的基礎指標。采用加權綜合評價法即式(7)，得到減災防災能力評價指數。

(7)

式中：P為減災防災能力評價指數；Wi為第j縣區第i個指標的權重值；Pij為第j縣(區)第i指標的標準化數值。減災防災能力指標原為逆向指標，指標數據標準化后；P越大，減災防災能力越低，災后的恢復能力也越弱，災害損失程度越高，風險性也越大。

2.4 數據的標準化和綜合評價指數的計算

臺風災害風險評估是建立在危險性評估、脆弱性評估和減災防災能力評估的基礎上的綜合評估，根據熵值法計算所得的權重值分別為0.314 9，0.349 8，0.335 3，臺風災害綜合風險指數表達式如下：

FDPI=Hwh·Vwv·Pwp

(8)

式中：FDPI為綜合風險評價指數；H為危險性評價指數；V為脆弱性評價指數；P為減災防災能力評價指數；wh，wv，wp為對應評價指數的權重。

3 結果與分析

3.1 臺風災害危險性評估分析

臺風災害危險性是對粵東各縣(區)臺風發生概率空間化的結果。1989—2017年期間共有36個臺風登錄粵東地區，根據指標評估數據將危險性等級分5個區，分別是低危險區、較低危險區，中等危險區，較高危險區和高危險區。從評估的結果(圖1)看，粵東臺風災害危險性整體分布特點西南高，東北低，由汕頭、揭陽、潮州三市的市區向周邊逐漸增大，海豐縣、陸豐市、普寧市處于高危險區，峰值出現在海豐市，評估危險值為0.190 5；陸河縣、惠來縣、城區處于較高危險度；揭西縣、潮陽區、潮南區處于中等危險度；揭東縣、潮安區、饒平縣、南澳縣、澄海市處于較低危險度；金平區、龍湖區、榕城區、湘橋區為低危險區，最低值出在湘橋區，為0.040 5。

對危險性評估進行統計，得到不同危險度在粵東地區所占面積及比重大小情況，低危險區等級面積2 000.227 km2，占粵東總面積的12%，較低危險區等級面積2 836.203 km2，占比18%，中等危險區等級面積3 911.934 km2，占比24%，較高危險區等級面積5 004.66 km2，占比31%，高危險區面積2 505.65 km2，占比15%；總體上，粵東地區大部分地區處于較高危險區，對于這些地區應加強防范，提高臺風的預測水平，提前做好防災預案。

3.2 臺風災害承災體脆弱性評估分析

承災體脆弱性評價指標選取主要從人口和社會經濟兩個方面考慮，根據統計數據顯示，粵東地區常住人口從1989—2017年增長了476.17萬人，現人口密度在廣東省排第二，僅次于珠三角地區。從區域人口密度看，高密集區主要集中在汕頭市轄區，其中最高的金平區人口密度達7 570.6人/km2。從經濟指標指數看，龍湖區、金平區經濟發展水平較高，陸河、海豐經濟發展水平較低。評估結果(圖2)顯示，粵東地區臺風災害脆弱性的分布表現兩個特點：第一，總體上沿海地區的承災體脆弱性高于內陸地區；第二，高和較高脆弱區分布較集中，各市內部差異較大。其中，龍湖區、金平區、榕城區、潮陽區、澄海市處于高脆弱區，峰值出現在龍湖區，為0.207 6；南澳縣、陸豐市、普寧市、潮南區、揭東縣處于較高脆弱區；海豐縣、城區、惠來縣、湘橋區處于中等脆弱區；揭西縣、濠江區、潮安區、饒平縣處于較低脆弱區；僅陸河一縣屬于低脆弱區，評估值為0.051 3。

圖1 粵東臺風災害危險性分布格局

對脆弱性評估進行統計，得到不同脆弱性在粵東地區所占面積及比重大小情況，低脆弱區和高脆弱區面積分別為1 766.28 km2，986.01 km2，占比11%和6.1%，較低脆弱區面積為4 616.87 km2，占比28.8%，中等脆弱區面積4 316.65 km2，占比26.9%，較高脆弱區面積4 355.17 km2，占比27.2%。總體上，粵東大部分地區處于較低和較高脆弱區之間，與低脆弱區和高脆弱區等級形成較大差異。

圖2 粵東臺風災害脆弱性分布格局

3.3 臺風災害減災防災能力評估分析

減災防災評估是對災害后期的恢復能力評估，粵東地區的經濟發展存在較大差距，根據評估數據，將減災防災能力分為5個等級，從評估的結果(圖3)看，粵東地區臺風災害減災防災能力分布特點為地區間差異較大，高減災防災能力集中分布在各市市區。潮安區、澄海區、龍湖區、金平區具有高減災防災能力，最高減災防災能力的是潮安區，評估值為0.061 7；海豐縣、城區、普寧市、揭東縣、榕城區、潮陽區具有較高減災防災能力，陸豐市、潮南區、濠江區、湘橋區、饒平縣具有中等減災防災能力，揭西縣、惠來縣、南澳縣的減災防災能力較低，陸河縣為低減災防災能力區。

對減災防災能力評估進行統計，得到不同等級減災防災能力在粵東地區所占面積及比重大小情況，低和較低減災防災能力的地區面積為986.01 km2，2 731.8 km2，分別占粵東面積的6%和17%，中等減災防災能力面積4 539.92 km2，占比28%，較高減災防災能力面積6 045.93 km2，占比38%，高減災防災能力面積1 737.32 km2，占比11%。總體上，粵東大部分縣(區)具有中等或較高減災防災能力。對于減災防災能力較弱的區域應提高醫救、自救、財政救災的能力，擴大衛生、保障事業，提高防災意識，做好臺風災害的減災和防災策略。

3.4 臺風災害綜合風險評估分析

綜合風險評估是綜合考慮以上3種評估因子后災害風險空間量化的結果，從評估的結果(圖4)看，粵東臺風災害風險分布特點大致沿西北—東南方延伸，西南地區的風險高于東北地區，地級市中心區的災害風險較低。高風險區分布在陸河縣、陸豐市、惠來縣，峰值出現在陸河縣，為0.120 3；城區、揭西縣、普寧市、潮南區、南澳縣、饒平縣處于較高風險區，海豐縣、揭東縣、榕城區、潮陽區、濠江區、湘橋區處于中等風險區，龍湖區、金平區處于較低風險區，澄海市、潮安區處于低風險區。風險最小的是澄海區，評估值為0.038 1。

圖3 粵東臺風災害減災防災能力分布格局

對臺風災害綜合風險評估進行統計，得到不同等級風險在粵東地區所占面積及比重大小情況，低和較低風險區面積為1 200.46 km2，621.11 km2，二者僅占全面積的11%，中等風險區面積5 556.02 km2，占比35%，較高風險區面積4 711.38 km2，占比29 %的，高風險區面積3 952.01 km2，占比25%。總體上，粵東的絕大部分地區處于中等風險區或中等風險區以上，這些地區多是經濟不發達或農業產值比重較大，甚至以漁業為主要經濟支柱，如海豐、陸豐和南澳等。

4 討論與結論

4.1 討 論

一個地區的臺風災害可能造成的損失是由多種災害影響因子綜合作用的結果，而在臺風災害系統理論中，將影響因子歸為四大類分別是致災因子、孕災環境、區域承災體以及減災防災的能力，認為臺風災害風險評估是由這4類因子結合下的不利影響的綜合性評估[3,11-15]。因為在不同的研究區域下，指標的選取存在較大差異，本文從臺風災害的危險性、承災體脆弱性以及減災防災能力3個影響因子并結合粵東各縣(區)1989—2017年的統計資料，選取了14個指標作為臺風災害風險評估元分析數據。但粵東縣(區)的臺風災情數據、氣象數據和部分社會經濟數據無法全面獲取，因此指標體系的構建仍存在一定的局限性。另外對于臺風災害風險評估，本研究雖利用相關評估法對粵東地區臺風災害風險進行了初步的評估，由于氣象系統存在的復雜性和不穩定性，純粹以定量或定性的方法都難以精確評估，待今后的研究進一步完善這方面的評估法則。

4.2 結 論

(1) 根據粵東各縣歷史臺風登陸的頻率對臺風災害危險性進行評估，結果表明，粵東地區的西南大部分地區是臺風發生的高頻地區，受臺風影響非常嚴重，應做好臺風預測和防范措施，提高防災意識和能力。

(2) 從人口密度、城市人口比重、人均GDP、地均GDP和農作物播種面積比重對臺風災害脆弱性進行評估，獲得脆弱性指數的分布情況。從整體看，經濟的發達程度影響其脆弱性，越發達的地區，其脆弱性越高；從各地級市內部看，脆弱性較高的地區集中在其市區。這些地區因為經濟發達、人口密度大、人地矛盾突出而成為脆弱性較高的區域，緩解人地矛盾應采取生態條件下的土地利用結構調整，做好臺風防御措施，同時提高人口素質，降低承災體脆弱性。

(3) 綜合考慮自救和政府財政支持等因素，從人均財政收入、衛生技術人員比重、地均基建投資、中等教育人口比重以及人均醫療床位數對臺風災害減災防災能力進行評估。結果表明，陸河縣、惠來縣、揭西縣、南澳縣處于較低減災防災能力區。這些地區山地面積大，經濟較落后，教育水平較低，應加強人們的防災意識，重視衛生及后勤保障，在發展經濟的同時提升居民教育，提高減災防災能力。

(4) 粵東臺風災害綜合風險評估是利用自然災害風險指數法，結合危險性評估、承災體脆弱性評估和減災防災能力評估，得到粵東臺風災害綜合風險指數。評估的結果表明，陸河縣、陸豐市、惠來縣、南澳縣、城區、饒平縣處于較高風險區。這些地區主要是因為經濟較落后，依靠農業或漁業作為經濟發展的支柱，地形以山地為主，且是臺風發生的高頻地區，所以應提高臺風預測能力，重視臺風災害的防御和應對措施，促進經濟發展的同時做好保持水土和綠化，從而降低臺風連鎖效應。