林業氣象災害風險區劃方法

王 珺

(青海大學農牧學院農林系 青海，西寧 810016)

生態文明建設是中國特色社會主義事業的“五位一體”總體布局的戰略基礎，對新時期林業的和諧發展與改革創新提出了更高的要求。林業須從國家發展大局出發，以生態建設為先，以改善民生為要，以推進綠色發展和建設美麗中國為責，以構建國土生態安全屏障為使命，深入貫徹落實“兩山”理論，全面實施生態治理和修復，為全面建設小康社會和實現中華民族永續發展做出新貢獻。林業生產是人類利用土地自然生產力和光、溫、水等氣候條件的植物栽植生產活動，是對生態、地質、環境等自然資源的綜合開發運用，深受氣候的影響和限制。在全球氣候變化的背景下，氣象災害和極端天氣事件頻發，傷林損木，嚴重威脅了森林資源安全和林業生態建設。習近平總書記指出：“人類對自然規律的認知沒有止境，防災減災、抗災救災是人類生存發展的永恒課題。”[1]氣象災害伴隨著林業生產建設的全過程，雖然不能完全阻止災害發生，但是可以鉤深索隱，掌握其發生和發展變化規律，預判風險，及時預警，防萌杜漸，將災害造成的損失降至最低。

近年來，國內關于林業氣象災害的研究主要集中在災害風險調查與服務效益評估[2-6],對于林業氣象災害區劃的研究尚不多見。作為林業氣候變化風險管理的重要手段之一，林業氣象災害風險區劃是在區域林業氣象災害系統時空分布規律研究基礎上的科學評估區劃，是充分利用現有資源和技術，統籌優化，激活林業自然災害的應急管理，提高應對自然災害的防災減災救災水平的直接、有效、高效的管理手段，對于優化林業產業布局和指導林業防災減災具有重要意義。

1 林業氣象災害風險的區劃思路

林業氣象災害風險區劃的基本思路見圖1。

林業氣象災害風險的區劃基礎在于風險指數的測度，這里從林業氣象災害的災害類型、承災體、孕災環境、致災因子等四個方面入手，逐一計算林業氣象災害風險的災損指數、脆弱指數、防災減災指數和危害指數，根據氣象災害風險的綜合指數的大小，對林業氣象災害風險的空間分布進行區域劃分。

2 林業氣象災害風險的基礎資料

收集20年以上的林業氣象災害資料和氣象災害致災因子資料。例如：干旱災害，宜收集月度、季度、年度降水量（mm）以及某一關注時段的降水量（mm）等；雪災，宜收集降雪量（mm）、累積降雪量（mm）、降雪厚度（cm）以及積雪日數（d）等。圖1中列示的致災因子，在氣象災害研究中應根據特定區域、特定林木、特定的成災機理做出取舍，通過相關分析，選擇一個或者幾個最直接或者最重要的因子進行風險分析和測度，做到因地制宜、因時制宜和因事制宜。

圖1 林業氣象災害風險區劃的基本思路

收集與上述氣象資料相對應年份的林業氣象災害災情統計資料，包括受災面積、成災面積、受災林種、林分、死亡樹種、直接經濟損失等（生態和環境影響由于測度方法尚不成熟，暫不計入）。

收集區劃范圍內市級（地區）的生態地質環境統計資料和縣級、鄉（鎮）級的社會經濟最新統計資料。關注抗災建設投入，掌握林業生產管理狀況和基層林場站、林企的災害應急管理水平。區域總體防災減災能力可以通過林業總投入、林業總產值等來評估，具體到某一災害，就需要選取相應的社會經濟資料來考量。

準備區劃區域的地理信息資料，主要包括：數字高程模型的柵格數據（1：250000≤分辨率≤1：50000，盡可能選取高分辨率）、行政地理邊界、河流水系山川等的矢量數據。

3 林業氣象災害風險評價

3.1 林業氣象災害風險評價指標

3.1.1 災損指數 計算區劃范圍內的林產暴露在氣象災害面前招致損失的可能性。可以用區劃范圍內的各個縣或者各個鄉（鎮）的林業生產承災面積與相應的縣或者鄉（鎮）的總面積之比來計算：

上式中：ID：災損指數；SD：縣或者鄉（鎮）的林業生產承災面積；ST：縣或者鄉（鎮）的總面積。

3.1.2 脆弱指數 考慮生態地質環境對氣象災害形成的影響作用，評估區劃范圍內林業氣象災害孕災環境的脆弱程度。這里以林業干旱災害為例，采用區域內的降水量作為脆弱指數的計量依據，計算如下：

上式中：

IV(ri)：格點i處降水量為ri時林木發生干旱災害的脆弱指數；ri：格點i處的降水量；rs：林木發生重度干旱時的降水量閾值；rl林木發生輕度干旱時的降水量閾值。

3.1.3 防災減災指數 采用區劃范圍內的各個縣或者各個鄉（鎮）的林業投入、林業總產值、人均可支配收入等經濟數據，估計林業氣象災害防災減災指數。需要說明的是，對于某一個具體的災害，須準情酌理，分析防災減災的基礎設施建設和應急管理措施，選取合適的評價指標。這里以林業干旱災害為例，取各個縣或者各個鄉（鎮）的可灌溉林地面積與各個縣或者各個鄉（鎮）的總面積之比作為防災減災指數的計算依據，計算如下：

上式中：IP：防災減災指數；SD：縣或者鄉（鎮）的可灌溉林地面積；ST：縣或者鄉（鎮）的總面積。

3.1.4 危害指數 首先，進行致災因子等級劃分。以3 級等級劃分為例，可將災損率不超過10%的情形，劃分為輕度災害；將災損率超過10%同時不超過30%的情形，劃分為中度災害；將災損率在30%以上的情形，劃分為重度災害。這里的災損率就是因氣象災害造成林木減產的百分比。

現在對某一種林木氣象災害的致災因子危害性進行評價，各個致災因子達到輕度、中度、重度災害等級閾值水平的概率分別為Pli、Pmi和Psi，與輕度、中度、重度災害等級相對應的災損率分別為Lli、Lmi和Lsi，則該林木氣象災害致災因子的危險指數計算如下：

上式中：IH：某一種林木致災因子的危害指數；i：致災因子的序號；Pli：第i個致災因子達到輕度災害等級閾值水平的概率；Lli：第i個致災因子達到輕度災害的災損率；Pmi：第i個致災因子達到中度災害等級閾值水平的概率；Lmi：第i個致災因子達到中度災害的災損率；Psi：第i個致災因子達到重度災害等級閾值水平的概率；Lsi：第i個致災因子達到重度災害的災損率。

由于上述計算的量綱不統一，須進行歸一化處理。處理方法主要有（0，1）標準化、Z-score標準化、Sigmoid函數等，根據需要進行選擇，這里不再贅述。

3.2 林業氣象災害風險評價模型

林業氣象災害風險評價應從評價區域的成災特點出發，根據風險評價的目標和要求，處實效功，選擇適宜的評價模型，并在災害管理實踐中不斷改進，提高計算精度和模型使用效率。限于篇幅，以下僅給出兩種模型方法，而運用大數據驅動的動力模型方法，擇機再敘。

3.2.1 單一氣象災害為主的林業氣象災害風險評價模型 在某一特定時段內，如果發生的林業氣象災害以某種氣象災害為主，則林業氣象災害風險指數計算公式如下：

上式中：IR：林業氣象災害風險評價指數；ID：災損指數；wD：災損指數的權重；IV：脆弱指數；wV：脆弱指數的權重；IP：防災減災指數；wP：防災減災指數的權重；IH：危害指數；wH：危害指數的權重。

權重的確定可以采用熵值法。

3.2.2 多種氣象災害并發的林業氣象災害風險評價模型

在某一特定時段內，如果多種林業氣象災害并發而不是以某種氣象災害為主，則林業氣象災害風險指數計算公式如下：

權重的確定采用層次分析法。

熵值法和層次分析法是典型的權重確定方法，這里不再一一細述。

4 林業氣象災害風險區劃

將上述災損指數、脆弱指數、防災減災指數、危害指數的計算結果，采用克里格法、多元回歸等插值技術，進行空間化處理，形成相應的柵格數據，建立起地理坐標系統和空間分辨率相統一的林業氣象災害風險評價的地理信息系統的數據庫。

根據計算所得的林業氣象災害風險評價指數的大小，將災害風險分級（建議不少于3級），制作林業氣象災害風險區劃圖。

對區劃結果給出分區評述和防災減災的建議。