icaap主要覆盖的风险_沿海城市自然灾害风险研究

  本文关键词：沿海城市自然灾害风险研究，由笔耕文化传播整理发布。

第６１卷第２期

２００６年２月地理学报ＡＣＴＡＧＥＯＧＲＡＰＨＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．６１，Ｎｏ．２Ｆｅｂ．，２００６

沿海城市自然灾害风险研究

许世远，王军，石纯，颜建平

（华东师范大学资源与环境科学学院，地理信息科学教育部重点实验室，上海２０００６２）

摘要：自然灾害是当代国际社会、学术界普遍关注的热点问题。随着自然灾害突发强度、频

度和广度的不断增长，自然灾害预防工作显得格外重要。沿海城市作为人口集聚、国民经济、社会发展重要区域和战略中心，自然灾害带来的损失是剧烈、致命的，亟待开展沿海城市自

然灾害风险研究。该领域目前主要探讨的问题：自然灾害类型与风险辨识；脆弱性评价指标

体系与评价模型；自然灾害风险评估与风险管理；自然灾害数据管理范式研究等。沿海城市

作为自然灾害频发和受损严重的地区，在全球变暖和快速城市化背景下，目前应集中开展自

然灾害风险实证研究：沿海城市脆弱性评价指标体系和综合脆弱性评价方法；自然灾害风险

评估程序规范和动态评估模型；自然灾害数据管理范式与模板；自然灾害风险评估ＧＩＳ工具

集等。

关键词：风险评估；风险管理；自然灾害；沿海城市

１引言

自然灾害是当代国际社会、学术界普遍关注的热点问题。早在１９８１年，成立了国际风险协会（ＳＲＡ），开展灾害风险分析、风险管理与政策研究［１］；１９９４年，联合国第一届国际减灾大会通过横滨战略，提出了建立更安全世界的预防、防备和减轻自然灾害的指导方针；１９９９年，国际全球环境变化的人文因素计划（ＩＨＤＰ）设立了全球环境变化与人类安全综合研究计划（ＧＥＣＨＳ）办公室，重视自然灾害与城市脆弱性研究［２］；２００５年１月，联合国第二届全球减灾会议在日本神户举行，以国家与社区灾害防御能力建设为主题，提出了《兵库宣言》，为降低脆弱性和灾害风险提供了系统战略方法，其中自然灾害风险识别、评价、灾害风险监测与预警被列为未来１０年减灾的五个优先领域之一［３］。

众多自然灾害根源于全球变暖，而全球变暖带来的重要影响是海平面上升。大量研究表明，海平面上升已是不争的事实。Ｇｏｒｎｉｔｚ等根据全球１９３个稳定潮汐站点的海平面变化记录估算出海平面上升速率为１ｍｍ／ａ，到２０５０年全球海平面要上升４０￣６０ｃｍ［４］；Ｂａｒｎｅｔｔ应用ＥＯＦ方法分析了全球１５５个站点的海平面变化记录，估算出过去１００年里，全球海平面上升１４．３±１．４ｃｍ，而过去近５０年海平面上升１１．４±１．２ｃｍ［５］；Ｎｉｃｈｏｌｌｓ等认为２０世纪海平面上升速率为２．５ｍｍ／ａ，而２１世纪由于人类活动的加剧，海平面上升将进一步加速［６］；Ｃａｂａｎｅｓ等利用Ｔｏｐｅｘ／Ｐｏｓｅｉｄｏｎ卫星对全球海平面上升研究结果表明，在１９９３年１月到２０００年１２月间，海平面的上升速率为２．５±０．２ｍｍ／ａ［７］；ＩＰＣＣ关于气候变化的第３份评价报告对２０世纪导致海平面上升的不同因素的贡献进行了估算，认为最大的贡献因素是大洋变暖所造成的大洋热膨胀（导致海平面上升０．７ｍｍ／ａ），这一因素自２０世纪５０年代以来占主导地位［８］，贡献次之的是大陆冰雪融化因素，导致海平面上升收稿日期：２００５－１０－１１；修订日期：２００５－１２－０３

基金项目：国家自然科学基金项目（４０５７１００６）；上海市重大科技攻关项目（０５ＤＺ１２００７）［Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ：ＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌ

ＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ，Ｎｏ．４０５７１００６；ＫｅｙＰｒｏｊｅｃｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＳｈａｎｇｈａｉ，Ｎｏ．０５ＤＺ１２００７］

作者简介：许世远（１９３８－），男，教授，博士生导师，中国地理学会副理事长。长期从事地貌、沉积、城市自然地理、环

境演变与可持续发展研究，发表论著１００余篇（部）．Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｙｘｕ＠ｇｅｏ．ｅｃｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ１２７－１３８页

１２８地理学报６１卷０．２￣０．４ｍｍ／ａ，贡献最小因素是由于人类活动而导致的陆地水资源存储量的改变，导致海平面上升速率为－１．１￣＋０．４ｍｍ／ａ，取中值－０．３５ｍｍ／ａ（即海平面在下降），综合这些因素可知全球海平面上升的速率为－０．８￣＋２．２ｍｍ／ａ，中值为０．７ｍｍ／ａ，而最近的全球海平面上升研究结果表明上升速率接近２ｍｍ／ａ，为１．７１±０．５５ｍｍ／ａ［９］，在纠正冰后期回弹后为１．８４±０．３５ｍｍ／ａ［１０］；Ｃｏｈｅｎ等研究认为，到２０５０年、２１００年和２２００年，全球海平面上升幅度分别为１５ｃｍ、３５ｃｍ和８０ｃｍ［１１］。

我国东南沿海地区海平面也在不断上升。全球加速上升的海平面与中国沿海平原地带的自然和人为地面沉降相叠加，使中国沿海一些重要经济发展地区至２０５０年相对海面上升幅度将可能达到全球平均水平的２￣３倍［１２］；对长江三角洲及毗连地区海平面上升研究表明，上海邻近海域海平面将在２０５０年上升５０ｃｍ左右，长江三角洲北部沿海约上升４５ｃｍ，而苏北滨海平原和杭州湾北岸在２５￣３０ｃｍ之间［１３］；对广东海平面上升研究认为１９５５￣１９９６年间该地区相对海平面上升速率为２．０￣２．５ｍｍ／ａ［１４］；对香港过去４５年海平面变化研究表明，香港海平面上升的速率为１．９±０．４ｍｍ／ａ［１５］。

沿海城市是自然灾害易发和频发区域。它也往往是世界各地人口集聚、国民经济和社会发展的重要区域和战略中心，如我国沿海城市承载着全国２５％以上人口，创造着５５％以上国民生产总值。随着城市人口、经济快速发展，相伴而生的灾害隐患不断增多，原有的致灾因素和致灾源不断外延和激化，新的灾种和致灾源不断产生，人为因素的致灾、成灾频率呈非线性提高，灾害的“放大效应”更为显著；而海平面上升、气候和海陆交互作用产生的复合型、多变性、突发性自然灾害，进一步加剧了沿海快速城市化地区的自然灾害强度与频度，变异型自然灾害类型繁多，沿海城市脆弱性日趋增强，社会经济损失巨大。如２００４年８月发生的台风“云娜”肆虐浙江１５小时，导致全省死亡１６４人，失踪２４人，直接经济损失高达１８１．２８亿元；２００５年８月底登陆美国新奥尔良的“卡特里娜”飓风，导致１０６９人遇难，经济损失超过千亿美元；２００５年截至９月２０日，中国共遭６大台风袭击，共造成１６３０人死亡，紧急转移安置１３３５万人，因灾造成的直接经济损失１６３０亿元；而２００４年１２月２６日发生的印度洋特大海啸也为世界重新思考自然灾害管理模式与发展观提供了一个契机。可见，城市地位的重要性和面临自然灾害的高风险性，促使城市自然灾害研究受到了更大的关注。近年来，联合国人居处（ＵＮＨＡＢＩＴＡＴ）、美国国家海洋和气象局（ＮＯＡＡ）和欧盟等机构启动了城市自然灾害风险管理研究，建立城市脆弱性评价指标体系，强调自然灾害风险的动态评估研究，使其成为灾害研究的前沿领域。

近２０年来国际减灾战略的实施表明，在自然灾害预防、防备和减灾三项工作中，灾害预防工作最为重要，而灾害风险评估是灾害预防的重要工具，故本文着重论述深入开展城市自然灾害风险评估和管理领域的若干问题，尤其对我国沿海城市自然灾害风险研究的重点进行初步探讨，具有重要的科学价值与现实意义。

２自然灾害类型与风险辨识

目前全球各种灾害造成的损失中，洪水占４０％，热带气旋占２０％，干旱占１５％，地震占１５％，其余占１０％。沿海城市作为遭受自然灾害频率和强度最高的区域，自然灾害对城市生命财产和社会物质财富造成重大危害。沿海城市自然灾害由不可控制或未加控制的因素造成，主要包括洪水、风暴潮、热带气旋和海啸等［１６］。在全球变暖背景下，沿海城市自然灾害的强度和频率明显加剧。

２．１洪水灾害

洪水灾害是世界上最主要的自然灾害，防治洪灾是世界各国普遍关注的问题。洪灾

２期许世远等：沿海城市自然灾害风险研究１２９不但影响沿海城市的基础设施，而且引发潮流和波浪的变化，改变着城市部分关键的自然和社会要素，可能导致霍乱等疫病的发生［１７］。１９７０￣１９８９年间，美国为了保护沿海城市的人口和建筑等免遭洪灾，耗资约１０００￣３０００亿美元。我国是世界上受洪灾影响最大的国家之一，频繁的洪灾严重地制约着我国社会和经济的发展，中国现有１００多座大中城市处于洪水水位之下，其安全受到严重威胁。自公元前２０６年至１９４９年间，有１０９２个年份发生了较大的洪灾，平均每两年发生一次。中国沿海地区由于所处地理位置、地形和季风气候等因素的共同作用，导致洪灾频繁发生，成为全国遭受洪水危害频数最多、影响范围最广的三个洪水多灾区之一［１２］。受来自太平洋热带海洋气团和印度洋赤道海洋气团影响，我国夏季吹偏南风，沿海地区降水多集中在５￣１０月。热带气旋登陆或过境常常带来狂风暴雨，沿海省市２４小时和３天最大降水记录，约８０％是由热带气旋登陆创下的［１８］。同时，与热带和温带气旋相伴生的风暴潮又时常越过或摧毁海堤侵入低地；主干水系中上游过于集中的洪水与当地台风暴雨洪水和大潮高潮位相遇，极易形成严重洪水灾害。当北半球平均气温呈正距平时（即气温较常年偏高），中国东部长江以南和东北南部降水将偏多，尤以江苏、浙江和福建沿海降水增加最为显著［１９］。如１９１５年７月，连日暴雨，西江、北江和东江洪水相遇，又逢大潮顶托，引发珠江三角洲２００年一遇特大洪灾，致使三角洲堤围几乎全部溃决，受灾农田４３万ｈｍ２，受灾人数超过３７８万人，广州市被洪水淹没长达７天之久，损失惨重。１９５４年至１９８８年３５年间，浙江沿海先后发生特大洪水１１次，累计淹没农田１５７万ｈｍ２，倒塌房屋１２．６万间，因灾死亡２１１６人［１２］。２．２风暴潮灾害

风暴潮是破坏性极强的自然灾害，全球沿海城市每年约有４５００万人受到风暴潮灾害的影响。即便不考虑未来沿海地区人口和风暴频率的变化，在全球变暖背景下，当海面上升０．５ｍ，将有约９０００万人口受到风暴潮的影响，当海面上升１ｍ，受影响的人口将达到１．２亿［２０］。在西北太平洋沿岸国家中我国遭受的风暴潮灾害最频繁，一年四季均有发生。台风风暴潮的致灾区域几乎遍及整个中国沿海，多发生在夏、秋季节。温带风暴潮的致灾区域主要集中在我国的渤、黄海沿岸，其中莱州湾最严重、渤海湾沿岸次之，海州湾沿岸再次之；９月至翌年６月均有发生，但多发生在冬半年（１１月至翌年４月）［２１］。我国历史上对沿海频发的特大风暴潮灾害曾有过大量文字记载，据不完全统计，仅公元前４８年至公元１９４９年近２０００年间，有较详细记载的特大风暴潮灾害就有５７６次，平均不足４年就有一次，一次死亡人数少则千人，多则数万至１０多万［２２］。近４０多年来，风暴潮灾害死亡人数虽有所减少，但灾害直接经济损失则不断增加［１２］。据有关部门估算，近４０年来，我国沿海风暴潮灾害每年造成的直接经济损失已由５０年代的平均１亿元左右，增加到８０年代后期的２０亿元左右［２２］。仅就２００３年，我国沿海地区共发生１４次风暴潮灾害，造成直接经济损失达７８．７亿元。

２．３热带气旋灾害

全球变暖还将导致沿海地区热带气旋灾害加剧。热带气旋是一种强烈的天气系统，强烈的热带气旋伴有狂风、暴雨、巨浪和风暴潮，活动范围很大，具有强大破坏力，是最强烈的灾害性天气系统，全球平均每年被命名的热带气旋约８４个，一半左右达到飓风强度。西北太平洋（包括南海）是全球热带气旋发生频率最高的地区，平均每年有近２６个被命名的热带气旋发生；东北太平洋是全球热带气旋活跃发生地，平均每年发生被命名热带气旋近１７个；北印度洋地区热带气旋发生频率较低，仅占全球热带气旋发生数的７％左右［２３］。自１９６０年起，印度和孟加拉国沿海城市至少遭受了８次大规模热带气旋袭击，每次死亡人数均超过万人；１９７０年热带气旋导致孟加拉国近３０万人死亡，潮水向内陆运移１５０多ｋｍ，孟加拉国、埃及和越南约８００万￣１０００万人生活在海拔不足１ｍ的区域内，而这些地区都是毫无保护措施的河流三角洲地区［２４］。菲律宾以东洋面是全球热带气

１３０地理学报６１卷旋生成最多的地方，而中国是世界各国登陆热带气旋最多的国家，常年在我国登陆的热带气旋有７￣９个。１９７０￣２００１年，３２年西太平洋（包括南海）共生成热带气旋８６３个，年均２７个，在我国登陆２５６个，年均８个。热带气旋在我国的登陆时间基本上位于７￣１２月间。从登陆区域看，我国沿海地区均有登陆，广东是我国登陆热带气旋次数最多的地区。登陆我国的热带气旋向北移动可超过５０ｏＮ，向西可达１０４ｏＥ附近。热带气旋在我国陆上消失的位置最北是黑龙江、最西可至云南东部。广西是陆上热带气旋消失数最多的地区，江西是在内陆省份消失率最大地区，而江苏是深入内陆后入海最多的地区［２５］。

２．４海啸灾害

海啸是沿海城市破坏性最大的自然灾害之一，它属于海洋地质灾害派生的一类自然灾害。根据成因海啸可分为４种类型，即由气象变化引起的风暴潮、火山爆发引起的火山海啸、海底滑坡引起的滑坡海啸和海底地震引起的地震海啸。１９００￣２００４年间，全球发生的海啸统计表明：太平洋发生７１１次海啸，约占全球海啸的７５％，，地中海１１０次（１２％），大西洋９１次（１０％），印度洋３４次（３％），重大海啸１４次，死亡人数达１４．３万［２６］，但频率最低的印度洋，２００４年１２月２６日却发生了全球最强的一次海啸灾害，造成死亡和失踪人数达３０多万，其经济损失逾２００亿美元［２６］，成为人类历史上记录到的同类灾害中死亡人数、经济损失最严重的一次。全球每２年发生１次局地破坏性海啸，每１０年发生１次越洋大海啸。我国近海海域虽不具备地震海啸发生的海洋条件，但地震引起１￣２ｍ波高的潮水涌上岸的情况曾有发生。若发生７．５级以上强震，渤海和北黄海不会有地震海啸影响，但台湾及其附近区域可能造成一定灾害。历史上我国沿海也曾遭受地震海啸的侵袭，台湾是地震海啸的严重区。据不完全统计，从公元前４７￣２００４年，中国沿海共发生２９次地震海啸，其中有８￣９次为破坏性海啸，特别是１７８１年５月２２日发生在台湾南部的大海啸，持续１￣８ｈ，台南３个重镇和２０多个村庄先被地震破坏，后又被海啸吞噬，海水深入陆地达１２０ｋｍ，无一人生还，死亡４￣５万人［２６］。因此，地震海啸仍是我国不容忽视的自然灾害，尤其是闽台地区，本地地震海啸灾害的潜在危险仍然存在。加强地震海啸发生机制、准确预测和预报地震海啸的研究是十分必要的，这对防范突发性地震海啸具有重要意义。

沿海城市作为区域社会、经济、文化的中心，频繁发生的自然灾害造成社会、经济和环境系统遭受巨大影响，严重威胁到沿海城市人类的生存安全。国内有关全球变暖影响下，海岸带自然灾害类型的研究较多［１３，１４，１８，２７－２９］，但对沿海城市的自然灾害类型与风险辨识的研究较薄弱。灾害风险辨识是风险分析的出发点和基础［３０］。开展全球变暖背景下的沿海城市自然灾害类型与灾害风险辨识研究，有利于识别沿海城市自然灾害的关键灾种及风险大小，为开展沿海城市自然灾害风险评估，建立沿海城市自然灾害预警机制，加强沿海城市救灾、防灾提供重要的依据，有利于维护沿海城市自然与社会的协调发展［３１，３２］。

３城市自然灾害评价

３．１城市脆弱性评价指标体系

城市自然灾害管理中，风险评价是重要工具，而把灾害与风险研究紧密联系起来的重要桥梁是“脆弱性分析”，即分析社会、经济、自然与环境系统相互耦合作用及其对灾害的驱动力、抑制机制和响应能力［３３］。近１０多年来，发达国家已经开展了大量海岸带地区脆弱性评价研究（表１）。荷兰和美国就全球变暖对海岸带地区的影响进行了系统研究，从而使两国的部分政策发生了改变，荷兰的海岸带保护政策已受到法律的保护；国际气候变化组织ＩＰＣＣ的７步式ＣＭ脆弱性评价方法（ＣｏｍｍｏｎＭｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ，ＣＭ）已用于２４

２期许世远等：沿海城市自然灾害风险研究

表１主要海岸带脆弱性评价方法、评价步骤与指标体系对比研究

Ｔａｂ．１Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｍａｉｎｍｅｔｈｏｄｓ，ｓｔｅｐｓａｎｄｉｎｄｅｘｅｓｏｆｃｏａｓｔａｌｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ１３１

个国家的沿海城市进行评价［３４］；ＩＰＣＣ技术指导方案［３５］用于对城市、森林、岛屿的部门和设施的脆弱性评价；美国国家研究项目（ＵＳＣｏｕｎｔｒｙＳｔｕｄｉｅｓＰｒｏｇｒａｍ）建立了一套４步式脆弱性评价方法，相对于ＣＭ可操作性较弱［３６］；在ＩＰＣＣ技术指导方案的基础上，联合国环境规划署（ＵＮＥＰ）制定的关于气候变化影响评价与适应对策方法手册（简称ＵＮＥＰ方法手册）是对脆弱性评价的更详细指导方案，用于沿海城市不同对象进行脆弱性评价［３７］；南太平洋岛屿脆弱性评价方法（ＴｈｅＳｏｕｔｈＰａｃｉｆｉｃＩｓｌａｎｄＭｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ）是针对岛屿脆弱性评价的方法体系，但由于许多指标的获取难度较大，应用受到较大的限制［３８］；另外，为了克服基础数据有限的问题，基于指数分析的评价方法得以发展，为对美国东部沿海地区脆弱性进行定量评价，Ｔｈｉｅｌｅｒ等提出了海岸带脆弱性指数（ＣｏａｓｔａｌＶｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙＩｎｄｅｘｅｓ，ＣＶＩ），利用指标数据进行格网制图，利用ＧＩＳ软件实现了评价结果的空间可视化，利用指标几何平均值平方根法或指标乘积均值平方根法计算ＣＶＩ值，利用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ软

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