1-气象灾害风险评估与区划原理和方法-章国材

气象灾害风险评估与区划原理和方法章国材2014年12月前言•气象灾害风险评估和区划是提高决策气象服务科技含量的必由之路•我们的气象服务不能仅停留在天气预报上，还需要阐述天气的影响，特别是评估气象灾害的风险直面自然灾害风险领域的混乱•国内外自然灾害风险评估和区划无论是理念还是方法(模型)都存在不少混乱，导致目前风险评估和区划方法混乱•怎么办？满足两个基本要求只有满足以下两个要求才是我们所需要的气象灾害风险评估与区划：•原理正确：气象灾害风险评估与区划的思路和方法必须科学•方法实用：必须能用于防灾减灾，实施有效的风险管理风险评估的目的风险评估是为了预防风险1.指出可能发生的风险是什么，找出引起这些风险的原因--致灾的临界气象条件2.实时评估气象灾害的风险3.发挥气象部门的优势，发出早期预警4.提出防御和降低气象灾害风险的措施--把损失控制在最低限度的具体有效对策目标：建立实时气象灾害风险评估和防御对策业务气象灾害风险区划的目的1.确定气象灾害高风险区，城乡规划和工程建设、区域开发应当避开气象灾害高风险区2.如果政府已决策或人类社会已处于高风险区内又难以搬迁，应当采取什么工程性措施预防风险的发生，并为防灾工程的设计标准提供科学依据目标：建立城乡规划、区域开发和工程建设等气象灾害风险评估业务基本要求•原理正确：气象灾害风险评估与区划的思路和方法必须科学•方法实用：必须能用于防灾减灾，实施有效的风险管理•既科学又实用,二者应当一致目录第1章自然灾害风险第2章致灾临界气象条件第3章承灾体脆弱性曲线第4章气象灾害风险评估第5章气象灾害风险区划参考书:章国材.自然灾害风险评估与区划原理和方法.北京：气象出版社，2014.1第1章自然灾害风险1.1自然灾害风险定义虽然“风险”没有统一的严格定义，但是各家定义的内涵基本相同：（1）韦伯字典:面临着伤害或损失的可能性；（2）保险业:危害或损失的可能性；（3）环境问题:未来对人类社会造成不利影响的程度（4）SwissRe(2005)词汇表：真实世界损失可能性的一种状态（5）联合国人道主义事务局（1991年）：特定地区在特定的时间内由于灾害的打击所造成的人员伤亡、财产破坏和经济活动中断的预期损失有的定义还将风险扩展到人类社会之外的其它生物界。记住一句话就不会犯错：风险是自然灾害打击造成的人类社会可能损失两个基本点：(1)风险是人类社会的损失(2)风险是未来的情景风险评估实际上就是要求评估自然灾害对人类社会未来可能造成的损失风险评估具有预测的性质，“风险预评估”中的“预”是多余的。风险评估就是预评估。由于风险具有较大的不确定性，因此用风险评估比风险预警更恰当。纠正目前业务中的混乱一、将致灾因子的分级当作风险的等级例如将山洪的划分等级作为风险等级•预警点进水为低风险•预警点水深0.6米为中风险•预警点水深1.2米为高风险•预警点水深1.8米以上为很高风险为什么错？•因为风险(可能损失)不仅与致灾因子(淹没水深)有关，而且与预警点的人口密度、经济密度有关•同样的淹没水深，人口密度越大或经济密度越大,风险(可能损失)就越大二、将地质灾害发生概率作为风险等级更是不可理喻风险较低：发生概率大于等于35％、小于50％风险较高：发生概率大于等于50％、小于80％风险高：发生概率大于80％、小于90％风险很高：发生概率大于等于90％某省市的例子滑坡等级和用语滑坡概率临界有效降水量（mm）高易滑区中易滑区低易滑区一级（风险很高）≥90%≥55≥60≥95二级（风险高）80%-90%[30，55）[40，60）[80，95）三级（风险较高）50%-80%[15，30）[20，40）[30，80）四级（风险低）35%-50%[5，15）[10，20）[15，30）地质灾害风险等级应当与损失挂钩根据《地质灾害防治条例》，地质灾害共分为4个等级，其主要依据是人员伤亡情况和经济损失的大小，具体分级如下：(1)特大型：因灾死亡30人以上，或者直接经济损失1000万元以上；(2)大型：因灾死亡10人以上、30人以下，或者直接经济损失500万元以上、1000万元以下；(3)中型：因灾死亡3人以上、10人以下，或者直接经济损失100万元以上、500万元以下；(4)小型：因灾死亡3人以下，或者直接经济损失100万元以下。1.2自然灾害风险系统对于自然灾害风险系统，风险产生和存在与否的两个必要条件：第一个必要条件是要有风险源，即存在自然灾变,学术上称之为致灾危险性第二，必须有风险承载体(承灾体)，即人类社会,用承灾体易损性表示二者缺一不可。自然灾害是自然力超出承灾体的承受能力从而产生灾损的事件。(1)风险源及其危险性•风险源不但在根本上决定某种灾害风险是否存在，而且还决定着该种风险的大小。•当自然界中的一种异常过程或超常变化达到某个临界值时，风险便可能发生。•这个临界值我们称之为致灾临界条件。风险源致灾危险性的度量风险源致灾危险性用两个量度量•一是灾变超常程度或自然灾害强度灾变强度或自然灾害强度越大，它对人类社会造成的破坏就可能越强烈，灾害风险就可能越高；•二是灾变频率或灾变可能性灾变频率或灾变可能性越大，它给人类社会造成破坏的可能性就越大。致灾危险性的度量(续)•变异强度和灾变可能性是时空不同的两个物理量•风险源的灾变强度是一个物理问题，研究的是致灾临界条件•风险源的灾变可能性则是一个概率问题，是风险区划要研究的问题•二者物理意义完全不同，不可能也没有必要组合成一个物理量。时空错乱的表达式一般来说，自然灾害强度(I)越大，发生概率(P)越小;反之，自然灾害强度(I)越小，发生概率(P)越大，二者的乘积是一个中数，有何物理意义？niiiPIPIFD1),((2)承灾体及其易损性•有风险源并不意味着风险就一定存在，因为风险是相对于行为主体—人类及其社会经济活动而言的•只有某风险源有可能危害某风险载体—承灾体后，风险承担者相对于该风险源才具有灾害风险。•对于风险形成来说，承灾体对灾害的响应首先体现在其相对于某种风险源而具有的灾害易损性水平上。易损性还是脆弱性？•学术上用词混乱•脆弱性从汉字本身的意义而言是承灾体抗击自然灾害打击的能力，是承灾体自身固有的特性•而自然灾害对承灾体的打击而造成的损失应当包括两部分：被打击的承灾体的数量及承灾体本身的脆弱性，易损性恰恰可以包含这两部分的内容•因此，用承灾体的易损性比脆弱性更恰当承灾体易损性的分解既然自然灾害风险是自然力作用于承灾体的结果，因此它由两部分组成:(1)暴露在自然灾害中的承灾体的量(数量和价值量),学术上称之为物理暴露(2)承灾体的脆弱性二者构成了承灾体易损性的两个上层基本要件。承灾体易损性承灾体物理暴露承灾体脆弱性物理暴露•物理暴露是指暴露在自然灾害之下的人口、房屋、室内财产、农田、基础设施等的数量和价值量。•人口和财产密度越大，暴露于灾害中的数量和价值量越多，自然灾害的风险就越大。•因为在每一次灾害过程中，每一种承灾体的物理暴露都不相同，因此应当对每一种承灾体的物理暴露进行评估。承灾体的脆弱性•承灾体的脆弱性是指风险载体受自然灾变破坏的可能性和对这种破坏或损害的灾损敏感性，是风险载体一旦遭受自然灾变打击时所表现出来的可能受到的影响和破坏的一种度量•承灾体的脆弱性是承灾体自身的属性。•对于同一风险源，不同承灾体的脆弱性是不同的，因此，应当对每一种承灾体进行风险评估；•同一承灾体,对于不同风险源表现出的脆弱性是不同的。承灾体脆弱性的组成•承灾体脆弱性又可以分解为承灾体灾损敏感性和防灾减灾能力。•承灾体灾损敏感性是承灾体一旦遭受自然灾变打击时所表现出来的可能受到的影响和破坏的一种度量，是承灾体自身的属性。承灾体脆弱性承灾体灾损敏感性人类防灾减灾能力人类防灾减灾能力•防灾减灾措施是人类社会、特别是风险承担者用来应对灾害所采取的方针、政策、技术、方法和行动的总称。•人类社会中各单项及综合的防灾减灾措施是为了减少承灾体的易损性。•人类社会的防灾减灾能力又可以分解为应对能力和重建能力。对于风险评估而言，采用这种分解更恰当，因为：•应对能力是当前风险的组成部分，应对能力越强，风险越小。在风险评估中，只需要关注应对能力•重建能力只对未来的风险起作用，对当前的风险不起作用。在风险评估中，无须关注重建能力应对能力•应急预案•每次灾害过程的防御措施和实施•例如人员和贵重物品转移至没有风险的地方、医疗措施、抢险救灾等自然灾害风险系统自然灾害风险系统致灾危险性承灾体易损性物理暴露承灾体脆弱性承灾体灾损敏感性防灾减灾能力应对能力重建能力1.3自然灾害风险表达式1.3.1风险度因为自然灾害风险系统的组成因素十分复杂，连量纲都完全不同，因此，风险必须用风险度来表达，它是一个归一化的函数1.3.2自然灾害风险度表达式牢记风险是“自然灾害打击所造成的人类社会可能损失”因此,自然灾害的风险度R应当表示为灾害的危险度(h)和承灾体的易损度(v)的逻辑乘：R=f(h,v)=∩(1.1)式中是风险源的危险性，是承灾体的易损性HhVbHhVb算术乘是不正确的表达式R=f(h,v)=•（1.2）虽然致灾危险性是风险系统的组成部分，但是，风险是相对于人类社会而言的，风险是在自然灾害打击下人类社会的可能损失，因此，在风险表达式中不应当显式出现致灾危险性。致灾危险性与承灾体易损性的算术乘将致灾危险性也作为人类社会的风险的一部分，因此是不正确的。HhVb其它不正确的表达式1)风险度=概率×损失(Smith,1996)2)风险度=危险度×结果(Deyl和Hurst,1998)以上两式中“损失”、“结果”没有反映出“风险是人类社会损失可能性”的原始涵义;3)风险度=危险度+易损度(Maskrey，1989)4)风险度=概率+易损度(Tobin和Montz,1997)风险源对承灾体的打击是高度非线性的,因此，线性模型是不科学的模型;承灾体易损性的变量分离物理暴露与承灾体脆弱性这两个变量显然是独立的“变量”，因此可以分离“变量”，得到第i种承灾体的易损性表达式如下：=•(1.3)式中是第i种承灾体的物理暴露，是第i种承灾体的承灾体的脆弱性。承灾体脆弱性的变量分离承灾体灾损敏感性和防灾减灾能力也是独立变量，承灾体脆弱性可以写二者的乘积，第i种承灾体脆弱性可以表示如下：=·•[+(1-)(1-)](1.4)式中表示第i种承灾体灾损敏感性，是对第i种承灾体防灾减灾能力，包括防灾、抗灾救灾和灾后重建能力，防灾减灾能力越强，承灾体的脆弱性越弱。为第i种承灾体不可防御的风险灾害h对第i类承灾体的风险=∩{••[+(1-)(1-)]}(1.5)式中i为第i类承灾体,i=1,2,…n。因为对于同一风险源，不同承灾体的物理暴露、脆弱性，人类防御风险的能力以及不可防御的风险都不同因此，从理论上讲，必须对于每一种承灾体评估风险才是合理的。RdiVdiaiaiCdiHh总风险某一区域的总风险为该区域范围内所有的承灾体风险之和=（1.6）严格地讲，如果将(1.6)等式右边的后三项理解为该区域承灾体的总体物理暴露、总体灾损敏感性、总体防灾减灾能力R=∩E·V·[a+(1-a)(1-C)]从理论上讲是不正确的。通常所见的风险表达式:R=·E·V·[a+(1-a)(1-C)]（1.7）更是不正确的。RdidiRHhHh第2章致灾临界气象条件和监测预警2.1致灾临界气象条件•所谓致灾临界气象条件，就是出现什么气象条件会产生气象灾害事件？•我们将可能产生气象灾害的气象条件称之为临界气象条件，它可以是一个指标，也可以是一些气象指标的组合，也可以是一个气象物理模型•总之，临界气象条件对于气象灾害的出现必须既是必要条件又是充分条件。2.2节自然灾害划分2.2.1自然灾害的分级原则划分自然灾害等级只有一个原则：致灾原则。根据可能发生的灾害的严重程度划分灾害的等级，即根据灾害对承灾体影响的严重程度划分灾害的等级。这样划分的好处是自然灾害的等级与自然灾害预报的等级和风险评估紧密挂钩，当预报某等级自然条件出现时，就可能出现某种灾害。不能将灾害性天气等级作为气象灾害等级。例如•气