自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析的時(shí)空尺度初探*

趙思健

(1．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所農(nóng)業(yè)部智能化農(nóng)業(yè)預(yù)警技術(shù)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，北京100081;2．北京師范大學(xué)民政部/教育部應(yīng)急與減災(zāi)管理研究院，北京100875)

0 概述

近年來，隨著自然災(zāi)害發(fā)生頻率的增加，自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析研究日益受到重視。全面認(rèn)識(shí)和評(píng)估自然災(zāi)害給人類社會(huì)造成的風(fēng)險(xiǎn)，既是防災(zāi)減災(zāi)工作的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，也是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。然而，當(dāng)前的自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)研究大多集中在風(fēng)險(xiǎn)的不確定性、危害性和復(fù)雜性等靜態(tài)特性上，鮮有人關(guān)注災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)潛在而又突出的特性“動(dòng)態(tài)性”，即風(fēng)險(xiǎn)并非靜態(tài)不變，它會(huì)隨時(shí)間與空間的變化而呈現(xiàn)出差異。正確認(rèn)識(shí)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空動(dòng)態(tài)特性有著重要現(xiàn)實(shí)意義，將有助于制定不同地域和時(shí)域的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理措施。

開展災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空差異研究的首要前提是正確掌握災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空尺度。自然災(zāi)害作為一種地理過程，在本質(zhì)上是尺度依賴的。任何地理過程都具有內(nèi)在的尺度特性，對(duì)地理過程的辨別與建模事實(shí)上都是對(duì)一定尺度現(xiàn)象的刻畫。尺度的關(guān)注是地理過程研究的一個(gè)重要挑戰(zhàn)，自然災(zāi)害也不例外。風(fēng)險(xiǎn)與災(zāi)害有所區(qū)別，災(zāi)害強(qiáng)調(diào)發(fā)生過的，而災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)則是未來可能發(fā)生某種或某幾種自然災(zāi)害現(xiàn)象與過程的情景，具備不確定性。這種不確定性不僅表現(xiàn)在風(fēng)險(xiǎn)來源于許多不確定要素，還表現(xiàn)在這些不確定要素在時(shí)空域上的變化和波動(dòng)，而在不同時(shí)空尺度上，這些變化和波動(dòng)所遵循的規(guī)律及其具有的基本特性存在著很大的差異。因此，時(shí)空尺度的研究是深刻認(rèn)識(shí)、恰當(dāng)評(píng)價(jià)和有效管理災(zāi)害時(shí)空風(fēng)險(xiǎn)必須關(guān)注的首要問題。

1 尺度的內(nèi)涵

一般而言，尺度是指經(jīng)歷時(shí)間的長短或在空間上涵蓋范圍的大小。Cao和Lam［1］提出了四種與空間現(xiàn)象有關(guān)的尺度:①制圖尺度或地圖尺度，指地圖比例尺，大比例尺地圖提供更詳細(xì)信息;②地理尺度，即研究區(qū)域的空間擴(kuò)展，大的研究區(qū)域具有更大尺度;③分辨率，指空間數(shù)據(jù)集中最小的可區(qū)分部分，越細(xì)的區(qū)分單位具有越小的尺度;④運(yùn)行尺度，指地學(xué)現(xiàn)象發(fā)生的空間范圍，如森林具有比單棵樹更大的運(yùn)行尺度。同樣，Montello［2］指出尺度的四方面的含義:①制圖的尺度，地圖大小與地球大小的比率;②分析的尺度，分析者選擇研究的單元的大小;③現(xiàn)象的尺度，結(jié)構(gòu)和過程發(fā)生的大小;④類似“細(xì)節(jié)”、“粒度”、“分辨率”、“概括”等尺度概念。而Bloschi等［3］則給出了過程尺度(Process scale)、觀測尺度(Observation scale)和模擬尺度(Modeling scale)的定義，認(rèn)為過程尺度是隨自然現(xiàn)象發(fā)生且無法控制的尺度，而觀測尺度是根據(jù)測量技術(shù)和實(shí)際需要自由選擇的尺度。

通常，地理過程的研究尺度主要包括“廣度”(Extent)和“粒度”(Grain)這對(duì)孿生指標(biāo)。廣度是指研究對(duì)象或現(xiàn)象的區(qū)域范圍及時(shí)間跨度，即時(shí)空域的概念。其中，空間廣度有球觀、域觀、局部觀和微觀四級(jí)，時(shí)間廣度則有世紀(jì)觀、年際觀、月際觀和日際觀四級(jí);粒度是考察事物或現(xiàn)象的精度，以及信息和知識(shí)的抽象度。粒度在物理學(xué)中指微?；蝾w粒大小的平均度量，在地學(xué)分析中可看作像素的大小、地理目標(biāo)的分辨率、空間數(shù)據(jù)和現(xiàn)象的認(rèn)知層次等。廣度與粒度之間即存在區(qū)別，也存在著某種固定關(guān)系，即:觀察的視野越開闊、考察的年代越長久，其觀察物體的細(xì)節(jié)就越粗略、越概括，就是說廣度和粒度在一定程度上成反比關(guān)系。另外，需要強(qiáng)調(diào)的是在實(shí)際研究中，廣度和粒度的確定和以下幾個(gè)方面密切相關(guān):①研究的地理現(xiàn)象和地理目標(biāo);②數(shù)據(jù)的采樣方法;③對(duì)現(xiàn)象和目標(biāo)的具體分析內(nèi)容。

2 自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空差異表達(dá)

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的原始特性，黃崇福等［4］提出了風(fēng)險(xiǎn)(Risk)的情景定義:風(fēng)險(xiǎn)是與某種不利事件有關(guān)的未來情景集。根據(jù)該定義，區(qū)域自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)可以被定義為:由自然變異為主因?qū)е碌膮^(qū)域內(nèi)未來不利事件情景集［5］。在情景定義下，可用三元組對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行形式化表達(dá)［6］。

式中:Risk表示風(fēng)險(xiǎn);Si是一個(gè)未來災(zāi)害情景;P(Si)是災(zāi)害情景Si發(fā)生的概率，X(Si)是災(zāi)害情景Si發(fā)生后造成的損失，N表示未來可能出現(xiàn)的災(zāi)害情景總數(shù)。

當(dāng)考慮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)存在時(shí)空差異時(shí)，式(1)被進(jìn)一步修正為:

式中:T表示災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間域因子;C表示災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的空間域因子;N0表示在有限時(shí)空域下未來災(zāi)害情景總數(shù)。根據(jù)尺度理論，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空域因子包括時(shí)空廣度和粒度，即

式中:te表示風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間廣度;tg表示風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間粒度;ce表示風(fēng)險(xiǎn)的空間廣度;cg表示風(fēng)險(xiǎn)的空間粒度?？臻g和時(shí)間廣度用于確定了風(fēng)險(xiǎn)的有限時(shí)空范圍，而空間和時(shí)間粒度則可用作評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空差異的最小單元。

史培軍從系統(tǒng)論的角度出發(fā)將自然災(zāi)害系統(tǒng)歸納為致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體三個(gè)基本要素［7－10］。因此，任何一個(gè)自然災(zāi)害情景Si實(shí)質(zhì)是刻畫一個(gè)特定致災(zāi)因子H、孕災(zāi)環(huán)境Y和承災(zāi)體E三者相互作用的過程。由此可見，情景Si可表達(dá)為三要素的函數(shù):

自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空差異主要體現(xiàn)在有限時(shí)空范圍(te，ce)內(nèi)不同時(shí)空粒度(tg，cg)上風(fēng)險(xiǎn)量度值的差異。通常，期望損失EL被作為風(fēng)險(xiǎn)的量度值，即:

自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空差異的圖示如圖1所示。根據(jù)不同時(shí)空粒度上的風(fēng)險(xiǎn)量度值，可以制作有限時(shí)空域范圍內(nèi)的時(shí)空風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖，為更加有效地防御災(zāi)害和制定更加合理精確的保險(xiǎn)費(fèi)率發(fā)揮重要的作用。

圖1 自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空差異的圖示

3 自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空尺度選擇

3.1 自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空廣度

3.1.1 空間廣度

空間廣度對(duì)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)有重要的影響，空間廣度的不同會(huì)帶來風(fēng)險(xiǎn)分析中風(fēng)險(xiǎn)源及風(fēng)險(xiǎn)載體種類和性質(zhì)的變化，也會(huì)影響時(shí)間廣度及時(shí)空粒度的選擇。從地理空間尺度的角度出發(fā)，自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的空間廣度主要分成全球、國家、區(qū)域和城鎮(zhèn)四類。至于選擇何種空間廣度進(jìn)行自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析，常常取決于研究者的研究目標(biāo)及應(yīng)用范圍。

3.1.2 時(shí)間廣度

時(shí)間廣度是自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的有效時(shí)間范圍，常用的時(shí)間廣度單位有百年、十年和幾年三種。自然災(zāi)害是致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體三要素相互作用的產(chǎn)物，因此選擇自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)間廣度需綜合考察三要素的時(shí)間特性。

(1)不同類型的致災(zāi)因子，其災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)具有不同的有效時(shí)間廣度，例如極端氣候變化是一種中長期效應(yīng)，其風(fēng)險(xiǎn)有效時(shí)間廣度在幾十年甚至百年;地震災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間頻率也較長，其風(fēng)險(xiǎn)有效時(shí)間廣度為5～10年;洪澇災(zāi)害常幾年發(fā)生一次，其風(fēng)險(xiǎn)有效時(shí)間廣度為1～5年;沿海臺(tái)風(fēng)災(zāi)害常隔年發(fā)生，其風(fēng)險(xiǎn)有效時(shí)間廣度為1～3年。由此可見，從致災(zāi)因子角度出發(fā)評(píng)判災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間廣度時(shí)，可以以致災(zāi)因子出現(xiàn)的頻率作為標(biāo)準(zhǔn)。

(2)孕災(zāi)環(huán)境是孕育災(zāi)害發(fā)生的自然與人文環(huán)境，以自然環(huán)境為主，諸如地貌變化和土地覆蓋變化等。通常，孕災(zāi)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定、不易發(fā)生變化。因此，從孕災(zāi)環(huán)境角度上出發(fā)評(píng)判災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間廣度應(yīng)是幾十年。

(3)承災(zāi)體是災(zāi)害要素中最重要也是最靈活的要素，沒有承災(zāi)體，災(zāi)變構(gòu)不成災(zāi)害更談不上災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，而且承災(zāi)體種類與特質(zhì)的不同還導(dǎo)致了災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)間廣度的多樣性。從承災(zāi)體角度上評(píng)判災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的有效時(shí)間廣度時(shí)，可從如下三個(gè)方面進(jìn)行識(shí)別。①保持承災(zāi)體“價(jià)值”存在的有效時(shí)間范圍。既然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)依賴承災(zāi)體某種“價(jià)值”而存在，只有在承災(zāi)體這種“價(jià)值”存的時(shí)間范圍內(nèi)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)才有意義，其使用的時(shí)間廣度應(yīng)小于、等于這個(gè)有效時(shí)間范圍。②承災(zāi)體“規(guī)?！?、“行為”和“價(jià)值”發(fā)生顯著變化的時(shí)間范圍。承災(zāi)體會(huì)隨自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而發(fā)生規(guī)模、行為和價(jià)值的顯著變化，例如城鎮(zhèn)規(guī)模的擴(kuò)大、人口規(guī)模的增加、農(nóng)作物種植面積的擴(kuò)大、城市基礎(chǔ)設(shè)施的增加、人口分布的變化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的增長等。此時(shí)，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)使用的時(shí)間廣度應(yīng)小于或等于承災(zāi)體“規(guī)?！薄ⅰ靶袨椤焙汀皟r(jià)值”發(fā)生顯著變化的時(shí)間范圍。③防災(zāi)減災(zāi)能力變化的有效時(shí)間范圍。影響防災(zāi)減災(zāi)能力變化的要素主要與具體的監(jiān)測措施、預(yù)測預(yù)報(bào)措施、防災(zāi)備災(zāi)措施、應(yīng)急措施和具體的恢復(fù)重建措施的力度和科技水平有關(guān)，而這些措施變化的有效時(shí)間范圍主要取決于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展水平、科技發(fā)展水平和對(duì)防災(zāi)減災(zāi)事業(yè)的重視程度和整體投入。

綜上所述，確定災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)間廣度時(shí)需綜合考慮致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境及承災(zāi)體的有效時(shí)間范圍，選取其中最小的有效時(shí)間范圍作為風(fēng)險(xiǎn)有效的時(shí)間廣度。另一方面，從災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)間廣度的研究中可以得出一個(gè)重要結(jié)論，并非一次災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估就能永久生效，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果存在時(shí)間上的有效期。災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的有效時(shí)間廣度便是判斷災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估有效期的一個(gè)重要指標(biāo)，超出有效時(shí)間廣度的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)論需要重新修正，相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖也需隨之更新。

3.2 自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空粒度

3.2.1 空間粒度

災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的空間粒度反映了風(fēng)險(xiǎn)空間評(píng)價(jià)對(duì)象的粗細(xì)和角度上的不同。也就是說，粗略的評(píng)價(jià)對(duì)象和全角度的考察是粒度大的表現(xiàn)，反之細(xì)微的評(píng)價(jià)對(duì)象和獨(dú)特角度的考察是粒度小的表現(xiàn)。災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)空間粒度通常可以分為國家、省、市縣、網(wǎng)格、街區(qū)和個(gè)體六種，反映出空間評(píng)價(jià)對(duì)象由粗到細(xì)的變化。災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)空間粒度的選擇受到如下幾個(gè)方面的影響:

(1)空間粒度的選擇受到空間廣度的影響，大空間廣度的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)宜選用粗略的空間粒度，小空間廣度的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)宜選用精細(xì)的空間粒度。例如，全球?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)宜選用國家級(jí)別的空間粒度，國家和區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)宜選用省級(jí)或市縣級(jí)別的空間粒度，而城市災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)宜選用街區(qū)或個(gè)體級(jí)別的空間粒度。

(2)空間粒度的選擇受到災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析所需相應(yīng)空間粒度的地理數(shù)據(jù)制約，沒有相應(yīng)空間粒度的地理數(shù)據(jù)就無法開展該粒度下風(fēng)險(xiǎn)空間差異分析。當(dāng)然地理數(shù)據(jù)的空間重采樣可部分解決該問題，但帶來的分析結(jié)果精度卻受到很大影響。

(3)除地理數(shù)據(jù)的影響外，災(zāi)害樣本對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)空間粒度的選擇也有影響。由于災(zāi)害記錄的精度限制，有時(shí)無法滿足樣本記錄的位置信息與所選的空間粒度保持一致，這給災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的空間精度提升帶來了障礙。

此外，李金鋒、黃崇福等［11］提出了風(fēng)險(xiǎn)的反精確理論，指出:風(fēng)險(xiǎn)具有不確定性，越精細(xì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果未必越準(zhǔn)確。換句話說，風(fēng)險(xiǎn)空間粒度的選擇未必越精細(xì)評(píng)估結(jié)果就越好，合理選擇風(fēng)險(xiǎn)空間粒度是風(fēng)險(xiǎn)空間差異研究的關(guān)鍵。

3.2.2 時(shí)間粒度

災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間粒度反映了風(fēng)險(xiǎn)時(shí)間變化的評(píng)價(jià)單元，通?？梢苑譃槟辍⒓?、月、日和時(shí)五種。災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間粒度也隨致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體的時(shí)間特性而發(fā)生變化。

(1)在有效時(shí)間廣度范圍內(nèi)，致災(zāi)因子在時(shí)間軸上的不同時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生的可能性存在差異，如分析未來3年的洪澇風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，由于該地區(qū)洪澇災(zāi)害平均每兩年發(fā)生一次且今年又發(fā)生過洪澇災(zāi)害，可以推斷未來3年內(nèi)最可能發(fā)生災(zāi)害的是第2年，未來第2年的洪澇風(fēng)險(xiǎn)較高。此外，洪澇災(zāi)害發(fā)生與強(qiáng)降雨密切相關(guān)，年內(nèi)最可能發(fā)生洪澇災(zāi)害的是在7－9月間，由此推斷第3季度的洪澇風(fēng)險(xiǎn)較其他季度的風(fēng)險(xiǎn)大。這樣以年為時(shí)間粒度時(shí)，洪澇風(fēng)險(xiǎn)存在年際差異，以季節(jié)為時(shí)間粒度時(shí)，洪澇風(fēng)險(xiǎn)又存在季節(jié)差異。由此可見，致災(zāi)因子發(fā)生的時(shí)間規(guī)律是識(shí)別災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)間粒度的關(guān)鍵。

(2)在有效時(shí)間廣度范圍內(nèi)，通常孕災(zāi)環(huán)境的變化較少，對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)態(tài)差異影響不大，常被忽視。

(3)承災(zāi)體的生命周期特征與行為特征也會(huì)影響災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)態(tài)差異。災(zāi)害發(fā)生時(shí)承災(zāi)體的脆弱性是造成災(zāi)害損失的主要原因，處于不同生命階段和行為特征的承災(zāi)體在抵抗災(zāi)害力的能力上存在差異。例如，處于分蘗期的水稻就比處于孕穗期的水稻顯脆弱，在同樣的洪澇災(zāi)害力下?lián)p失更嚴(yán)重;同樣，處于夜間睡熟的人與白天屋外工作的人相比，前者較為脆弱，如遇地震災(zāi)害時(shí)造成的人員傷亡較大。由此可見，只有正確分析承災(zāi)體擁有的生命階段和行為階段能更好地識(shí)別災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí)間粒度。

綜上所述，確定災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)間粒度時(shí)須綜合考慮致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體的時(shí)間粒度，常取其中的最小值作為時(shí)間粒度。此外，時(shí)間粒度的選擇也受災(zāi)害樣本數(shù)據(jù)時(shí)間序列采樣頻度的限制，大頻度時(shí)間序列樣本常常不易轉(zhuǎn)換成小頻度樣本，限制了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)間精度的提高。

4 典型災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空尺度選擇

4.1 地震災(zāi)害

地震是一種破壞性極大的自然災(zāi)害，汶川地震給我國帶來了巨大的災(zāi)難，評(píng)估地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、做好防震減災(zāi)工作是“十二五”期間國家減災(zāi)應(yīng)急的一項(xiàng)重要任務(wù)。目前，地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析的空間廣度包括全球、國家、區(qū)域(多省)、省和城鎮(zhèn)，其中以國家和省為空間廣度開展地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估較為普遍。

全球地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是為全球地震防御戰(zhàn)略服務(wù)的，一般以不同級(jí)別地震發(fā)生頻率、國家人口分布和GDP分布為據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此在空間粒度選擇上通常選擇國家單元。作為致災(zāi)因子的地震動(dòng)是一個(gè)較長期的過程，其發(fā)生的周期較長，一般不適宜用作時(shí)間廣度的約束。而作為承災(zāi)體的人口和經(jīng)濟(jì)，發(fā)生較大規(guī)模增長和分布變化卻可能在一定時(shí)間段內(nèi)發(fā)生，常以10年為單位。因此，時(shí)間廣度上可以選用10年作為地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效期。在整個(gè)時(shí)間廣度范圍內(nèi)，地震發(fā)生的時(shí)間規(guī)律并不明顯，人口的規(guī)律性變化也不顯著，因此一般不選擇時(shí)間粒度進(jìn)行時(shí)間差異的分析。

以國家為空間廣度的地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一般服務(wù)于國家宏觀層面上地震災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)策略的部署。在空間粒度上，一般以省或公里網(wǎng)格為單元;時(shí)間廣度上，宜選擇5～10年為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效期間。在這類空間廣度和時(shí)間廣度下，一般也不宜選擇時(shí)間粒度進(jìn)行時(shí)間差異分析。

以區(qū)域或省為空間廣度的地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是地震頻發(fā)地區(qū)(例如我國的西南地區(qū)、美國東南部地區(qū)等)進(jìn)行地方性地震災(zāi)害防御工作的一個(gè)重要依據(jù)。在空間粒度上，一般會(huì)以省或縣為單元;時(shí)間廣度上，考慮局部地區(qū)人口和GDP的變化，宜選擇5年左右作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效期間。與前兩種空間廣度相似，這類空間廣度下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估也不選擇時(shí)間粒度進(jìn)行時(shí)空差異分析。

以城鎮(zhèn)為空間廣度的微觀地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在地震頻發(fā)的城市(諸如東京市、洛杉磯市等)中應(yīng)用得最為廣泛，它在城市地震災(zāi)害防范(如避難場所規(guī)劃)和巨災(zāi)保險(xiǎn)等方面發(fā)揮著重要的作用。在空間粒度上，這類評(píng)估通常宜選擇街區(qū)作為評(píng)價(jià)單元，以便開展城市具體減災(zāi)措施的規(guī)劃和部署。同時(shí)，在以城鎮(zhèn)為空間廣度的地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，常以人口和房屋作為承災(zāi)體。對(duì)于發(fā)展中國家(如我國)，城市人口的增長、城市的擴(kuò)張和房屋結(jié)構(gòu)性能的老化近似在3～5年內(nèi)會(huì)發(fā)生，因此可以選擇3～5年作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的時(shí)間廣度。由于城鎮(zhèn)地震風(fēng)險(xiǎn)研究實(shí)屬微觀研究，因此可以考慮地震在不同時(shí)段發(fā)生時(shí)人行為對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響，在時(shí)間粒度上可選擇工作日與周末，或白天與夜晚等作為時(shí)間單元。

地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空尺度選擇的建議如表1所示。

表1 地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空尺度

4.2 洪澇災(zāi)害

洪澇災(zāi)害是我國發(fā)生頻度高、造成損失巨大的一種自然災(zāi)害，汛期的防洪抗?jié)呈俏覈恢币詠淼臏p災(zāi)工作重心。洪澇災(zāi)害發(fā)生時(shí)，造成破壞的主要對(duì)象是人、設(shè)施與農(nóng)作物，其中農(nóng)作物的災(zāi)后絕收是我國洪澇災(zāi)害造成的最主要損失，以下便以農(nóng)作物作為承災(zāi)體進(jìn)行洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空尺度選擇的舉例。洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析的空間廣度包括全球、國家、流域(多省)、省和城鎮(zhèn)，其中以流域?yàn)榭臻g廣度開展洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估較為普遍。

類似地震災(zāi)害，洪澇災(zāi)害也是許多國家面臨的主要自然災(zāi)害之一，全球性洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要服務(wù)于為各國提供防洪抗?jié)巢呗?，在空間粒度上宜選擇國家作為空間單元。由于洪澇災(zāi)害發(fā)生的頻率較高，加上近些來極端氣候?qū)е聵O端暴雨天氣的頻繁出現(xiàn)，像中國、印度等河流較多的國家常在5年內(nèi)會(huì)發(fā)生一次較大規(guī)模的洪澇災(zāi)害，因此在時(shí)間廣度上宜選擇5年左右。在時(shí)間粒度上，宜選擇以年為最小單位，體現(xiàn)出風(fēng)險(xiǎn)在年際間的變化，找到各國高風(fēng)險(xiǎn)可能出現(xiàn)的年份。

以國家為空間廣度的洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估也是服務(wù)于國家宏觀層面上防洪抗?jié)巢呗缘囊?guī)劃和部署。在空間粒度上，一般以省或公里網(wǎng)格為空間單元;考慮到全國不同省份洪澇發(fā)生周期的不一致，時(shí)間廣度上宜選擇5年左右作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效期間。在時(shí)間粒度上，也適宜選擇以年為最小單位，體現(xiàn)出風(fēng)險(xiǎn)年際間的變化，從而找到全國各省高風(fēng)險(xiǎn)可能出現(xiàn)的年份。

由于洪澇災(zāi)害多集中發(fā)生在流域上，因此以流域(多個(gè)省或一個(gè)省)為空間廣度開展洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估最為常見，它為針對(duì)性地抵御區(qū)域洪澇災(zāi)害提供依據(jù)。在空間粒度上，一般選擇省、市縣或公里網(wǎng)格作為空間單元，其中以市縣行政單元最合適。在時(shí)間廣度上，考慮到單個(gè)流域洪澇發(fā)生頻率較高(例如我國的淮河流域，平均每3～5年便發(fā)生一次洪災(zāi))，可選擇3～5年作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效期間。至于時(shí)間粒度，可選擇的模式較多。為體現(xiàn)極端暴雨天氣出現(xiàn)的周期性和集中性，可選擇年、月和季節(jié)作為時(shí)間粒度;為體現(xiàn)農(nóng)作物不同生長期洪澇風(fēng)險(xiǎn)的差異，可選擇農(nóng)作物生長期作為時(shí)間粒度。

開展微觀的城鎮(zhèn)洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估通常是針對(duì)城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害，以村鎮(zhèn)、街區(qū)和不規(guī)則格網(wǎng)為空間粒度為常，在分析的方法上常采用模擬仿真技術(shù)。在時(shí)間廣度上，考慮到暴雨頻率較高的城市由于內(nèi)澇發(fā)生頻率較高，宜選擇3年左右作為風(fēng)險(xiǎn)的有效時(shí)間范圍。在時(shí)間粒度上，與上一種情況相同，可選擇年、月和季度來體現(xiàn)暴雨天氣造成洪澇風(fēng)險(xiǎn)的差異，也可選擇生長期來體現(xiàn)農(nóng)作物不同生長期洪澇風(fēng)險(xiǎn)的差異。

洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空尺度選擇的建議如表2所示。

表2 洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空尺度

4.3 臺(tái)風(fēng)災(zāi)害

臺(tái)風(fēng)是我國沿海地區(qū)危害性較大的自然災(zāi)害，歷年來臺(tái)風(fēng)給沿海城市造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。從臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的應(yīng)用目的來看，目前的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析的空間廣度包括全球、區(qū)域(多省)、省和城鎮(zhèn)。由于臺(tái)風(fēng)主要集中在沿海地區(qū)，有較顯著的地域性，通常以國家為空間廣度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估較少，意義也不明顯。

從全球空間廣度出發(fā)的臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，通常是評(píng)估未來全球氣候變化下臺(tái)風(fēng)造成全球經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果通常是展現(xiàn)不同國家之間臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)的差異，為各國臺(tái)風(fēng)災(zāi)害防御提供全球性的戰(zhàn)略指導(dǎo)。因此，全球空間廣度下臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)的空間粒度以選擇國家為宜。此外，從氣候變化引發(fā)臺(tái)風(fēng)的致災(zāi)因子角度出發(fā)來看，氣候變化是一個(gè)長期漫長的過程;而從地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平出發(fā)的承災(zāi)體特性來看，經(jīng)濟(jì)發(fā)生全球性的大變化也是個(gè)長期過程。因此，全球臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效時(shí)間廣度可選擇以10年為單位，時(shí)間粒度選擇以年為單位，從而展示出未來10年內(nèi)不同年份臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)可能的變化趨勢。

通常，臺(tái)風(fēng)集中影響沿海大范圍區(qū)域，因此以沿海區(qū)域(涉及多個(gè)省)為空間廣度進(jìn)行臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是目前國家宏觀層面上評(píng)估臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)的重要方式。在這樣的空間廣度下，宜選擇省行政單元、市縣行政單元或公里格網(wǎng)單元作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的空間粒度。至于選擇何種空間粒度，應(yīng)以所能獲取數(shù)據(jù)的空間精度為據(jù)。就沿海大范圍區(qū)域而言，各地區(qū)的臺(tái)風(fēng)發(fā)生周期并不均勻，通常在3～5年不等，因此可選擇5年以下的時(shí)間作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的時(shí)間廣度。而時(shí)間精度上也適宜選擇年為單位，進(jìn)而計(jì)算未來5年內(nèi)不同年份上臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)可能的變化趨勢。

以省為空間廣度進(jìn)行臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是地方級(jí)別評(píng)估臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)的一種方式，也是沿海地區(qū)臺(tái)風(fēng)財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。在這樣的空間廣度下，通常選擇市縣行政單元或公里格網(wǎng)單位作為評(píng)估的空間粒度，其中以市縣行政單位為主，以便進(jìn)行臺(tái)風(fēng)財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)費(fèi)區(qū)劃的應(yīng)用。在時(shí)間廣度上，在臺(tái)風(fēng)易損針對(duì)易于發(fā)生臺(tái)風(fēng)的省份而言，省內(nèi)各地臺(tái)風(fēng)出險(xiǎn)的周期通常在1至3年不等，因此宜選擇3年以下時(shí)間作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效時(shí)間廣度。臺(tái)風(fēng)出險(xiǎn)的周期性和季節(jié)性可以判定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的時(shí)間粒度可以是年，季和月為單位，進(jìn)而展現(xiàn)出風(fēng)險(xiǎn)在未來3年內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)的年度、月際變化和季節(jié)差異。

以城鎮(zhèn)為空間廣度進(jìn)行微觀的臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估較為少見，主要服務(wù)于城市防臺(tái)風(fēng)重點(diǎn)區(qū)域的識(shí)別和避難場所的選擇。一般以城鎮(zhèn)為空間廣度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，通常選擇街區(qū)單元作為空間粒度。如遇臺(tái)風(fēng)頻發(fā)的城市(廈門、深圳等)，臺(tái)風(fēng)的發(fā)生周期較短，通常一兩年變發(fā)生一次，因此城鎮(zhèn)臺(tái)風(fēng)評(píng)估的時(shí)間廣度宜選擇1～2年，而在時(shí)間粒度上可以選擇月甚至周為單位。

臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空尺度選擇的建議如表3所示。

表3 臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空尺度

5 總結(jié)

同任何事物一樣，風(fēng)險(xiǎn)也存在著時(shí)空差異。自然災(zāi)害作為一種自然和社會(huì)現(xiàn)象，它的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空差異研究有助于人們更加微觀地認(rèn)識(shí)災(zāi)害本身和風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)性，為有效防御災(zāi)害和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)提供更有力的支持。在自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空差異研究之前，首要解決的關(guān)鍵問題便是確定風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空差異評(píng)價(jià)單元，即時(shí)空尺度。本文就自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空差異表達(dá)和時(shí)空尺度選擇(包括時(shí)空廣度與粒度)進(jìn)行了初步探討，并就典型的災(zāi)害時(shí)空尺度提出了建議，旨在為風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空差異的評(píng)估研究奠定基礎(chǔ)。在后續(xù)的研究中將會(huì)提出自然災(zāi)害分析差異的評(píng)估技術(shù)及時(shí)空風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖的制作。

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