GIS技術(shù)在氣象災害風險區(qū)劃中的應用

王亞軍，蘇 博，毛立昕，魏代棟，馬繹皓（.甘肅省蘭州市皋蘭氣象局，蘭州 7000；.陜西省銅川市王益區(qū)氣象局，銅川 77000；.甘肅省蘭州市皋蘭氣象局，蘭州 7000）

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GIS技術(shù)在氣象災害風險區(qū)劃中的應用

王亞軍1，蘇 博2，毛立昕1，魏代棟1，馬繹皓3
（1.甘肅省蘭州市皋蘭氣象局，蘭州 730200；2.陜西省銅川市王益區(qū)氣象局，銅川 727000；3.甘肅省蘭州市皋蘭氣象局，蘭州 730200）

摘 要：文章分析1981～2010年皋蘭縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象災害（干旱、沙塵暴、暴雨洪澇和冰雹）數(shù)據(jù)，通過對孕災環(huán)境敏感性、致災因子危險性、承載體易損性以及防災減災能力等多因子綜合分析，利用GIS技術(shù)和加權(quán)綜合評價法，以及層次分析法對災害風險進行等級劃分。結(jié)果表明：黑石和西岔處于干旱、沙塵暴和冰雹災害的高風險區(qū)；九合和什川為暴雨洪澇高風險區(qū)，干旱、沙塵暴和冰雹低風險區(qū)。

關(guān)鍵詞：氣象災害 GIS 皋蘭縣 風險區(qū)劃

隨著生態(tài)環(huán)境的惡化（全球變暖、土地沙漠化等）和人類活動的變化（城市化、人口增長、亂卡濫伐）等因素，造成世界各地災害頻發(fā)。全球氣候變化，為人類及生態(tài)系統(tǒng)帶來冰川消融、海平面上升、生態(tài)系統(tǒng)改變，以及高溫熱浪、干旱、暴雨冰凍等一系列極端天氣、氣候災難，因此，造成人民財產(chǎn)的損失進一步加劇。如此異常的氣候變化和災害事件，已經(jīng)引起國家和地方政府的高度重視。

伴隨著3S技術(shù)的快速發(fā)展，世界各國不斷利用3S技術(shù)，在干旱、山體滑坡、洪澇、地震等領(lǐng)域廣泛的運用，為各國社會經(jīng)濟發(fā)展做出了巨大貢獻。同時，也完成了大量的基礎(chǔ)研究工作。隨著我國空間技術(shù)的發(fā)展，3S技術(shù)成為近年來國內(nèi)災害監(jiān)測工作者們研究的重點內(nèi)容。在旱災、沙塵暴災害、洪澇災害等方面，充分顯示出3S技術(shù)快速準確的優(yōu)點，是災害監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

氣象災害風險是指氣象災害發(fā)生及給人類社會造成損失的可能性。該文研究氣象災害風險區(qū)劃是在對皋蘭縣氣象災害進行調(diào)查、統(tǒng)計和分析的基礎(chǔ)上，通過對災害致災因子、孕災環(huán)境、承載體以及防災減災能力等因子綜合分析，分析導致災害發(fā)生的強度和頻度，對氣象災害繪制風險區(qū)劃圖，易損性及潛在的影響進行估計。

1 研究區(qū)域的概況

皋蘭縣位于東經(jīng)103°32′～104°22′，北緯36°05′～36°50′之間，地處甘肅省中部，蘭州市東北部，東鄰白銀市白銀區(qū)，東南跨黃河與榆中縣接壤，南接蘭州市城關(guān)區(qū)，西南與安寧區(qū)、西固區(qū)毗鄰，西連永登縣，北依白銀市景泰縣。轄區(qū)東西最大距離60 km，南北最大距離84 km，總面積2 556 km2。皋蘭縣轄區(qū)包括石洞、西岔、什川、忠和、九合、黑石川、水阜等7個鎮(zhèn)?？?cè)丝?8.084萬人，其中，城鎮(zhèn)常住人口3.008萬人，漢族有17.891萬人，占總?cè)丝跀?shù)的98.93%，有藏族、回族、蒙古族、滿足、土族5個少數(shù)民族共1 929人。據(jù)統(tǒng)計，氣象災害占皋蘭縣自然災害的80%以上，每年因氣象災害造成的經(jīng)濟損失，約占當年GDP的1%～3%，對皋蘭縣經(jīng)濟社會發(fā)展、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民群眾生命財產(chǎn)安全和生態(tài)環(huán)境等造成較大影響。

1.1 皋蘭縣地形地貌

皋蘭縣地處隴西黃土高原西北部，是東祁連山褶皺帶與隴西沉降盆地間的過渡區(qū)，石質(zhì)山地與黃土丘陵地貌交錯分布。地勢為北高南低、西高東低，呈西北向東南傾斜，山脈多為南北走向，海拔高度在1452.4～2 454 m之間，相對高差近1 km。境內(nèi)丘陵溝壑縱橫，溝壑密度2.64 km/km2，梁峁起伏、川梁相接，并由西北向東南呈帶狀分布。境內(nèi)共有0.5 km以上的大小砂、土溝4 977條，全長6 743.7 km，這是該縣水土流失侵蝕溝的發(fā)源地。

1.2 皋蘭縣氣候概況

皋蘭縣屬溫帶半干旱氣候，主要特點為氣候干燥、四季分明、雨熱同期、日照充足、蒸發(fā)量大、晝夜溫差大、降水量少，且時空分布不均，災害性天氣頻繁發(fā)生。多年平均氣溫7.4℃、極端最低氣溫-27.7℃（2008年1 月30日）、極端最高氣溫38.9℃（2000年7月24日）、最低月平均氣溫-11.6℃（1993年1月）、最高月平均氣溫22.7℃（2010年7月）、平均氣溫年較差為29.0℃、最大日較差29.0℃、高溫天氣年平均出現(xiàn)9 d，且集中在6～8月。2006年，高溫天氣多達26 d。年平均降水量240.3 mm，年平均降水日數(shù)73 d，最多達88 d（1988年），最少56 d（1997年），年極端最大雨量為354.3 mm （1985年），年極端最少雨量154.9 mm（1982年），降水主要集中在5～9月，且7月降水最多。年平均蒸發(fā)量1 543.8 mm，年均日照2 415.5 h，年平均無霜期為160 d，最長達197 d，最短為132 d。

1.3 皋蘭縣自然災害情況

主要災害有干旱、沙塵暴、霜凍、冰雹、洪澇、雪災等。

旱災：干旱出現(xiàn)的頻率高達87%，十年九旱且一年四個季度均可能發(fā)生，以春旱、唇膜初夏旱、伏旱的危害最為嚴重。

沙塵暴：沙塵的主要源來自于河西地區(qū)，且本地裸露的地表，提供了重要的補充，全縣年平均沙塵暴天數(shù)為6 d，全年都可能出現(xiàn)。

冰雹：年均出現(xiàn)1.4次，影響范圍小，持續(xù)時間短，來勢猛，強度大，一般伴有暴雨洪澇和大風。根據(jù)1985～2010年皋蘭氣象站的記錄，共出現(xiàn)冰雹76次，主要集中在4月下旬到9月下旬，最多年份發(fā)生12次。

洪災：平均7～8年出現(xiàn)1次，多集中在6～8月，最嚴重的1次發(fā)生在1977年8月4日，是百年難遇的特大性災害，全縣42個生產(chǎn)大隊，183個生產(chǎn)小隊受災，受災面積0.103萬hm2，損失糧食20萬kg。2001年8月28日的日降水量46.8 mm，是有觀測資料以來，出現(xiàn)的最大一次暴雨過程。

雖然這種“8+2”模式心電圖對冠心病患者LM/3支病變及其預后有相當高的預測價值，但是這種心電圖模式并不總是由左主干/等同左主干病變所導致的。其他臨床情況(如急性肺栓塞[18]、心肌肥厚、微血管病變[13]、急性主動脈夾層[19]等)下，也可以出現(xiàn)“8+2”心電圖特點，因此在臨床工作中要根據(jù)不同的臨床狀況進行考慮。

雪災：最大1次發(fā)生在1982年5月12日，雨夾雪14.3 mm，積雪深度7 cm。

霜凍：初霜凍的平均出現(xiàn)日期為10月4日，終霜凍為4月27日，出現(xiàn)時常伴有大風、降雪等天氣，氣溫驟降，會給農(nóng)作物造成重大損失。

2 數(shù)據(jù)資料和研究方法

2.1 氣象數(shù)據(jù)

該文采用甘肅省皋蘭縣氣象站1981～2010年的干旱、沙塵暴、冰雹，以及洪澇地理信息數(shù)據(jù)和皋蘭縣社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

干旱、沙塵暴、冰雹及洪澇的風險區(qū)劃是基于風險災害理論、洪澇形成機制，通過對孕災環(huán)境敏感性、致災因子危險性、承載體易損性及防災減災能力等多因子綜合分析，并運用GIS技術(shù)和加權(quán)綜合評價法，對災害風險進行等級劃分。

3 皋蘭縣三種氣象災害的風險區(qū)劃及分析

3.1 干旱風險區(qū)劃

干旱風險區(qū)劃主要從致災因子危險性、孕災環(huán)境敏感型性、承災體易損性（基于GIS的赤峰干旱）3個方面，進行綜合分析得到。密集的河網(wǎng)、高效的灌溉系統(tǒng)，可以有效緩解干旱，孕災環(huán)境敏感性將和網(wǎng)密度作為指標；承災體易損性分析主要以人口密度、經(jīng)濟密度、耕地比為基本要素。最后，將上述3個方面內(nèi)容，利用加權(quán)綜合與層次分析法得到干旱風險區(qū)劃圖和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)干旱風險排名表。干旱風險分區(qū)由北到南遞減，西岔、黑石和石洞為干旱高風險區(qū)；其他幾個鄉(xiāng)鎮(zhèn)為干旱次低風險區(qū)。

3.2 皋蘭縣冰雹風險區(qū)劃

冰雹災害的風險區(qū)劃主要從致災因子危險性、孕災環(huán)境敏感性、承災體易損性等3個方面，進行綜合分析得到。孕災環(huán)境敏感性將地形地貌作為主要指標，在迎風坡容易形成冰雹的易發(fā)區(qū)域；承災體易損性分析，主要以人口密度、經(jīng)濟密度、耕地比為基本要素。最后，將上述3個方面內(nèi)容進行加權(quán)疊加，得到冰雹風險區(qū)劃圖和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)冰雹風險排名表。冰雹的風險區(qū)劃總體上，與冰雹災害的空間分布相對應，同時又受到地形和經(jīng)濟、人口密度分布的影響，由北到南遞減，黑石、西岔的北部為冰雹高風險區(qū)；什川中部為冰雹低風險區(qū)。

3.3 皋蘭縣沙塵暴風險區(qū)劃

沙塵暴災害的風險區(qū)劃主要從致災因子危險性、承災體易損性、防災減災能力等3個方面，進行綜合分析得到。承災體易損性分析，主要以人口密度、經(jīng)濟密度、耕地比為基本要素；防災減災能力分析，主要考慮建筑物工程及森林的抗風能力。最后，將3個方面內(nèi)容加權(quán)疊加，得到沙塵暴風險區(qū)劃圖和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)沙塵暴風險排名表。石洞西北部、西岔中部為沙塵暴高風險區(qū)；忠和和什川的南部、水阜中部為沙塵暴低風險區(qū)。

3.4 皋蘭縣洪澇災害風險區(qū)劃

洪澇災害的風險區(qū)劃主要從致災因子危險性、孕災環(huán)境敏感性、承災體易損性、防災減災能力等4個方面，進行綜合分析得到。孕災環(huán)境敏感性分析，主要考慮地形因子，如坡度及高度、河網(wǎng)密度等2個方面；承災體易損性分析，主要以人口密度、經(jīng)濟密度、耕地比為基本要素；防災減災能力分析是指，分析為減少洪澇災害所致?lián)p失而進行的一系列工程和非工程措施，主要考慮人均國民生產(chǎn)總值。最后，將4個方面內(nèi)容加權(quán)疊加，得到暴雨洪澇風險區(qū)劃圖和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴雨洪澇風險排名表。九合大部、忠和西南角為暴雨洪澇高風險區(qū)；黑石北部和南部、西岔北部、石洞的西南部、水阜中部為暴雨洪澇低風險區(qū)。

4 結(jié)論與討論

該文研究根據(jù)皋蘭縣1981～2010年災情數(shù)據(jù)分析得出干旱、沙塵暴、暴雨洪澇和冰雹災害的風險區(qū)劃，并得到結(jié)論。

（1）干旱風險分區(qū)由北到南遞減，西岔、黑石和石洞為干旱高風險區(qū)；其他幾個鄉(xiāng)鎮(zhèn)為干旱次低風險區(qū)。

（2）冰雹的風險區(qū)劃總體上與冰雹災害的空間分布相對應，同時

又受到地形和經(jīng)濟、人口密度分布的影響，由北到南遞減，黑石、西岔的北部為冰雹高風險區(qū)；什川中部為冰雹低風險區(qū)。

（3）石洞西北部、西岔中部為沙塵暴高風險區(qū)；忠和和什川的南部、水阜中部為沙塵暴低風險區(qū)。

（4）九合大部、忠和西南角為暴雨洪澇高風險區(qū)；黑石北部和南部、西岔北部、石洞的西南部、水阜中部為暴雨洪澇低風險區(qū)。

以上結(jié)論的得出，有利于明確皋蘭縣主要氣象災害的特點和防御重點，指導未來10年皋蘭縣氣象防災減災工作。

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