長白山地區(qū)多災(zāi)種自然災(zāi)害風(fēng)險與生態(tài)安全綜合評價研究

楊亞清 薄萬福 楊亞坤

（1.長白山氣象局，吉林 長白山 133613；2.延邊朝鮮族自治州氣象局，吉林 延吉 133000）

目前，世界各地自然災(zāi)害頻發(fā)，因此如何降低自然災(zāi)害風(fēng)險成為人們關(guān)注的重點之一。處于中朝邊界的長白山天池火山一旦噴發(fā)，所帶來的經(jīng)濟及生態(tài)損失將是無可估量的。此外，各種地質(zhì)災(zāi)害、森林資源破壞、水源污染、極端天氣等事件屢次發(fā)生，對長白山地區(qū)的生態(tài)安全及可持續(xù)發(fā)展造成了嚴重威脅。因此，下面概述長白山地區(qū)的多種自然災(zāi)害風(fēng)險及生態(tài)安全狀況，以此來綜合評價該地區(qū)的生態(tài)安全水平。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 概況

長白山火山區(qū)是火山噴發(fā)比較集中的區(qū)域，該區(qū)域主要位于吉林省東部，北部和南部分別與黑龍江省和遼寧省接壤，毗鄰朝鮮和俄羅斯。該地區(qū)包含5個縣市，即長白縣、安圖縣、臨江市、撫松縣和和龍市。該地區(qū)有圖們江、松花江和鴨綠江等，水資源豐富［1］。

1.2 研究方法

1.2.1 極差法。由于指標層的各個指標具有不同的屬性與量綱，而且指標間數(shù)量級存在明顯的差異，在進行評價計算前，為了消除各指標量綱的不同影響，采用極差法對各指標進行無量綱標準化處理，將其規(guī)范化為隸屬于［0，1］內(nèi)的極大型指標。

1.2.2 層次分析法。層次分析法的基本步驟如下：①建立層次結(jié)構(gòu)模型；②構(gòu)造成對比較陣；③計算權(quán)向量并做一致性檢驗，即對于每一個成對比較陣計算最大特征根及對應(yīng)特征向量，利用一致性指標、隨機一致性指標和一致性比率做一致性檢驗；④計算組合權(quán)向量并做組合一致性檢驗，即計算最下層對目標的組合權(quán)向量，并根據(jù)公式做組合一致性檢驗［2］。

1.2.3 綜合指數(shù)法。該方法主要是用來對多災(zāi)種自然災(zāi)害風(fēng)險水平的生態(tài)安全綜合指數(shù)進行相應(yīng)的計算，所采用的公式如下：

式（1）中，R為基于多種自然災(zāi)害風(fēng)險水平的生態(tài)安全綜合指數(shù)值，Zi為各自指標標準值，Wi為各指標的權(quán)重，其中i=1，2，3，……。

2 長白山地區(qū)多災(zāi)種自然災(zāi)害風(fēng)險的生態(tài)安全評價

2.1 生態(tài)安全評價模型

生態(tài)安全評價采用壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型（Pressure State Response，PSR），該模型具有明確的因果關(guān)系及較強的綜合性能，因此適用范圍較廣。人類所進行的各種活動不一定會直接帶來環(huán)境壓力，環(huán)境狀態(tài)的改變不一定是環(huán)境變化所導(dǎo)致的。對于環(huán)境的變化，需要采取防止環(huán)境退化、提高環(huán)境治理的有效舉措。

2.2 生態(tài)安全評價指標體系的構(gòu)建

在PSR 模型基礎(chǔ)上，融合長白山各種自然災(zāi)害風(fēng)險水平、該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境及經(jīng)濟發(fā)展狀況，遵循科學(xué)可操作、實用性等原則，選取20個指標樣本，參考生態(tài)系統(tǒng)的壓力狀態(tài)及響應(yīng)等多方面數(shù)據(jù)，建立多種自然災(zāi)害風(fēng)險生態(tài)安全綜合評價指標體系［3］。再將該體系分為3 個層次，包括目標層、準則層及指標層，詳細情況如表1所示。

2.3 生態(tài)安全指數(shù)的計算

評價多災(zāi)種自然災(zāi)害風(fēng)險生態(tài)安全指數(shù)，需要運用100 m×100 m的柵格，借助地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）工具獲取評價單元中的指標數(shù)值。各獨立的評價單元能對空間信息進行承載。由于數(shù)據(jù)源不同，所運用的評價指標也會有所差異，因此需要根據(jù)空間精度不同，使用適宜的量化方法：①核算統(tǒng)計單元中人口密度、生產(chǎn)總值等縣市級行政指標，可以采用矢量化方法，重新在100 m×100 m的柵格中選取矢量化指標樣本；②統(tǒng)計部分道路的影響程度、需要利用的土地類型等樣本數(shù)據(jù)，可以直接在100 m×100 m 的柵格中直接進行采樣，不需要再次計算；③運用空間插值，可以在處理降雨或者觀測空間點狀數(shù)據(jù)之后，在100 m×100 m 的柵格中進行重采樣。

表1 基于多災(zāi)種自然災(zāi)害風(fēng)險的生態(tài)安全綜合評價指標體系

此外，采用極差法，可以標準化處理指標。應(yīng)用層次分析法，可以確定指標權(quán)重，再經(jīng)過相關(guān)的計算及檢驗后，可以得出CI總=0.031 8，RI總=1.330 3，CR總=0.023 7＜0.10，核算后的數(shù)據(jù)與上述表格中所得的權(quán)重計算結(jié)果是一致的。綜上所述，可以借助綜合指數(shù)模型，加權(quán)空間疊加評價指標圖層，以此來對每個評價單元中的多災(zāi)種自然災(zāi)害風(fēng)險生態(tài)安全綜合指數(shù)進行有效的核算。

2.4 生態(tài)安全評判標準

目前，可以將長白山地區(qū)生態(tài)安全水平劃分為相關(guān)5個等級，分別為不安全等級、較不安全等級、臨界安全等級、較安全等級和安全等級。安全等級越高，該地區(qū)生態(tài)安全狀況越佳。

①不安全等級。該等級生態(tài)環(huán)境惡劣、系統(tǒng)服務(wù)功能退化嚴重，生態(tài)結(jié)構(gòu)不完整。對該等級區(qū)域進行生態(tài)修復(fù)難度大，并且該等級區(qū)域易發(fā)生生態(tài)災(zāi)害。

②較不安全等級。與不安全等級相比，該等級內(nèi)區(qū)域也存在生態(tài)結(jié)構(gòu)破壞、系統(tǒng)功能退化等問題，同樣對該地區(qū)進行恢復(fù)難度大，易發(fā)自然災(zāi)害。

③在臨界安全等級中，時常會發(fā)生生態(tài)災(zāi)害，并且生態(tài)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)服務(wù)功能遭到不同程度破壞。

④對于較安全等級及安全等級的生態(tài)環(huán)境來說，具有高質(zhì)量的生態(tài)環(huán)境，但是相比較安全等級，安全等級具有非常強的抗干擾能力，并且具有完整的生態(tài)結(jié)構(gòu)，不易發(fā)生自然災(zāi)害。

3 結(jié)果與分析

3.1 基于像元水平的評價結(jié)果

根據(jù)長白山地區(qū)多災(zāi)種自然災(zāi)害風(fēng)險生態(tài)安全等級劃分結(jié)果，可得知臨界安全等級面積占比為41.53%，較安全等級面積占比為34.82%，安全等級面積占比為10.04%，較不安全等級面積占比為7.28%，不安全等級面積占比為6.33%（見表2）。由此可以看出，長白山地區(qū)的生態(tài)安全水平處在臨界安全等級。根據(jù)該等級特性可以看出，長白山地區(qū)整體生態(tài)環(huán)境及系統(tǒng)服務(wù)功能遭到破壞，無法抵御外界的干擾［4］，并且具有非常差的自我修復(fù)能力，易發(fā)生生態(tài)災(zāi)害。長白山所屬縣市安全等級劃分為：不安全等級主要分布在龍市東北部、臨江市西南部，較不安全等級主要分布在安圖縣中部及北部區(qū)域，臨界安全等級主要分布在長白山火山東、西兩端地區(qū)，較安全等級主要分布在安圖縣和長白縣南、北兩端境內(nèi)，安全等級主要分布在長白山國家級自然保護區(qū)內(nèi)。

表2 長白山地區(qū)多災(zāi)種自然災(zāi)害風(fēng)險生態(tài)安全等級劃分結(jié)果

總的來說，對生態(tài)環(huán)境造成較大破壞的區(qū)域主要位于工農(nóng)業(yè)發(fā)達、人口密集、人為開發(fā)嚴重、經(jīng)濟發(fā)展水平比較高的區(qū)域，而生態(tài)水平發(fā)展比較高的區(qū)域往往是處在國家三級保護區(qū)或者林地、濕地等自然土地覆蓋區(qū)域。此外，對生態(tài)環(huán)境破壞比較大的區(qū)域，還包含易發(fā)生各種自然災(zāi)害的區(qū)域。因此，生態(tài)安全水平會受到自然災(zāi)害及人為因素的影響，在兩者的相互作用下，導(dǎo)致土地覆蓋類型的結(jié)構(gòu)和組成產(chǎn)生了相應(yīng)的變化，因此對生態(tài)系統(tǒng)造成一定影響。

3.2 基于行政單元的評價結(jié)果

經(jīng)過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，各行政單元中，多種自然災(zāi)害風(fēng)險的生態(tài)安全指數(shù)最高的為長白縣，臨江市最低，排在中間的分別為安圖縣、撫松縣和和龍市。由此可以看出，各縣市的生態(tài)安全等級存在非常明顯的差異性，造成這種現(xiàn)象的原因主要是受自然災(zāi)害及社會經(jīng)濟發(fā)展的影響。臨江市和和龍市生態(tài)安全水平處在臨界安全等級；撫松縣生態(tài)安全等級為臨界安全等級及較安全等級，所以該縣具有非常高的生態(tài)安全水平及生態(tài)修復(fù)能力；長白縣和安圖縣生態(tài)水平高，環(huán)境質(zhì)量優(yōu)越。

4 結(jié)語

長白山地區(qū)的自然災(zāi)害生態(tài)安全等級呈現(xiàn)出空間差異性，目前該地區(qū)生態(tài)安全水平處在臨界安全等級，因此整體生態(tài)環(huán)境遭受到了人為及災(zāi)害因素的破壞。相信經(jīng)過加強生態(tài)建設(shè)，長白山地區(qū)的生態(tài)安全水平將會得到提升。