中国台风灾害综合风险评估研究

中国台风灾害综合风险评估研究博士学位论文答辩博士生：周俊华导师：史培军教授北京师范大学资源学院灾害与公共安全研究所北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室二零零四年十二月十八日内容提要研究背景和研究目标西北太平洋热带气旋风险分析中国台风灾害综合风险评估台风灾害风险管理结论和讨论中国台风灾害综合风险评估研究台风灾害主要由大风、暴雨、风暴潮及其引发的次生灾害所造成。风暴潮巨浪台风致灾因子强风暴雨一研究背景与研究目标每年平均7.2次台风登陆中国大陆中国台风土地:12.5%人口:38.9%GDP:57.3%财政收入:61.6%一研究背景与研究目标年平均200亿损失1996损失达到970.7亿元损失有增加的趋势严重的台风灾害损失中国台风灾害经济损失（2000年不变价格）y=14.751x+108.390200400600800100012001985199019952000年份经济损失（亿元）970.7一研究背景与研究目标台风灾害是我国的主要灾害，每年带来严重的经济损失与人员伤亡，威胁到沿海的区域可持续发展从全球变化角度看，虽然不足以证明西北太平洋台风发生频率和平均强度有增加的趋势，但是少有的极具破坏力的强台风会随着全球海平面温度的升高而相应增加。这就说明少数台风灾害可能会造成更为严重的影响。“开展全国自然灾害的风险分析……急需开展重要经济开发区的自然灾害风险综合分析和城市重大自然灾害的风险分析”《中国21世纪议程：中国21世纪人口、环境与发展白皮书》对于台风灾害的社会经济影响，特别是风险研究方面，研究还比较少。而美国早在1980年代，就全面开展了加勒比海沿岸地区飓风灾害风险评估工作（HowardKunreuther，etal.,1998）选题依据一研究背景与研究目标国内外研究进展－自然灾害综合风险评估（1）主要灾害学派致灾因子学派承灾体学派孕灾环境学派灾害系统学派从要素到综合一研究背景与研究目标当前灾害与风险研究都高度重视人类活动在灾害与风险形成中的作用机制，并应将二者的研究紧密结合起来（Ikeda，2003）。灾害研究中，将灾害脆弱性评价与风险评价相结合；风险研究中，将风险评价与形成风险的致灾因子危险性评价相结合；灾害防御政策制定中，将减灾工程措施与非工程措施相结合；风险管理中，将风险管理的政策制定等非工程措施与风险控制的工程措施相结合总之，综合风险研究已成为与全球变化研究相类似的多学科交叉研究的综合学科前沿领域；与全球变化科学和可持续发展科学的发展一样，正在走向更高层次的综合与集成研究阶段，它们共同构成地球系统科学发展的主要方向（史培军等，2004）。一研究背景与研究目标国内外研究进展－自然灾害综合风险评估（2）灾害风险评估广义概念：孕灾环境稳定性评估致灾因子危险性评估承灾体脆弱性评估狭义概念：致灾因子及其可能造成的灾情之超越概率的估算Risk=Probability×Consequences(风险)（事件概率）（可能灾情）DangerHazardRisk(危险)（危险性）（风险）灾害系统风险评估灾害风险评估一研究背景与研究目标19世纪，台风有一些零星的记录。20世纪初，一些学者对东亚台风的生成、路径和结构都有所研究。1940年代，气象开始用飞机探测台风，也包括雷达等。1950年代，李宪之提出“台风生成综合学说”理论锐尔的《热带气象学》、竺原彰的《台风论》、高由禧和曾佑思的《台风路径图及其一些统计》、陈锡章的《太平洋台风的发生发展和赤道天气图》。1960年代和1970年代，台风的数值模拟Charnay、Eliassen（1964）、Oogama（1964）等人提出的CISK机制（即热带气旋发生发展的第二类条件不稳定理论）。1970年代末以来，台风实验陈联寿和丁一汇合著的《西北太平洋概论》1980年代以来，Oogama（1982）等人提出的多尺度相互作用促使热带气旋的形成和发展的理论。国内外研究进展－台风形成机理一研究背景与研究目标近百多年来的台风资料，对台风的年际变化、季节变化、发生源地和强度的时空分布特征、路径类型等方面进行了统计分析和地理描述。1.从空间上看在全球范围内，西北太平洋的台风总数和年均次数最多。西北太平洋台风生成最集中的地区主要分布在中国南海、菲律宾群岛以及马里亚纳海群岛附近（陈世荣，1990）。西北太平洋台风出现最多的区域大约在147.5ºE和10º-30ºN以西到105ºE和20ºN呈三角形区域（乐群，董谢琼，马开玉，2000）。登陆我国的台风主要集中在18º-26ºN，及从海南到福建的南方各个省份（陈敏，郑永光，桃祖钰，1999）。一研究背景与研究目标国内外研究进展－台风时空分布1949年以前台风频数偏少，平均每年20次，最多是1938年共出现32次，最少是1885和1901年仅有9次（乐群，董谢琼，马开玉，2000）；1949年以后台风频数明显增多，平均每年35.6次（陈敏，郑永光，桃祖钰，1999）。1950年代台风数目目有所下降，而从1959年到1972年，热带气旋数目增多，然后又开始下降，除了1980年代后期和1990年代初期略有增加外，一直保持这种下降趋势。特别是1990年代后期，几乎达到了最低值（J.C.Chan,J.E.Shi,1996）。多登陆台风年主要出现在1880年代末，及1960年代到1970年代（王绍武，龚道溢，陈振华，1999）。登陆华东和华南的台风具有3-5年的周期震荡（田辉，马开玉，林振山，1998）。2.从时间上看国内外研究进展－台风时空分布一研究背景与研究目标台风灾害致灾因子的研究，主要集中在台风频率分布图研究上，很多地图集刻画了台风影响地区的台风分布规律《中华人民共和国气候图集》（2002）《中华人民共和国自然地图集》（1999）《中国自然灾害地图集》（张兰生主编，1992）《中国自然灾害系统地图集》（史培军主编，2003）《西北太平洋热带气旋气候图集》（1982）国内外研究进展－台风致灾因子风险分析一研究背景与研究目标XRMWRgaleVmrV)()(V(r)－距离台风中心为r的大风风速Vm－最大风速Rgale－最大半径RMW－最大半径台风结构风眼SwissRe,PartnerRe,1997一研究背景与研究目标建筑物易损性方面海岸带对台风暴雨和风暴潮的抵御能力社会经济的角度分析区域脆弱性国内外研究进展－台风灾害脆弱性分析一研究背景与研究目标许启望等（1998）对利用经验关系式采用直接经济损失和灾度二个综合性因子进行台风风暴潮灾害的损失评估。卢文芳计算了1949-1990年影响上海地区台风造成的人员伤亡、农田受淹、房屋倒损三方面的灾情指数，并在此基础上划分灾害等级（卢文芳，1995）。林继生等发展了国民经济直接损失模式（ELM）和倒损房屋数量模式（HCM和HDM）等灾害损失预测模式（林继生，罗金玲，1995）。美国旅游保险公司（Traveler’sInsuranceCompany）的研究小组对台风损失估价做了比较全面的研究（Friedman的模式）。中国国家气象局也建立起基于经验和统计的台风损失预测模型（YaoX.,TianC.andFanY.,1993）。台风综合灾情指数（黄崇福，2000；樊琦，梁必骐，2000；丁燕，史培军，2002）。国内外研究进展－台风损失评估一研究背景与研究目标马宗晋等，灾度；刘燕华等，损失深度；于庆东等，生命损失价值灾度判别法、模糊综合评判、物元分析、神经网络等灾情等级模型。美国加勒比海灾害减轻项目（CaribbeanDisasterMitigationProject），TAOS系统（JanCVermeiren,1997），这个系统的精度相对于传统的WHAFIS和SLOSH模式有比较大的提高。美国也很早对Camille台风进行模拟，给出了50英里海岸线每年发生台风或者强台风的概率（美国商业部，1976），同时运用经济模型，用1970年的参数预测2000年的社会经济状况，以此推断同样强度的台风对生命和财产的影响。目前对台风灾害风险评估仍未有成熟的方法，国内已有的研究主要是台风危险性分析，其手段主要是找出与台风相关因子，然后进行打分评估。丁燕等（2002）提出了台风综合评估模型，在不考虑防灾减灾措施下的风险值模型综合考虑了致灾因子和承灾体易损性，但是对于选择合适的指标体系和权重、考虑环境影响因素等还需要进一步的研究。国内外研究进展－台风灾害风险研究一研究背景与研究目标（1）灾害综合风险评估，是对灾害系统进行全面的风险评估，包括致灾因子风险分析、承灾体脆弱性评价、孕灾环境稳定性评估等方面。（2）中国台风灾害综合风险研究比较少。基本认识一研究背景与研究目标针对中国台风灾害系统研究的现状，在分别建立致灾因子时空强可能性模型、承灾体脆弱性评价模型和台风损失评估模型的基础上，对中国台风灾害进行综合风险评估，并应用评估结果，进一步探讨台风灾害风险管理模式和预防措施。研究目标一研究背景与研究目标西北太平洋台风灾害时空分异规律风险评估对海洋经济影响评估陆地台风灾害致灾风险评估损失评估危险性评估潜在损失模拟台风灾害风险管理保险部门政府部门数据库的建立1949-2000年共计51年的热带气旋年鉴资料。热带气旋概况、热带气旋纪要表、热带气旋对我国的影响简表、热带气旋路径图、热带气旋中心位置资料二西北太平洋热带气旋风险分析基本信息主要有（1）台风简要信息：台风序号、名称、起始日期、终止日期、强度等级、中心气压极值、最大风速极值、源地经纬度、登陆点的经纬度、登陆时的风速级别、登陆时的中心气压、路径趋向等。（2）每6小时台风中心为主信息：热带气旋灾害编号、名称、中心位置经纬度、中心气压、最大风速等。热带气旋的年际年内变化y=-0.0133x2+0.4871x+39.648202530354045505560651949195319571961196519691973197719811985198919931997次数年1949－2000年西北太平洋共发生热带气旋1444次，平均每年27.77个。登陆次数2345678910111213频数3472119221598871每年登陆台风数频率二西北太平洋热带气旋风险分析36(1.76%)23(1.12%)29(1.42%)49(2.39%)68(3.32%)149(7.28%)303(14.79%)435(21.24%)394(19.24%)283(13.82%)180(8.79%)99(4.83%)050100150200250300350400450500123456789101112月份次数/次0510152025百分比/%次数百分比热带气旋在2月份发生次数最少，然后逐渐增多，8月份发生次数最多，然后从9月份又逐渐减少。另外可以看到，热带气旋集中发生在7、8、9、10这4个月，占到了总数的68.6%。热带气旋的年际年内变化二西北太平洋热带气旋风险分析热带气旋路径频数统计(1949-2000)单个台风1年统计50年统计二西北太平洋热带气旋风险分析1º×1º经纬度网格统计二西北太平洋热带气旋风险分析西北太平洋热带气旋路径频数分布（1949-2000）北京慕尼黑保险公司，2000二西北太平洋热带气旋风险分析1950S1960S1970S1980S1990S年际变化春季夏季秋季冬季多数台风在10-20°N之间向偏西方向移动，于菲律宾吕宋岛东侧的海面上分成三部分：一部分向西进入南海北部后又分成两支，一支继续西行，经我国海南省及其附近海面到达越南北部，另一支北上登陆广东；另一部分向东北方向移动经我国台湾省后在东南沿海登陆，或继续北上移往山东半岛、辽东半岛一带；还有一部分转向移往日本。热带气旋路径图二西北太平洋热带气旋风险分析少数台风沿20°N附近西移，到130°E左右向西北方向进入东海，然后北移经朝鲜半岛南部转向日本。N=log10(v12＋v22＋……＋Vn2),vn表示各次热带气旋