區(qū)域自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合區(qū)劃*
——以廣東臺風(fēng)災(zāi)害人口與經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃為例

余 瀚，郭 浩，王靜愛

(1. 蘭州財(cái)經(jīng)大學(xué) 農(nóng)林經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 自然地理與資源環(huán)境系，甘肅 蘭州 730101；2.北京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)部，北京 100875；3.浙江師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江 金華 321004；4.青海師范大學(xué) 高原科學(xué)與可持續(xù)發(fā)展研究院，青海 西寧 810008)

中國地處西北太平洋沿岸，臺風(fēng)帶來的威脅非常嚴(yán)重。受淹農(nóng)田面積、倒塌房屋數(shù)以及直接經(jīng)濟(jì)損失等臺風(fēng)災(zāi)情仍然呈上升趨勢[1]。廣東是受臺風(fēng)災(zāi)害影響的典型區(qū)域，對臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域分異規(guī)律系統(tǒng)性認(rèn)識，對提高綜合風(fēng)險(xiǎn)防范能力具有重要的科學(xué)與實(shí)踐意義。

自然地理區(qū)劃的概念具有多種內(nèi)涵，可總結(jié)為三類：①區(qū)劃劃分的結(jié)果；②區(qū)劃方法與過程；③認(rèn)識地理特征以及發(fā)現(xiàn)地理規(guī)律的一種科學(xué)方法。自然地理區(qū)劃是方法、過程、結(jié)果的統(tǒng)一體[2-4]。綜合自然災(zāi)害區(qū)劃已有較深入研究[5-15]，但由于系統(tǒng)性的綜合自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃涉及復(fù)雜的指標(biāo)體系、不同的時空尺度、復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系，目前自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究仍以風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度等級分區(qū)為主，本質(zhì)是一種類型區(qū)劃[1]。系統(tǒng)的自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合區(qū)劃是當(dāng)前災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)研究中的亟需解決的熱點(diǎn)與難點(diǎn)問題[13-15]。已經(jīng)開展的研究多集中于特定情景下的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，如綜合氣候變化風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃中選取了IPCC溫室排放情景中的最高溫室氣體排放情景(RCP8.5)與共享社會經(jīng)濟(jì)路徑中的面臨高氣候變化挑戰(zhàn)情景(SSP3)[14]。

自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃服務(wù)國家需求。2020年6月開展的第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查[16]，主要工作內(nèi)容之一是通過開展風(fēng)險(xiǎn)評估和區(qū)劃客觀反映全國和各地區(qū)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)水平，制定單災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃、綜合風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，綜合風(fēng)險(xiǎn)防治區(qū)劃，提升防范化解重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的能力[17]。

本文從區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論出發(fā)，基于廣東臺風(fēng)災(zāi)害人口與經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果，確定系統(tǒng)的區(qū)劃原則、區(qū)劃等級與指標(biāo)體系、區(qū)劃方法，編制了廣東臺風(fēng)災(zāi)害人口經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)綜合區(qū)劃方案。

表1 廣東臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合區(qū)劃研究基本數(shù)據(jù)

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)

依據(jù)區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論，本研究中數(shù)據(jù)可分為孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子、承災(zāi)體以及災(zāi)情(表1)，孕災(zāi)環(huán)境數(shù)據(jù)是一級分區(qū)的基本依據(jù)，致災(zāi)因子與承災(zāi)體數(shù)據(jù)主要用于計(jì)算臺風(fēng)災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)(篇幅關(guān)系另文論述)，作為二級、三級分區(qū)的基本依據(jù)，其中致災(zāi)因子選取了大風(fēng)、暴雨、洪澇[18-23]。歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)主要為廣東臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃提供背景知識。數(shù)據(jù)來源有中國氣象局，中國科學(xué)院上海臺風(fēng)所、中國科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心、國家基礎(chǔ)地理信息中心等。

1.2 區(qū)劃方法

本區(qū)劃前期開展了廣東臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)，從綜合致災(zāi)因子強(qiáng)度、人口與經(jīng)濟(jì)承災(zāi)體社會脆弱性與暴露度三個方面，得到5個重現(xiàn)期情景下(5年、10年、20年、50年、100年一遇)臺風(fēng)災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。

1.2.1 區(qū)劃目的與思路

區(qū)劃主要目的是通過系統(tǒng)性綜合劃分，揭示臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域分異規(guī)律，為相關(guān)部門開展臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范管理工作、相關(guān)保險(xiǎn)業(yè)務(wù)市場地理空間布局、定價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)控制等決策提供科學(xué)依據(jù)。

根據(jù)臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)要素特征，采用“多尺度-多要素-多情景”定量定性相結(jié)合的總體思路(圖1)：①多尺度反映了風(fēng)險(xiǎn)要素的整體性與系統(tǒng)性；②多要素是指臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的多個因素；③多情景區(qū)劃用來表達(dá)風(fēng)險(xiǎn)的未來不確定性，多情景區(qū)劃圖組成圖譜共同反映區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)全貌。

圖1 臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃思路

1.2.2 區(qū)劃原則

依據(jù)自然災(zāi)害區(qū)劃研究的實(shí)踐[5-13, 24-27]，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)的“未來不確定性”[28]，設(shè)定以下區(qū)劃原則：

(1)強(qiáng)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)的不確定性特征。風(fēng)險(xiǎn)不確定性來自其未來屬性[28]。本文應(yīng)用多情景的表達(dá)方法進(jìn)行臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)刻畫，形成多情景之間統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的且可比的分區(qū)圖系統(tǒng)反映風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域分異規(guī)律。

(2)區(qū)劃邊界保證鄉(xiāng)鎮(zhèn)級行政單元完整，遵循區(qū)域共軛原則。

(3)區(qū)劃方法以自下而上的合并為主，結(jié)合自上而下劃分。綜合運(yùn)用多種方法構(gòu)建G-Bu-Bz(Grid-BasicUnit-BasicZone)區(qū)劃綜合定量模型提高區(qū)劃界線的定量程度。

(4)飛地和零散斑塊的調(diào)整與合并以空間近鄰性、凸顯高級別區(qū)域?yàn)閷?dǎo)向。

1.2.3 區(qū)劃等級與指標(biāo)體系

基于時空尺度、要素動態(tài)性、區(qū)域特征、區(qū)劃指標(biāo)數(shù)據(jù)、區(qū)劃結(jié)果表達(dá)，采用三級區(qū)劃等級系統(tǒng)：

①一級區(qū)—孕災(zāi)環(huán)境分區(qū)。區(qū)劃指標(biāo)為海陸位置、地形地貌、河流水系指標(biāo)，系統(tǒng)反映臺風(fēng)災(zāi)害具體災(zāi)種類型的宏觀空間分異規(guī)律。

②二級區(qū)—致災(zāi)因子綜合強(qiáng)度分區(qū)。區(qū)劃指標(biāo)為綜合致災(zāi)因子強(qiáng)度，綜合反映孕災(zāi)環(huán)境約束下，綜合致災(zāi)因子強(qiáng)度的空間分異規(guī)律。

③三級區(qū)—風(fēng)險(xiǎn)等級分區(qū)。區(qū)劃指標(biāo)為綜合風(fēng)險(xiǎn)等級，表達(dá)不同孕災(zāi)環(huán)境約束下，不同強(qiáng)度等級的致災(zāi)因子與人口與社會經(jīng)濟(jì)承災(zāi)體脆弱性-暴露度相互作用形成的綜合風(fēng)險(xiǎn)等級的空間分異規(guī)律。

1.2.4 區(qū)劃方法

G-BU-BZ定量綜合模型(圖2)，是一個包括聚類方法、等級劃分等方法的組合運(yùn)用模式。充分挖掘高時空分辨率數(shù)據(jù)信息，提高分區(qū)界線定量程度。

圖2 G-BU-BZ定量綜合模型

2 結(jié)果分析

2.1 一級區(qū)劃分——孕災(zāi)環(huán)境分區(qū)

參考全球臺風(fēng)災(zāi)害空間分異規(guī)律研究[29]，結(jié)合廣東省實(shí)際狀況，選擇高程、坡度、距海岸線距離、海岸線10 km緩沖區(qū)面積百分比四個指標(biāo)作為廣東臺風(fēng)災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境的具體劃分依據(jù)。臺風(fēng)-大風(fēng)-風(fēng)暴潮災(zāi)害區(qū)由海陸位置直接劃出。以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本單元，按表2統(tǒng)計(jì)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的平原、丘陵、起伏山地面積占比并進(jìn)行多指標(biāo)K均值聚類。參考前期實(shí)地調(diào)研設(shè)定聚類數(shù)目為4，再綜合調(diào)整得到一級分區(qū)(圖3)。

表2 廣東臺風(fēng)災(zāi)害一級分區(qū)指標(biāo)分級閾值

圖3 廣東臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃一級區(qū)分區(qū)(注：基于審圖號為GS(2019)3333號的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，邊界無修改，下同)

A.沿海平原區(qū)(面積占廣東省面積比重：9.61%)：主要受臺風(fēng)—大風(fēng)—風(fēng)暴潮災(zāi)害影響，沿海岸線曲折，地勢平坦，以平原為主，河流入?？谳^多。風(fēng)暴潮災(zāi)害頻發(fā)，易造成海堤損毀或潰壩決口。

B.粵西平原區(qū)(面積占比：3.7%)：主要分布在廣東西南部、雷州半島北部。該區(qū)以平原為主，海拔高度較低，河道寬闊，眾多支流匯合于此，易發(fā)生臺風(fēng)—暴雨—洪澇災(zāi)害。

C.粵西—中部平原丘陵區(qū)(面積占比：22.61%)：主要位于粵西云浮市和肇慶市以北，并貫穿中部，大瑤山、滑石山、九連山南麓，為平原與山地過渡地帶，該區(qū)既有山區(qū)災(zāi)害特征也有平原災(zāi)害特征。

D.粵北—粵東山地丘陵區(qū)(面積占比：18.96%)：主要位于粵北大瑤山、滑石山一帶，一直延伸至粵東的蓮花山脈，地形以山地及相伴的丘陵為主，海拔相對較高，以臺風(fēng)—暴雨—滑坡/泥石流災(zāi)害為主。

E.粵東平原區(qū)(面積占比：2.26%)：主要位于廣東省蓮花山的東南部，主體為潮汕平原，屬韓江水系，河網(wǎng)密布且地勢低洼。臺風(fēng)在山前易形成強(qiáng)烈的暴雨，易形成洪澇災(zāi)害。

F.珠三角平原區(qū)(面積占比：9.52%)：位于珠江支流匯聚入海處，為開闊的平原地貌，城市化率較高，硬質(zhì)化地面面積較大，城市熱島效應(yīng)明顯，暴雨天氣集中，易形成內(nèi)澇。

2.2 二級區(qū)劃分——綜合致災(zāi)因子強(qiáng)度分區(qū)

二級分區(qū)體現(xiàn)了廣東省綜合致災(zāi)因子強(qiáng)度的區(qū)域分異規(guī)律(圖4)。依據(jù)綜合致災(zāi)因子強(qiáng)度，將其劃分為5個等級：強(qiáng)、較強(qiáng)、中等、較弱、弱。5個重現(xiàn)期情景采用同一閾值保證可比性，且5年、100年一遇兩個極端情景中都至少包含3個等級。5個重現(xiàn)期情景下分別劃分出二級區(qū)13、16、18、14、12個。致災(zāi)因子分異體現(xiàn)了從沿?！獌?nèi)陸遞減的地帶性分異模式，以及局地地形引起的非地帶模式。

2.3 三級區(qū)劃分——綜合風(fēng)險(xiǎn)等級分區(qū)

三級分區(qū)體現(xiàn)了廣東省綜合致災(zāi)因子強(qiáng)度的區(qū)域分異規(guī)律(圖5)。依據(jù)綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，將其劃分為高、中、低共3個等級。5個重現(xiàn)期情景均采用同樣閾值標(biāo)準(zhǔn)保證可比性，沿海與內(nèi)陸區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級閾值采用不同標(biāo)準(zhǔn)，突顯內(nèi)陸城鎮(zhèn)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。綜合風(fēng)險(xiǎn)分異呈現(xiàn)了從沿海-內(nèi)陸遞減的地帶性分異模式，以及承災(zāi)體分異引起的非地帶模式。

2.4 綜合區(qū)劃方案

將三級分區(qū)結(jié)果進(jìn)行空間疊加，依據(jù)區(qū)劃原則、歷史災(zāi)情信息等進(jìn)行細(xì)部綜合調(diào)整，得到系統(tǒng)的廣東臺風(fēng)災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方案(圖6，表3)。主要調(diào)整包括：①去除零碎斑塊，界線附近過于零碎的低等級斑塊，就近與高等級區(qū)合并；②多重現(xiàn)期情景協(xié)調(diào)，修正多情景下各等級自相矛盾的劃分。

各級分區(qū)命名原則：一級區(qū)、二級區(qū)直接使用前述相應(yīng)等級分區(qū)中命名，三級區(qū)命名采用所在地市+方位+風(fēng)險(xiǎn)等級(每個重現(xiàn)期情景單獨(dú)命名，表3中展示20年一遇情景為例)，并分區(qū)統(tǒng)計(jì)了各區(qū)劃單元中關(guān)鍵指標(biāo)。

圖4 廣東臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃二級區(qū)分區(qū)

圖5 廣東臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃三級區(qū)分區(qū)

圖6 廣東臺風(fēng)災(zāi)害人口與經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)綜合區(qū)劃方案

表3 廣東臺風(fēng)災(zāi)害人口與經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)綜合區(qū)劃分區(qū)代碼與名稱(20年一遇為例)

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

本文根據(jù)自然地理區(qū)劃范式，結(jié)合臺風(fēng)災(zāi)害的特點(diǎn)，突出表達(dá)風(fēng)險(xiǎn)的未來不確定性特征，利用多情景圖譜方法，系統(tǒng)編制了廣東臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合區(qū)劃方案。該方案由多重現(xiàn)期情景(5年、10年、50年、100年一遇)分區(qū)圖系統(tǒng)表達(dá)：①一級區(qū)為孕災(zāi)環(huán)境分區(qū)，5個情景一致，共劃分為6個區(qū)域；②二級區(qū)為綜合致災(zāi)強(qiáng)度分區(qū)，5個情景分別劃分出13、16、18、14、12個二級分區(qū)；③三級區(qū)為綜合風(fēng)險(xiǎn)等級分區(qū)，5個情景分別劃分出55、67、68、64、51個三級分區(qū)。

3.2 討論

(1)臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的未來不確定性。本研究因數(shù)據(jù)所限，假定未來臺風(fēng)災(zāi)害致災(zāi)因子強(qiáng)度—概率關(guān)系與歷史記錄一致，人口經(jīng)濟(jì)承災(zāi)體脆弱性與暴露度基本不變。但實(shí)際中氣候變化導(dǎo)致未來臺風(fēng)災(zāi)害致災(zāi)因子強(qiáng)度—概率關(guān)系可能發(fā)生變化，人口與經(jīng)濟(jì)承災(zāi)體狀況也會產(chǎn)生變化。未來應(yīng)將臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)要素變化帶來的不確定性納入研究。

(2)多情景風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃結(jié)果的再綜合。本文的區(qū)劃結(jié)果，利用圖譜的表達(dá)方式表達(dá)整體區(qū)域臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域分異規(guī)律時，可能會給實(shí)際應(yīng)用帶來不便，進(jìn)行多情景風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃結(jié)果的再綜合是后續(xù)研究可深入的方向之一。