基于生長漂移預(yù)測模型的滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估方法研究

高 碩，靳熙芳，張盼盼，艾 波*

（1.山東科技大學(xué)測繪與空間信息學(xué)院，山東 青島 266590；2.國家海洋局北海預(yù)報(bào)中心，山東 青島 266061；3.國家海洋技術(shù)中心，天津 300112）

自2008 年以來，滸苔災(zāi)害在我國黃海海域連續(xù)爆發(fā)，嚴(yán)重威脅我國沿海部分地區(qū)的生產(chǎn)生活，成為我國主要的海洋生態(tài)災(zāi)害之一。滸苔具有快速吸收營養(yǎng)物質(zhì)、繁殖方式多樣、生長速度快等特點(diǎn)[1]。在適宜環(huán)境下暴發(fā)性增殖會造成景觀破壞、設(shè)備損壞及環(huán)境污染等次生事件。滸苔在海面漂浮移動(dòng)又同時(shí)受季風(fēng)風(fēng)向及海流的影響，這樣的特性導(dǎo)致其對承災(zāi)體造成一種動(dòng)態(tài)的、持續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)，而傳統(tǒng)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)靜態(tài)評估方法，無法模擬滸苔災(zāi)害的不確定性和動(dòng)態(tài)過程。

當(dāng)前國內(nèi)學(xué)者針對海洋災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估進(jìn)行了大量的研究工作。其中，在海洋生態(tài)災(zāi)害方面，文世勇等[2]闡述了赤潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估的定義，通過論述赤潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系，最終建立赤潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估的技術(shù)流程。在海洋動(dòng)力災(zāi)害方面，殷杰[3]提出了臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估的理論模型與方法體系，針對臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害影響的多種時(shí)空尺度和區(qū)域特征，分別采用適宜的評估方法開展了中國沿海地帶的臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)評估。在海洋水文氣象災(zāi)害方面，解翠等[4]結(jié)合地理環(huán)境信息和歷史災(zāi)害記錄，采用改進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)評估方法，實(shí)現(xiàn)海嘯可視化及災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估。專家學(xué)者通過對各類海洋災(zāi)害的特點(diǎn)建立了不同的風(fēng)險(xiǎn)評估方法。由于滸苔災(zāi)害發(fā)生機(jī)理較為復(fù)雜，當(dāng)前還缺少滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估相關(guān)的探索。

為提高相關(guān)應(yīng)急部門防災(zāi)減災(zāi)能力，降低承災(zāi)區(qū)域的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，本文建立了滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估模型，首先通過滸苔生長漂移預(yù)測模型實(shí)現(xiàn)對滸苔生長漂移過程的推測和模擬，再從致險(xiǎn)因子的危險(xiǎn)性和承災(zāi)體脆弱性角度出發(fā)構(gòu)建評估指標(biāo)體系，并通過客觀賦權(quán)的層次分析法確立指標(biāo)權(quán)重，最后結(jié)合相關(guān)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)的評估。

1 滸苔生長漂移預(yù)測模型

滸苔生長漂移預(yù)測模型是結(jié)合滸苔生物學(xué)特性、海洋環(huán)境數(shù)值預(yù)報(bào)和北海區(qū)三維生態(tài)水動(dòng)力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)對滸苔漂移路徑、影響范圍和生物量變化的數(shù)值模擬。該模型主要分為兩個(gè)部分：漂移運(yùn)輸模塊和生態(tài)模塊。

1.1 漂移運(yùn)輸模塊

漂移運(yùn)輸模塊主要實(shí)現(xiàn)滸苔漂移軌跡和分布范圍的預(yù)測。滸苔在海面漂浮且自身并不具備運(yùn)動(dòng)能力。國內(nèi)外學(xué)者針對滸苔漂移軌跡變化規(guī)律及驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了大量的研究，其中高松等[5]通過研究對比相鄰年份滸苔漂移路徑的不同，發(fā)現(xiàn)主要是由滸苔發(fā)生海域的季風(fēng)差異及其引起的海表面環(huán)流差異共同作用所導(dǎo)致的結(jié)果。張廣宗等[6]通過綜合利用環(huán)境衛(wèi)星（HJ-1A/1B）CCD 影像與MODIS 影像發(fā)現(xiàn)滸苔中心點(diǎn)漂移方位年際差異較大，整體上滸苔漂移路徑方向與海面風(fēng)風(fēng)向高度一致。黃娟等[7]通過對黃海綠潮進(jìn)行數(shù)值模擬分析，發(fā)現(xiàn)其漂移軌跡和海流存在密切關(guān)系。建立滸苔漂移運(yùn)輸模塊需要考慮風(fēng)、海浪和海流的作用。

本文中滸苔漂移預(yù)測模型中的運(yùn)輸模塊是采用Lagrange 粒子追蹤算法來實(shí)現(xiàn)，將滸苔斑塊視為受海面風(fēng)場和表層海流共同驅(qū)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)粒子，利用隨機(jī)走動(dòng)模式來模擬粒子的軌跡，數(shù)值求解粒子的Lagrange 方程，確定每個(gè)粒子的位移，實(shí)現(xiàn)滸苔粒子的動(dòng)態(tài)追蹤。并且忽略粒子加速、轉(zhuǎn)向過程，滸苔粒子的運(yùn)動(dòng)位移變量見式（1）。

1.2 生態(tài)模塊

生態(tài)模塊主要用來實(shí)現(xiàn)滸苔相對生物量變化的模擬。通過研究對比發(fā)現(xiàn)滸苔每年初始位置多集中在江蘇省鹽城市附近海域，在滸苔受風(fēng)、流等外界強(qiáng)迫驅(qū)動(dòng)下，漂移方向整體上為向北進(jìn)入山東半島海域[8]，滸苔漂移擴(kuò)散到其他海域后促進(jìn)滸苔生長和死亡變化的海洋環(huán)境也隨之變化。眾多學(xué)者開展了海洋水文氣象環(huán)境對滸苔生長變化影響的研究，其中張曉紅[1]研究發(fā)現(xiàn)，滸苔具有典型的潮間帶海藻的光合特性，最適生長的溫度范圍是20~27 ℃，在23 ℃條件下，最大凈光合速率最高。龐秋婷等[9]為探究營養(yǎng)鹽對滸苔生長的影響，開展了一系列實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)滸苔對營養(yǎng)鹽有極強(qiáng)的吸收能力，充足、連續(xù)的營養(yǎng)鹽補(bǔ)充是滸苔綠潮爆發(fā)的物質(zhì)基礎(chǔ)。吳洪喜等[10]研究發(fā)現(xiàn)滸苔在5 000~6 000 lx 光照強(qiáng)度下生長最快。通過以上這些研究可以發(fā)現(xiàn)，海水溫度、光照強(qiáng)度和營養(yǎng)鹽濃度等因素對于滸苔生長起到至關(guān)重要的作用。因此，黃海滸苔的生物量變化見式（2）。

式中，ΔVi表示單位時(shí)間滸苔生物量變化；Cmax表示最大生長率；Cvtemp表示溫度限制系數(shù)；Cvlight表示光照限制系數(shù)；Cvnutr表示營養(yǎng)鹽限制系數(shù)；Vi表示斑塊生物量。

通過滸苔生長漂移預(yù)測模型進(jìn)行滸苔分布范圍和生物量變化模擬并進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證，選取2021 年6月上旬中衛(wèi)星遙感結(jié)果受天氣影響較小的滸苔監(jiān)測數(shù)據(jù)，對未來一段時(shí)間內(nèi)滸苔生長漂移結(jié)果進(jìn)行預(yù)測，如圖1 所示。6 月7 日滸苔主要集中在江蘇鹽城東北部海域35?N 線附近，并開始聚集生長，零星滸苔分布在南通市海域附近，此時(shí)東南季風(fēng)為主導(dǎo)的風(fēng)向和表層海流，使?jié)G苔整體向西北方向漂移。6 月9 日滸苔主體在35?N—36?N 線之間靠近山東半島沿岸，其前鋒越過36?N 線，滸苔整體向東西兩向擴(kuò)展，并有少量滸苔開始登灘。6 月11 日滸苔大部分抵達(dá)山東半島沿岸并向岸堆積，零星分布的滸苔向滸苔主體聚集。6 月13 日受海水溫度上升等因素的影響滸苔繁殖達(dá)到最盛期，開始大范圍增殖，滸苔主體在35?N—37?N，生物量和覆蓋面積開始驟然增大，預(yù)測的覆蓋范圍與實(shí)際監(jiān)測的覆蓋范圍重疊區(qū)域達(dá)到78%。

圖1 2021 年6 月7—13 日滸苔生長漂移預(yù)測結(jié)果

2 滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估模型

滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估指標(biāo)體系建立的基本原則，首先，通過對滸苔致災(zāi)機(jī)理與災(zāi)害特點(diǎn)進(jìn)行分析，科學(xué)合理地選取符合滸苔災(zāi)害形成機(jī)制的指標(biāo)。其次，指標(biāo)選取過程應(yīng)確保不同類型的指標(biāo)具有互斥性，不會相互包含或重疊，從而避免出現(xiàn)重要的指標(biāo)遺漏，影響評估結(jié)果的準(zhǔn)確。最后，選取適宜量化的指標(biāo)來減少主觀因素對風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果的影響，使?jié)G苔災(zāi)害評估過程中所得評價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確清晰，如表1 所示。通過指標(biāo)體系中的致險(xiǎn)要素和海洋水文氣象等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)對滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估。

表1 災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系表

2.1 致險(xiǎn)因子危險(xiǎn)性

滸苔災(zāi)害的致險(xiǎn)因子形成機(jī)理復(fù)雜，其對于承災(zāi)體危險(xiǎn)性的不確定性評估需要通過層次分析法結(jié)合定性知識與定量數(shù)據(jù)，既要考慮到每個(gè)危險(xiǎn)因子的概率，也要考慮到和其他因子相互關(guān)聯(lián)的依賴關(guān)系。本文構(gòu)建的危險(xiǎn)性評價(jià)體系包括：海洋水文氣象環(huán)境要素變化對滸苔漂移和生長過程造成影響的孕災(zāi)環(huán)境危險(xiǎn)性，滸苔災(zāi)害形成的規(guī)模和受災(zāi)區(qū)域歷史災(zāi)情等組成的災(zāi)情危險(xiǎn)性，承災(zāi)體構(gòu)建的預(yù)警區(qū)域與滸苔分布范圍空間上相對位置關(guān)系的預(yù)警區(qū)危險(xiǎn)性共同組成，其中各要素之間關(guān)聯(lián)耦合共同組成危險(xiǎn)性系統(tǒng)的架構(gòu)。

2.1.1 孕災(zāi)環(huán)境危險(xiǎn)性

孕災(zāi)環(huán)境危險(xiǎn)性主要是滸苔的自身生長因素和漂移因素對承災(zāi)體構(gòu)成的威脅。承災(zāi)體所處的空間位置大多處于潮間帶和近海區(qū)域，其空間分布較為分散具有不規(guī)則性和差異性的特點(diǎn)，這就為空間上對動(dòng)態(tài)水文氣象要素統(tǒng)計(jì)帶來了困難。為更加準(zhǔn)確、細(xì)致地統(tǒng)計(jì)水文要素空間上的分布特征，以此推斷其對滸苔漂移生長的影響，本文將所研究海域進(jìn)行空間細(xì)化并構(gòu)建格網(wǎng)，并對每個(gè)格網(wǎng)水溫、營養(yǎng)鹽濃度、風(fēng)速的值進(jìn)行分析計(jì)算，通過不同種類的承災(zāi)體在研究海域上構(gòu)建緩沖區(qū)，再利用構(gòu)建的緩沖區(qū)與滸苔監(jiān)測和漂移預(yù)測范圍相交區(qū)域來捕捉區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格水文氣象數(shù)據(jù)值，并結(jié)合其與滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隸屬度，見式（3）至式（5），最終得到孕災(zāi)環(huán)境危險(xiǎn)性實(shí)際值。

式中，T（x）代表海水溫度與滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隸屬度；x代表海水溫度。

式中，S（y）代表海水營養(yǎng)鹽濃度與滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隸屬度；y代表營養(yǎng)鹽濃度。

式中，W（z）代表海面風(fēng)速與滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隸屬度；z代表海面風(fēng)速。

2.1.2 災(zāi)情危險(xiǎn)性

災(zāi)情危險(xiǎn)性是結(jié)合歷史災(zāi)害發(fā)生的情況和當(dāng)下滸苔發(fā)展趨勢對未來滸苔災(zāi)害發(fā)展情況進(jìn)行推測。黃海滸苔發(fā)生發(fā)展過程呈現(xiàn)出“分散發(fā)育，聚集爆發(fā)，擴(kuò)散消亡”的特點(diǎn)[11]。滸苔在爆發(fā)初期多呈破碎斑塊和條帶狀，分布也較為分散。在滸苔爆發(fā)的盛行期，滸苔呈現(xiàn)出大面積聚集的特點(diǎn)，通過監(jiān)測滸苔不同生長過程覆蓋區(qū)域的變化，能夠觀察到滸苔生消狀態(tài)的改變，進(jìn)而推斷其對承災(zāi)體所造威脅的動(dòng)態(tài)變化。從2008 年至2021 年，滸苔災(zāi)害已經(jīng)連續(xù)多年在我國黃海爆發(fā)，滸苔集中爆發(fā)的時(shí)間約在每年4 月到7 月間。通過對以往年份在相同時(shí)間尺度下受災(zāi)區(qū)域滸苔爆發(fā)頻率的研究，能夠總結(jié)出滸苔發(fā)展過程的一般特征，對頻繁遭受滸苔侵襲的區(qū)域形成一種趨勢性的推測，再結(jié)合動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，獲取滸苔和承災(zāi)體距離的變化也能夠體現(xiàn)出滸苔災(zāi)害對于承災(zāi)體受災(zāi)情況的影響。

2.1.3 預(yù)警區(qū)危險(xiǎn)性

面對滸苔災(zāi)害的承災(zāi)體數(shù)量眾多，在不同時(shí)空狀態(tài)下滸苔災(zāi)害對每個(gè)承災(zāi)體的影響程度也不盡相同。為便于決策部門的統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)承災(zāi)體不同產(chǎn)業(yè)類型進(jìn)行劃分，由每個(gè)承災(zāi)體類型構(gòu)建不同條件的預(yù)警區(qū)域，再將預(yù)警區(qū)域整體由內(nèi)向外進(jìn)行劃分，在空間范圍進(jìn)行分割，每個(gè)范圍對滸苔災(zāi)害的敏感程度結(jié)合層次分析法構(gòu)建的權(quán)重指標(biāo)矩陣確定。通過空間分析的方法，確定預(yù)警區(qū)域分割后的每部分與滸苔監(jiān)測和預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析結(jié)果，從而可以獲得動(dòng)態(tài)的預(yù)警區(qū)域危險(xiǎn)性指標(biāo)值。需要注意的是最靠近承災(zāi)體中心區(qū)域（核心區(qū)）的空間劃分相對于滸苔災(zāi)害的敏感程度最高，對過去十天內(nèi)核心區(qū)域被滸苔入侵的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再將統(tǒng)計(jì)結(jié)果與滸苔災(zāi)害的危險(xiǎn)程度建立隸屬關(guān)系，能夠更細(xì)致地評價(jià)滸苔災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，見式（6）。

式中，D（x）為核心區(qū)與滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隸屬度；x為過去十天滸苔入侵核心區(qū)的頻次。

2.2 承災(zāi)體脆弱性

脆弱性概念最初起源于自然災(zāi)害領(lǐng)域，并在生態(tài)學(xué)、氣候變化、可持續(xù)性科學(xué)、土地利用變化等諸多方面得到廣泛應(yīng)用[12-14]。上文闡述的系統(tǒng)暴露于致險(xiǎn)因子的危險(xiǎn)性是系統(tǒng)的外部作用，承災(zāi)體的脆弱性系統(tǒng)是描述其抵抗?jié)G苔災(zāi)害的能力和恢復(fù)能力即從內(nèi)部來組成的，即內(nèi)部性。脆弱性評價(jià)的目的是探究脆弱性驅(qū)動(dòng)因素和演化機(jī)理，評價(jià)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，維護(hù)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，緩解外界壓力對系統(tǒng)脅迫[15]。本文脆弱性評價(jià)體系構(gòu)成所采用方法為指標(biāo)評價(jià)法，具體步驟是結(jié)合專家意見分析研究區(qū)結(jié)構(gòu)和功能、選擇評價(jià)指標(biāo)、評價(jià)指標(biāo)賦權(quán)重、計(jì)算脆弱性和劃分脆弱性等級。

承災(zāi)體的脆弱性評價(jià)由評價(jià)指標(biāo)和指標(biāo)權(quán)重兩部分構(gòu)成。評價(jià)指標(biāo)反映了評價(jià)對象各方面的特性及之間的相互聯(lián)系，是構(gòu)建評價(jià)體系的重點(diǎn)。評價(jià)因子的權(quán)重解釋了評價(jià)指標(biāo)對評價(jià)目標(biāo)的重要程度，是構(gòu)建評價(jià)體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[16]。承災(zāi)體應(yīng)對滸苔災(zāi)害所劃分的類型不盡相同，其數(shù)量和生態(tài)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值的差異可能造成不同的風(fēng)險(xiǎn)損失，所以在構(gòu)建滸苔海洋災(zāi)害脆弱性評價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，應(yīng)對承災(zāi)體的個(gè)體差異而選擇不同類型指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。本文通過對相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行梳理和篩選，確定了滸苔海洋災(zāi)害的脆弱性評價(jià)體系指標(biāo)為：自然屬性、社會人文價(jià)值、管理需求。

2.2.1 自然屬性脆弱性指數(shù)

脆弱性系統(tǒng)用水域的自凈能力來描述自然屬性，海洋自凈能力是指海洋環(huán)境通過自身的物理過程、化學(xué)過程和生物過程而使污染物質(zhì)的濃度降低乃至消失的能力。海洋自凈是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的自然變化過程，自凈能力越強(qiáng)，凈化速度越快。在脆弱性體系中，水域的自凈能力體現(xiàn)的是承災(zāi)體本身改變和調(diào)節(jié)適應(yīng)海洋生態(tài)災(zāi)害的能力。本文針對滸苔災(zāi)害將承災(zāi)體分布的海域由遠(yuǎn)及近劃分為海灣、近岸區(qū)域和開放區(qū)域，每一種海域類型對應(yīng)不同的自凈能力，根據(jù)承災(zāi)體所處空間上的海域范圍，來確定承災(zāi)體自然屬性的指標(biāo)值。

2.2.2 社會人文價(jià)值脆弱性指數(shù)

社會人文價(jià)值在脆弱性體系中反映了在災(zāi)害影響下潛在損失的大小[17]，其脆弱性指數(shù)是由其構(gòu)建承災(zāi)體本身的類型來決定的。結(jié)合從功能區(qū)劃和海域使用權(quán)屬等多源承災(zāi)體數(shù)據(jù)類型中集中歸類到漁業(yè)、旅游業(yè)，保護(hù)區(qū)和重要活動(dòng)區(qū)等類型，從中獲得數(shù)據(jù)屬性信息，再從資源類型、人口數(shù)量、漁業(yè)價(jià)值、旅游業(yè)游客數(shù)量等方面進(jìn)行細(xì)致劃分作為二、三級指標(biāo)，盡可能全面反映承災(zāi)體的社會價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2.2.3 管理需求脆弱性指數(shù)

管理需求是反映系統(tǒng)抵抗災(zāi)害干擾的能力，取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[18]，主要體現(xiàn)承災(zāi)體所屬城市對區(qū)域環(huán)境管理的需求和能力，區(qū)域的整體規(guī)劃布局及管理需求決定承災(zāi)體應(yīng)對滸苔災(zāi)害威脅的能力。

2.3 滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)總體評價(jià)

滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)總體評價(jià)是綜合以上致險(xiǎn)因子的危險(xiǎn)性指標(biāo)和承災(zāi)體的脆弱性指標(biāo)，并結(jié)合層次分析法構(gòu)建判斷矩陣確定的指標(biāo)權(quán)重，實(shí)現(xiàn)對滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指數(shù)的確定，見式（7）。

式中，HR為滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；ai表示致險(xiǎn)因子危險(xiǎn)度評估第i個(gè)指標(biāo)權(quán)重值；Fi為致險(xiǎn)因子危險(xiǎn)度評估第i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)度值；bj表示承災(zāi)體脆弱性第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值；Nj為脆弱性第j個(gè)指標(biāo)的標(biāo)度值，由海域使用類型確定。HR共分為4 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)區(qū)間：[0，2.5）、 [2.5，5）、 [5，7.5）和[7.5，10]，分別對應(yīng)低風(fēng)險(xiǎn)、一般風(fēng)險(xiǎn)、較大風(fēng)險(xiǎn)和重大風(fēng)險(xiǎn)。

本文選取青島膠州灣部分承災(zāi)體作為評估對象，如圖2 所示，2021 年6 月7 日，滸苔災(zāi)害致險(xiǎn)因素危險(xiǎn)性相對較低，滸苔主體部分距離承災(zāi)體距離相對較遠(yuǎn)，孕災(zāi)區(qū)域海洋氣象環(huán)境對于滸苔災(zāi)害形成的促進(jìn)作用相對不明顯。6 月9 日至6 月11日，受洋流和風(fēng)向影響，滸苔逐漸漂移到青島海域附近，并逐漸向海岸線方向靠近，海水鹽度、海水溫度逐漸適合滸苔生長，最終形成聚集并大范圍爆發(fā)，滸苔災(zāi)害的致險(xiǎn)因素增加較快，各承災(zāi)體空間上相隔距離不大且均屬于青島市管轄范圍，承災(zāi)體本身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、社會價(jià)值導(dǎo)致承災(zāi)體脆弱性出現(xiàn)差異，綜合各致險(xiǎn)因素的危險(xiǎn)性，可觀察到位置相鄰的承災(zāi)體的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果出現(xiàn)不同。

圖2 2021 年6 月上旬滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估結(jié)果

3 滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估系統(tǒng)是以構(gòu)建的滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估模型為基礎(chǔ)建立的，其主要功能包括：多源數(shù)據(jù)處理與存儲，致險(xiǎn)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體脆弱性數(shù)據(jù)的量化，風(fēng)險(xiǎn)評估專題圖制作，權(quán)重訂正，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估和海洋水文氣象數(shù)據(jù)可視化展示。

由于滸苔災(zāi)害的影響因素比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估系統(tǒng)需要多種數(shù)據(jù)，而這些具有時(shí)空特性的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，對于模型計(jì)算精確性和預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性具有著重要影響。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對海洋氣象數(shù)據(jù)與其他矢量數(shù)據(jù)的存儲和管理有一定約束，無法滿足模型中空間關(guān)系與分析的問題解決[19]。滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估系統(tǒng)是基于地理空間數(shù)據(jù)庫（ArcGIS Geodatabase）建立起來的，地理空間數(shù)據(jù)庫既可以滿足傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲與管理，也可以對所存儲的空間圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)建立聯(lián)系，并通過建立空間索引提高效率，為程序的實(shí)現(xiàn)提供有效的支撐。

滸苔風(fēng)險(xiǎn)評估系統(tǒng)中最核心的部分，是將數(shù)據(jù)庫存儲的致險(xiǎn)因子危險(xiǎn)性和承災(zāi)體脆弱性計(jì)算所需數(shù)據(jù)的輸入，進(jìn)行地理空間信息的分析和數(shù)據(jù)量化，如圖3 所示。其中，致險(xiǎn)因子危險(xiǎn)性計(jì)算包括：災(zāi)害等級分析中的滸苔監(jiān)測分布和覆蓋面積的量算，在相同度量空間下的滸苔與承災(zāi)體距離的計(jì)算，滸苔與承災(zāi)體通過迭代所構(gòu)多環(huán)預(yù)警區(qū)域的空間方位和疊置分析計(jì)算，對孕災(zāi)區(qū)域網(wǎng)格的海洋氣象數(shù)據(jù)的賦值運(yùn)算、空間范圍分析。承災(zāi)體脆弱性計(jì)算包括根據(jù)承災(zāi)體所處空間位置來對其自凈屬性和城市管理屬性指標(biāo)值計(jì)算，通過從承災(zāi)體屬性范圍篩選出的屬性區(qū)段對承災(zāi)體經(jīng)濟(jì)、社會價(jià)值等進(jìn)行評估計(jì)算等。

圖3 致險(xiǎn)因子危險(xiǎn)性計(jì)算和數(shù)據(jù)量化

綜合上文對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行多層次、多方面的量化，再通過對量化值進(jìn)行融合來得到災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值，并劃分為4 個(gè)等級用以表達(dá)承災(zāi)體風(fēng)險(xiǎn)值的大小。系統(tǒng)的成果輸出最終是以專題圖的形式表達(dá)，其實(shí)現(xiàn)了區(qū)塊坐標(biāo)的自動(dòng)提取、范圍查詢、制圖表達(dá)、地圖輸出等重要功能，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)危險(xiǎn)性、脆弱性、風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果專題圖的制作。

4 結(jié) 論

本文以黃海海域?yàn)檠芯繀^(qū)域，主要研究結(jié)論如下。

（1）針對滸苔災(zāi)害這一復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)評估對象的不確定性特征，基于災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理指標(biāo)系統(tǒng)的思想，并從災(zāi)害特點(diǎn)出發(fā)建立了滸苔災(zāi)害評估指標(biāo)體系，其中包括6 個(gè)一級指標(biāo)和14 個(gè)二級指標(biāo)。并在滸苔生長漂移預(yù)測模型的預(yù)測結(jié)果基礎(chǔ)上融合海洋水文氣象動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，構(gòu)建滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估模型。

（2）建立具有可視化操作界面的滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估系統(tǒng)，該系統(tǒng)可完成多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的分析和處理、數(shù)據(jù)量化、成果輸出等功能，便于對承災(zāi)體進(jìn)行受災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析，有助于管理機(jī)構(gòu)做出準(zhǔn)確判斷，制定具體目標(biāo)，取得減災(zāi)效果。

目前存在的主要不足是建立的滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估體系中，由于其形成機(jī)理復(fù)雜，本文僅從有限的指標(biāo)出發(fā)，且指標(biāo)權(quán)重準(zhǔn)確量化方法還需要進(jìn)一步改進(jìn)，模型存在一定局限性。在今后研究滸苔風(fēng)險(xiǎn)評估中，應(yīng)完善優(yōu)化滸苔風(fēng)險(xiǎn)評估模型，結(jié)合更多致災(zāi)因素，優(yōu)化權(quán)重設(shè)置，建立更加完善的滸苔災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估模型。