洪澤縣主要氣象災害風險區劃分析

陳 翔，許 波，唐 鵬，王正科，湯如茂，徐夢穎，顧冬玫

我國是世界氣象災害最嚴重的國家之一，氣象災害帶來的損失占所有自然災害總損失的70%以上［1］。氣象災害種類多、分布廣、發生頻率高、損失重。隨著全球氣候持續變暖，各類極端氣候天氣事件發生愈來愈頻繁，氣象災害造成的損失更加嚴重，引起了政府和社會各界廣泛關注，許多氣象工作者開始從事氣象災害風險評估與區劃研究［2－6］。周兆基等依據各省(市、自治區)1986～2011年的糧食產量、受災面積和播種面積等數據，構造出氣象災害的綜合風險評價指數模型，利用GIS平臺對省(市、自治區)的氣象災害風險進行評估與區劃［5］;孫光東等根據徐州市歷年各種氣象災害對農業造成影響的資料，應用信息擴散模糊數學理論模型，對徐州地區洪澇、干旱、風雹和霜凍等氣象災害進行風險評估［6］;于飛等以縣為基本評價單元，基于信息擴散理論、不確定性理論以及風險矩陣法，對貴州省8種主要農業氣象災害風險進行綜合評價與區劃［7］。然而這些研究多以理論技術為主，或以縣基本單元進行災害風險區劃［8］。該研究與李喜平等采用相同方法［9］，以鄉鎮為基礎，依托災害調查資料進行風險區劃，再利用ArcGIS空間分析繪制農業氣象災害風險區劃圖，為科學制定氣象災害防御規劃、防災減災、降低災害損失提供技術參考。

1 資料與方法

1．1 研究區概況 洪澤縣地處江蘇省西北部(118°28＇～119°9＇E、33°02＇～34°24＇N)，西依洪澤湖，與泗洪、泗陽隔湖相看，東挽白馬湖，與寶應、金湖水陸相依，南臨淮河進江水道，與盱眙毗鄰，北瀕蘇北澆灌總渠，與淮安市交界。轄12鎮及江蘇洪澤經濟開發區，總人口38．80萬人。洪澤縣屬北亞熱帶和暖溫帶過渡性地帶，具有明顯季風環流特征，氣候溫和，四季分明，雨量較豐沛，光照充足，無霜期較長。但冬季寒冷干燥，易受極地大陸氣團影響，夏季又在熱帶暖氣流控制之下，南北冷暖空氣常在當地交匯，常見的氣象災害有暴雨洪澇、干旱、高溫、大風、雷電、低溫冰凍等災害。

1．2 資料選取 所用氣象資料為洪澤、淮安區、淮安、泗洪、盱眙和金湖6個臺站的1981～2010年逐日氣象要素資料和洪澤地區12個自動站及周邊地區自動站近2年逐日氣象要素資料。

1．3 分析方法 依托氣象災害普查工作，全面開展洪澤縣主要氣象災害調查，查閱各鄉鎮和民政、水利、農委、水產、氣象等部門災情記錄。氣象人員還通過走訪鄉村農戶，獲得了大量寶貴的第一手資料。對原始數據分類整理，統計各種災害發生強度、范圍和發生頻率，建立洪澤縣暴雨洪澇、干旱、高溫、大風、雷電、低溫凍害等6種主要氣象災害資料庫。綜合考慮致災因子危險性、孕災環境敏感性、承災體易損性和防災減災能力等4個方面［10］，建立基于ArcGIS應用技術的災害風險指數評估模型，即DRI=WHH+WEE+WVV+WRR、H=∑WHkXHk、E= ∑WEkXEk、V= ∑WVkXVk、R= ∑WRkXRk，式中，DRI是各災種災害風險指數;H、E、V、R分別表示致災因子危險性、孕災環境、承災體脆弱性和防御能力因子指數;WH、WE、WV、WR相應的表示其權重;Xk是指標 k 量化后的值;Wk為指標k的權重，表示各指標對氣象災害風險的主要因子的相對重要性。接著再找出各評價因子的影響程度，計算各災種的風險系數。根據當地實際情況，在ArcGIS應用技術的支持下，按高風險區、中等風險區、低風險區3個等級，繪制各氣象災害的風險區劃圖。

2 結果與分析

2．1 暴雨洪澇風險區劃 暴雨洪澇災害是暴雨造成的洪災和澇災的總稱，它是由短時強降水如突發性暴雨或連續性強降水導致的江河洪水泛濫、淹沒農田和城鄉，或因長期降雨等產生積水或徑流、淹沒低洼土地，造成農業或其他財產損失和人員傷亡的一種災害。因洪澤縣地處淮河下游，地勢西高東低，成坡形傾斜，再加之雨量年內分布不均，主要集中在汛期，故干濕較為明顯，暴雨洪澇比較頻繁，因此暴雨洪澇是洪澤縣主要自然災害，對農業生產影響很大。

洪澤縣暴雨一年四季均有出現，但主要集中在7～8月。根據洪澤1981～2010年氣象資料統計，平均每年3．1次，最多的年份有7次暴雨。從暴雨日數的年代際變化來看，20世紀80年代前期暴雨日數異常偏多的年份相對較多;而80年代中后期～90年代前期，暴雨日數總體上偏多，且每年的變化相對穩定;90年代中期～2010年，年平均暴雨日數有所減少，但年際間相差較大。一些強度大、來勢猛、時間短的強對流性暴雨以及持續降雨過程導致的暴雨，由于降水量過于集中，往往容易引發洪澇和地質災害。

暴雨洪澇致災因子危險性主要考慮氣象災害造成的影響程度，影響因子主要包括暴雨日數、極端日最大降水量和暴雨災情記錄。暴雨洪澇防御能力影響因子是溝渠是否暢通和暴雨洪澇排洪能力。經分析，各致災因子災害風險指數權重系數分別為 0．3、0．4、0．2、0．1，計算得到危險性等級。由圖1可見，白馬湖西岸岔河、仁和和洪澤湖西岸高良澗鎮為暴雨洪澇高危險區，而洪澤湖南、北岸老子山、蔣壩、西順河鎮為低危險區，其余各鎮為中等危險區。

2．2 干旱風險區劃 干旱是洪澤縣危害重、出現頻繁、影響范圍大的農業氣象災害之一。干旱是長時間降水偏少或無雨，造成河流流量減少，空氣干燥，土壤缺水引起農作物和人畜飲水不足的一種災害現象。對洪澤縣而言，引發干旱的原因主要有:一是梅雨量偏少，夏季是洪澤降水集中的季節，梅雨期的降水通常占夏季降水的50%以上，入梅偏遲、梅雨期短均是造成洪澤縣干旱災害的直接原因;二是熱帶氣旋暴雨少，在熱帶氣旋影響少的年份，洪澤縣出現伏旱和秋旱幾率也會加大，因為熱帶氣旋通常會帶來充沛的降水，當然降水太多就會形成澇災;三是降雨時空分布不均，降雨時空分布的異常是導致階段性干旱主要原因之一;四是上游來水不足，由于上游降雨稀少，導致洪澤湖水位持續下降而影響灌溉，使春播、水稻插栽和秋播時節農田用水出現嚴重短缺。

干旱致災因子危險性主要考慮干旱災害造成的影響程度，影響因子主要包括干旱日數和降水日數。承災體易損性主要考慮與干旱密切相關的農業種植面積比例和人口密度，干旱災害對農業生產造成的影響是最為嚴重的，農業生產面積比較大的鎮干旱易損性級別較高;此外，干旱災害對人民生活也會造成影響，人口密度較大的地區干旱易損性級別較高。影響農田干旱程度還有一個是灌溉水綜合利用系數和灌溉保證率。綜述以上因素，4個指數分別以權重為0．4、0．2、0．1、0．3 計算得到干旱災害風險區劃。從圖 2 可看出，洪澤縣干旱風險度總體上不高。高良澗地勢高，為高風險區域，岔河鎮雖靠白馬湖，但因水利設施不到位，也為高風險區域;老子山、蔣壩、西順河地處洪澤湖域，灌溉方便，明顯為干旱低風險區域;其余各鎮為干旱中等風險區。

2．3 高溫災害風險區劃 氣象上將最高氣溫≥35℃的定義為高溫。高溫由于生物體不能適應這種環境而引發各種災害，持續性高溫會引起中暑、傷寒等疾病，給人們的健康造成危害，甚至危及生命。持續高溫會造成干旱，引發旱災。

高溫致災因子危險性主要考慮高溫災害造成的影響程度，高溫的影響因子主要考慮高溫日數和極端最高氣溫。孕災環境敏感性主要考慮洪澤地區的城鎮化規模和地形特征。一般來講，城市化規模越大，熱島效應越強，高溫影響相對較大，因此洪澤地區城鎮化規模較大的地區，其敏感性等級較高。承災體易損性主要考慮與高溫密切相關的人口密度和經濟密度。人口越密集，高溫災害易造成較大影響;此外，高溫災害對社會經濟發展也會造成重大影響，因此經濟密度較大的地區，其高溫易損性等級較高。最后將以上4個方面分別以權重為0．4、0．3、0．2 和0．1 計算得到高溫災害風險區劃等級，在洪澤中部的高良澗、萬集和仁和地區為高風險區，而洪澤湖周邊的老子山、蔣壩和西順河為低風險區，其余大部地區為中等風險區(圖3)。

2．4 大風風險災害區劃 一般將當風力達8級以上(即風速＞17 m/s)者，稱為大風。洪澤縣西有洪澤湖、東有白馬湖，每年均有多次8級及以上大風出現，據1981～2010年資料統計，出現最多的月份是7和5月，均為0．8次;最少為9月，平均出現不足0．1次;按年份平均，每年達4．6次;最多出現的年份是1995年，達10次，最少出現的年份是1989、2007、2008年，均僅1次。

大風致災因子危險性主要考慮大風災害造成的影響程度，主要的影響因子包括極大風速、最大風速、平均風速和風速災情記錄。大風風險區劃主要從致災因子危險性、孕災環境敏感性和承災體易損性3個方面綜合分析得到。孕災環境敏感性主要考慮洪澤地區的城鎮化規模和地形特征。城鎮化規模較大，各類建筑及大型建筑較多，對風速影響較大，因此城鎮化規模較大的地區，對大風的敏感性相對較低。承災體易損性主要考慮與大風密切相關的經濟密度和人口密度。經濟越發達，大風災害造成的損失越大，因此經濟密度較大的地區，其大風易損性等級較高;此外人口密集區，大風災害也易造成重大損失。綜合分析，最終將以上3個方面分別以權重為0．4、0．2和0．4計算得到大風災害風險區劃等級。從洪澤縣大風風險區劃(圖4)可以看出，風險度較高的地區主要在洪澤湖地區和白馬湖沿岸，而洪澤東南部共和、萬集鎮為低風險區，其余各鎮為中等風險區。

2．5 雷電風險區劃 雷電在氣象學上稱為雷暴。據1981～2009年氣象資料統計，洪澤年平均雷暴日27 d，年最多雷暴日出現在2005年，為38 d，年最少雷暴日出現在1989年，僅13 d。從雷暴日數的年代際變化來看，由二階滑動平均趨勢(圖5)來分析，洪澤年強雷暴日數呈現先下降后上升趨勢［11］，即1981～1989年是波動下降趨勢，2000年開始呈現波動上升。每年的6～8月為洪澤雷暴的多發月份。

致災因子危險性主要考慮雷暴日數和雷電災情。孕災環境敏感性主要考慮洪澤地區的地形特征。通常來講，野外、農田等暴露地區為雷電災害影響較重區域，洪澤地勢平坦，大部分地區為雷電災害較敏感區域。承災體易損性主要考慮與雷電密切相關的人口密度和經濟密度。人口越密集，雷電引起的傷亡可能性就大;此外，雷電災害對經濟發達地方造成的經濟損失也越大。防災減災能力主要考慮洪澤地區城鎮化指標，城鎮化程度越高，社會應對雷電災害能力也越強。最終將4 個方面指數分別以權重 0．5、0．1、0．2 和 0．2計算得到雷電災害風險區劃等級，由圖6得知，高良澗鎮和中北部化工業集中區朱壩、黃集鎮為雷電災害高危險區域，中南部的萬集、仁和和共和鎮為低危險區，其余地區為中等危險區。

2．6 低溫冰凍風險區劃 低溫凍害指越冬作物、果樹林木及牲畜因遇到0℃以下(或劇烈變溫，甚至在－20℃左右)或長期持續在0℃以下的溫度，引起植株體冰凍或喪失一切生理活力，造成植株死亡或部分死亡等現象，分為冬季凍害和春秋季凍害2類。冬季凍害發生在嚴寒的冬季，作物經歷深秋和初冬的耐寒鍛煉，自身抗御低溫能力增強，一般，此時氣溫降至－5℃以下，僅麥子、油菜葉片受凍，－7℃以下油菜凍害較重，－10℃以下麥子、油菜凍害重。春秋季凍害指在溫暖的春秋季里，土壤表面(或植物表面)的溫度下降到足以引起植物遭受傷害或死亡的短時間低溫凍害，它與冬季凍害的主要區別在于春秋凍害發生在春、秋轉換季節里。

低溫凍害致災因子危險性主要考慮低溫日數、極端最低氣溫、結冰日數和積雪日數。承災體易損性主要考慮與高溫密切相關的農業密度、人口密度和經濟密度。低溫凍害對農業生產有直接影響，農業密度大的地區其易損性等級越高;人口越密集，低溫凍害造成的生命財產損失也較重;此外，低溫凍害對社會經濟發展也會造成重大影響，經濟密度較大的地區，其易損性等級較高。綜述各方條件，最后將指數分別以權重0．4、0．2、0．3 和 0．1 計算得到低溫凍害風險區劃等級。從圖7可以看出，高良澗、西順河、黃集鎮和岔河為高風險區，中、南部沿洪澤湖岸的東雙溝、蔣壩、三河和老子山為低風險區，其余各鎮為中等風險區。

3 結論與討論

(1)氣象災害資料是通過查閱各鄉鎮和民政、水利、農委、水產、氣象等部門災情記錄，以及走訪鄉村農戶獲得的。有一定人為影響因素，特別是年代較遠的數據資料可靠性差一些，相應影響區劃結果的準確性。因此，在以后工作中，要不斷收集資料進行修正。

(2)綜合考慮致災因子危險性、孕災環境敏感性、承災體易損性和防災減災能力4個方面，建立基于ArcGIS應用技術的災害風險指數評估模型;再找出各評價因子的影響程度，計算各災種的風險系數;按高風險區、中等風險區、低風險區3個等級，繪制各氣象災害的風險區劃圖。

(3)在分析干旱災害風險區劃時，沒有考慮洪澤湖水和白馬湖水灌溉對干旱程度的減緩作用，一定程度上影響了干旱災害風險區劃的準確性。

［1］章國材．氣象災害風險評估與區劃方法［M］．北京:氣象出版社，2012:1－177．

［2］章國材．自然災害風險評估與區劃原理和方法［M］．北京:氣象出版社，2013:1－261．

［3］夏瑩，李俊有．通遼市氣象災害風險區劃方法探討［J］．內蒙古農業科技，2011(5):90 －91．

［4］帥細強，蔡榮輝，劉敏，等．近50年湘鄂雙季稻低溫冷害變化特征研究［J］．安徽農業科學，2010，38(15):8065 －8068．

［5］周兆基，王倩．全國農業氣象災害的評估與區劃［J］．湖北農業科學，2014，53(10):2299 －2303．

［6］孫光東，蔡勤，欒承淼．徐州農業生產面臨氣象災害風險的評估［J］．氣象科學，2011(S1):105－109．

［7］于飛，谷曉平，羅宇翔，等．貴州農業氣象災害綜合風險評論與區劃［J］．中國農業氣象，2009，30(2):267 －270．

［8］李亞春，黃文杰，謝志清，等．江蘇省海安縣優質水稻精細化氣候區劃研究［J］．江蘇農業科學，2014，40(2):271 －274．

［9］李喜平，馬志紅，任麗偉，等．?？h主要氣象災害風險區劃［J］．氣象環境科學，2011，34(S1):40 －44．

［10］鄒大林，李維干，袁昌洪，等．興華農業氣象服務與農村氣象災害防御［M］．南京:鳳凰出版社，2012:1－36．

［11］陳翔，彭麗霞，許波，等．洪澤湖地區強雷暴天氣與雷達回波分析［J］．氣象，2011，37(9):1118－1125．