本文關鍵詞：沿海城市自然災害風險研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第６１卷第２期

２００６年２月地理學報ＡＣＴＡＧＥＯＧＲＡＰＨＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．６１，Ｎｏ．２Ｆｅｂ．，２００６

沿海城市自然災害風險研究

許世遠，王軍，石純，顏建平

（華東師范大學資源與環(huán)境科學學院，地理信息科學教育部重點實驗室，上海２０００６２）

摘要：自然災害是當代國際社會、學術界普遍關注的熱點問題。隨著自然災害突發(fā)強度、頻

度和廣度的不斷增長，自然災害預防工作顯得格外重要。沿海城市作為人口集聚、國民經(jīng)濟、社會發(fā)展重要區(qū)域和戰(zhàn)略中心，自然災害帶來的損失是劇烈、致命的，亟待開展沿海城市自

然災害風險研究。該領域目前主要探討的問題：自然災害類型與風險辨識；脆弱性評價指標

體系與評價模型；自然災害風險評估與風險管理；自然災害數(shù)據(jù)管理范式研究等。沿海城市

作為自然災害頻發(fā)和受損嚴重的地區(qū)，在全球變暖和快速城市化背景下，目前應集中開展自

然災害風險實證研究：沿海城市脆弱性評價指標體系和綜合脆弱性評價方法；自然災害風險

評估程序規(guī)范和動態(tài)評估模型；自然災害數(shù)據(jù)管理范式與模板；自然災害風險評估ＧＩＳ工具

集等。

關鍵詞：風險評估；風險管理；自然災害；沿海城市

１引言

自然災害是當代國際社會、學術界普遍關注的熱點問題。早在１９８１年，成立了國際風險協(xié)會（ＳＲＡ），開展災害風險分析、風險管理與政策研究［１］；１９９４年，聯(lián)合國第一屆國際減災大會通過橫濱戰(zhàn)略，提出了建立更安全世界的預防、防備和減輕自然災害的指導方針；１９９９年，國際全球環(huán)境變化的人文因素計劃（ＩＨＤＰ）設立了全球環(huán)境變化與人類安全綜合研究計劃（ＧＥＣＨＳ）辦公室，重視自然災害與城市脆弱性研究［２］；２００５年１月，聯(lián)合國第二屆全球減災會議在日本神戶舉行，以國家與社區(qū)災害防御能力建設為主題，提出了《兵庫宣言》，為降低脆弱性和災害風險提供了系統(tǒng)戰(zhàn)略方法，其中自然災害風險識別、評價、災害風險監(jiān)測與預警被列為未來１０年減災的五個優(yōu)先領域之一［３］。

眾多自然災害根源于全球變暖，而全球變暖帶來的重要影響是海平面上升。大量研究表明，海平面上升已是不爭的事實。Ｇｏｒｎｉｔｚ等根據(jù)全球１９３個穩(wěn)定潮汐站點的海平面變化記錄估算出海平面上升速率為１ｍｍ／ａ，到２０５０年全球海平面要上升４０￣６０ｃｍ［４］；Ｂａｒｎｅｔｔ應用ＥＯＦ方法分析了全球１５５個站點的海平面變化記錄，估算出過去１００年里，全球海平面上升１４．３±１．４ｃｍ，而過去近５０年海平面上升１１．４±１．２ｃｍ［５］；Ｎｉｃｈｏｌｌｓ等認為２０世紀海平面上升速率為２．５ｍｍ／ａ，而２１世紀由于人類活動的加劇，海平面上升將進一步加速［６］；Ｃａｂａｎｅｓ等利用Ｔｏｐｅｘ／Ｐｏｓｅｉｄｏｎ衛(wèi)星對全球海平面上升研究結果表明，在１９９３年１月到２０００年１２月間，海平面的上升速率為２．５±０．２ｍｍ／ａ［７］；ＩＰＣＣ關于氣候變化的第３份評價報告對２０世紀導致海平面上升的不同因素的貢獻進行了估算，認為最大的貢獻因素是大洋變暖所造成的大洋熱膨脹（導致海平面上升０．７ｍｍ／ａ），這一因素自２０世紀５０年代以來占主導地位［８］，貢獻次之的是大陸冰雪融化因素，導致海平面上升收稿日期：２００５－１０－１１；修訂日期：２００５－１２－０３

基金項目：國家自然科學基金項目（４０５７１００６）；上海市重大科技攻關項目（０５ＤＺ１２００７）［Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ：ＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌ

ＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ，Ｎｏ．４０５７１００６；ＫｅｙＰｒｏｊｅｃｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＳｈａｎｇｈａｉ，Ｎｏ．０５ＤＺ１２００７］

作者簡介：許世遠（１９３８－），男，教授，博士生導師，中國地理學會副理事長。長期從事地貌、沉積、城市自然地理、環(huán)

境演變與可持續(xù)發(fā)展研究，發(fā)表論著１００余篇（部）．Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｙｘｕ＠ｇｅｏ．ｅｃｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ１２７－１３８頁

１２８地理學報６１卷０．２￣０．４ｍｍ／ａ，貢獻最小因素是由于人類活動而導致的陸地水資源存儲量的改變，導致海平面上升速率為－１．１￣＋０．４ｍｍ／ａ，取中值－０．３５ｍｍ／ａ（即海平面在下降），綜合這些因素可知全球海平面上升的速率為－０．８￣＋２．２ｍｍ／ａ，中值為０．７ｍｍ／ａ，而最近的全球海平面上升研究結果表明上升速率接近２ｍｍ／ａ，為１．７１±０．５５ｍｍ／ａ［９］，在糾正冰后期回彈后為１．８４±０．３５ｍｍ／ａ［１０］；Ｃｏｈｅｎ等研究認為，到２０５０年、２１００年和２２００年，全球海平面上升幅度分別為１５ｃｍ、３５ｃｍ和８０ｃｍ［１１］。

我國東南沿海地區(qū)海平面也在不斷上升。全球加速上升的海平面與中國沿海平原地帶的自然和人為地面沉降相疊加，使中國沿海一些重要經(jīng)濟發(fā)展地區(qū)至２０５０年相對海面上升幅度將可能達到全球平均水平的２￣３倍［１２］；對長江三角洲及毗連地區(qū)海平面上升研究表明，上海鄰近海域海平面將在２０５０年上升５０ｃｍ左右，長江三角洲北部沿海約上升４５ｃｍ，而蘇北濱海平原和杭州灣北岸在２５￣３０ｃｍ之間［１３］；對廣東海平面上升研究認為１９５５￣１９９６年間該地區(qū)相對海平面上升速率為２．０￣２．５ｍｍ／ａ［１４］；對香港過去４５年海平面變化研究表明，香港海平面上升的速率為１．９±０．４ｍｍ／ａ［１５］。

沿海城市是自然災害易發(fā)和頻發(fā)區(qū)域。它也往往是世界各地人口集聚、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要區(qū)域和戰(zhàn)略中心，如我國沿海城市承載著全國２５％以上人口，創(chuàng)造著５５％以上國民生產總值。隨著城市人口、經(jīng)濟快速發(fā)展，相伴而生的災害隱患不斷增多，原有的致災因素和致災源不斷外延和激化，新的災種和致災源不斷產生，人為因素的致災、成災頻率呈非線性提高，災害的“放大效應”更為顯著；而海平面上升、氣候和海陸交互作用產生的復合型、多變性、突發(fā)性自然災害，進一步加劇了沿�？焖俪鞘谢貐^(qū)的自然災害強度與頻度，變異型自然災害類型繁多，沿海城市脆弱性日趨增強，社會經(jīng)濟損失巨大。如２００４年８月發(fā)生的臺風“云娜”肆虐浙江１５小時，導致全省死亡１６４人，失蹤２４人，直接經(jīng)濟損失高達１８１．２８億元；２００５年８月底登陸美國新奧爾良的“卡特里娜”颶風，導致１０６９人遇難，經(jīng)濟損失超過千億美元；２００５年截至９月２０日，中國共遭６大臺風襲擊，共造成１６３０人死亡，緊急轉移安置１３３５萬人，因災造成的直接經(jīng)濟損失１６３０億元；而２００４年１２月２６日發(fā)生的印度洋特大海嘯也為世界重新思考自然災害管理模式與發(fā)展觀提供了一個契機。可見，城市地位的重要性和面臨自然災害的高風險性，促使城市自然災害研究受到了更大的關注。近年來，聯(lián)合國人居處（ＵＮＨＡＢＩＴＡＴ）、美國國家海洋和氣象局（ＮＯＡＡ）和歐盟等機構啟動了城市自然災害風險管理研究，建立城市脆弱性評價指標體系，強調自然災害風險的動態(tài)評估研究，使其成為災害研究的前沿領域。

近２０年來國際減災戰(zhàn)略的實施表明，在自然災害預防、防備和減災三項工作中，災害預防工作最為重要，而災害風險評估是災害預防的重要工具，故本文著重論述深入開展城市自然災害風險評估和管理領域的若干問題，尤其對我國沿海城市自然災害風險研究的重點進行初步探討，具有重要的科學價值與現(xiàn)實意義。

２自然災害類型與風險辨識

目前全球各種災害造成的損失中，洪水占４０％，熱帶氣旋占２０％，干旱占１５％，地震占１５％，其余占１０％。沿海城市作為遭受自然災害頻率和強度最高的區(qū)域，自然災害對城市生命財產和社會物質財富造成重大危害。沿海城市自然災害由不可控制或未加控制的因素造成，主要包括洪水、風暴潮、熱帶氣旋和海嘯等［１６］。在全球變暖背景下，沿海城市自然災害的強度和頻率明顯加劇。

２．１洪水災害

洪水災害是世界上最主要的自然災害，防治洪災是世界各國普遍關注的問題。洪災

２期許世遠等：沿海城市自然災害風險研究１２９不但影響沿海城市的基礎設施，而且引發(fā)潮流和波浪的變化，改變著城市部分關鍵的自然和社會要素，可能導致霍亂等疫病的發(fā)生［１７］。１９７０￣１９８９年間，美國為了保護沿海城市的人口和建筑等免遭洪災，耗資約１０００￣３０００億美元。我國是世界上受洪災影響最大的國家之一，頻繁的洪災嚴重地制約著我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展，中國現(xiàn)有１００多座大中城市處于洪水水位之下，其安全受到嚴重威脅。自公元前２０６年至１９４９年間，有１０９２個年份發(fā)生了較大的洪災，平均每兩年發(fā)生一次。中國沿海地區(qū)由于所處地理位置、地形和季風氣候等因素的共同作用，導致洪災頻繁發(fā)生，成為全國遭受洪水危害頻數(shù)最多、影響范圍最廣的三個洪水多災區(qū)之一［１２］。受來自太平洋熱帶海洋氣團和印度洋赤道海洋氣團影響，我國夏季吹偏南風，沿海地區(qū)降水多集中在５￣１０月。熱帶氣旋登陸或過境常常帶來狂風暴雨，沿海省市２４小時和３天最大降水記錄，約８０％是由熱帶氣旋登陸創(chuàng)下的［１８］。同時，與熱帶和溫帶氣旋相伴生的風暴潮又時常越過或摧毀海堤侵入低地；主干水系中上游過于集中的洪水與當?shù)嘏_風暴雨洪水和大潮高潮位相遇，極易形成嚴重洪水災害。當北半球平均氣溫呈正距平時（即氣溫較常年偏高），中國東部長江以南和東北南部降水將偏多，尤以江蘇、浙江和福建沿海降水增加最為顯著［１９］。如１９１５年７月，連日暴雨，西江、北江和東江洪水相遇，又逢大潮頂托，引發(fā)珠江三角洲２００年一遇特大洪災，致使三角洲堤圍幾乎全部潰決，受災農田４３萬ｈｍ２，受災人數(shù)超過３７８萬人，廣州市被洪水淹沒長達７天之久，損失慘重。１９５４年至１９８８年３５年間，浙江沿海先后發(fā)生特大洪水１１次，累計淹沒農田１５７萬ｈｍ２，倒塌房屋１２．６萬間，因災死亡２１１６人［１２］。２．２風暴潮災害

風暴潮是破壞性極強的自然災害，全球沿海城市每年約有４５００萬人受到風暴潮災害的影響。即便不考慮未來沿海地區(qū)人口和風暴頻率的變化，在全球變暖背景下，當海面上升０．５ｍ，將有約９０００萬人口受到風暴潮的影響，當海面上升１ｍ，受影響的人口將達到１．２億［２０］。在西北太平洋沿岸國家中我國遭受的風暴潮災害最頻繁，一年四季均有發(fā)生。臺風風暴潮的致災區(qū)域幾乎遍及整個中國沿海，多發(fā)生在夏、秋季節(jié)。溫帶風暴潮的致災區(qū)域主要集中在我國的渤、黃海沿岸，其中萊州灣最嚴重、渤海灣沿岸次之，海州灣沿岸再次之；９月至翌年６月均有發(fā)生，但多發(fā)生在冬半年（１１月至翌年４月）［２１］。我國歷史上對沿海頻發(fā)的特大風暴潮災害曾有過大量文字記載，據(jù)不完全統(tǒng)計，僅公元前４８年至公元１９４９年近２０００年間，有較詳細記載的特大風暴潮災害就有５７６次，平均不足４年就有一次，一次死亡人數(shù)少則千人，多則數(shù)萬至１０多萬［２２］。近４０多年來，風暴潮災害死亡人數(shù)雖有所減少，但災害直接經(jīng)濟損失則不斷增加［１２］。據(jù)有關部門估算，近４０年來，我國沿海風暴潮災害每年造成的直接經(jīng)濟損失已由５０年代的平均１億元左右，增加到８０年代后期的２０億元左右［２２］。僅就２００３年，我國沿海地區(qū)共發(fā)生１４次風暴潮災害，造成直接經(jīng)濟損失達７８．７億元。

２．３熱帶氣旋災害

全球變暖還將導致沿海地區(qū)熱帶氣旋災害加劇。熱帶氣旋是一種強烈的天氣系統(tǒng)，強烈的熱帶氣旋伴有狂風、暴雨、巨浪和風暴潮，活動范圍很大，具有強大破壞力，是最強烈的災害性天氣系統(tǒng)，全球平均每年被命名的熱帶氣旋約８４個，一半左右達到颶風強度。西北太平洋（包括南海）是全球熱帶氣旋發(fā)生頻率最高的地區(qū)，平均每年有近２６個被命名的熱帶氣旋發(fā)生；東北太平洋是全球熱帶氣旋活躍發(fā)生地，平均每年發(fā)生被命名熱帶氣旋近１７個；北印度洋地區(qū)熱帶氣旋發(fā)生頻率較低，僅占全球熱帶氣旋發(fā)生數(shù)的７％左右［２３］。自１９６０年起，印度和孟加拉國沿海城市至少遭受了８次大規(guī)模熱帶氣旋襲擊，每次死亡人數(shù)均超過萬人；１９７０年熱帶氣旋導致孟加拉國近３０萬人死亡，潮水向內陸運移１５０多ｋｍ，孟加拉國、埃及和越南約８００萬￣１０００萬人生活在海拔不足１ｍ的區(qū)域內，而這些地區(qū)都是毫無保護措施的河流三角洲地區(qū)［２４］。菲律賓以東洋面是全球熱帶氣

１３０地理學報６１卷旋生成最多的地方，而中國是世界各國登陸熱帶氣旋最多的國家，常年在我國登陸的熱帶氣旋有７￣９個。１９７０￣２００１年，３２年西太平洋（包括南海）共生成熱帶氣旋８６３個，年均２７個，在我國登陸２５６個，年均８個。熱帶氣旋在我國的登陸時間基本上位于７￣１２月間。從登陸區(qū)域看，我國沿海地區(qū)均有登陸，廣東是我國登陸熱帶氣旋次數(shù)最多的地區(qū)。登陸我國的熱帶氣旋向北移動可超過５０ｏＮ，向西可達１０４ｏＥ附近。熱帶氣旋在我國陸上消失的位置最北是黑龍江、最西可至云南東部。廣西是陸上熱帶氣旋消失數(shù)最多的地區(qū)，江西是在內陸省份消失率最大地區(qū)，而江蘇是深入內陸后入海最多的地區(qū)［２５］。

２．４海嘯災害

海嘯是沿海城市破壞性最大的自然災害之一，它屬于海洋地質災害派生的一類自然災害。根據(jù)成因海嘯可分為４種類型，即由氣象變化引起的風暴潮、火山爆發(fā)引起的火山海嘯、海底滑坡引起的滑坡海嘯和海底地震引起的地震海嘯。１９００￣２００４年間，全球發(fā)生的海嘯統(tǒng)計表明：太平洋發(fā)生７１１次海嘯，約占全球海嘯的７５％，，地中海１１０次（１２％），大西洋９１次（１０％），印度洋３４次（３％），重大海嘯１４次，死亡人數(shù)達１４．３萬［２６］，但頻率最低的印度洋，２００４年１２月２６日卻發(fā)生了全球最強的一次海嘯災害，造成死亡和失蹤人數(shù)達３０多萬，其經(jīng)濟損失逾２００億美元［２６］，成為人類歷史上記錄到的同類災害中死亡人數(shù)、經(jīng)濟損失最嚴重的一次。全球每２年發(fā)生１次局地破壞性海嘯，每１０年發(fā)生１次越洋大海嘯。我國近海海域雖不具備地震海嘯發(fā)生的海洋條件，但地震引起１￣２ｍ波高的潮水涌上岸的情況曾有發(fā)生。若發(fā)生７．５級以上強震，渤海和北黃海不會有地震海嘯影響，但臺灣及其附近區(qū)域可能造成一定災害。歷史上我國沿海也曾遭受地震海嘯的侵襲，臺灣是地震海嘯的嚴重區(qū)。據(jù)不完全統(tǒng)計，從公元前４７￣２００４年，中國沿海共發(fā)生２９次地震海嘯，其中有８￣９次為破壞性海嘯，特別是１７８１年５月２２日發(fā)生在臺灣南部的大海嘯，持續(xù)１￣８ｈ，臺南３個重鎮(zhèn)和２０多個村莊先被地震破壞，后又被海嘯吞噬，海水深入陸地達１２０ｋｍ，無一人生還，死亡４￣５萬人［２６］。因此，地震海嘯仍是我國不容忽視的自然災害，尤其是閩臺地區(qū)，本地地震海嘯災害的潛在危險仍然存在。加強地震海嘯發(fā)生機制、準確預測和預報地震海嘯的研究是十分必要的，這對防范突發(fā)性地震海嘯具有重要意義。

沿海城市作為區(qū)域社會、經(jīng)濟、文化的中心，頻繁發(fā)生的自然災害造成社會、經(jīng)濟和環(huán)境系統(tǒng)遭受巨大影響，嚴重威脅到沿海城市人類的生存安全。國內有關全球變暖影響下，海岸帶自然災害類型的研究較多［１３，１４，１８，２７－２９］，但對沿海城市的自然災害類型與風險辨識的研究較薄弱。災害風險辨識是風險分析的出發(fā)點和基礎［３０］。開展全球變暖背景下的沿海城市自然災害類型與災害風險辨識研究，有利于識別沿海城市自然災害的關鍵災種及風險大小，為開展沿海城市自然災害風險評估，建立沿海城市自然災害預警機制，加強沿海城市救災、防災提供重要的依據(jù)，有利于維護沿海城市自然與社會的協(xié)調發(fā)展［３１，３２］。

３城市自然災害評價

３．１城市脆弱性評價指標體系

城市自然災害管理中，風險評價是重要工具，而把災害與風險研究緊密聯(lián)系起來的重要橋梁是“脆弱性分析”，即分析社會、經(jīng)濟、自然與環(huán)境系統(tǒng)相互耦合作用及其對災害的驅動力、抑制機制和響應能力［３３］。近１０多年來，發(fā)達國家已經(jīng)開展了大量海岸帶地區(qū)脆弱性評價研究（表１）。荷蘭和美國就全球變暖對海岸帶地區(qū)的影響進行了系統(tǒng)研究，從而使兩國的部分政策發(fā)生了改變，荷蘭的海岸帶保護政策已受到法律的保護；國際氣候變化組織ＩＰＣＣ的７步式ＣＭ脆弱性評價方法（ＣｏｍｍｏｎＭｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ，ＣＭ）已用于２４

２期許世遠等：沿海城市自然災害風險研究

表１主要海岸帶脆弱性評價方法、評價步驟與指標體系對比研究

Ｔａｂ．１Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｍａｉｎｍｅｔｈｏｄｓ，ｓｔｅｐｓａｎｄｉｎｄｅｘｅｓｏｆｃｏａｓｔａｌｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ１３１

個國家的沿海城市進行評價［３４］；ＩＰＣＣ技術指導方案［３５］用于對城市、森林、島嶼的部門和設施的脆弱性評價；美國國家研究項目（ＵＳＣｏｕｎｔｒｙＳｔｕｄｉｅｓＰｒｏｇｒａｍ）建立了一套４步式脆弱性評價方法，相對于ＣＭ可操作性較弱［３６］；在ＩＰＣＣ技術指導方案的基礎上，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（ＵＮＥＰ）制定的關于氣候變化影響評價與適應對策方法手冊（簡稱ＵＮＥＰ方法手冊）是對脆弱性評價的更詳細指導方案，用于沿海城市不同對象進行脆弱性評價［３７］；南太平洋島嶼脆弱性評價方法（ＴｈｅＳｏｕｔｈＰａｃｉｆｉｃＩｓｌａｎｄＭｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ）是針對島嶼脆弱性評價的方法體系，但由于許多指標的獲取難度較大，應用受到較大的限制［３８］；另外，為了克服基礎數(shù)據(jù)有限的問題，基于指數(shù)分析的評價方法得以發(fā)展，為對美國東部沿海地區(qū)脆弱性進行定量評價，Ｔｈｉｅｌｅｒ等提出了海岸帶脆弱性指數(shù)（ＣｏａｓｔａｌＶｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙＩｎｄｅｘｅｓ，ＣＶＩ），利用指標數(shù)據(jù)進行格網(wǎng)制圖，利用ＧＩＳ軟件實現(xiàn)了評價結果的空間可視化，利用指標幾何平均值平方根法或指標乘積均值平方根法計算ＣＶＩ值，利用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ軟

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