論災害風險評估的途徑

隨著資源匱乏、土壤覆蓋變化、環境惡化等嚴重問題的發現，頻繁發生的各種自然災害的損失也越來越嚴重。這是一個重要的不穩定因素，也是限制經濟可持續發展的瓶頸。為應對自然災害的嚴重威脅,作為防災減災最先進的理念和手段,自然災害風險管理應運而生。所謂自然災害風險管理是指人們在對自然災害進行評估的基礎上,以災前降低風險為主,并將災時應急和災后恢復重建與之融為一體,據此優化各種措施進行風險控制,以最低的成本實現最大安全保障的決策過程。由此可見,自然災害風險評估是自然災害風險管理的重要組成部分和自然災害風險決策的前提,全面認識和科學評價自然災害給人類社會造成的風險,既是防災減災工作的基礎環節,也是經濟社會可持續發展的迫切需要,具有重要的理論意義和應用價值?？傮w上講,災害風險評估是一項在災害危險性、災害危害性、災害預測、社會承災體脆弱性、減災能力分析及相關的不確定研究的基礎上進行的多因子綜合分析工作。盡管在自然災害風險評估的方法層面和應用層面已做了大量工作,但理論基礎至今仍十分薄弱,由此導致在實例分析時存在概念界定不清、集成模式濫用等諸多問題。本文著眼于自然災害風險評估途徑的構建這一基礎性問題,立足于自然災害系統的深入剖析,從自然災害風險系統的結構要素、作用機制和演化結果入手,借鑒自然災害風險的新定義,首次提出了自然災害風險評估的三條途徑以及各自的立論依據。力圖通過上述研究進一步奠定自然災害風險評估的理論基礎,并為實際問題的解決提供切實的指導。1關系的深入析及其作用機制自然災害系統是一個復雜、有機的整體,包括孕災環境、致災因子和承災體三大組成部分,作為自然災害風險乃至災害科學研究的基礎,對其要素及要素間關系的深入辨析并據此加深對其作用機制的認識具有重要的意義?？傊?自然災害系統涉及自然和社會經濟兩個層面,它以孕災環境和承災體為主體,以承災體價值性損失和致災因子破壞之間復雜的作用和響應關系為作用機制,以災情為演化結果,是一個涉及多種反饋關系的復雜系統,實質反映的是人地關系。對自然災害系統結構關系的深入剖析(圖1)不僅是對自然災害系統本身認識的深化,也為下述自然災害風險系統和風險評估途徑的建立奠定了理論基礎。2自然災害風險的因素自然災害風險的定義是一個被長期研究但又懸而未決的問題,文獻中指出,所謂自然災害風險,即為由自然災害系統自身演化而導致未來損失的不確定性。據此,自然災害風險系統就是圍繞承災體未來價值損失的不確定性,從自然災害系統出發而建立的一個完整的具有普適意義的分析體系,涉及結構、作用機制和演化結果等方面。2.1脆弱性系承災體自身屬性—自然災害風險系統的結構自然災害系統是自然災害風險系統的物質基礎,主體包括孕災環境和承災體。從風險的角度對孕災環境的研究稱之為穩定性分析,穩定性是指在一定時空背景條件下的孕災環境可能誘發或加劇自然災變的程度,涉及氣象、水文、地質和地形地貌等因素;從風險的角度對承災體的研究稱之脆弱性分析,脆弱性指受致災因子的破壞,承災體由于自身結構或接近危險區域而易受破壞的一種狀態。由于涉及多種復雜因素,長期以來對脆弱性認識一直存在很大的分歧,主要原因不僅在于脆弱性本身內涵界定不清,同時它又與諸多相關概念之間存在模糊性。綜合現有的研究成果,本文認為脆弱性系承災體自身屬性,對其分析主體包括“暴露性”、“敏感性”和“防災減災能力”三個方面。其中,“暴露性”是指對應致災因子影響范圍內承災體價值的空間分布特征;“敏感性”則是著重反映承災體自身易于遭受致災因子破壞可能性;“防災減災能力”是指人類通過工程和非工程措施,從災害的監測預報體系、防御體系、緊急救援體系和災后恢復重建體系出發,保護承災體的價值免受致災因子破壞的能力。作為人類能動性的重要體現,本文中的“防災減災能力”含納文獻中提及的“恢復力”、“應對能力”、“適應性”和“彈性”等基本概念,它能在很大程度上決定災害系統的作用關系和演變格局,在減災實踐中發揮重要作用。另外,從風險的角度對致災因子相關的研究稱之為危險性分析,它主要由致災因子活動規模、強度和活動頻次(概率)來決定。綜上所述,自然災害風險系統的層次結構可以表述為圖2。2.2易損性分析的概念危險性是自然災害風險產生的外因,脆弱性則是風險產生的內因,外因通過內因起作用,共同決定了承災體價值性損失的大小。在反映上述因素間復雜關系時,就涉及到一個非常重要的概念——易損性分析。易損性分析就是在對承災體脆弱性水平進行綜合分析的基礎上,確定承災體未來價值性損失對致災因子危險性的響應關系。通過上述分析不難得出,危險性和脆弱性是自然災害風險系統的輸入,易損性作為自然災害風險系統的轉換關系,表征在自然災害風險系統特定輸入條件下承災體未來價值可能對應的損失,由此,自然災害風險系統的作用機制可以表述為圖3。2.3自然災害與自然災害風險的關系自然災害風險與自然災害之間存在時間上的關聯,從演變過程而言,前者為量變過程,一旦此量變過程完成,自然災害就會發生,自然災害風險在前,自然災害在后,當一個自然災害平息后,將是下一個自然災害風險孕育的開始,二者據此構成了一種周期性的循環,即“自然災害風險”—“自然災害”—“自然災害風險”。這里的自然災害即為承災體某種價值未來的損失,是自然災害風險系統的演變結果。3承災體未來價值理論自然災害風險評估途徑的構建就是立足于自然災害風險系統,即從該系統的結構、作用機制和演化結果出發,以承災體未來價值損失的不確定性分析為對象,建立相應的具有理論依據和應用價值的分析途徑,是當前災害科學一個亟待理清的理論問題。3.1風險評估的現有研究基于自然災害風險系統結構要素的風險評估思路清晰,應用相對簡單,其中以層次分析法建模最為典型,已被廣泛用于針對圖4所示的結構模型的自然災害風險分析計算,涉及洪水、雷電、冰雹和沙塵暴等諸多領域。為深化對該風險評估途的認識,增強其應用的科學性,需就下述問題進行明晰:①存在的不足。基于自然災害風險系統結構要素的風險評估不直接反映風險的內涵,其計算結果本身不具有明確的物理意義,另外,該途徑在建模方法和模型因子選擇以及模型因子權重的確定等方面均不可避免地帶有人為任意性,包括層次分析法也被視為是主觀判斷的一種數學包裝。②適用范圍。此途徑雖然存在上述不足,但由于其立足于自然災害風險大小和災害風險結構要素之間的關聯性,所以在反映由于要素變化導致風險時空格局演變方面仍具有重要的指示意義。③結構模型的改進方案。模型結構要素的選擇是該風險評估途徑的基礎,由孕災環境和致災因子的關系可知,致災因子的危險性高低是孕災環境穩定性演化的結果,統計意義下的危險性水平就是孕災環境穩定性的表征,二者是風險自然層面上同一問題的兩種表達方式。因此,為避免因子權重的重復計算,可采用穩定性和脆弱性或危險性和脆弱性的風險結構模型(圖5)進行風險的分析和計算。圖5中的結構模型不僅完整地體現了影響風險大小有關的自然和社會構成要素,而且能有效地克服圖4中的結構模型存在的結構復雜、因子共線性等諸多不足。3.2不同危險性和脆弱性對值損失的響應關系自然災害風險系統是一個有機整體,要素間相互影響相互作用,由此決定了系統的演化進程和演化結果。由此,通過對自然災害系統結構要素的深入認知,從自然災害風險系統作用機制出發,尋找在一定時空背景條件下承災體可能價值損失對不同危險性和脆弱性輸入的響應關系,無疑是自然災害風險評估的重要途徑。基于自然災害風險系統作用機制的風險評估其核心是易損性分析,它立足于自然災害風險系統要素間的相互作用,是從災害系統動力學機制的角度來揭示風險的大小,在災情預判和災害應急中有重要的應用價值,是風險評估依賴的重要手段。由上,從自然災害風險系統作用機制的角度進行風險評估無疑是非?？茖W的,在該方面取得初步研究成果的同時,也意識到真正實現起來有很多的限制,存在影響因素眾多、基礎數據獲取困難、作用機理不清晰以及過程處理極其復雜等困難。針對上述問題,利用不斷發展的科學方法和技術手段,加強基于該途徑的自然災害風險評估將是災害科學一個方向性的研究內容。3.3基于歷史災變的自然災害風險評估自然災害風險評估就是對未來損失的不確定性所進行的分析和判斷,基于自然災害風險系統結構要素和作用機制的風險評估在提供可行途徑的同時,另一種思路是直接從自然災害風險系統演化的產物即歷史災情入手,構建基于歷史災情的自然災害風險評估新途徑。自然災害風險系統的演化結果就是災情,又因我們能大量掌握的是已經發生的災情,因此,基于自然災害風險系統演化結果的風險評估即等價于基于歷史災情的風險評估。該途徑的理論依據在于,歷史自然災害災情資料本身能夠充分體現自然災害風險的全部內涵。首先,自然災害的災情是由自然災變為主因造成對承災體的破壞,代表的是承災體價值性的損失,表現為對人的影響、實體環境和社會環境的破壞三個方面,包括直接損失和間接損失兩個部分;其次,雖然自然災害系統是一個動態的、發展的系統,但其構成要素和作用機制卻具有宏觀的普適性,相同的動力學結構使得其演變結果具備統計意義上的可比性,歷史的災情在統計上可視為未來災情的重現;再次,從系統論的觀點來看,自然災害系統本身就是一個質能交換機體,其內部的質量——能量——信息的交換和傳遞過程本身就具有極高的復雜性和不確定性,進而決定了災情的演變也具有極高的復雜性和不確定性特征。另外,基于該途徑的自然災害風險評估基礎資料豐富,同時避開了自然災害風險系統復雜的作用關系,因而操作相對簡單,實用性強,著重從統計的角度揭示災情和風險等級之間的不確定關系,已被廣泛應用于自然災害風險評估和區劃研究。自然災害的歷史災情是自然災害風險系統要素間復雜作用關系演化的結果,同時也是自然災害風險系統的重要組成部分,是表征自然災害風險的重要資料,對其深刻的信息挖掘是揭示自然災害風險的重要手段。4自然災害風險評估的理論依據作為自然災害風險管理的重要組成部分和自然災害風險決策的前提,自然災害風險評估具有重要的理論意義和應用價值。為此,本文在已有相關成果的基礎上,圍繞自然災害風險評估途徑這一問題做了較系統的理論探討。(1)自然災害系統是以孕災環境和承災體為主體,以承災體價值性損失和致災因子破壞之間的復雜的作用和響應關系為作用機制,以災情為演化結果,是一個涉及多種反饋關系的復雜系統。(2)立足于自然災害系統的深入剖析,結合風險的新定義,構建了自然災害風險系統,明確了其構成要素的內涵。(3)從自然災害風險系統的結構要素、作用機制和演化結果三個方面出發,首次明確地提出了自然災害風險評估的三條基本途徑,并闡述了每一種途徑的立論基礎和適用對象。(4)本文所做的工作深化了現有風險評估的理論基礎,可為防災減災的實際應用提供切實的理論指導。(5)針對本文所提出自然災害風險評估三條基本途徑各自的技術環節及途徑間耦合印證問題,將另文闡述。(1)自然災害系統的致災因子孕災環境系自然災害系統的自然構成要素,是指由大氣圈、水圈、巖石圈等所構成的地球表層系統,包括自然環境與人文環境。作為自然災害系統的自然主體要素,孕災環境時時刻刻都在進行著物質和能量的轉化,受制于該子系統內多要素復雜的作用關系,其表征指標也是在不斷的變化,以氣象要素為例,當氣溫、降水、風速等超出某一閾值,便產生了自然災變,隨之可能造成人員傷亡、財產損失、生態環境退化、社會經濟損失等,這種自然災變即為自然災害系統當中的致災因子。另外,近百年來,伴隨著科學技術的迅猛發展,人類活動強烈地改變了下墊面的結構以及大氣的成分,從而導致孕災環境的深刻變化,致災因子也出現了新的特征,近年來頻發的極端天氣氣候事件就是這一影響的佐證。通過上述分析可見,①致災因子雖然是客觀存在的,但它卻不是自然災害系統當中的一個完全獨立要素,而是在一定時空背景條件下孕災環境某一種或多種指標的極端表現;②從致災因子形成機制的角度而言,它是以人類活動影響為外因,以孕災環境自身演化規律為內因,是自然災害系統自然主體要素演化的產物;③目前災害學的相關研究都是簡單地將致災因子和孕災環境以及承災體視為一種“并列”的關系來進行分析和建模,這種思路無疑是對自然災害系統構成要素間真實關系的錯誤理解,也必將會導致分析模型和實際問題之間出現很大的偏差。(2)自然災害系統的主體要素—承災體的再認識。承災體系自然災害系統的社會經濟主體要素,是指人類及其活動所組成的社會經濟系統,包括人及其日常生活活動;人類勞動創造的物質財富;人類的各種社會經濟活動;資源與環境;由以上要素在一定地域單元上構成的具有一定尺度和組織形式的綜合體,它和孕災環境一起共同構成了自然災害系統的主體要素,分別從社會經濟和自然兩個層面反映自然災害系統的特征。承災體受致災因子的破壞后會產生一定程度的損失,其值的大小即為災情,之所以會有損失,根本原因在于承災體所具備的價值性。這種價值性既包括承災體在經濟學意義上的價值和使用價值,也包括在人類社會經濟生活中體現出來的或擔負著的作用與功能,還包括在資源環境意義與影響等多個層面。離開了承災體的價值屬性,就沒有自然災害這一概念,災害的風險則更是無從談起。因此,價值性是承災體的核心屬性,是風險研究關注的焦點,在一定時空背景條件下對自然災害系統社會經濟層面(承災體)的研