佳文推荐||1978—2020年中国台风灾害灾情时空分布格局及影响因素分析

文摘   2024-09-05 07:01   广东  


导读

中国是世界上遭受台风影响最为严重的国家之一,在全球气候变暖和海平面上升背景下,台风灾害的异常性、极端性、复杂性愈发显著,中国沿海地区面临更加严峻的台风灾害风险。随着人类活动与自然环境相互作用的程度不断加深,科学分析并理解台风灾害的时空演变格局及其驱动因素,成为从地球表层理解成灾环境的重要途径。长时序全国范围的研究能从宏观尺度提供台风灾害风险影响的整体性认识;从提升台风灾害风险应对能力角度,县域尺度分析可为防灾减灾救灾政策研究提供更加细致的数据支撑,使政策制定更加具有针对性。

本篇推介应急管理部国家减灾中心张鹏研究员团队最新研究成果《1978—2020年中国台风灾害灾情时空分布格局及影响因素分析》,该文基于县域经济社会和灾情统计数据、历史台风风雨数据、高精度地形数据等资料,以县级行政区为空间单元,采用时序统计分析法、重心模型、地理探测器、空间相关分析、地理加权回归等方法,对台风灾害灾情的时空分布格局及影响因素进行分析。

研究区概述

No.1

选择遭受台风灾害直接影响较为严重的上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东、湖南、广东、广西、海南11省(区、市)作为研究区,以县级行政区作为基本空间分析单元。研究区共有1008个县级行政区。

数据处理

No.2

1. 历史台风灾情数据处理

年际可比直接经济损失折算。以2020年可比价格为基准,利用CPI指数计算各年直接实际经济损失,以剔除通货膨胀影响,进而年际可比。年代际划分。从总体和分时段2个维度考察台风灾害时空分布格局的变化规律:总体维度为1978—2020年;分时段维度划分为4个时间区间,分别为1978—1990、1991—2000、2001—2010、2011—2020年。

2. 历史台风路径数据处理

基于历史台风路径观测数据中的经纬度信息和时间信息,生成台风路径矢量数据;计算各县级行政区单元的几何重心到台风路径的最近距离,作为行政区到台风路径的距离;以台风路径为基准,建立100 km半径的缓冲区,统计各县级行政区内受台风影响区域的面积及占比,进而确定台风影响范围

3. 历史气象监测数据处理

基于1978—2020年逐日24 h气象监测栅格数据,获取研究区范围历史逐日降水和平均风速栅格数据。以最大值法核算各县级行政单元内的降水和风速,再提取每年所有登陆台风时空影响范围内,所影响县级行政区的逐日降水和平均风速数据。

4. 地形数据处理

基于全国30 m空间分辨率的DEM高程栅格数据,提取研究区内高程数据。基于DEM高程数据计算坡度,并采用自然间断点法分为5级,分别统计各县5个分级中栅格占比作为坡度等级变量。采用均值变点法确定研究区内地形起伏度分析的最优窗口大小,据此分别计算单位面积内最大和最小高程值图像,将2幅图像相减得到地形起伏度计算结果。对DEM数据内不同像元位置的方差进行计算,得到高程方差分布栅格数据,进而计算标准差。

通过数据处理,模型使用的变量全部转化为以县级行政单元为样本粒度的统计数据。

模型变量描述


研究方法

No.3

1. 时间分布特征分析方法

利用绝对灾情指标相对灾情指标定量评价灾害的程度。以表达区域灾情的相对程度。选择死亡失踪人口、倒损房屋间数、农作物受灾面积、直接经济损失作为绝对灾情指标,每百万人口因灾死亡失踪率、每万人倒损房屋数量、农作物受灾面积占播种面积比重、直接经济损失占国内生产总值比重作为相对灾情指标,对全国台风灾害灾情的时间分布特征进行分析

2. 重心模型

地理单元依据评价指标分布形成的地理重心,可反映评价指标空间分布的集聚特征;不同时段内重心位置的变化,可反映评价指标时间分布的迁移特征。本文计算给定研究时段内灾情指标的重心坐标,用于观察重心移动移动情况

3. 地理探测器

使用地理探测器模型对台风灾害灾情的驱动因素进行分析。本文主要使用地理探测器模型中的分异及因子探测器。通过驱动因子的解释力衡量自变量对因变量变化的贡献度,从而判断驱动变量是否为形成地理空间分异的原因,即探测自变量多大程度上解释了因变量的空间分异。

4. 空间自相关分析

采用莫兰指数对县域台风灾情的空间自相关性进行分析。全局莫兰指数可在宏观层面整体评价台风灾情指标在县域尺度上是否具有空间集聚或分散特征,局部莫兰指数可在微观层面判断某个县域的台风灾情指标是否与周边县域存在空间相关性

5. 地理加权回归

地理加权回归是对线性回归模型的扩展,通过将地理空间位置信息引入回归方程,能更好地反映研究对象在空间属性上分布的异质性,本文地理相关性分析的基本对象为县级行政区,使用地理加权回归模型对每个县域单元建立回归方程

主要结论

No.4

1

从台风灾害灾情的时序演化看,灾情整体呈现下降趋势。1978—2020年登陆中国的热带风暴以上级别的热带气旋、台风级别以上的热带气旋均呈现增长趋势,然而,中国台风灾害造成的死亡失踪人口、倒损房屋数量总体均呈下降态势,在经历1991—2000年的高峰值阶段后,均进入明显下降期,2011—2020年为最低值阶段;而农作物受灾面积则呈现上升态势,2011—2020年为最高值阶段;直接经济损失绝对值呈上升趋势、相对值呈下降趋势,2011—2020年为直接经济损失绝对值最高值阶段、相对值最低值阶段。
总体上,台风灾害造成的死亡失踪人口、倒损房屋数量持续下降,与中国台风灾害防治坚持“人民至上、生命至上”、防御工作超前部署密切相关,与脱贫攻坚任务全面完成、民居和基础设施抗灾能力明显提升密切相关。但随着中国经济的快速增长及农作物播种面积暴露度持续处于较高水平,台风灾害造成的直接经济损失绝对值上升、相对值下降,农作物受灾面积持续上升。

登陆中国的热带气旋年代际变化特征


台风灾害灾情绝对指标年代际变化特征

台风灾害灾情相对指标年代际变化特征


2

从台风灾害灾情的分布方位看,灾情重心整体呈“南下—西进”的迁移趋势。一方面,改革开放以来,长三角至珠三角沿海地区成为中国经济活力最强、发展速度最快、城镇化水平最高的区域,人口和经济大量向其汇集;而这一区域也是中国台风灾害最主要的影响区域。另一方面,伴随经济发展和社会治理水平提升,东海沿海地区台风应对和防灾减灾能力不断增强,台风灾害造成影响呈减轻趋势,而沿海省份的内陆地区和内陆省份,受经济发展水平和台风应对能力有限制约,因灾造成的损失相对凸显,台风灾害对人口、农业、经济的影响存在沿海地区减轻、内陆地区加重的特征。

分时段承灾体和灾情重心变化


3

从台风灾害灾情的驱动因子看,台风引发的风雨是灾情的主导因素。从总体视角,驱动因子呈现宏观的同质性,各灾情指标的主要驱动因子均为风雨因子。从逐年视角,驱动因子呈微观的异质性。风雨和灾区人口数是影响受灾人口、倒损房屋的主要因子;死亡失踪人口驱动因子构成复杂,较为显著的驱动因子是大暴雨日数和地区生产总值,说明地区经济发展水平与台风防范存在相关关系;农作物受灾面积的驱动因子中包含多项地形要素,说明在风雨主要驱动作用外,地形也发挥次要驱动作用;风雨联合作用是造成直接经济损失的主要驱动因素。

台风灾情主要驱动因子及贡献度


4

从台风灾害灾情的空间集聚性看,浙江闽北、粤西桂东两大区域集聚特征显著。浙江至福建北部一带沿海是台风正面登陆中国大陆地区的多发地,区域内人口、产业、城镇、经济高度密集,台风造成的损失较为集中。粤西桂北是登陆华南地区台风的主要影响区,经济发展水平处于珠三角经济圈外的洼地,农业人口、第一产业、山区地形分布集中,台风灾害风险抵御能力弱,遭受台风影响后易造成较大损失。

各时段灾情指标局部莫兰指数


5

从台风灾害灾情对经济发展的效应看,局部地区经济发展水平与灾情呈现负相关关系。珠三角经济发展水平较高、工业和制造业产业发达,农作物受灾面积、倒损房屋数量总体有限,呈“高GRP—低灾情”关系,经济发展对灾情产生抑制效应;安徽、江西、湖南内陆山区经济发展水平弱于沿海地区,抗灾能力有限,呈“低GRP—高灾情”关系,灾情对经济发展产生抑制效应。

台风灾害经济发展效应格局


讨论

No.5


随着经济发展带来的灾害设防和应对能力提升,沿海地区台风灾害造成的损失总体上呈不断减轻的趋势。内陆地区和省份,受经济发展水平和山丘区地形的影响,已成为新的灾害高风险区域。未来台风灾害防治重点和资源投入,应向武夷山、罗霄山、南岭及粤西桂东等内陆山区适度倾斜。
虽然台风灾害影响趋势随人口经济重心整体南移,但在全球气候变化背景下,近年来北上型台风趋多趋强,对北方地区造成重大影响。在持续加强东南沿海台风传统影响区防灾减灾救灾工作的同时,应高度关注北方地区的台风灾害风险防范,重点加强北方大城市应对台风引发的极端暴雨洪涝灾害的能力。

台风灾害的发生、发展过程极其复杂,在后续工作中需继续加强台风灾害及其影响因素数据的时间和空间精度,进一步提升数据时效性,提高台风灾害灾情时空特征与影响因素研究的可靠性。

引用格式

张鹏,张云霞,汪洋,丁一,尹宜舟,董震,武喜红.  2024.  1978—2020年中国台风灾害灾情时空分布格局及影响因素分析. 热带地理,44(6):1047-1063. DOI: 10.13284/j.cnki.rddl.20230961.

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作者介绍

张鹏,理学博士,应急管理部国家减灾中心灾害信息部(农村减灾研究室)副主任、研究员,主要研究领域为灾害风险管理和灾情统计分析。近年来,围绕防灾减灾救灾信息化建设、灾害风险管理、灾情信息获取技术主持和参与国家重点研发计划专项项目、国家科技支撑项目、国家自然科学基金项目、发改委产业化项目等近10项;在国内外学术刊物上发表SCI、EI等学术论文20余篇,主持和参与编写图集、专著9部。


张云霞,研究员,应急管理部国家减灾中心灾害信息部主任、国务院第一次全国自然灾害综合风险普查技术组副组长、历史灾害调查评估负责人。先后主持国家重点研发计划项目、国家战略性新兴产业发展专项等10余项国家级重大研究和规划项目;参加《澳门防灾减灾十年规划(2019-2028年)》编制。主持建设国家自然灾害灾情管理系统、全国灾害信息员数据库,主持起草多项灾情统计核查技术规范;先后参加汶川地震、澳门天鸽台风、河南郑州特大暴雨、“23.7”海河流域性特大洪水等十余次重大灾害现场调查评估。


汪洋,应急管理部国家减灾中心副研究员,长期从事灾情统计分析方法、灾情统计标准化、灾情管理信息化等领域的业务和科研工作。牵头国家重点研发计划专题2项,参与起草国家标准2项;参与编写图集、专著9部。


丁一,应急管理部国家减灾中心助理研究员,从事主要自然灾害灾情分析、灾害损失评估研究。参与编写图集9部、教材4部、专著1部,获得发明专利授权2项。


尹宜舟,理学博士,国家气候中心气象灾害风险管理室副主任、正高级工程师。长期从事气象灾害风险监测评估方面的业务和科研工作。2022年入选中国气象局气象青年气象英才;担任首批中国气象局青年创新团队“气象灾害风险评估”带头人,中国气象局气象灾害综合风险普查台风普查技术分组组长,第九、十届全国台风及海洋气象专家工作组成员。主持和参加国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目10余项,在国内外期刊发表学术论文40余篇。


董震,中科星图空间技术有限公司高级工程师,主要从事遥感图像处理和空间数据分析技术在应急领域的应用研究。


武喜红,中科星图空间技术有限公司高级工程师,主要从事空间信息技术在应急、水利、农业等领域的应用研究。



策划编辑:马广鹏(首都经济贸易大学)
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《热带地理》简介



《热带地理》是由广东省科学院广州地理研究所主办的综合性地理学术期刊;1980年创刊,月刊,每月5号出版;国内外公开发行。
办刊宗旨:“品质、规范、高效、引领”
办刊方向:“精品化”“特色化”
报道地域:突出但不完全局限于全球热带亚热带地区
服务承诺:公平•热情•高效
核心收录:中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊;中文核心期刊(北大);中国科技核心期刊; 荷兰Elsevier文摘与引文数据库(Scopus); 瑞典DOAJ数据库; 荷兰GEOBASE数据库;美国EBSCO学术数据库; 日本科学技术振兴机构数据库(JST)
评价数据:2022年复合影响因子—— 3.364;复合他引影响因子—— 3.000
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