国内农业台风灾害风险评估研究进展

尚志海，曹海玲，林妙萍，詹惠怡

(岭南师范学院 地理系，广东 湛江 524048)

台风灾害是中国主要自然灾害之一，其灾害风险研究是国内气象学、地理学及灾害学的研究热点。学者们在台风灾害风险理论、方法及应用上做出了大量成果，还有部分学者对台风灾害风险研究进行了综述。例如，魏章进等[1]对台风灾情评估方法进行了总结，方伟华等[2-3]对台风路径及风险模型进行了评述，陈文方等[4]对台风灾害危险性及脆弱性评估现状进行了综述，由此可见台风灾害风险研究在国内的受重视程度。

在全球气候变暖背景下，台风等极端天气气候事件呈现出趋强趋多的态势。近5年来，台风“威马逊”、“彩虹”、“莫兰蒂”、“天鸽”、“山竹”相继给我国沿海地区造成了严重损失。在台风登陆前后，学者和公众们关注的焦点集中在城市，尤其是大城市的灾害风险，对农村及农业关注不够。在台风影响下，农业作为一个敏感的承灾体，更易受灾，台风灾害可能使农田颗粒无收，农民陷入险境。因此，非常有必要针对特定承灾体，加强对农业台风灾害风险的研究。

本文从灾害风险形成机制的角度出发，对农业台风灾害的发灾场、致灾力、承灾体及风险评估研究进行综述。具体来说，发灾场是灾害风险形成的空间场所，致灾力是自然事件对承灾体的破坏力，承灾体的暴露性和抵抗力是决定灾害风险是否能够形成的重要因素[5]。只有把风险机制搞清楚，才能做好风险评估工作。虽然国内研究中涉及到了台风灾害的发灾场、致灾力和承灾体三个要素，但研究不够系统和全面，本文对现有成果进行归纳和总结，并在分析其存在问题的基础上提出建议，可以为农业台风灾害风险的深入研究提供参考。

1 台风灾害发灾场研究

台风灾害发灾场即台风灾害发生的空间范围，台风是一个动态变化的灾害系统，其登陆地点、移动路径及影响范围等在不同阶段会产生一系列变化，在不同时刻对同一地区造成的影响也是动态变化的[6]，所以台风发灾场的动态和精确研究极为重要。目前台风登陆地点的分析主要是对登陆地区的数理统计[7]，我国台风登陆地点主要集中在广东、海南、台湾、福建、浙江省[8]，现有研究基本上摸清了大中尺度上台风登陆地点的分布特征，但是与登陆地点密切相关的移动路径预测和影响范围分析还不足。

1.1 台风移动路径分析

从1970年代初期到1980年代，我国开展了台风路径统计分析研究[9]，为台风路径预报打下了一定基础。传统研究方法以图片形式发布静态的台风路径数据，之后伴随着网络技术的普及和GIS的应用拓展，基于GIS发布台风路径的方式突破了传统方式的局限性，可以向用户提供动态的地理信息。

例如，冯文娟等[10]在ArcGIS Server的基础上，构建了一个台风过程网络系统原型，采用动态符号和动态地图来表示台风路径变化，具备台风路径及影响分析、实时地查询及动态分析功能。段洪洋等[11]构建了基于 GIS 和虚拟技术的台风灾害农业损失评估系统，通过预测模型以三维形式展示未来一段时间台风的路径、强度、影响范围等。邹亮等[12]针对台风路径的空间特点提出了关键点相似度法，并结合 GIS的空间分析功能构造了空间相似度，建立了基于历史数据和相似原理的预测模型，预测可能的台风路径。

此外，我国气象和水利等相关部门开发了一些台风路径实时发布系统，典型的系统包括由中央气象台权威发布的台风信息系统，以及浙江省水利厅、浙江省水利信息管理中心主办的台风信息发布系统[13]，这些系统均可及时准确地提供最新的台风实时信息、预报路径。总的来说，GIS作为一门重要的信息技术，快速便捷地实现网络环境下台风路径实时查询及动态分析[14]，并具有高质量的可视化表达能力[15]，为展现台风过程提供了优秀的表现方式。尽管如此，台风路径预测仍然存在一些困难，还要注意路径预测和风险评估相结合。

1.2 台风影响范围分析

台风登陆地点和移动路径研究最终是为了确定灾害的影响范围。在界定台风影响范围时，一些学者是根据研究区域的大小和形状，通过划定缓冲圆的方法，或者参考台风风圈半径确定台风影响范围[16]，常以气旋最外围的气压等直线为参考，半径通常为300～500 km，最大的半径甚至能够达到1 000 km，最小的半径也有50 km[17]。例如，陈文方等[18]将缓冲半径200 km的缓冲圆作为台风影响范围，以此为基础来分析长三角地区台风危险性。由于台风可对移动路径上的大部分地区产生影响，而且对同一范围内不同区域所产生的影响不同，因此邓睿[19]在GIS支持下，对7级和10级风圈半径影响范围赋予不同的分值，最后累加起来得到台风影响范围，实现台风空间分布的可视化。台风影响范围的确定除了考虑登陆地点外，还要考虑其他因素，例如非登陆地点的灾害损失可能大于登陆地点的灾害损失，未登陆的台风也可能造成较大灾害损失[20]。

2 农业台风灾害致灾力研究

2.1 大风对农作物的影响

台风的最大风速常用来表征大风对农作物的破坏力。对于农业来说，大风容易使农作物倒伏或者茎叶折损，导致农作物受到不同程度的伤害。周俊华等[21]选取风速为指标，探讨了10年一遇、20年一遇和50年一遇大风分布图，由此计算了西北太平洋台风灾害风险。在农业大风灾害风险评估中，徐鹏飞[17]用直接统计的方法分析台风大风致灾损失(表1)，首先对农作物面积用1 km分辨率网格进行划分，接着设定农作物的受灾判定界线为F1，风速为F，然后以F>F1为判断依据，对所有网格的风速进行评判，最后统计网格内农作物的受灾面积，从而得出农业灾害风险大小。为了评估方便，刘少军等[22]采用台风影响期间最大风速的三次方，表示台风对橡胶的破坏潜能指数。总之，学者们都认为风速是台风致灾力的主要因子，但今后研究中也应重视大风作用时间对农作物的影响。

表1 灾害程度、风力等级与受损情况对照表[17]

2.2 暴雨对农作物的影响

台风暴雨对农作物的不利影响主要表现为两个方面：(1)暴雨对农作物叶片及茎秆组织产生机械冲击和破坏，直接造成农作物减产；(2)暴雨引起的洪涝淹没农作物，使农作物新陈代谢难以正常进行，淹水越深，淹没时间越长，危害越严重。目前台风暴雨研究主要以暴雨特征、成因为主，更多是对一次台风暴雨过程的分析，而台风暴雨对农业的影响研究较少。在台风暴雨灾害风险评估上，徐鹏飞[17]采用75 mm以上、175 mm以上、250 mm以上暴雨降雨量发生天数指标作为降雨对农作物影响的风险指标。王胜等[23]依据台风降水强度划分影响级别，就台风对安徽省农业的影响范围和受灾程度进行了研究。此外，也有研究认为，台风降水可适时补充水资源的不足，对晚稻、中稻的生长有利[24]。在评估台风暴雨导致的农业灾害上，仅仅使用降水强度指标不能完全反映暴雨洪涝的影响，因此可采用遥感技术对台风前后的水文信息进行比较，从而实现对暴雨洪涝灾害信息的获取及分析。

2.3 大风与暴雨对农作物的共同影响

从国内研究成果来看，最大日降水量、累积降水量及最大风速3个指标常用来评价台风大风及暴雨的共同影响，王胜等[23]以过程最大日最大风速为风因子，过程雨量和过程最大日雨量为雨因子，共挑选出1 563个热带气旋样本，经过统计分析，确定三个影响因子的基本值分别为9 m/s、70 mm、50 mm，在此基础上分析热带气旋风雨因子危险性。徐鹏飞[17]通过分析三次台风中的降雨、大风及农作物受灾面积情况，确定农作物受灾的判定标准，通过反复循环迭代计算逐渐使农作物受灾估算面积与真实受灾面积的误差之和趋于最小，逐渐逼近真实值。在台风的风雨对具体农作物的影响研究方面，刘少军等[25]对天然橡胶台风风险进行持续研究，并发表了一系列论文，代表性成果是通过选取总降水量和最大风速作为致灾力，基于可拓模型建立天然橡胶风害评估模型。尽管现有研究取得了一定成果，但仍然存在一些不足，比如大风和暴雨对同一农作物的致灾力可能不同，同一等级的风雨对不同农作物的致灾力也会不同，目前的研究中对这些问题考虑不足，此外如何针对农作物的种类将风雨耦合起来也是一个难题。

3 农业台风灾害承灾体研究

承灾体的暴露性和抵抗力是影响灾害风险大小的关键因素，其中农业台风灾害承灾体暴露性的主要评价指标是农作物面积。土地利用数据是农作物面积分析的常用数据，严洌娜等[26]利用土地利用类型数据，研究了浙江省县级农业台风影响强度评判指标，拟合出农作物播种面积和农林牧渔业产值两种承灾体的台风灾损曲线。在技术方法上，农作物面积通常采用遥感技术提取，包括几种方法[27]：目视解译方法、多时相分析方法、多源数据结合方法等，尤其是多源数据的综合应用提高了农作物种植面积提取的精度，刘少军[28]、张京红[29]、陈汇林等[30]分别利用QuickBird卫星影像，LandsatTM卫星数据，MODIS遥感数据获取了海南岛天然橡胶种植面积信息，多源数据融合方法已经成为目前的主流。

承灾体抗灾能力也是风险评估中不可或缺的因子，目前的研究大多是区域尺度的抗灾减灾能力评估，主要包括对台风预警发布技术、地方经济能力以及基础设施建设等因子的分析。张颖超等[31]选取抗台工程能力、监测预警能力、抢险救灾能力以及社会应对台风能力等指标，对福建省的抗台风减灾能力进行综合评估。叶小岭等[32]从区域灾害监测预报、区域预警通知、区域防护、抗台物资运输、区域财政救灾、区域抗台医疗救助和区域抗台救灾意识7个方面对浙江省抗台减灾能力进行了综合评价，但由于可收集数据限制，在指标体系的建立过程中仍存在一定的局限性。在农业领域，台风灾害防灾减灾能力是为应对台风灾害所造成的损害而进行的工程和非工程措施，张忠伟[33]选取旱涝保收面积、防风林的建设两个因子，利用GIS技术分析海南省各县市防灾减灾能力。区域尺度的抗灾能力评估略显粗糙，目前还缺少针对具体承灾体的抗灾能力评估，包括农作物的抗风抗雨能力等。

4 农业台风灾害风险评估研究

农业台风灾害风险评估是指量化评估台风对农业的不利影响的过程，需要建立在大量农业灾害相关数据资料的基础上，采用各种方法对台风灾害可能造成的农作物损失进行定量估算，同时评估其风险等级。目前国内自然灾害风险评估方法有加权综合方法、回归分析方法、模糊数学方法、可拓分析方法、突变级数方法等[34-35]，表2详细列举了这些方法在台风灾害风险评估中的运用和特点，下面重点介绍加权综合方法、可拓分析方法以及基于GIS的分析方法，这三种方法分别代表了传统方法、新方法和新技术。

目前国内台风灾害风险评估方法中，加权综合方法最为常见。加权综合方法是在灾害系统理论的基础上，在孕灾环境、致灾因子、承灾体、防灾减灾能力等方面选取多个指标，运算公式再结合GIS技术叠加分析，最终得到台风灾害风险区划图，总体了解台风灾害风险指数高低的分布。因为加权综合方法的资料数据容易获取，数学运算简便易行，因此最常见。但每年台风强度、影响范围和农业受害情况都具有不确定性，所以该方法无法对灾害风险做出详细评估。

可拓分析方法，在一定程度上能反映出台风过程中灾害等级的变化，但利用物元可拓法建立起来的单元标准物元模型的因子选择、各因素的节域范围和权重的确定需要根据更多的实例来不断验证和改进，以便能更准确地表达台风风险的程度[36]。在实际研究中由于会存在收集资料不全或灾情衡量标准不一致的情况，这给灾害模型的建立带来了一定困难。

农业台风灾害风险评估方法很多，但存在评价函数复杂、评价结果不直观、灾害风险数据精度的问题，因此应用GIS技术结合相关模型的方法就应运而生了。随着GIS应用的推广，其强大的空间分析能力与制图功能、精细的网格处理和可视化的结果显示，使得国内越来越多学者将它应用在台风灾害风险研究中。这类方法在搜集台风、地形、气象等数据基础上，借助GIS工具，结合系统工具，利用GIS空间叠加运算，绘制出区域风险分布图。基于GIS的分析方法甚至逐渐取代了数理统计方法成为了主流，但这类方法的问题在于：简单的GIS空间叠加方法的合理性存疑。

在农业台风灾害风险评估的案例研究上，研究成果主要集中在东南沿海地区，包括广东、海南、福建、浙江等地区。林举宾等[48]认为秋季台风登陆广东时，晚稻正处于孕穗、开花、灌浆时期，大风伴随暴雨的危害比较严重。张忠伟[33]借助GIS技术方法提取橡胶台风灾害的空间分布信息，制作橡胶台风灾害风险区划图。李瑞英[49]在台风危险性分析和易损性分析的基础上，运用GIS技术分析了福建省台风对水稻影响的风险区划。苏高利等[50]基于信息扩散原理，对浙江省台风灾害及其对农业的影响进行了风险评估，探讨了浙江省农业台风灾害风险估计值。目前区域尺度的农业台风灾害风险评估研究多是利用县市的数据，这些数据掩盖了县区内部的差异，还需要进一步细化。

表2 目前国内主要台风灾害风险评估方法

5 结 语

目前，台风生成条件、移动特点、监测技术等方面的研究取得了一系列成果，但我国学者针对农业这一特定承灾体的台风灾害风险定量研究几乎还处于空白阶段[4]。农业台风灾害风险研究是台风灾害风险研究精细化过程中的必要补充，是促进农业可持续发展的迫切需求。国内学术界在台风灾害、农业灾害和气象灾害等方面的研究成果，为这项研究的开展提供了很好的借鉴和参考。但是国内农业台风灾害风险评估的理论、方法及实际应用还存在一些不足，这也是该领域今后的工作重点。

(1)从灾害风险形成机制的角度来看，发灾场、致灾力、承灾体的深入分析是进行农业台风灾害风险评估的基础。如果灾害风险形成机制不清晰，相应的风险评估也就成了无本之木。在发灾场研究方面，简单以登陆地点和风圈范围为依据的分析，不足以反映台风影响的实际空间分布范围；致灾力的评价指标应将大风和暴雨指标合理地耦合在一起；在继续运用多源数据综合方法分析承灾体暴露性的基础上，应着重于分析农作物应对台风的抗风抗雨能力。

(2)虽然台风灾害风险评估方法层出不穷，但目前集中在基于GIS的综合评估上，评估实例以省级尺度的区域农业风险评估为主。风险评估方法的好坏在于其评估结果是否符合实际情况，不存在夸大和歪曲灾害风险等级的问题，且具有较强的实际应用价值，能够真正指导生产生活实践。区域尺度的风险评估工作有其价值所在，但是针对承灾体的精细化评估价值更大，这是农业台风灾害风险研究的必经之路。

(3)由于台风灾害对农业影响的复杂性及动态性，应该将数理方法、GIS技术、实验分析、情景模拟等多种方法有机地结合在一起，逐步实现灾害风险评估的精细化、动态化，这是今后的焦点问题和努力方向。