基于災害系統(tǒng)的中國南北方雪災對比研究＊——以2008年南方冰凍雨雪災害和2009年北方暴雪災害為例

白 媛,張建松,王靜愛,3

0 引言

雪災是由于大量的降雪與積雪,對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、公共設施及日常生活造成危害和損失的一種氣象災害。從全球范圍看,雪災主要發(fā)生在北歐、北美[1-2]、俄羅斯等北半球中高緯度國家和地區(qū)。在過去幾十年里,我國雪災主要發(fā)生在北方牧區(qū),包括內(nèi)蒙古[3]、新疆北部[4]和青藏地區(qū)[5]。通常降雪天氣伴有大風、降溫等其它惡劣天氣現(xiàn)象,草原牧業(yè)和牧民災情嚴重。因此,大多數(shù)學者的研究,集中在以畜牧業(yè)為承災體的北方草原雪災研究領域。

然而,在2008-2009年,我國相繼發(fā)生了兩場嚴重雪災。一場是發(fā)生于2008年1月10日-2月2日南方地區(qū)百年一遇的低溫雨雪冰凍災害,影響了包括貴州、湖南、安徽在內(nèi)的全國多個省市區(qū),造成了巨大的損失,因災死亡129人,失蹤4人,轉移安置災民166萬,農(nóng)作物受災面積1 187.4萬hm2,倒塌房屋48.5萬間,因災直接經(jīng)濟損失1 516.5億元。以其空前的受災區(qū)域范圍和災情損失程度,嚴重影響了區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展,已演變?yōu)榫逓腫6]。另一場是發(fā)生于2009年11月8日-11月13日的北方雪災,影響了包括河北、山西、陜西、寧夏等8省區(qū),屬60年一遇,部分地區(qū)達百年一遇,造成962.2萬人受災,因災死亡32人,疏散公路滯留和轉移安置16.6萬人,農(nóng)作物受災面積29.53萬hm2,倒塌房屋1.5萬多間,因災直接經(jīng)濟損失69.6億元[7]。這兩場雪災引起了我們對南北方雪災的深入思考,特別是對南方地區(qū)雪災給予了高度關注。本文立足于災害系統(tǒng)理論,從區(qū)域致災因子、孕災環(huán)境、承災體和災情等方面進行南北方災害系統(tǒng)對比分析,以期為我國不同區(qū)域雪災綜合防災減災,災害鏈災情放大機制研究提供科學依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文所依據(jù)的數(shù)據(jù)主要有兩類:①災情數(shù)據(jù),來源于國家氣象局、民政部、農(nóng)業(yè)部、交通部、公安部等官方網(wǎng)站新聞報道資料,主要內(nèi)容包括雪災造成的經(jīng)濟損失、受災人口、死亡人口、緊急安置災民數(shù)量和受災農(nóng)作物面積等;②氣象數(shù)據(jù),來源于國家氣象局數(shù)據(jù)共享中心編制的中國地面氣候資料日值數(shù)據(jù)(1949-2009),主要內(nèi)容包括逐日降水量分布、日平均氣壓、平均氣溫、平均相對濕度、平均風速和日照等。兩場雪災災情數(shù)據(jù)是基于網(wǎng)絡平臺,搜索的關鍵詞為“雪災”,搜索時間是2008年1月10日-2月10日和2009年11月8日-11月13日,搜索到有關2008年南方雨雪冰凍災害的數(shù)據(jù)為15 797條,有關2009年北方雪災數(shù)據(jù)為785條。

1.2 受災區(qū)域范圍界定

自然災害災情評價過程中,劃定災區(qū)、確定災民和擬定災情是三項重要內(nèi)容。因此,本文首先確定了這兩場雪災受災區(qū)域范圍(圖1)。劃分受災區(qū)域和經(jīng)濟損失嚴重區(qū)域的依據(jù):一是根據(jù)民政部災情數(shù)據(jù),凡是涉及降雪損失的省區(qū)劃定為雪災受災區(qū)域;二是根據(jù)民政部發(fā)布數(shù)據(jù)描述各個省市自治區(qū)災情損失情況,北方以直接經(jīng)濟損失10億元以上為指標,南方以直接經(jīng)濟損失80億以上為指標,確定經(jīng)濟損失嚴重區(qū)域。此外,還綜合考慮區(qū)域氣象與地形的相關性,根據(jù)區(qū)域災情影響程度,確定出南北雪災的重度受災區(qū)域。

圖1 中國南北方兩場雪災受災范圍

從圖1分析得出以下結論。①這兩場雪災受影響區(qū)域范圍幾乎覆蓋了我國大部分地區(qū),其中包括28個省市自治區(qū),占全國省市自治區(qū)數(shù)量的82%,而經(jīng)濟損失嚴重區(qū)域包括10個省市自治區(qū),大部分位于人口產(chǎn)業(yè)密集、交通網(wǎng)密布、城市化進程快的中部地區(qū)。我國雪災受災區(qū)域由傳統(tǒng)的北方牧區(qū)轉移至中東部地區(qū),這與中東部地區(qū)承災體人口與經(jīng)濟密度加大密切相關。②南方雪災重度受災區(qū)域位于南嶺地區(qū),海拔高度多在300～500 m以上,部分地區(qū)海拔高度達1 000多米,個別地方超過2 000 m,這對極端低溫雨雪冰凍天氣有強化作用,孕災環(huán)境放大了雪災災情。北方雪災重度受災區(qū)域位于華北平原中部,這里人口集中,產(chǎn)業(yè)密集,又是聯(lián)通南北和東西的交通樞紐地帶,承災體放大了雪災災情。③南北方兩場雪災的覆蓋范圍在河南省和湖北省相重疊,形成南方雪災和北方雪災的過渡區(qū)域,這類地區(qū)通常是雪災發(fā)生頻率較高的區(qū)域,也應引起高度關注。

2 南北方雪災災害系統(tǒng)對比分析

2.1 構建區(qū)域雪災災害系統(tǒng)

基于災害系統(tǒng)理論[8],依據(jù)兩場雪災的孕災環(huán)境、致災因子、承災體和災情的16 582條信息,統(tǒng)計出現(xiàn)頻次較高的要素詞條,進行歸納和排序,分別提取南北方雪災災害系統(tǒng)的主要要素,并由此構建了2009年北方雪災災害系統(tǒng)(圖2)和2008年南方雪災災害系統(tǒng)(圖3)。

2.2 孕災環(huán)境對比分析

依據(jù)兩場雪災的受災區(qū)域范圍,分別選取2009年河北石家莊站與2008年湖南郴州站氣象資料,并相應提取當年冬季(T1:2008-11-01-2009-01-31和T2:2007-11-01-2008-01-31)和當年雪災發(fā)生時段(t1:2009-11-08-2009-11-15和t2:2008-01-10-2008-02-02)的平均氣溫、氣溫距平、相對濕度、最小相對濕度、日照時數(shù)、日照百分率、平均風速和最大風速等基本氣象要素,對這兩場雪災的孕災環(huán)境進行對比(表1)。

由對比分析可知,兩場雪災的孕災環(huán)境主要有如下特點:①雪災期間,石家莊地區(qū)的平均氣溫低于郴州地區(qū),僅為1.2℃,積雪不易融化。而郴州地區(qū)在雪災期間的平均氣溫達到了3.8℃,積雪易反復融化與結冰,從而形成次生災害。②從t時段的氣溫距平來看,南北方兩場雪災發(fā)生的時段氣溫均較往年同期偏低,容易引發(fā)凍害等其它由低溫造成的次生災害。③南方雪災期間日照、相對濕度等條件均不利于積雪蒸散,加劇了冰雪積壓,這與2009年北方雪災中日照時數(shù)較長,相對濕度較低的孕災環(huán)境形成鮮明的對比。④雪災發(fā)生時風速較冬季整體的平均狀況低,且最大風速均低于能夠吹走積雪的臨界風速(5 m/s),加大了積雪深度以及冰雪在建筑物或者電力通訊設施上的覆蓋厚度,加劇了對牧區(qū)牧業(yè)、城市建筑物和電網(wǎng)、通訊等基礎設施破壞的危險性。

2.3 致災因子對比分析

降雪是二者共同的致災因子,降雪致災因子強度和持續(xù)時間對比如圖4所示。從圖上來看,2009年北方雪災以短時間內(nèi)強降雪量為主要致災特征,一次天氣過程持續(xù)6 d,但是在災情最為嚴重的石家莊地區(qū)僅2009年11月10日的單日降水量就達到了51.1 mm,強度達到百年一遇水平。2008年南方雪災共分5次過程,單次降雪量均很小,郴州地區(qū)29 d中有25 d的日降水量都在10.0 mm以下,最大日降水量也僅為29.1 mm。然而,由于南方地區(qū)特殊的孕災環(huán)境造成積雪與融水蒸散困難,并反復融化、結冰,使得5次降雪的影響疊加在一起,造成冰凍五次累積的罕見致災強度。在郴州部分地區(qū),前4次冰凍過程累積形成的冰層就已經(jīng)厚達40 cm。冰層導致災區(qū)大面積電網(wǎng)設施破壞和損毀,釀成前所未有的大面積斷電事故[6]。致災因子的累積與復雜的鏈式致災過程使部分地區(qū)的致災強度達到了百年一遇。

圖4 中國南北方降雪致災因子強度和持續(xù)時間對比(降水量實況圖來源:中國氣象局)

通過對比可知,北方雪災致災因子為寒潮、大風、降雪,核心致災因子是降雪。其中,大風會對核心致災因子降雪產(chǎn)生強烈的再分配作用,造成部分地形特殊的區(qū)域降雪大量堆積,使積雪深度遠遠大于原始降雪深度,從而大大增強了核心致災因子危險性。南方雪災致災因子主要為低溫、降雪、凍雨、冰凍,核心致災因子是冰凍。由于溫度在零度左右,降雪在進入1 000 m左右大氣層時融化成雨水,降落地面再次遇冷凝結成水滴,造成凍雨致災因子。雪下到地面后,白天有一個氣溫上升過程,雪融化成水,但由于風速偏低,雪水又未能及時被太陽蒸發(fā),夜間即凍結成冰。而持續(xù)性低溫、雨雪和風速偏低等要素又使核心致災因子冰凍的強度以累積和疊加的方式進一步增強。

2.4 承災體對比分析

兩場雪災承災體都集中在人類、交通、建筑物和資源這四大類型,但是由于發(fā)生時段不同承災體種類和規(guī)模有很大差異(表2)。

表2 中國南北方雪災主要承災體對比表

2009年雪災屬于典型的前冬雪災(10月15日-12月31日),2008年低溫雨雪冰凍災害屬于后冬雪災(1月1日-2月29日)。2009年雪災發(fā)生時段正值秋末初冬,秋末采收的熟制農(nóng)作物大面積遭受凍害。與此同時,這一時段也是我國大部分學校秋季學期階段,學生上下學交通安全成為重要問題,學校建筑物倒塌造成學生和教職工傷亡事件也多次發(fā)生,造成極其惡劣的社會影響。教育部在此期間發(fā)出緊急要求凡是不能保證學生安全的校舍要立即停止使用,為切實保障學生上下學交通安全,可采用推遲上學時間、調(diào)課、停課等多種形式調(diào)整學生作息安排[9-14]。而2008年雪災發(fā)生在隆冬季節(jié),低溫造成城市電力供暖能源緊張。低溫還造成南方地區(qū)大量輸水管道凍裂。由于冰雪不能融化,大量融雪劑的使用威脅城市飲用水安全,毒害城市行道樹、草坪、灌木叢等。農(nóng)村地區(qū)的大棚農(nóng)作物和圈養(yǎng)畜禽亦受損嚴重。后冬時節(jié)也正是我國傳統(tǒng)節(jié)日——春節(jié)來臨之際。中國人春節(jié)回家過年的傳統(tǒng)習俗,使春節(jié)期間成為民航、鐵路、公路運輸量最大、最為繁忙的時段。區(qū)域間大規(guī)模的人口流動增加了交流運輸系統(tǒng)的壓力,使其在大范圍冰凍雨雪災害面前表現(xiàn)得更加脆弱。

由此可見,2008年南方雪災承災體規(guī)模(其中包括受災人數(shù)、交通承災體規(guī)模、建筑物承災體數(shù)量)大于2009年北方雪災。2009年北方雪災主要承災體為秋熟制農(nóng)作物、秋季草場、越冬飼料、通勤人群和城市公共交通。2008年南方雪災主要承災體為大棚農(nóng)作物、圈養(yǎng)畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖、鄉(xiāng)村居民住房、省際交通運輸和節(jié)假日運輸人群。此外,后冬雪災發(fā)生所處的特殊脆弱時段,使其特殊的自然屬性和社會屬性還對災情起到了顯著的放大作用。前冬雪災與后冬雪災所處的不同時段造成了其主要承災體在種類、規(guī)模以及脆弱性特征等方面的顯著差異,在制定防災減災規(guī)劃時應充分考慮。

2.5 災害鏈對比分析

災害鏈是指由某一種致災因子引發(fā)的一系列災害現(xiàn)象,通常有串發(fā)性和并發(fā)性兩種災害鏈。本文基于災害系統(tǒng)理論,分析兩場雪災災情案例,探討其致災成災機制,綜合分析地域差異,雪災成因機制,初步構建了區(qū)域雪災災害鏈(圖5)。

圖5 中國南北方雪災災害鏈

中國南北方雪災在一系列鏈性反應下都造成了人員傷亡、財產(chǎn)損失的災情,但是主鏈不同,串并發(fā)機制不同,次生災害種類數(shù)量以及破壞力也有很大不同。北方雪災以寒潮引發(fā)的降雪、低溫、大風同時發(fā)生的并發(fā)災害鏈為主,12種次生災害(其中包括7種Ⅰ級次生災害,5種Ⅱ級次生災害),8條災害鏈,次生災害主要集中在第Ⅰ級,災害鏈較為簡單,鏈性反映不強烈。南方雪災災害以雨雪和低溫引發(fā)的冰凍為核心串發(fā)性災害鏈為主,17種次生災害(其中包括4種Ⅰ級次生災害,5種Ⅱ級次生災害,4種Ⅲ級次生災害,3種Ⅳ級次生災害),25條災害鏈,鏈條較長,使災情層層放大,形成巨災。破壞力最強的次生災害集中在第Ⅱ級,整個城市生命線系統(tǒng)完全被破壞,從而導致社會生產(chǎn)生活全面癱瘓,因此著重監(jiān)管,阻斷Ⅰ級與Ⅱ級次生災害之間鏈條,控制Ⅱ級次生災害的發(fā)生在南方地區(qū)雪災防范中尤為重要。

3 結論與討論

本文在對2008年中國南方低溫雨雪冰凍災害和2009年北方暴雪災害災情案例梳理基礎之上,界定了受災區(qū)域、經(jīng)濟損失嚴重區(qū)域、重度受災區(qū)域。由于地形地貌對于災情損失程度有強化作用,其中南嶺地區(qū)和華北平原中部分別為兩次典型雪災的重度受災區(qū)。南北方過渡地帶是雪災較為頻發(fā)、承災體脆弱性較強的地區(qū)。

對比分析兩場雪災災害系統(tǒng),南北方雪災孕災環(huán)境差異是造成災情損失不同的主要原因。北方雪災致災因子為寒潮、大風、降雪,核心致災因子是降雪。南方雪災致災因子主要為低溫、降雪、凍雨、冰凍,核心致災因子是冰凍。核心致災因子的強度和持續(xù)時間影響災情嚴重程度。南方雪災承災體種類多、規(guī)模大,后冬時段的特殊脆弱性會放大和強化災情,是雪災防范的重要時段。

對南北方雪災災害鏈對比分析得出,北方雪災以并發(fā)災害為主,8條災害鏈,鏈條簡單。南方雪災以串發(fā)災害為主,25條災害鏈,災害鏈復雜。鏈式反應的層層放大和Ⅱ級次生災害生命線系統(tǒng)的破壞是南方雪災災情嚴重的主要原因。

我國地域遼闊,各地區(qū)受雪災影響的程度及各自的脆弱性不同,導致雪災災情表現(xiàn)存在明顯的區(qū)域差異性,在全球氣候變化的背景之下,中國南北方雪災孕災環(huán)境都在發(fā)生變化,氣候變化幅度的增加就是其中之一。在未來的一段時期內(nèi),強降雪的極端天氣事件的發(fā)生頻率與強度均有可能增加,雪災災害風險增大。如何進一步評估全球氣候變化的條件下區(qū)域雪災孕災環(huán)境的不穩(wěn)定性,并進行系統(tǒng)的雪災風險評估,減輕雪災風險、提高抵御雪災的恢復能力將是下一步工作的重點。

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