林业气象灾害风险区划方法

王 珺

(青海大学农牧学院农林系 青海，西宁 810016)

生态文明建设是中国特色社会主义事业的“五位一体”总体布局的战略基础，对新时期林业的和谐发展与改革创新提出了更高的要求。林业须从国家发展大局出发，以生态建设为先，以改善民生为要，以推进绿色发展和建设美丽中国为责，以构建国土生态安全屏障为使命，深入贯彻落实“两山”理论，全面实施生态治理和修复，为全面建设小康社会和实现中华民族永续发展做出新贡献。林业生产是人类利用土地自然生产力和光、温、水等气候条件的植物栽植生产活动，是对生态、地质、环境等自然资源的综合开发运用，深受气候的影响和限制。在全球气候变化的背景下，气象灾害和极端天气事件频发，伤林损木，严重威胁了森林资源安全和林业生态建设。习近平总书记指出：“人类对自然规律的认知没有止境，防灾减灾、抗灾救灾是人类生存发展的永恒课题。”[1]气象灾害伴随着林业生产建设的全过程，虽然不能完全阻止灾害发生，但是可以钩深索隐，掌握其发生和发展变化规律，预判风险，及时预警，防萌杜渐，将灾害造成的损失降至最低。

近年来，国内关于林业气象灾害的研究主要集中在灾害风险调查与服务效益评估[2-6],对于林业气象灾害区划的研究尚不多见。作为林业气候变化风险管理的重要手段之一，林业气象灾害风险区划是在区域林业气象灾害系统时空分布规律研究基础上的科学评估区划，是充分利用现有资源和技术，统筹优化，激活林业自然灾害的应急管理，提高应对自然灾害的防灾减灾救灾水平的直接、有效、高效的管理手段，对于优化林业产业布局和指导林业防灾减灾具有重要意义。

1 林业气象灾害风险的区划思路

林业气象灾害风险区划的基本思路见图1。

林业气象灾害风险的区划基础在于风险指数的测度，这里从林业气象灾害的灾害类型、承灾体、孕灾环境、致灾因子等四个方面入手，逐一计算林业气象灾害风险的灾损指数、脆弱指数、防灾减灾指数和危害指数，根据气象灾害风险的综合指数的大小，对林业气象灾害风险的空间分布进行区域划分。

2 林业气象灾害风险的基础资料

收集20年以上的林业气象灾害资料和气象灾害致灾因子资料。例如：干旱灾害，宜收集月度、季度、年度降水量（mm）以及某一关注时段的降水量（mm）等；雪灾，宜收集降雪量（mm）、累积降雪量（mm）、降雪厚度（cm）以及积雪日数（d）等。图1中列示的致灾因子，在气象灾害研究中应根据特定区域、特定林木、特定的成灾机理做出取舍，通过相关分析，选择一个或者几个最直接或者最重要的因子进行风险分析和测度，做到因地制宜、因时制宜和因事制宜。

图1 林业气象灾害风险区划的基本思路

收集与上述气象资料相对应年份的林业气象灾害灾情统计资料，包括受灾面积、成灾面积、受灾林种、林分、死亡树种、直接经济损失等（生态和环境影响由于测度方法尚不成熟，暂不计入）。

收集区划范围内市级（地区）的生态地质环境统计资料和县级、乡（镇）级的社会经济最新统计资料。关注抗灾建设投入，掌握林业生产管理状况和基层林场站、林企的灾害应急管理水平。区域总体防灾减灾能力可以通过林业总投入、林业总产值等来评估，具体到某一灾害，就需要选取相应的社会经济资料来考量。

准备区划区域的地理信息资料，主要包括：数字高程模型的栅格数据（1：250000≤分辨率≤1：50000，尽可能选取高分辨率）、行政地理边界、河流水系山川等的矢量数据。

3 林业气象灾害风险评价

3.1 林业气象灾害风险评价指标

3.1.1 灾损指数 计算区划范围内的林产暴露在气象灾害面前招致损失的可能性。可以用区划范围内的各个县或者各个乡（镇）的林业生产承灾面积与相应的县或者乡（镇）的总面积之比来计算：

上式中：ID：灾损指数；SD：县或者乡（镇）的林业生产承灾面积；ST：县或者乡（镇）的总面积。

3.1.2 脆弱指数 考虑生态地质环境对气象灾害形成的影响作用，评估区划范围内林业气象灾害孕灾环境的脆弱程度。这里以林业干旱灾害为例，采用区域内的降水量作为脆弱指数的计量依据，计算如下：

上式中：

IV(ri)：格点i处降水量为ri时林木发生干旱灾害的脆弱指数；ri：格点i处的降水量；rs：林木发生重度干旱时的降水量阈值；rl林木发生轻度干旱时的降水量阈值。

3.1.3 防灾减灾指数 采用区划范围内的各个县或者各个乡（镇）的林业投入、林业总产值、人均可支配收入等经济数据，估计林业气象灾害防灾减灾指数。需要说明的是，对于某一个具体的灾害，须准情酌理，分析防灾减灾的基础设施建设和应急管理措施，选取合适的评价指标。这里以林业干旱灾害为例，取各个县或者各个乡（镇）的可灌溉林地面积与各个县或者各个乡（镇）的总面积之比作为防灾减灾指数的计算依据，计算如下：

上式中：IP：防灾减灾指数；SD：县或者乡（镇）的可灌溉林地面积；ST：县或者乡（镇）的总面积。

3.1.4 危害指数 首先，进行致灾因子等级划分。以3 级等级划分为例，可将灾损率不超过10%的情形，划分为轻度灾害；将灾损率超过10%同时不超过30%的情形，划分为中度灾害；将灾损率在30%以上的情形，划分为重度灾害。这里的灾损率就是因气象灾害造成林木减产的百分比。

现在对某一种林木气象灾害的致灾因子危害性进行评价，各个致灾因子达到轻度、中度、重度灾害等级阈值水平的概率分别为Pli、Pmi和Psi，与轻度、中度、重度灾害等级相对应的灾损率分别为Lli、Lmi和Lsi，则该林木气象灾害致灾因子的危险指数计算如下：

上式中：IH：某一种林木致灾因子的危害指数；i：致灾因子的序号；Pli：第i个致灾因子达到轻度灾害等级阈值水平的概率；Lli：第i个致灾因子达到轻度灾害的灾损率；Pmi：第i个致灾因子达到中度灾害等级阈值水平的概率；Lmi：第i个致灾因子达到中度灾害的灾损率；Psi：第i个致灾因子达到重度灾害等级阈值水平的概率；Lsi：第i个致灾因子达到重度灾害的灾损率。

由于上述计算的量纲不统一，须进行归一化处理。处理方法主要有（0，1）标准化、Z-score标准化、Sigmoid函数等，根据需要进行选择，这里不再赘述。

3.2 林业气象灾害风险评价模型

林业气象灾害风险评价应从评价区域的成灾特点出发，根据风险评价的目标和要求，处实效功，选择适宜的评价模型，并在灾害管理实践中不断改进，提高计算精度和模型使用效率。限于篇幅，以下仅给出两种模型方法，而运用大数据驱动的动力模型方法，择机再叙。

3.2.1 单一气象灾害为主的林业气象灾害风险评价模型 在某一特定时段内，如果发生的林业气象灾害以某种气象灾害为主，则林业气象灾害风险指数计算公式如下：

上式中：IR：林业气象灾害风险评价指数；ID：灾损指数；wD：灾损指数的权重；IV：脆弱指数；wV：脆弱指数的权重；IP：防灾减灾指数；wP：防灾减灾指数的权重；IH：危害指数；wH：危害指数的权重。

权重的确定可以采用熵值法。

3.2.2 多种气象灾害并发的林业气象灾害风险评价模型

在某一特定时段内，如果多种林业气象灾害并发而不是以某种气象灾害为主，则林业气象灾害风险指数计算公式如下：

权重的确定采用层次分析法。

熵值法和层次分析法是典型的权重确定方法，这里不再一一细述。

4 林业气象灾害风险区划

将上述灾损指数、脆弱指数、防灾减灾指数、危害指数的计算结果，采用克里格法、多元回归等插值技术，进行空间化处理，形成相应的栅格数据，建立起地理坐标系统和空间分辨率相统一的林业气象灾害风险评价的地理信息系统的数据库。

根据计算所得的林业气象灾害风险评价指数的大小，将灾害风险分级（建议不少于3级），制作林业气象灾害风险区划图。

对区划结果给出分区评述和防灾减灾的建议。