白 媛,張建松,王靜愛,3

0 引言

雪災(zāi)是由于大量的降雪與積雪,對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、公共設(shè)施及日常生活造成危害和損失的一種氣象災(zāi)害。從全球范圍看,雪災(zāi)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(zāi)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(fēng)、降溫等其它惡劣天氣現(xiàn)象,草原牧業(yè)和牧民災(zāi)情嚴(yán)重。因此,大多數(shù)學(xué)者的研究,集中在以畜牧業(yè)為承災(zāi)體的北方草原雪災(zāi)研究領(lǐng)域。

然而,在2008-2009年,我國相繼發(fā)生了兩場嚴(yán)重雪災(zāi)。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(zāi)害,影響了包括貴州、湖南、安徽在內(nèi)的全國多個(gè)省市區(qū),造成了巨大的損失,因?yàn)?zāi)死亡129人,失蹤4人,轉(zhuǎn)移安置災(zāi)民166萬,農(nóng)作物受災(zāi)面積1 187.4萬hm2,倒塌房屋48.5萬間,因?yàn)?zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失1 516.5億元。以其空前的受災(zāi)區(qū)域范圍和災(zāi)情損失程度,嚴(yán)重影響了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展,已演變?yōu)榫逓?zāi)[6]。另一場是發(fā)生于2009年11月8日-11月13日的北方雪災(zāi),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(dá)百年一遇,造成962.2萬人受災(zāi),因?yàn)?zāi)死亡32人,疏散公路滯留和轉(zhuǎn)移安置16.6萬人,農(nóng)作物受災(zāi)面積29.53萬hm2,倒塌房屋1.5萬多間,因?yàn)?zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失69.6億元[7]。這兩場雪災(zāi)引起了我們對南北方雪災(zāi)的深入思考,特別是對南方地區(qū)雪災(zāi)給予了高度關(guān)注。本文立足于災(zāi)害系統(tǒng)理論,從區(qū)域致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體和災(zāi)情等方面進(jìn)行南北方災(zāi)害系統(tǒng)對比分析,以期為我國不同區(qū)域雪災(zāi)綜合防災(zāi)減災(zāi),災(zāi)害鏈災(zāi)情放大機(jī)制研究提供科學(xué)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(zāi)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(bào)道資料,主要內(nèi)容包括雪災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失、受災(zāi)人口、死亡人口、緊急安置災(zāi)民數(shù)量和受災(zāi)農(nóng)作物面積等;②氣象數(shù)據(jù),來源于國家氣象局?jǐn)?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(fēng)速和日照等。兩場雪災(zāi)災(zāi)情數(shù)據(jù)是基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),搜索的關(guān)鍵詞為“雪災(zāi)”,搜索時(shí)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(guān)2008年南方雨雪冰凍災(zāi)害的數(shù)據(jù)為15 797條,有關(guān)2009年北方雪災(zāi)數(shù)據(jù)為785條。

1.2 受災(zāi)區(qū)域范圍界定

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

圖1 中國南北方兩場雪災(zāi)受災(zāi)范圍

從圖1分析得出以下結(jié)論。①這兩場雪災(zāi)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(gè)省市自治區(qū),占全國省市自治區(qū)數(shù)量的82%,而經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重區(qū)域包括10個(gè)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(jìn)程快的中部地區(qū)。我國雪災(zāi)受災(zāi)區(qū)域由傳統(tǒng)的北方牧區(qū)轉(zhuǎn)移至中東部地區(qū),這與中東部地區(qū)承災(zāi)體人口與經(jīng)濟(jì)密度加大密切相關(guān)。②南方雪災(zāi)重度受災(zāi)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(dá)1 000多米,個(gè)別地方超過2 000 m,這對極端低溫雨雪冰凍天氣有強(qiáng)化作用,孕災(zāi)環(huán)境放大了雪災(zāi)災(zāi)情。北方雪災(zāi)重度受災(zāi)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(zāi)體放大了雪災(zāi)災(zāi)情。③南北方兩場雪災(zāi)的覆蓋范圍在河南省和湖北省相重疊,形成南方雪災(zāi)和北方雪災(zāi)的過渡區(qū)域,這類地區(qū)通常是雪災(zāi)發(fā)生頻率較高的區(qū)域,也應(yīng)引起高度關(guān)注。

2 南北方雪災(zāi)災(zāi)害系統(tǒng)對比分析

2.1 構(gòu)建區(qū)域雪災(zāi)災(zāi)害系統(tǒng)

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

2.2 孕災(zāi)環(huán)境對比分析

依據(jù)兩場雪災(zāi)的受災(zāi)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(yīng)提取當(dāng)年冬季(T1:2008-11-01-2009-01-31和T2:2007-11-01-2008-01-31)和當(dāng)年雪災(zāi)發(fā)生時(shí)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(shí)數(shù)、日照百分率、平均風(fēng)速和最大風(fēng)速等基本氣象要素,對這兩場雪災(zāi)的孕災(zāi)環(huán)境進(jìn)行對比(表1)。

由對比分析可知,兩場雪災(zāi)的孕災(zāi)環(huán)境主要有如下特點(diǎn):①雪災(zāi)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(zāi)期間的平均氣溫達(dá)到了3.8℃,積雪易反復(fù)融化與結(jié)冰,從而形成次生災(zāi)害。②從t時(shí)段的氣溫距平來看,南北方兩場雪災(zāi)發(fā)生的時(shí)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(zāi)害。③南方雪災(zāi)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(zāi)中日照時(shí)數(shù)較長,相對濕度較低的孕災(zāi)環(huán)境形成鮮明的對比。④雪災(zāi)發(fā)生時(shí)風(fēng)速較冬季整體的平均狀況低,且最大風(fēng)速均低于能夠吹走積雪的臨界風(fēng)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(shè)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(chǔ)設(shè)施破壞的危險(xiǎn)性。

2.3 致災(zāi)因子對比分析

降雪是二者共同的致災(zāi)因子,降雪致災(zāi)因子強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間對比如圖4所示。從圖上來看,2009年北方雪災(zāi)以短時(shí)間內(nèi)強(qiáng)降雪量為主要致災(zāi)特征,一次天氣過程持續(xù)6 d,但是在災(zāi)情最為嚴(yán)重的石家莊地區(qū)僅2009年11月10日的單日降水量就達(dá)到了51.1 mm,強(qiáng)度達(dá)到百年一遇水平。2008年南方雪災(zāi)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(zāi)環(huán)境造成積雪與融水蒸散困難,并反復(fù)融化、結(jié)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(zāi)強(qiáng)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(dá)40 cm。冰層導(dǎo)致災(zāi)區(qū)大面積電網(wǎng)設(shè)施破壞和損毀,釀成前所未有的大面積斷電事故[6]。致災(zāi)因子的累積與復(fù)雜的鏈?zhǔn)街聻?zāi)過程使部分地區(qū)的致災(zāi)強(qiáng)度達(dá)到了百年一遇。

圖4 中國南北方降雪致災(zāi)因子強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間對比(降水量實(shí)況圖來源:中國氣象局)

通過對比可知,北方雪災(zāi)致災(zāi)因子為寒潮、大風(fēng)、降雪,核心致災(zāi)因子是降雪。其中,大風(fēng)會(huì)對核心致災(zāi)因子降雪產(chǎn)生強(qiáng)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于原始降雪深度,從而大大增強(qiáng)了核心致災(zāi)因子危險(xiǎn)性。南方雪災(zāi)致災(zāi)因子主要為低溫、降雪、凍雨、冰凍,核心致災(zāi)因子是冰凍。由于溫度在零度左右,降雪在進(jìn)入1 000 m左右大氣層時(shí)融化成雨水,降落地面再次遇冷凝結(jié)成水滴,造成凍雨致災(zāi)因子。雪下到地面后,白天有一個(gè)氣溫上升過程,雪融化成水,但由于風(fēng)速偏低,雪水又未能及時(shí)被太陽蒸發(fā),夜間即凍結(jié)成冰。而持續(xù)性低溫、雨雪和風(fēng)速偏低等要素又使核心致災(zāi)因子冰凍的強(qiáng)度以累積和疊加的方式進(jìn)一步增強(qiáng)。

2.4 承災(zāi)體對比分析

兩場雪災(zāi)承災(zāi)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(shí)段不同承災(zāi)體種類和規(guī)模有很大差異(表2)。

表2 中國南北方雪災(zāi)主要承災(zāi)體對比表

2009年雪災(zāi)屬于典型的前冬雪災(zāi)(10月15日-12月31日),2008年低溫雨雪冰凍災(zāi)害屬于后冬雪災(zāi)(1月1日-2月29日)。2009年雪災(zāi)發(fā)生時(shí)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(shí),這一時(shí)段也是我國大部分學(xué)校秋季學(xué)期階段,學(xué)生上下學(xué)交通安全成為重要問題,學(xué)校建筑物倒塌造成學(xué)生和教職工傷亡事件也多次發(fā)生,造成極其惡劣的社會(huì)影響。教育部在此期間發(fā)出緊急要求凡是不能保證學(xué)生安全的校舍要立即停止使用,為切實(shí)保障學(xué)生上下學(xué)交通安全,可采用推遲上學(xué)時(shí)間、調(diào)課、停課等多種形式調(diào)整學(xué)生作息安排[9-14]。而2008年雪災(zāi)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(yán)重。后冬時(shí)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(xí)俗,使春節(jié)期間成為民航、鐵路、公路運(yùn)輸量最大、最為繁忙的時(shí)段。區(qū)域間大規(guī)模的人口流動(dòng)增加了交流運(yùn)輸系統(tǒng)的壓力,使其在大范圍冰凍雨雪災(zāi)害面前表現(xiàn)得更加脆弱。

由此可見,2008年南方雪災(zāi)承災(zāi)體規(guī)模(其中包括受災(zāi)人數(shù)、交通承災(zāi)體規(guī)模、建筑物承災(zāi)體數(shù)量)大于2009年北方雪災(zāi)。2009年北方雪災(zāi)主要承災(zāi)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(zāi)主要承災(zāi)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(yùn)輸和節(jié)假日運(yùn)輸人群。此外,后冬雪災(zāi)發(fā)生所處的特殊脆弱時(shí)段,使其特殊的自然屬性和社會(huì)屬性還對災(zāi)情起到了顯著的放大作用。前冬雪災(zāi)與后冬雪災(zāi)所處的不同時(shí)段造成了其主要承災(zāi)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(zāi)減災(zāi)規(guī)劃時(shí)應(yīng)充分考慮。

2.5 災(zāi)害鏈對比分析

災(zāi)害鏈?zhǔn)侵赣赡骋环N致災(zāi)因子引發(fā)的一系列災(zāi)害現(xiàn)象,通常有串發(fā)性和并發(fā)性兩種災(zāi)害鏈。本文基于災(zāi)害系統(tǒng)理論,分析兩場雪災(zāi)災(zāi)情案例,探討其致災(zāi)成災(zāi)機(jī)制,綜合分析地域差異,雪災(zāi)成因機(jī)制,初步構(gòu)建了區(qū)域雪災(zāi)災(zāi)害鏈(圖5)。

圖5 中國南北方雪災(zāi)災(zāi)害鏈

中國南北方雪災(zāi)在一系列鏈性反應(yīng)下都造成了人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失的災(zāi)情,但是主鏈不同,串并發(fā)機(jī)制不同,次生災(zāi)害種類數(shù)量以及破壞力也有很大不同。北方雪災(zāi)以寒潮引發(fā)的降雪、低溫、大風(fēng)同時(shí)發(fā)生的并發(fā)災(zāi)害鏈為主,12種次生災(zāi)害(其中包括7種Ⅰ級次生災(zāi)害,5種Ⅱ級次生災(zāi)害),8條災(zāi)害鏈,次生災(zāi)害主要集中在第Ⅰ級,災(zāi)害鏈較為簡單,鏈性反映不強(qiáng)烈。南方雪災(zāi)災(zāi)害以雨雪和低溫引發(fā)的冰凍為核心串發(fā)性災(zāi)害鏈為主,17種次生災(zāi)害(其中包括4種Ⅰ級次生災(zāi)害,5種Ⅱ級次生災(zāi)害,4種Ⅲ級次生災(zāi)害,3種Ⅳ級次生災(zāi)害),25條災(zāi)害鏈,鏈條較長,使災(zāi)情層層放大,形成巨災(zāi)。破壞力最強(qiáng)的次生災(zāi)害集中在第Ⅱ級,整個(gè)城市生命線系統(tǒng)完全被破壞,從而導(dǎo)致社會(huì)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(zāi)害之間鏈條,控制Ⅱ級次生災(zāi)害的發(fā)生在南方地區(qū)雪災(zāi)防范中尤為重要。

3 結(jié)論與討論

本文在對2008年中國南方低溫雨雪冰凍災(zāi)害和2009年北方暴雪災(zāi)害災(zāi)情案例梳理基礎(chǔ)之上,界定了受災(zāi)區(qū)域、經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重區(qū)域、重度受災(zāi)區(qū)域。由于地形地貌對于災(zāi)情損失程度有強(qiáng)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(zāi)的重度受災(zāi)區(qū)。南北方過渡地帶是雪災(zāi)較為頻發(fā)、承災(zāi)體脆弱性較強(qiáng)的地區(qū)。

對比分析兩場雪災(zāi)災(zāi)害系統(tǒng),南北方雪災(zāi)孕災(zāi)環(huán)境差異是造成災(zāi)情損失不同的主要原因。北方雪災(zāi)致災(zāi)因子為寒潮、大風(fēng)、降雪,核心致災(zāi)因子是降雪。南方雪災(zāi)致災(zāi)因子主要為低溫、降雪、凍雨、冰凍,核心致災(zāi)因子是冰凍。核心致災(zāi)因子的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間影響災(zāi)情嚴(yán)重程度。南方雪災(zāi)承災(zāi)體種類多、規(guī)模大,后冬時(shí)段的特殊脆弱性會(huì)放大和強(qiáng)化災(zāi)情,是雪災(zāi)防范的重要時(shí)段。

對南北方雪災(zāi)災(zāi)害鏈對比分析得出,北方雪災(zāi)以并發(fā)災(zāi)害為主,8條災(zāi)害鏈,鏈條簡單。南方雪災(zāi)以串發(fā)災(zāi)害為主,25條災(zāi)害鏈,災(zāi)害鏈復(fù)雜。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的層層放大和Ⅱ級次生災(zāi)害生命線系統(tǒng)的破壞是南方雪災(zāi)災(zāi)情嚴(yán)重的主要原因。

我國地域遼闊,各地區(qū)受雪災(zāi)影響的程度及各自的脆弱性不同,導(dǎo)致雪災(zāi)災(zāi)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(zāi)孕災(zāi)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(shí)期內(nèi),強(qiáng)降雪的極端天氣事件的發(fā)生頻率與強(qiáng)度均有可能增加,雪災(zāi)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)增大。如何進(jìn)一步評估全球氣候變化的條件下區(qū)域雪災(zāi)孕災(zāi)環(huán)境的不穩(wěn)定性,并進(jìn)行系統(tǒng)的雪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估,減輕雪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)、提高抵御雪災(zāi)的恢復(fù)能力將是下一步工作的重點(diǎn)。

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