基于GIS的辽宁沿海地区海洋灾害风险区划

张 焱，任学慧

（辽宁师范大学 大连市 116029）

优越的海洋资源环境为我国沿海地区社会经济的可持续发展提供了大量物质财富，但同时我国沿海地区也是全球海洋灾害损失最严重的地区之一。区域海洋灾害是由近海海域及海岸带的孕灾环境、海洋致灾因子和社会经济系统共同组成的[1]，学者们对我国沿海不同地区海洋灾害风险进行了相关评价[2-4]。近年来，辽宁沿海地区社会经济快速发展，但海洋灾害的威胁不断加剧，为了有效应对和化解海洋灾害风险，加强海洋灾害的风险区划至关重要。

1 辽宁沿海地区概况

辽宁沿海地区位于我国东北，毗邻黄海、渤海，包括丹东、大连、营口、盘锦、锦州、葫芦岛6个城市，陆域面积5.65万km2，海域面积为6.8万km2，大陆和岛屿的海岸线总长2 920 km，占北方沿海地区海岸线总长的1/3（图1）；区域海冰冰期平均为4个月，风暴潮每年发生1次，最多年影响5次，灾害性海浪年均天数60 d。与此同时，该地区社会、经济发展迅速，2012年，总人口达1 782.6万，占辽宁省总人口的40.6%，人口城市化率达到50.5%，地区生产总值达1.26万亿元，主要海洋产业总产值达到4 542亿元，经济高速发展与快速城市化，使区域海洋灾害的风险特征发生明显变化[5]。

2000—2012年辽宁沿海地区海洋灾害直接经济损失呈现上升趋势，主要致灾因子及灾害损失依次为海冰、风暴潮、海浪和赤潮灾害[6]。其中，海冰灾害造成的直接经济损失为38.07亿元，所占比重最大，达到54%（图2），风暴潮灾害对辽宁沿海地区影响较小，本地区风暴潮灾害主要由温带气旋和冷空气引起的温带风暴潮所致，年均灾害损失1.54亿元；海浪灾害发生频率较高，2003—2012年均有发生，灾害性海浪出现次数年均5.4次[7]；赤潮灾害每年发生次数少，灾害损失较轻，多年直接经济损失所占比重仅为0.05%。与此同时，区域经济密度持续增大，辽宁沿海地区主要海洋产业总产值从2000年的326亿元增长到2012年的4 542亿元，年均增长24.5%，港口货物吞吐量、海水产品产量与海水养殖面积也都呈现快速上升的趋势[8]。伴随着海洋经济的快速发展，辽宁沿海地区对海洋致灾因子的风险暴露必然增加，海洋灾害潜在风险日益趋高。

图1 辽宁沿海地区地理位置示意图

图2 2000—2012年辽宁沿海地区海洋灾害直接经济损失

2 辽宁沿海地区海洋灾害风险分析

自然灾害风险包括危险性、暴露性、脆弱性和防灾减灾能力。其中，危险性是指人身、财产或系统受到损害的频率与严重程度；暴露性是指可能会接触到危险因素威胁的所有人员和财产，如人员、房屋、农作物和牲畜等；脆弱性是指危险区所有潜在危险因素造成的人身伤害或财产损失程度；防灾减灾能力是指处于危险区的社会和个人为防止和减小风险而采取各种措施的能力[9]。自然灾害风险度=危险性（H） ×暴露性（E） ×脆弱性（V） ×防灾减灾能力（R）。

研究中选取32个指标来描述海洋灾害风险（表1），其中单因子危险性评价不考虑灾害强度，而是针对其突发性以及对人类生产、生活造成的影响，根据格雷厄姆法[10]，由灾害发生危险的可能性、暴露于危险环境中时间和灾害易损度分别赋值相乘而得；暴露性和脆弱性评价分别从人口、社会经济、海洋环境3个层次选取了13个和7个指标，防灾减灾能力从资源准备和投入水平选取了7个指标，数值根据多年统计取年均值，具体评价指标见表1。权重系数的确定是将主成分分析法与熵权法相结合，由主成分得分方差贡献矩阵和得分系数矩阵乘积即为主成分权重，之后与熵权加权组合计算，最后归一化处理求得。辽宁沿海地区海洋灾害风险评价公式为：

其中：EDRI是海洋灾害综合风险指数，用于表示海洋灾害风险程度，其值越大，则海洋灾害风险程度越大；H、E、V、R和WH、WE、WV、WR分别表示危险性、暴露性、脆弱性和防灾减灾能力因子的指数和权重；在（2）—（5） 式中，ZXi是指标Xi标准化后的值，Wi为指标Xi的权重。

利用辽宁统计年鉴（2001—2012）[5]、辽宁省和沿海六市统计公报、中国海洋灾害公报[6]、中国海平面公报[11]（2000—2012），缺失数据通过线性插值获得，由式（2） —（5） 分别得出辽宁沿海六市危险性、暴露性、脆弱性及防灾减灾能力因子指数值（图3）。

表1 辽宁沿海地区海洋灾害风险评价指标体系

图3 辽宁沿海地区海洋灾害风险因子值

由图3可以看出，一方面不同地区单一风险因子对综合风险的贡献程度，其中暴露性因子贡献最大，各市暴露性因子指数普遍较高，暴露性指数增大的同时，脆弱性指数也相应随之升高，沿海六市主要受暴露性和脆弱性因子的制约；危险性因子贡献较低，辽宁沿海地区各市灾害发生频率不高，海洋灾害累计持续时间较短，虽然灾害易损度较大，但危险性指数都稍小；防灾减灾能力因子贡献最小，各市防灾减灾能力指数都偏低。另一方面，同一地区不同风险因子对综合风险的贡献程度不同，其中大连市海洋灾害风险受暴露性和脆弱性因子的制约，丹东市同时受到危险性、暴露性和脆弱性因子三者的影响，葫芦岛市主要受脆弱性因子的制约等。

3 基于GIS的辽宁沿海地区海洋灾害风险区划

在得到各风险因子指数的基础上，利用式（1） 计算海洋灾害综合风险指数EDRI，依据指数值利用等距离分级法进行级别划分，级别越高海洋灾害风险越大。其中：1级（0～0.2） 轻风险，2级 （0.2～0.4） 低风险，3级 （0.4～0.6） 中度风险，4 级 （0.6～0.8） 高风险，5 级 （0.8～1）极高风险。利用GIS对数据进行存取、编辑、处理和显示等功能，根据风险等级划分标准，运用GIS生成海洋灾害风险区划图（图4），以此来提供直观的空间信息，客观判断海洋灾害风险度，完成辽宁沿海地区海洋灾害风险区划。

由图4可以看出，属低风险水平的有营口市、锦州市和盘锦市，位于辽宁沿海地区中部；丹东市和葫芦岛市属中等风险水平，大连市属高风险水平区域，无轻风险区和极高风险区。从总体上看，位于黄海的区域海洋灾害风险程度较高，辽东湾地区风险水平低。

事实上，沿海六市承灾体暴露性和灾害损失情况不同，导致区域海洋灾害风险呈现差异。暴露性和脆弱性因子对综合风险的贡献程度最高，所以承灾体暴露性和灾害损失情况的不同直接导致了各市海洋灾害风险的不同。大连市在辽宁沿海地区中处于核心地位，经济发展水平最高，人均GDP从2000年的2.04万元增长到2012年的10.22万元，年均5.15万元[5]，城市发展与海洋经济发展迅速，承灾体暴露性在六市中最高，海洋灾害损失也最为严重。2000—2012年大连市海洋灾害年均直接经济损失3.17亿元，海产品损失3 103.4 t，海水养殖受灾面积829.5 ha，远高于其他五市；而丹东市和葫芦岛市人均GDP年均只有1.95万元和1.46万元，中部三市略高年均达3.06万元，从灾害损失来看，丹东市和葫芦岛市年均直接经济损失分别为0.54亿元和0.40亿元，中部三市损失较轻[6]。

图4 辽宁沿海海洋灾害风险区划图

4 结论

（1）辽宁沿海地区海洋灾害经济损失呈上升趋势，主要致灾因子及灾害损失依次为海冰、风暴潮、海浪和赤潮灾害，并且随着区域社会经济快速发展，承灾体暴露性增大，海洋灾害潜在风险日益趋高。

（2）沿海六市主要受暴露性和脆弱性因子的制约，其中暴露性因子对海洋灾害综合风险的贡献程度最大，防灾减灾能力因子贡献最小。各市暴露性指数普遍较高（大连市最高），丹东市受危险性、暴露性和脆弱性因子的影响，葫芦岛市脆弱性指数也较高。

（3）大连市属高风险区，丹东、葫芦岛为中风险区，锦州、盘锦、营口风险程度低，总体呈现出位于黄海区域的风险水平较高，辽东湾地区风险程度低，各市承灾体暴露性和灾害损失情况的不同直接导致了海洋灾害风险区域差异。

[1]叶涛，郭卫平，史培军.1990年以来中国海洋灾害系统风险特征分析及其综合风险管理[J].自然灾害学报，2005，14（6）：65-70.

[2]任鲁川，薛艳，顾瑾萍.环渤海地区海洋灾害综合风险管理与可持续发展[C].2007中美灾害防御研讨会论文集，2007：13-15.

[3]马振兴.天津市海洋灾害及其影响分析[J].海洋通报，2006，25（2）：41-45.

[4]庄丽芳，薛雄志.基于ICM的厦门市海洋灾害综合风险管理[J].海洋开发与管理，2011（5）：68-73.

[5]辽宁省统计局.辽宁统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2001-2012.

[6]国家海洋局.中国海洋灾害公报（2000-2012）[EB/OL].http：//www.coi.gov.cn/gongbao/zaihai/

[7]张薇，高山，訚忠辉，等.渤海灾害性海浪特征分析[J].海洋预报，2012，29（5）：73-77.

[8]国家海洋局.中国海洋统计年鉴[M].北京：海洋出版社，2001-2012.

[9]张继权，梁警丹，周道玮.基于GIS技术的吉林省生态灾害风险评价[J].应用生态学报，2007，18（8）：1765-1770.

[10]王耕，丁晓静，高香玲，等.大连市主要自然灾害危险性评价[J].地理研究，2010，29（12）：2212-2222.

[11]国家海洋局.中国海平面公报 （2000-2012）[EB/OL].http：//www.coi.gov.cn/gongbao/haipingmian/