盐城地区龙卷风灾害链及其风险评估与对策

荀 勇

(盐城工学院 土木工程学院，江苏 盐城 224051)

江苏是龙卷风发生频率较高的省份之一，而南通和盐城(含市区和县)又是江苏龙卷风发生频率最高的地区。从1966—2016年50年间，共发生10起涉及盐城地区(含市区和县)的造成严重灾害的龙卷风，累计受伤人数达10 000多人，死亡人数400多人(表1)。因此，针对该地区的自然地理和社会构成特点，开展龙卷风灾害链风险评估与对策研究，对于该地区的防灾减灾具有十分重要的现实意义。

表11966—2016年盐城地区重大龙卷风灾害[1-2]
Table1Major tornado disasters in Yancheng area from1966to2016

序号时间地点受伤/个死亡/个11966年3月2日盐城、大丰、射阳-8721966年6月3日盐城、射阳、大丰2000多80多31971年6月25日滨海、阜宁、泗阳、清江、淮阴、洪泽、盱眙等地1802441972年7月2日大丰、靖江-2051984年8月31日盐城、建湖715961989年9月16日东台、大丰、启东、海门、南通、如东、如皋、海安、泰县1900多3371995年8月22日盐城、东台、射阳、滨海、大丰、建湖、淮安1202081996年7月15日大丰、泰兴、邗江、姜堰、东台、丹徒6872992000年7月13日东台、海安、高邮、兴化、宝应2000多34102016年6月23日阜宁、射阳84699

1 龙卷风灾害连锁反应分析

突发公共事件分为4类：一是自然灾害，主要包括水旱灾害、气象灾害、地震灾害、地质灾害、海洋灾害、生物灾害和森林草原火灾等；二是事故灾难，主要包括工矿商贸等企业的各类安全事故、交通运输事故、公共设施和设备事故、环境污染和生态破坏事件等；三是公共卫生事件，主要包括传染病疫情、群体性不明原因疾病、食品安全和职业危害、动物疫情,以及其他严重影响公众健康和生命安全的事件；四是社会安全事件，主要包括恐怖袭击事件、经济安全事件和涉外突发事件等。龙卷风灾害是气象灾害中的一种，其发生具有突然性，通常这类事件可能造成重大人员伤亡与财产损失，且生态环境破坏和社会危害严重，危及公共安全。

龙卷风灾害和其它危及公共安全的突发性灾害一样，一旦发生，会引发一系列连锁反应。所谓突发事件的连锁反应，是指在某个区域环境内，一个突发事件的发生会导致或触发另一个或多个不同事件的发生，这些事件在时间和空间上的传播和扩散，会产生比单一事件更大的危害。因此，研究盐城地区龙卷风灾害评估与对策问题，首先必须研究龙卷风灾害的连锁反应问题。

灾害连锁反应通常包括自然灾害链和人为灾害链两大类。由于龙卷风灾害具有破坏的局部区域性，且主体灾害发生时间又较短，所以，龙卷风灾害发生后，未发生灾害的周边地区，社会组织较为完善，在我国当代文明社会中，很快会在灾区形成阻止人为灾害发生的断链措施，不会形成人为灾害链。因此，分析龙卷风灾害连锁反应主要针对自然灾害链。

自然灾害链全过程由前后两部分组成：前半部分由孕灾环境中的致灾因子开始作用于承灾体到灾害高潮期，这一阶段称为灾害发生链；由灾害高潮期到灾害后果完全消退的后半部分称为灾害影响链[3]，如图1。

图1 灾害链全过程示意Fig 1 The whole process of disaster chain

龙卷风灾害致灾因子的形成与低气压和旋转风向有关，它是雷暴巨大能量中的一小部分在很小区域内集中释放的一种形式。从气象学来看，龙卷风形成的原因，是由于云层上下温度差异过大，造成冷空气下降、热空气上升形成小漩涡，此时，空中出现一块块棉花般的白云，称为“积云”；而后，积云继续在大漩涡中发展形成“积雨云”，积雨云内部潜热持续不断地增大，从而产生强大的气流，即所谓的“龙卷风”。龙卷风灾害的承载体是龙卷风走过的区域，一般在十几米到数百米之间；龙卷风的生存时间一般只有几分钟，最长也不超过数小时；典型龙卷风的移动时速为55 km，但有些龙卷风的移速则高达每小时115 km，最强的龙卷风可高达每小时 450 km。历史上最长移行距离的龙卷风发生在1917年美国伊利诺州(Illinois)麦顿市(Mattoon)的查尔斯敦镇(Charleston)，该龙卷风最长移行471 km。龙卷风风力特别大，在中心附近的风速可达100～200 m/s；破坏力极强，龙卷风经过的地方，常会发生大树拔起、车辆掀翻、建筑物摧毁等现象，有时把人吸走，这就是龙卷风灾害发生链。龙卷风灾害发生链通常由同源的大风灾害链和暴雨灾害链并排组成，有时还伴有冰雹和雷电灾害。历史上，盐城地区的龙卷风没有引发过风暴潮，但发生在2005年8月24日的美国卡特里娜飓风引发了风暴潮，导致海堤决口。表2给出了2016年6月23日盐城地区的阜宁和射阳的龙卷风灾害发生链与美国2011年5月22日乔普林龙卷风、2005年8月24日的卡特里娜飓风灾害发生链组成的比较。

表2龙卷风和飓风案例灾害发生链组成的比较
Table2Comparison of disaster chain composition between tornado and hurricane cases

指标体系发生时间评级标准等级风力灾害发生链阜宁龙卷风2016年6月23日改进版藤田级数EF4>17级 龙卷风—冰雹 龙卷风—大风 龙卷风—暴雨 龙卷风—雷电乔普林龙卷风2011年5月22日改进版藤田级数EF5>17级 龙卷风—大风 龙卷风—雷电卡特里娜飓风2005年8月24日萨菲尔-辛普森飓风等级5>17级 飓风—大风 飓风—风暴潮— 海堤决口—洪水

龙卷风灾害经高潮后的灾害影响链相比灾害发生链更加复杂。大风会引起输变塔倒塌和断电、土木工程结构设施破坏、房屋和树木毁坏、农作物被吹倒、机器出现故障(包括建筑工地塔吊倒塌等)等。由于盐城境内无山，暴雨不会引发山体滑坡和泥石流，但长时间暴雨会导致局部地区洪涝灾害，甚至有可能因渍涝导致灾害[4]。冰雹对农作物影响较大。如果大风没有使高大建筑物破坏，高大建筑都有防雷措施，因此雷电对高大建筑影响不大，但雷电对树木的破坏性是存在的，只是对此破坏研究的意义不大；暴雨时雷电引起火灾的概率较小,但是要预防人为因素造成的火灾，比如，龙卷风引起炉火扩散，电火花遇到易燃物等。尽管盐城地区历史上没有因龙卷风引起火龙卷的先例，但做好火灾防范工作还是十分必要的[5]。从盐城地区的历史看，海上龙卷风导致风暴潮引起海堤决口的概率也较小，但是平时做好海堤维护的预防工作也是十分必要的。上述灾害的综合作用，最终将导致交通、电力、通讯受阻，人员伤亡和财产损失，农作物和生态环境破坏。龙卷风灾害链内部的相互关系见图2。

图2 龙卷风灾害链内部关系Fig 2 Internal relationship of tornado disaster chain

2 盐城龙卷风灾害的风险评估体系构建

灾害风险评估是在对致灾因子的危险性、孕灾环境的敏感性和承灾体的脆弱性三者分别进行评估的基础上进行的风险评估。龙卷风灾害链综合评估框架见图3，其评估的意义在于更加有效地进行灾前准备和灾中处理，减少由灾害连锁效应带来的损失。

灾害风险评估的方法，大致可以划分为经验评估和数值评估两大类[6]。经验评估是在大量历史资料的数据统计分析的基础上建立经验统计模型，对灾害风险进行评估并对未来的灾害风险进行预测；数值评估是在建立龙卷风风险评估指标体系(图4)的基础上，利用气象、水文水力学机理、3S技术(遥感技术(Remote sensing，RS)、地理信息系统(Geography information systems，GIS)和全球定位系统(Global positioning systems，GPS))等手段，建立相应数学模型，选择不同的研究尺度进行风险评估和灾情损失评估。

目前国内外对于灾级分类没有形成统一的模式，主要有3类(重灾、中灾、轻灾) 、4类(特大灾、大灾、中灾、小灾) 、5类(特重灾、重灾、一般灾害、中灾、小灾) 等，存在着分级标准多元化的特点。实际操作时，最终结论可根据具体评价目的确定选用类别[7]。

图3 龙卷风灾害链综合评估框架Fig 3 Comprehensive assessment framework of tornado disaster chain

图4 龙卷风风险评估指标体系Fig 4 Risk assessment index system of tornado

3 盐城龙卷风灾害断链措施

由于灾害链具有使灾害持续和放大的效应，采取断链减灾措施可缩小灾害作用效应。龙卷风灾害断链减灾措施通常可分为灾害发生前、灾害发生中和灾害发生后3个方面，见表3[8]。

表3龙卷风灾害断链减灾措施
Table3Disaster relief measures for broken chain caused by tornado

灾害发生前灾害发生中灾害发生后宣传龙卷风自救方切断电源、扑灭火种采用应急响应机制整治海填河道,提高防洪能力打开门窗、进入地下室尽快恢复交通、通讯、电力调整土地利用结构,适应灾害风险保护好头部,面壁下蹲供应清洁水源和食品加强生态建设,改善气候环境下车躲避,不要留在车内建设临时安置点,并组织管理建立龙卷风灾害应急响应机制找低洼地形趴下,闭上口、眼;保护头部清理环境、防止病毒传播;尽快恢复生产生活

4 结语

本文仅对盐城地区龙卷风灾害链及其风险评估与对策提出研究思路和概念性的方法。如何收集信息，建立具体的数学方法，开展盐城龙卷风灾害的风险评估计算和分析；如何根据各条龙卷风灾害链的权重，对断链减灾作用进行定量研究，需要组织团队立专项进行进一步探讨。