專(zhuān)利名稱(chēng)：：臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮所造成直接經(jīng)濟(jì)損失定量預(yù)評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于氣象
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及氣象災(zāi)害所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失的預(yù)評(píng)估技術(shù)，尤其是對(duì)臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行定量預(yù)評(píng)估的技術(shù)。
背景技術(shù)：
：我國(guó)是風(fēng)暴潮災(zāi)害高發(fā)地區(qū)，而其中尤以臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮所造成的災(zāi)害最為劇烈。僅以上海市為例，上海幾乎每年都有臺(tái)風(fēng)侵襲，1962年的6207臺(tái)風(fēng)，給上海市造成了30億元i的直接經(jīng)濟(jì)損失。中國(guó)沿海不僅歷史上曾遭受?chē)?yán)重的風(fēng)暴潮災(zāi)害，而且在氣候變化的背景下，對(duì)風(fēng)暴潮災(zāi)害的防災(zāi)準(zhǔn)備也正面臨著日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如果能對(duì)風(fēng)暴潮災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行評(píng)估，無(wú)疑將大大有利于沿海防災(zāi)減災(zāi)工作的開(kāi)展。目前我國(guó)對(duì)臺(tái)風(fēng)(包括熱帶氣旋)、風(fēng)暴潮帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行定量預(yù)評(píng)估的技術(shù)仍處于探索階段，缺乏有效的技術(shù)或科技成果。國(guó)外比較有代表性的研究成果是VineetKumarJain，RachelDavidson等人的論文Modelingchangesinhurricanriskovertime(發(fā)表于美國(guó)NatureHarzardsReview雜志，May2005)，該文所應(yīng)用的災(zāi)害預(yù)評(píng)估模型是美國(guó)聯(lián)邦應(yīng)急管理署(FederalEmergencyManagementAgency)開(kāi)發(fā)的HAZARS-MU應(yīng)用系統(tǒng),該系統(tǒng)根據(jù)颶風(fēng)峰值風(fēng)速和建筑物抗風(fēng)能力，以及建筑物的密度分布估計(jì)年度的因颶風(fēng)造成的經(jīng)濟(jì)損失數(shù)額，然而該模型存在的問(wèn)題是需要一套實(shí)時(shí)更新的、高分辨率的建筑物數(shù)據(jù)庫(kù)。在缺乏建筑物基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)的我國(guó)，無(wú)法使用該模型。國(guó)內(nèi)有代表性的研究成果是徐良炎、高歌的《近50年臺(tái)風(fēng)變化特征及災(zāi)害年景評(píng)估》(《氣象》第31巻第三期)，然而這種方法只能給出災(zāi)害發(fā)展的總趨勢(shì)和我國(guó)在一年中總的受災(zāi)情況分析，也無(wú)法對(duì)于一個(gè)具體地區(qū)在一次具體的臺(tái)風(fēng)過(guò)程中將遭受的經(jīng)濟(jì)損失狀況作出具體預(yù)測(cè)估計(jì)。天津市風(fēng)暴潮的模式(海洋環(huán)境科學(xué).2007，26(3),271-274)能根據(jù)風(fēng)暴潮增水的潮折合1997年價(jià)格，當(dāng)年價(jià)格損失為5億兀位預(yù)計(jì)其直接經(jīng)濟(jì)損失，但是鑒于天津所處的地區(qū)，當(dāng)?shù)亟^大多數(shù)發(fā)生風(fēng)暴潮都屬于溫帶風(fēng)暴潮。因而對(duì)熱帶氣旋造成的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮造成的損失，未能給出一個(gè)合理的預(yù)評(píng)估方法。此外，該方法也未考慮抗御準(zhǔn)備、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素。?？跒逞匕讹L(fēng)暴潮模式(海洋學(xué)報(bào).2005,27(5).-22-29)，能計(jì)算海口地區(qū)遭遇強(qiáng)風(fēng)暴潮時(shí)各部門(mén)的經(jīng)濟(jì)損失率。但同樣未考慮防汛設(shè)施的抗御能力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素。另外，該方法僅考慮了風(fēng)暴潮增水的水位因子，難以估計(jì)強(qiáng)風(fēng)暴雨等氣象因素造成的損失。且該模式主要基于?？跒仇B(yǎng)殖水產(chǎn)比重高等特殊的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，故該方法很難被其它地區(qū)所借鑒采用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行定量預(yù)評(píng)估的技術(shù)，該技術(shù)不以具有實(shí)時(shí)更新的、高分辨率的建筑物數(shù)據(jù)庫(kù)為前提，適合于我國(guó)使用。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是一種可用于臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)評(píng)估的方法，包括(1)使用統(tǒng)計(jì)方法作為數(shù)學(xué)工具來(lái)建立模型，在一定數(shù)量歷史災(zāi)害樣本中尋找統(tǒng)計(jì)規(guī)律，并進(jìn)而建立統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型；(2)在臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮來(lái)臨之前，將各項(xiàng)參數(shù)輸入該統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行評(píng)估。進(jìn)一步上述步驟(1)中，所述"對(duì)一定數(shù)量歷史災(zāi)害樣本尋找統(tǒng)計(jì)規(guī)律"是指根據(jù)歷史災(zāi)害樣本的資料，找出直接經(jīng)濟(jì)損失和臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度及路徑之間的內(nèi)在聯(lián)系。將以當(dāng)年價(jià)格貨幣表征的直接經(jīng)濟(jì)損失轉(zhuǎn)換為一個(gè)在不同時(shí)期的災(zāi)害之間可比較的量，定義<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>......(i)式中，Ec為經(jīng)濟(jì)損失指數(shù)，1為災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失，Tg為該國(guó)或該地區(qū)的當(dāng)年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值，為調(diào)整Ec值域到原點(diǎn)附近，可設(shè)置一任意常量n;公式(l)可以寫(xiě)為另一個(gè)形式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>。區(qū)分兩類(lèi)熱帶氣旋所致的風(fēng)暴潮災(zāi)害(1)氣象型災(zāi)害條件過(guò)程極值高潮位，超危險(xiǎn)潮位10厘米以下；(2)混合性災(zāi)害條件過(guò)程極值高潮位等于或超出危險(xiǎn)潮位10厘米。對(duì)于氣象型災(zāi)害，確定氣象型災(zāi)害影響指數(shù)G的函數(shù)表達(dá)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>式中，G是氣象型災(zāi)害影響指數(shù)，為一無(wú)量綱的純數(shù)；Pmin是熱帶氣旋過(guò)程最低氣壓，Pc是指近距路徑點(diǎn)時(shí)的熱帶氣旋的中心氣壓，單位都是百帕；CI是熱帶氣旋中心距城市最近的一個(gè)路徑點(diǎn)"現(xiàn)時(shí)強(qiáng)度指數(shù)"，該指數(shù)是根據(jù)Dvorak云圖判讀法確定的熱帶氣旋強(qiáng)度指標(biāo)；Rc是熱帶氣旋中心位于近距路徑點(diǎn)時(shí)，和城市中心的等效距離，Rmw是近距路徑點(diǎn)時(shí)刻的熱帶氣旋最大風(fēng)速半徑.還定義了風(fēng)暴潮影響指數(shù)K，其表達(dá)式為-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中，K是定義的風(fēng)暴潮影響指數(shù)；Hmax是高橋站的高潮極值潮位，Hj是當(dāng)時(shí)的危險(xiǎn)潮位，單位都是cm，Havg等于高橋站多年潮位平均高程減去海平面高程，為一常量210cm，M是防御設(shè)施強(qiáng)度因子，為一待定的函數(shù)。為了合理更加精確的定義誤差限的范圍，借鑒黃金分割法，定義悲觀(guān)估計(jì)=預(yù)測(cè)值*3.23樂(lè)觀(guān)估計(jì)=預(yù)測(cè)值*0.309悲觀(guān)估計(jì)比例系數(shù)相當(dāng)于2/G，樂(lè)觀(guān)估計(jì)比例系數(shù)相當(dāng)于G/2，G為黃金分割率，G一.618。上述的可用于臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)評(píng)估的方法的應(yīng)用將該方法和信息發(fā)布平臺(tái)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化，能夠在臺(tái)風(fēng)影響前一定時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)入數(shù)值模式計(jì)算，估計(jì)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害可能造成直接經(jīng)濟(jì)損失的范圍。本發(fā)明的提出是對(duì)氣象災(zāi)害所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失的預(yù)評(píng)估
技術(shù)領(lǐng)域：
的一項(xiàng)創(chuàng)新，對(duì)臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行定量預(yù)評(píng)估尤其具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)于我國(guó)這樣的風(fēng)暴潮災(zāi)害高發(fā)地區(qū)，本發(fā)明的應(yīng)用將有利于沿海防災(zāi)減災(zāi)工作的開(kāi)展。圖1為本發(fā)明實(shí)施例的EcG回歸曲線(xiàn)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的Ect-K回歸曲線(xiàn)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的所有樣本回歸分析示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例的災(zāi)害樣本誤差頻率分布直方圖示意圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。一、風(fēng)暴潮災(zāi)害的預(yù)評(píng)估方法的建立1、建模過(guò)程(1).模型的范疇和預(yù)期效果統(tǒng)計(jì)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失時(shí)，現(xiàn)行的統(tǒng)計(jì)方法不區(qū)分因潮災(zāi)和氣象因素分別造成的損失，而只統(tǒng)計(jì)過(guò)程中總的損失。事實(shí)上，由于臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害是連貫的自然事件，很難對(duì)其嚴(yán)格區(qū)分，因而現(xiàn)行的統(tǒng)計(jì)方法是合理的。所以，在建立臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)評(píng)估模型時(shí)，我們把熱帶氣旋災(zāi)害及其帶來(lái)的風(fēng)暴潮災(zāi)害一并納入考慮范疇，模型建立后，再根據(jù)模型分別研究海洋因素和氣象因素造成的直接經(jīng)濟(jì)損失。在對(duì)模型的預(yù)期效果上，我們應(yīng)有一個(gè)理性的估計(jì)。因?yàn)樽匀粸?zāi)害及其帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)損失是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，不僅是單純自然力作用的效果，也跟防災(zāi)抗災(zāi)設(shè)施的準(zhǔn)備情況，作為災(zāi)害承受體的地區(qū)(承災(zāi)體)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，尤其是人類(lèi)對(duì)災(zāi)害預(yù)警、防御活動(dòng)密切相關(guān)。而所有這些因素都是隨機(jī)變量，目前我們對(duì)這些變量的觀(guān)測(cè)是非常的粗略的。因此對(duì)于我們所建立的預(yù)評(píng)估模型的預(yù)定精度要求是對(duì)于把大部分的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害，在其侵襲上海前12~24小時(shí)，在數(shù)量級(jí)意義上能正確預(yù)測(cè)其帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)損失(預(yù)測(cè)的最小可能和最大可能的差值在l個(gè)數(shù)量級(jí)以?xún)?nèi))。則可以認(rèn)為該模型基本了滿(mǎn)足風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)評(píng)估技術(shù)的初步的精度要求。(2).模型的尺度和建模方法對(duì)于模型的尺度選擇，本發(fā)明視上海市為一個(gè)整體，其坐標(biāo)位于人民廣場(chǎng)(北緯31.23，東經(jīng)121.48)，而不區(qū)分上海市的各個(gè)部分。這么做是基于以下幾點(diǎn)考慮①、上海市陸地面積為6345平方千米。而鄰近上海的熱帶氣旋，其七級(jí)大風(fēng)圈半徑常在300~500千米左右，其包括海域在內(nèi)的影響范圍常在28萬(wàn)到79萬(wàn)平方千米之間。即相比于熱帶氣旋的影響范圍而言，上海市地區(qū)的尺度很小，可視為一個(gè)點(diǎn)。②、作為預(yù)評(píng)估模型，必須考慮到可用的預(yù)報(bào)資料。其中重要的預(yù)報(bào)資料為熱帶氣旋路徑。目前，熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)系通過(guò)衛(wèi)星云圖判讀做出，通用判讀方法為德沃夏克(V.Dvork)判讀法，其24-48小時(shí)熱帶氣旋中心預(yù)報(bào)的平均誤差為120-250千米，在這樣預(yù)報(bào)精度條件下，分辨上海市的各個(gè)部分缺乏意義。③、缺乏上海市分區(qū)的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。我們使用統(tǒng)計(jì)方法作為數(shù)學(xué)工具來(lái)建立模型。由于涉及的因素非常復(fù)雜，難以做出解析的分析，但是我們可以合理假設(shè)，風(fēng)暴潮災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失和其強(qiáng)度之間存在著一定的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性。同時(shí)，作為數(shù)學(xué)建模的一般原則，在滿(mǎn)足對(duì)預(yù)期效果要求的前提下，使用的數(shù)學(xué)工具應(yīng)該盡可能地做簡(jiǎn)化。對(duì)一定數(shù)量歷史災(zāi)害樣本尋找統(tǒng)計(jì)規(guī)律，進(jìn)而建立符合這些要求的統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型。(3).數(shù)據(jù)收集建立統(tǒng)計(jì)模型要求我們根據(jù)歷史資料，找出直接經(jīng)濟(jì)損失和臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度及路徑之間的內(nèi)在聯(lián)系。直接經(jīng)濟(jì)損失的資料比較容易收集，但是對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的資料我們必須進(jìn)行甄選。我們知道，熱帶氣旋有一定的生命周期，因此其強(qiáng)度也在隨著時(shí)間不斷變化。如其距離上海市遙遠(yuǎn)，則其對(duì)上海市的影響可以忽略。只有其逼近上海附近時(shí)，才會(huì)因強(qiáng)風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮而對(duì)上海造成經(jīng)濟(jì)損失。我們希望找到一個(gè)特征路徑點(diǎn)，以這個(gè)路徑點(diǎn)上臺(tái)風(fēng)的狀態(tài)為準(zhǔn)，分析其對(duì)上海的影響，在缺乏有關(guān)資料的情況下，可以認(rèn)為臺(tái)風(fēng)中心距離上海市中心最近時(shí)的狀態(tài)，較為符合"特征路徑點(diǎn)"的要求，同時(shí)臺(tái)風(fēng)中心和上海市中心的距離和臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度都應(yīng)該納入考慮之列。存在一種特例，當(dāng)臺(tái)風(fēng)在上海市轄區(qū)范圍內(nèi)登陸或者特別靠近上海時(shí)，臺(tái)風(fēng)中心距市中心的距離可能小于臺(tái)風(fēng)的最大風(fēng)速半徑(Rmw),對(duì)這種情況，考慮到在臺(tái)風(fēng)中心向上海市中心逼近過(guò)程中，必然存在著某一時(shí)刻，其距離等于Rmw，而Rmw處的風(fēng)速是最大的。所以對(duì)這種特例，我們規(guī)定"等效距離"(Rc)等于該時(shí)刻臺(tái)風(fēng)的最大風(fēng)速半徑。"等效距離"的含義是當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心距上海市大于其大風(fēng)圈半徑，等效距離=實(shí)際距離當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心距離小于等于其大風(fēng)圈半徑，等效距離=最大風(fēng)速半徑基于上述考慮，我們收集了1956年到2005年共計(jì)24例影響上海的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害。對(duì)每個(gè)樣本，我們收集的數(shù)據(jù)包括臺(tái)風(fēng)編號(hào)、年份、臺(tái)風(fēng)中心距上海市中心最近時(shí)的時(shí)間、地理坐標(biāo)、近中心最大風(fēng)速，中心氣壓，距離、上海地區(qū)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮增水極值數(shù)據(jù)、直接經(jīng)濟(jì)損失、當(dāng)年我國(guó)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值。此外，我們還搜集了上海市黃浦江段和部分海塘歷年防汛設(shè)施標(biāo)高和警戒潮位情況。這些數(shù)據(jù)被列入了附錄1~附錄2。我們?cè)谫Y料收集過(guò)程中，未能找到1987年以前各年度的上海市國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值，其原因是在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代，中央各部委直屬的國(guó)有企業(yè)直接向國(guó)家計(jì)委報(bào)送經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，地方并不擁有這些企業(yè)的產(chǎn)值數(shù)據(jù)。因此，我們使用全國(guó)的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)數(shù)據(jù)作為T(mén)g，考慮到上海市在全國(guó)總產(chǎn)值中的貢獻(xiàn)比率比較穩(wěn)定，這樣的替代方案可以被認(rèn)為是合理的，各年度的我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值列于附錄3。(4).直接經(jīng)濟(jì)損失指數(shù)的確定模型研究的對(duì)象是災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失。在各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表上，自然災(zāi)害造成直接經(jīng)濟(jì)損失的數(shù)據(jù)是以當(dāng)年價(jià)格衡量的貨幣來(lái)表示的。由于經(jīng)濟(jì)總量的提高，承災(zāi)體的有限空間范圍內(nèi)分布了越來(lái)越多的財(cái)產(chǎn)，一旦發(fā)生災(zāi)害，損失也在提高。同時(shí)，價(jià)格因素也是不容回避的，同一財(cái)產(chǎn)，其價(jià)格隨著各時(shí)期物價(jià)總水平而不同。因而不同時(shí)期的災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)額不能直接比較，在災(zāi)害發(fā)生時(shí)間相隔比較長(zhǎng)時(shí)，這一點(diǎn)尤為明顯。為了保持評(píng)估對(duì)象的穩(wěn)定性，有必要將以當(dāng)年價(jià)格貨幣表征的直接經(jīng)濟(jì)損失轉(zhuǎn)換為一個(gè)在不同時(shí)期的災(zāi)害之間可比較的量。我們定義￡c=Zw(/)—丄w(rg)+"......(1)式中，Ec為經(jīng)濟(jì)損失指數(shù)，1為災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失，Tg為我國(guó)的當(dāng)年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值，為調(diào)整Ec值域到原點(diǎn)附近，可設(shè)置一任意常量n。公式(l)可以寫(xiě)為另一個(gè)形式&=丄"(1)+12其中核心項(xiàng)J_，其含義相當(dāng)于災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占當(dāng)年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值之比，其值域恒在(0，1)之間，我們對(duì)這個(gè)變量取自然對(duì)數(shù)，這樣使得災(zāi)害損失與損失之間倍率的變化幅度轉(zhuǎn)換一種線(xiàn)性的變化幅度。另外，災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失相對(duì)于全國(guó)的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值是一個(gè)非常小的量，因此，」_是很接近于0的一個(gè)JH數(shù)，因而對(duì)其求自然對(duì)數(shù)后，結(jié)果總是一個(gè)絕對(duì)值比較大的負(fù)數(shù)，不利于進(jìn)行后續(xù)的回歸分析，為了將Ec調(diào)整到圍繞0附近，我們把n定義為12。一定的Ec在不同年代對(duì)應(yīng)著不同的貨幣值，但這些貨幣值相對(duì)于當(dāng)年GDP的比值是一定的。選取了Ec—些有代表性的值，并給出了其在不同年代對(duì)應(yīng)的貨幣值，列于下表。表6Ec的函數(shù)值表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(5).臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害的分類(lèi)歷史上較大的風(fēng)暴潮災(zāi)害，大多是風(fēng)暴潮增水和天文大潮高潮位疊加的結(jié)果，同時(shí)，產(chǎn)生較大的風(fēng)暴潮增水的熱帶氣旋，往往伴有強(qiáng)風(fēng)和暴雨。換言之，風(fēng)暴潮災(zāi)害一旦發(fā)生，往往有氣象因素和風(fēng)暴潮因素共同作用，因而其損失也是氣象因素和海洋因素分別造成的損失的總和，因此，必須把臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮增水納入考慮。而另一類(lèi)災(zāi)害的主導(dǎo)因素則為氣象因素。雖然多數(shù)影響上海的臺(tái)風(fēng)過(guò)程總會(huì)伴隨著增水，但因防汛設(shè)施的加高加固，已能有效減少風(fēng)暴潮災(zāi)害的損失，所以，對(duì)于風(fēng)暴潮增水不是很大，其高潮極值潮位仍低于乃至略超危險(xiǎn)潮位的，可以忽略其風(fēng)暴潮因素造成的直接經(jīng)濟(jì)損失，而認(rèn)定其損失絕大部分都是氣象因素造成的。所謂危險(xiǎn)潮位當(dāng)潮位超過(guò)警戒潮位后繼續(xù)上漲到某一高程時(shí)，可能對(duì)防潮工程，沿江(海)主要建筑物及集中居民區(qū)等構(gòu)成災(zāi)害性的威脅，這一潮位稱(chēng)為危險(xiǎn)潮位。危險(xiǎn)潮位的確定主要根據(jù)上海市防潮工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、歷年的風(fēng)暴潮災(zāi)出險(xiǎn)概況、防汛指揮部門(mén)與預(yù)報(bào)部門(mén)的工作經(jīng)驗(yàn)而定。一般情況下，上海的危險(xiǎn)潮位要比警戒潮位高出1040厘米左右。就此我們區(qū)分兩類(lèi)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害1、氣象型災(zāi)害條件過(guò)程極值高潮位，超危險(xiǎn)潮位10厘米以下。2、混合性災(zāi)害條件過(guò)程極值高潮位等于或超出危險(xiǎn)潮位IO厘米。做類(lèi)型區(qū)分后，氣象型災(zāi)害有13個(gè)樣本，混合型災(zāi)害有l(wèi)l個(gè)樣本。(6).氣象型災(zāi)害的模型建立對(duì)于氣象型災(zāi)害，可以用一影響指數(shù)來(lái)表征其對(duì)上海地區(qū)的影響程度大小，該指數(shù)是一多元函數(shù)G(x),其中x是臺(tái)風(fēng)當(dāng)時(shí)狀態(tài)的集合(臺(tái)風(fēng)狀態(tài)包括了臺(tái)風(fēng)和上海市的等效距離)，而G(x)表達(dá)了臺(tái)風(fēng)對(duì)上海的綜合影響程度。那么，G(x)和經(jīng)濟(jì)損失指數(shù)Ec之間應(yīng)存在著統(tǒng)計(jì)聯(lián)系。這樣，建模的第一步是要找到G(x)函數(shù)的表達(dá)式。由于函數(shù)的構(gòu)造沒(méi)有既成的方法可以遵循，我們不得不采用"試錯(cuò)法"，即在收集的數(shù)據(jù)中假設(shè)某一因素和若干因素的組合是與Ec相關(guān)的主要因素，然后對(duì)這一變量，分析其和Ec(x)的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性，直到各種無(wú)關(guān)或者次要因素被充分地減少為止。經(jīng)過(guò)反復(fù)篩選，多次試驗(yàn)，我們最終確定與了氣象型災(zāi)害影響指數(shù)G的函數(shù)表達(dá)式，其公式為尸—尸'.CJ……(2)、t式中，G是氣象型災(zāi)害影響指數(shù)，為一無(wú)量綱的純數(shù)。Pmin是熱帶氣旋過(guò)程最低氣壓，Pc是指近距路徑點(diǎn)時(shí)的熱帶氣旋的中心氣壓，單位都是百帕。CI是熱帶氣旋中心距上海市最近的一個(gè)路徑點(diǎn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)"近距路徑點(diǎn)")的"現(xiàn)時(shí)強(qiáng)度指數(shù)"。該指數(shù)是根據(jù)Dvorak云圖判讀法確定的熱帶氣旋強(qiáng)度指標(biāo)。Rc是熱帶氣旋中心位于近距路徑點(diǎn)時(shí)，和上海市中心的等效距離，Rmw是近距路徑點(diǎn)時(shí)刻的熱帶氣旋最大風(fēng)速半徑。參以上各個(gè)參數(shù)的計(jì)算或者獲取方法(1)、Pmin:是臺(tái)風(fēng)過(guò)程最低氣壓，從臺(tái)風(fēng)路徑資料中查取。在進(jìn)行預(yù)報(bào)時(shí)，考慮到通常逼近上海附近的臺(tái)風(fēng)，其強(qiáng)度己經(jīng)開(kāi)始減弱，因此，可以查取臺(tái)風(fēng)到預(yù)報(bào)時(shí)為止的最低氣壓。(2)、PC:是臺(tái)風(fēng)位于近距路徑點(diǎn)時(shí)的中心氣壓，可從臺(tái)風(fēng)路徑資料中查取。在進(jìn)行預(yù)評(píng)估時(shí)，采用臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)資料中的近距路徑點(diǎn)中心氣壓。(3)、CI:CI是Dvork云圖判讀法中，確定熱帶強(qiáng)度的最終指標(biāo)，稱(chēng)為"熱帶氣旋現(xiàn)時(shí)強(qiáng)度指數(shù)"，在運(yùn)用模型進(jìn)行預(yù)評(píng)估時(shí)，可用利用增強(qiáng)紅外衛(wèi)星云圖，由Dvork判讀法確定。在運(yùn)用歷史資料時(shí)，可由熱帶氣旋中心附近最大風(fēng)速反推CI。CI和熱帶氣旋中心附近最大風(fēng)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系由下表給出:指數(shù)風(fēng)速m/s指數(shù)風(fēng)速m/s)0.512.54.540112.55461.512.55.552.52156592.5186.5653237723.5287.579433.5887.5(4)、Rc:從臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)資料中可以確定臺(tái)風(fēng)中心的經(jīng)緯度，采用以下公式來(lái)計(jì)算等效中心距離ic=6371y4cos[sin《sin<52十cos《cos《cos(/^-義2)]其中，6371是地球平均半徑。51,Al是臺(tái)風(fēng)中心的緯度、經(jīng)度。S2、入2是上海市中心的緯度、經(jīng)度，分別取為北緯31.23度,東經(jīng)121.48度。若結(jié)果小于臺(tái)風(fēng)近距路徑點(diǎn)的大風(fēng)圈半徑(Rmw)時(shí)，規(guī)定Rc^Rmw。計(jì)算結(jié)果的單位為千米。(5)Rmw:在臺(tái)風(fēng)模型中，最大風(fēng)速半徑(Rmw)是一個(gè)較難確定的參數(shù)，我們采用格拉漢姆(Graham)和努恩(Nunn)公式來(lái)計(jì)算Rmw:i膠=28.52tanh+12.22"3386++37.22式中Rmw為熱帶氣旋最大風(fēng)速半徑半徑，單位為千米；lat為熱帶氣旋中心的地理緯度，單位為度。Pc為熱帶氣旋中心氣壓，單位為百帕；Vc為熱帶氣旋移速，單位取千米/小時(shí)。參對(duì)氣象型災(zāi)害影響指數(shù)的分析在公式(2)可分解為2項(xiàng)，其中，Pmin/Pc為調(diào)節(jié)系數(shù)，~~^~為相對(duì)影響指數(shù)。氣象型災(zāi)害影響指數(shù)二調(diào)節(jié)系數(shù)x相對(duì)影響指數(shù)。調(diào)節(jié)系數(shù)反映了熱帶氣旋接近上海時(shí)的強(qiáng)度衰減程度。若熱帶氣旋接近上海市時(shí)處于成熟期，減弱程度很小，則Pc^Pmin，則Pmin/Pc^1，調(diào)節(jié)系數(shù)取到極大值。在其他情況下，熱帶氣旋接近上海己經(jīng)開(kāi)始減弱，則Pmin/PcKl，對(duì)同一個(gè)熱帶氣旋，若熱帶氣旋接近上海時(shí)減弱程度越大，則Pc越大，調(diào)節(jié)系數(shù)Pmin/Pc的值就越小。為了估計(jì)調(diào)節(jié)系數(shù)最小值，可設(shè)想一種理想情況，即熱帶氣旋的強(qiáng)度曾經(jīng)很大，但接近上海時(shí)已趨于消散，則可以假設(shè)Pmin"870hp，Pc"1000hp，在這種情況下，Pmin/Pc達(dá)到最小值，約為0.87。其他情況下，Pmin/Pc介于上述兩者之間。一般而言，處于成熟期的熱帶氣旋，其云系結(jié)構(gòu)完整，水汽充沛，給上海市帶來(lái)的強(qiáng)風(fēng)、降水等影響，比處于減弱消散期的熱帶氣旋要大。因此使用調(diào)節(jié)系數(shù)可以?xún)?yōu)化氣象型災(zāi)害影響指數(shù)。但調(diào)節(jié)系數(shù)的變幅不大，確定氣象型災(zāi)害影響指數(shù)的主要是后一項(xiàng)相對(duì)影響指數(shù)。e/為相對(duì)影響指數(shù)。其中，CI是現(xiàn)時(shí)強(qiáng)度指數(shù)，它直接表達(dá)了熱帶氣旋自ic/7mvv身的強(qiáng)度。Rc/Rmw為上海市中心與氣旋中心的"相對(duì)距離"，即相當(dāng)于多少倍最大風(fēng)速半徑。熱帶氣旋自身強(qiáng)度越強(qiáng)，離上海市的距離越近，對(duì)上海市的影響就越大。因此，相對(duì)影響指數(shù)與熱帶氣旋的現(xiàn)時(shí)強(qiáng)度指數(shù)成正比，與相對(duì)距離成反比。參模型方程計(jì)算了歷史熱帶氣旋資料的G之后，發(fā)現(xiàn)三次曲線(xiàn)可以較好的擬合G和Ec的關(guān)系，即Ec與G的關(guān)系可表達(dá)為下列關(guān)系式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>我們對(duì)13個(gè)氣象型災(zāi)害進(jìn)行回歸分析，詳細(xì)數(shù)據(jù)列入了附錄4，回歸圖像如圖l。通過(guò)回歸分析，我們求得了G的多項(xiàng)式的參數(shù)-參數(shù)值6.8304b-30.67C39.638d-14,737上述參數(shù)下的EcG多項(xiàng)式和13個(gè)樣本組成的歷史實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性系數(shù)i2=0.8139。(7).混合型災(zāi)害評(píng)估模型的建立在前面的討論中我們已經(jīng)明確了，混合型災(zāi)害中既有強(qiáng)風(fēng)、暴雨等臺(tái)風(fēng)因素造成的損失，也有風(fēng)暴潮造成的損失。由于氣象型災(zāi)害的建模已經(jīng)完成，在混合型災(zāi)害評(píng)估模型的建立中，我們先研究風(fēng)暴潮災(zāi)害所起的作用，然后合成風(fēng)暴潮災(zāi)害和臺(tái)風(fēng)災(zāi)害兩者，以完成混合型災(zāi)害評(píng)估模型的建立。近似的假設(shè)強(qiáng)風(fēng)、暴雨等致災(zāi)因素和風(fēng)暴潮因素這兩者造成的損失是相互獨(dú)立的。因此，我們把混合型災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失表達(dá)為以下公式"C+A……(4)式中，lw是氣象因素造成的災(zāi)害損失，lt是風(fēng)暴潮因素造成的災(zāi)害損失。己知lw是跟經(jīng)濟(jì)損失指數(shù)Ec聯(lián)系的。在上一節(jié)中，我們已經(jīng)對(duì)Ec進(jìn)行了建模，我們定義￡~為單純氣象因素造成的損害的經(jīng)濟(jì)損失指數(shù)，套用公式(3)，有￡cw=a(G)3+6(G)2++d在上式中，a、b、c、d仍可以采用上一節(jié)評(píng)估的系數(shù)。由于￡cw=Zw(/w/rg)+12，所以，/,=/_rg.exp(￡cw-12)對(duì)于單純由潮災(zāi)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失lt，同樣我們可以把用貨幣計(jì)量的直接經(jīng)濟(jì)損失的數(shù)值It轉(zhuǎn)換為經(jīng)濟(jì)損失指數(shù)Tg.eXpd12)]+12&……(5)Ect是單純由風(fēng)暴潮因素造成的災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失指數(shù)。這樣我們完成了把氣象因素和海洋因素從混合型災(zāi)害中分離出來(lái)的步驟。接下來(lái)單獨(dú)考慮由海洋因素造成的直接經(jīng)濟(jì)損失Ect和某種風(fēng)暴潮的可預(yù)報(bào)的本身屬性的關(guān)系。在上海地區(qū)，我們使用較具代表性的高橋的極值潮位來(lái)代表風(fēng)暴潮的強(qiáng)度。在分析防汛設(shè)施抗御能力時(shí)，我們使用比較簡(jiǎn)單的參數(shù)化方法來(lái)模擬其抗御能力。直觀(guān)上，臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮來(lái)襲時(shí)，最有價(jià)值的信息是其極值潮位，極值潮位雖然是天文潮和風(fēng)暴潮增水耦合的后果，但是在應(yīng)用上，可以不區(qū)分極限潮位的構(gòu)成。而構(gòu)成災(zāi)害損失的關(guān)鍵又在于極值潮位和防御設(shè)施的抗御能力相比較，極值潮位能威脅防御設(shè)施的程度。我們用若干參數(shù)來(lái)模擬防汛設(shè)施的抗御能力，這樣可以用極值潮位超過(guò)這些參數(shù)的幅度來(lái)表征風(fēng)暴潮的威脅程度。關(guān)于防汛設(shè)施抗御能力參數(shù)，首先考慮危險(xiǎn)潮位。各個(gè)年份的"危險(xiǎn)潮位"是隨著防汛設(shè)施完善程度而變化的。當(dāng)前，浦東一帶海塘和市區(qū)一般地段防汛墻警戒潮位標(biāo)準(zhǔn)是490厘米，我們通過(guò)對(duì)市防汛辦的走訪(fǎng)調(diào)研，初步確定了當(dāng)前的危險(xiǎn)潮位為540厘米，并初步地估計(jì)了各時(shí)期的危險(xiǎn)潮位。這部分資料列入了附錄2。除了規(guī)定的危險(xiǎn)潮位這個(gè)要素外，還應(yīng)考慮另一要素，就是各時(shí)期的防潮防汛設(shè)施的總體結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、包括是險(xiǎn)工險(xiǎn)段地區(qū)得到加強(qiáng)的程度，以及有關(guān)部門(mén)抗御潮災(zāi)能力的增長(zhǎng)。例如59年建成的磚砌防汛墻，其防御能力相對(duì)于同樣標(biāo)高的鋼筋混凝土防汛墻是很弱的。隨著防汛設(shè)施的不斷完善，且歷史上嚴(yán)重的風(fēng)暴潮災(zāi)害往往暴露了一些容易受損的地段，在災(zāi)害事后都得到了有效加固。所以，總的來(lái)說(shuō)，強(qiáng)度要素是在歷史上是一個(gè)隨時(shí)間遞增的函數(shù)，作為一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)，我們定義2000年的強(qiáng)度要素為0。由此我們定義風(fēng)暴潮影響指數(shù)K為k=薩—'—m......(6)、其中，K是我們定義的風(fēng)暴潮影響指數(shù)；Hmax是高橋站的高潮極值潮位，Hj是當(dāng)時(shí)的危險(xiǎn)潮位，單位都是cm，Havg等于高橋站多年潮位平均高程減去黃零基面高程，為一常量210cm。M是防御設(shè)施強(qiáng)度因子，為一待定的函數(shù)。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)分析，我們認(rèn)為M函數(shù)有三個(gè)方面特性(l)防汛設(shè)施的強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，M為隨時(shí)間單調(diào)遞增函數(shù)。(2)存在著部分超危險(xiǎn)潮位幅度較大而實(shí)際損失很小的熱帶氣旋，應(yīng)考慮此時(shí)的強(qiáng)度要素能大部分地抵消超危險(xiǎn)潮位幅度的影響。(3)引入強(qiáng)度要素M后，應(yīng)使得K和Ect的相關(guān)性明顯，即Ect較大的災(zāi)害，也對(duì)應(yīng)著較大的K,反之亦然。我們依據(jù)上述三個(gè)要素，對(duì)M函數(shù)的值進(jìn)行了估計(jì)，其結(jié)果列于附錄2。對(duì)風(fēng)暴潮影響指數(shù)的分析Hmax-Hj為超危險(xiǎn)水位，Havg為一常數(shù)，故^~~^、'表達(dá)了超過(guò)危險(xiǎn)水位的相對(duì)幅度，M為強(qiáng)度因子，相同的超危險(xiǎn)水位幅度下，防汛設(shè)施的強(qiáng)度越強(qiáng)，則風(fēng)暴潮影響越小，故減去強(qiáng)度因子。K為一無(wú)量綱的指數(shù)，表達(dá)了在一定的風(fēng)暴潮增水條件下，對(duì)上海市的影響強(qiáng)度。完成了以上工作后，即可求出各次災(zāi)害中的風(fēng)暴潮影響指數(shù)子K，我們用K的二次函數(shù)擬合Ect時(shí),相關(guān)性系數(shù)達(dá)到0.8以上。請(qǐng)參閱圖2。Ect的公式可以表達(dá)如下￡c,=a(《)2十解)+y……(7)從回歸中我們求得的最佳估計(jì)的參數(shù)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>在上述參數(shù)下，Ect函數(shù)對(duì)于9個(gè)樣本的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)集的相關(guān)性系數(shù)i2=0.8369Ect的方程建立后，即可求出混合型災(zāi)害的總直接經(jīng)濟(jì)損失Ec:利用公式(4),有Z=L+A=.[exP(&w—12)+exp(&,-12"所以，五c=丄"[exp(五c^-12)+exp(五c,—12)]+12.(8)其中，Ecw利用上一節(jié)的公式(3)求出，Ect利用本節(jié)的公式(7)求出。至此已完成了對(duì)混合型災(zāi)害的建模。2、方法驗(yàn)證2.1誤差分析本發(fā)明作出的對(duì)未來(lái)直接經(jīng)濟(jì)損失的估計(jì)，帶有一定的誤差，為了確定誤差范圍，有必要對(duì)評(píng)估方法進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)所有本發(fā)明所用統(tǒng)計(jì)樣本(不包括檢驗(yàn)使用的獨(dú)立樣本)進(jìn)行二次回歸的結(jié)果表明，回歸直線(xiàn)方程接近于廠(chǎng)x的形式，表明我們所建立的模型具有內(nèi)在一致性。模型預(yù)測(cè)的數(shù)值和實(shí)際的經(jīng)濟(jì)損失指數(shù)之間，總存在著一定的誤差。此外，用于構(gòu)造氣象型模型的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)(熱帶氣旋路徑資料)，本身也是從衛(wèi)星云圖結(jié)合地面站資料訂正的，也存在著一定的誤差。因此，我們?cè)趫D中對(duì)應(yīng)每個(gè)氣象型樣本，用誤差線(xiàn)勾勒出其誤差范圍。在y軸上的誤差線(xiàn)，線(xiàn)段的兩個(gè)端點(diǎn)之間相差約10倍，這是是我們模型的預(yù)期效果最小估計(jì)和最大估計(jì)之間相差約l個(gè)數(shù)量級(jí)。在X軸上的誤差線(xiàn)，表明觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)本身可能存在的誤差，即存在著一種可能并非模型的問(wèn)題，而系觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)本身的誤差所導(dǎo)致。在X軸方向的誤差線(xiàn)我們?cè)O(shè)定為G值的+-5%。對(duì)于風(fēng)暴潮影響指數(shù)K，由于潮位的觀(guān)測(cè)相當(dāng)準(zhǔn)確，我們忽略其觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)上的誤差，在對(duì)混合型災(zāi)害樣本設(shè)置x軸方向上的誤差線(xiàn)時(shí)，我們排除了K的誤差因素。從模型后報(bào)和實(shí)際損失的對(duì)比圖中我們看到，大部分的樣本，其誤差線(xiàn)和我們的模型線(xiàn)相交，其中包括了未用于建模的8913和0014熱帶氣旋。為了合理更加精確的定義誤差限的范圍，借鑒黃金分割法，我們定義-悲觀(guān)估計(jì)=預(yù)測(cè)值".23樂(lè)觀(guān)估計(jì)=預(yù)測(cè)值*0.309悲觀(guān)估計(jì)比例系數(shù)相當(dāng)于2/G，樂(lè)觀(guān)估計(jì)比例系數(shù)相當(dāng)于G/2(G為黃金分割率，G"0.618)。悲觀(guān)估計(jì)是樂(lè)觀(guān)估計(jì)的10.5倍，約1個(gè)數(shù)量級(jí)。我們預(yù)計(jì)多數(shù)實(shí)際災(zāi)害損失將介于模型預(yù)測(cè)樂(lè)觀(guān)估計(jì)和悲觀(guān)估計(jì)之間。在Ec軸上應(yīng)用黃金分割法時(shí)，應(yīng)將其倍率取自然對(duì)數(shù)，即模型計(jì)算的Ec函數(shù)和實(shí)際經(jīng)濟(jì)損失的Ec函數(shù)之間的誤差限為±1.174。我們應(yīng)用上述準(zhǔn)則進(jìn)行了檢驗(yàn)。在24個(gè)樣本中，18個(gè)樣本的后報(bào)誤差在誤差限內(nèi)，6個(gè)樣本的誤差在誤差限外。在應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行預(yù)評(píng)估時(shí)，根據(jù)上述誤差限和模型預(yù)期效果的定義，若災(zāi)后統(tǒng)計(jì)的直接經(jīng)濟(jì)損失值在預(yù)評(píng)估的誤差限內(nèi)的，則認(rèn)定該次評(píng)估為有效評(píng)估，否則為無(wú)效評(píng)估。為了檢驗(yàn)檢驗(yàn)其誤差分布范圍，我們作出了樣本誤差頻率直方圖，從樣本誤差頻率直方圖中可以看到，提示我們誤差的分布頻率具有正態(tài)分布的性質(zhì)。為了繼續(xù)檢驗(yàn)誤差分布是否滿(mǎn)足正態(tài)分布假設(shè)，我們對(duì)誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)，其詳細(xì)檢驗(yàn)過(guò)程列入了附錄6。檢驗(yàn)結(jié)果表明，在置信度95%條件下，樣本的KS值0.09小于臨界值0.27，服從正態(tài)分布假設(shè)。在樣本服從正態(tài)分布假設(shè)成立的情況下，我們計(jì)算了所有樣本相對(duì)于二次回歸后的方程的誤差平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>從概率分布公式可知，誤差落入(x0,xl)區(qū)間的概率滿(mǎn)足<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>根據(jù)樣本誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果，上式中，o=0.9621,u=0.019。我們可以通過(guò)計(jì)算來(lái)確定誤差落在誤差限范圍內(nèi)的概率。上述正態(tài)分布函數(shù)的積分是一個(gè)超越函數(shù)，難以直接計(jì)算，但可通過(guò)查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)積分函數(shù)表<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>計(jì)算其近似值:其中xl為模型預(yù)定誤差限。根據(jù)上式計(jì)算的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失預(yù)評(píng)估模型的總有效性約為77%。實(shí)際上，24個(gè)回歸樣本中，有18個(gè)樣本的后報(bào)結(jié)果在誤差限內(nèi)，占所有樣本的75%。這些數(shù)據(jù)表明，在預(yù)定的誤差限范圍內(nèi)，本發(fā)明能夠?qū)?0%以上的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)損失給出有效的預(yù)測(cè)評(píng)估數(shù)據(jù)。二、評(píng)估應(yīng)用與后報(bào)檢驗(yàn)1.計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)例作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)現(xiàn)實(shí)例，在上海市海洋環(huán)境預(yù)報(bào)臺(tái)的"海洋災(zāi)害應(yīng)急信息系統(tǒng)網(wǎng)格信息發(fā)布平臺(tái)"中，我們構(gòu)建了風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)評(píng)估系統(tǒng)，可以半自動(dòng)的完成對(duì)風(fēng)暴潮災(zāi)害的預(yù)評(píng)估。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，當(dāng)熱帶氣旋進(jìn)入到我國(guó)的24小時(shí)臺(tái)風(fēng)警戒線(xiàn)，并且未來(lái)有可能對(duì)上海地區(qū)造成影響時(shí)，就可以由預(yù)報(bào)員啟動(dòng)風(fēng)用戶(hù)可以選擇手工輸入增水幅度或從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取風(fēng)暴潮增水幅度。在模型涉及的各項(xiàng)參數(shù)中，GDP采用上年GDP加上預(yù)期的年度經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率的方法估算，防汛墻高度由數(shù)據(jù)庫(kù)讀出，臺(tái)風(fēng)的相關(guān)屬性采用臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)的數(shù)據(jù)。完成輸入準(zhǔn)備工作后，按"開(kāi)始計(jì)算"，則系統(tǒng)會(huì)根據(jù)內(nèi)置的預(yù)評(píng)估模型，給出其最佳估計(jì)、悲觀(guān)估計(jì)、樂(lè)觀(guān)估計(jì)三個(gè)數(shù)值。需要注意的是如果臺(tái)風(fēng)路徑的最近點(diǎn)距離上海700千米以上，且增水幅度加天文潮小于危險(xiǎn)潮位，則系統(tǒng)會(huì)顯示距離遙遠(yuǎn)，尚無(wú)影響。系統(tǒng)所用的評(píng)估參數(shù)內(nèi)置在配置文件中，當(dāng)模型所用參數(shù)調(diào)整時(shí)，可用文本編輯器修改其評(píng)估參數(shù)。2.后報(bào)檢驗(yàn)在建模完成之后，我們以2006年和2007年各一次對(duì)上海市發(fā)生影響的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的資料進(jìn)行后報(bào)檢驗(yàn)，這兩次臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的數(shù)據(jù)均未進(jìn)入建模所用的數(shù)據(jù)中。這兩個(gè)獨(dú)立樣本的數(shù)據(jù)已列入附錄6。根據(jù)模型后報(bào)的結(jié)果，0604臺(tái)風(fēng)最可能造成76萬(wàn)元左右的直接經(jīng)濟(jì)損失，其悲觀(guān)估計(jì)為約240萬(wàn)元，樂(lè)觀(guān)估計(jì)為23萬(wàn)元。實(shí)際上其造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為約200萬(wàn)元。0713臺(tái)風(fēng)最可能造成約2155萬(wàn)元的直接經(jīng)濟(jì)損失，其悲觀(guān)估計(jì)為6900萬(wàn)元，樂(lè)觀(guān)估計(jì)為670萬(wàn)元。即屬于"千萬(wàn)元級(jí)"經(jīng)濟(jì)損失的災(zāi)害實(shí)際上其造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為2019萬(wàn)元，模型預(yù)測(cè)的結(jié)果比較理想。附錄1歷史風(fēng)暴潮災(zāi)害樣本下表為回歸分析所使用的24個(gè)歷史風(fēng)暴潮災(zāi)害樣本。未在表中標(biāo)明單位的項(xiàng)目其單位如下項(xiàng)目單位最近距離千米近距最大風(fēng)速米/秒近距中心氣壓百帕過(guò)程極值氣壓百帕過(guò)程極值風(fēng)速米/秒近距大風(fēng)圈半徑千米近距市中心模型氣壓百帕極值水位.厘米(吳淞基面)其中，CI指數(shù)是通過(guò)最大風(fēng)速和CI的對(duì)應(yīng)關(guān)系反推的。資料來(lái)源-1949-2005《熱帶氣旋年鑒》上海市海洋災(zāi)害信息網(wǎng)延時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>附錄2新中國(guó)建立以來(lái)上海市部分防汛設(shè)施建設(shè)情況新中國(guó)建立后黃浦江沿岸上海市區(qū)一般地段防汛墻高度表<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>資料來(lái)源《上海地質(zhì)礦產(chǎn)志》第五篇《地面沉降》上海市防汛辦公室新中國(guó)建立后各時(shí)期上海部分地區(qū)海塘高度與警戒潮位表<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>資料來(lái)源上海市防汛辦公室危險(xiǎn)潮位Hj和強(qiáng)度因子M暫定參數(shù):<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>2未來(lái)將繼續(xù)根據(jù)風(fēng)暴潮災(zāi)情、防汛部門(mén)提供的信息和防汛設(shè)施建設(shè)情況，客觀(guān)合理的估計(jì)Hj和M參數(shù)。無(wú)大規(guī)模建設(shè)防汛設(shè)施的情況下，Hj和M參數(shù)保持基本不變。附錄3歷年全國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值1952年2007年我國(guó)的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值5<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>4單位為億元，為當(dāng)年價(jià)格計(jì)算。52001年及以前的數(shù)據(jù)出自外交部《中國(guó)事實(shí)與數(shù)字2002》，2002年以后的數(shù)據(jù)出自各年度國(guó)家統(tǒng)計(jì)局:國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)。<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>混合型災(zāi)害回歸分析表<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>68913、0014的氣象型災(zāi)害的損失數(shù)字及其估計(jì)誤差己經(jīng)超過(guò)了總的損失數(shù)字，無(wú)法分離出單純風(fēng)暴潮災(zāi)害的損失數(shù)字。附錄5災(zāi)害等級(jí)和模型后報(bào)結(jié)果根據(jù)直接經(jīng)濟(jì)損失確定的災(zāi)害等級(jí)表<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>附錄6誤差分析統(tǒng)計(jì)樣本誤差分析表<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>誤差分布的正態(tài)性柯?tīng)柲缏宸蛞凰姑字Z夫檢驗(yàn)<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>權(quán)利要求1、一種可用于臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)評(píng)估的方法，其特征在于包括(1)使用統(tǒng)計(jì)方法作為數(shù)學(xué)工具來(lái)建立模型，在一定數(shù)量歷史災(zāi)害樣本中尋找統(tǒng)計(jì)規(guī)律，并進(jìn)而建立統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型；(2)在臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮來(lái)臨之前，將各項(xiàng)參數(shù)輸入該統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行評(píng)估。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)評(píng)估的方法，其特征在于步驟(1)中，所述"對(duì)一定數(shù)量歷史災(zāi)害樣本尋找統(tǒng)計(jì)規(guī)律"是指根據(jù)歷史災(zāi)害樣本的資料，找出直接經(jīng)濟(jì)損失和臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度及路徑之間的內(nèi)在聯(lián)系。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)評(píng)估的方法，其特征在于將以當(dāng)年價(jià)格貨幣表征的直接經(jīng)濟(jì)損失轉(zhuǎn)換為一個(gè)在不同時(shí)期的災(zāi)害之間可比較的量，定義&=h(/)—+w……(i)式中，Ec為經(jīng)濟(jì)損失指數(shù)，1為災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失，Tg為該國(guó)或該地區(qū)的當(dāng)年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值，為調(diào)整Ec值域到原點(diǎn)附近，可設(shè)置一任意常量n;公式(l)可以寫(xiě)為另一個(gè)形式&=^(1)+12。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)評(píng)估的方法，其特征在于區(qū)分兩類(lèi)熱帶氣旋所致的風(fēng)暴潮災(zāi)害氣象型災(zāi)害條件過(guò)程極值高潮位，超危險(xiǎn)潮位10厘米以下；(2)混合性災(zāi)害條件過(guò)程極值高潮位等于或超出危險(xiǎn)潮位10厘米。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的可用于臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)評(píng)估的方法，其特征在于對(duì)于氣象型災(zāi)害，確定氣象型災(zāi)害影響指數(shù)G的函數(shù)表達(dá)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>式中，G是氣象型災(zāi)害影響指數(shù)，為一無(wú)量綱的純數(shù)；Pmin是熱帶氣旋過(guò)程最低氣壓，Pc是指近距路徑點(diǎn)時(shí)的熱帶氣旋的中心氣壓，單位都是百帕；CI是熱帶氣旋中心距城市最近的一個(gè)路徑點(diǎn)"現(xiàn)時(shí)強(qiáng)度指數(shù)"，該指數(shù)是根據(jù)Dvorak云圖判讀法確定的熱帶氣旋強(qiáng)度指標(biāo);Rc是熱帶氣旋中心位于近距路徑點(diǎn)時(shí)，和城市中心的等效距離，Rmw是近距路徑點(diǎn)時(shí)刻的熱帶氣旋最大風(fēng)速半徑.6、根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的可用于臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)評(píng)估的方法，其特征在于定義了風(fēng)暴潮影響指數(shù)K，其表達(dá)式為其中，K是定義的風(fēng)暴潮影響指數(shù)；Hmax是高橋站的高潮極值潮位，Hj是當(dāng)時(shí)的危險(xiǎn)潮位，單位都是cm，Havg等于高橋站多年潮位平均高程減去海平面高程，為一常量210cm,M是防御設(shè)施強(qiáng)度因子，為一待定的函數(shù)。7、根據(jù)權(quán)利要求4所述的可用于臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)評(píng)估的方法，其特征在于為了合理更加精確的定義誤差限的范圍，借鑒黃金分割法，定義悲觀(guān)估計(jì)=預(yù)測(cè)值*3.23樂(lè)觀(guān)估計(jì)=預(yù)測(cè)值*0.309悲觀(guān)估計(jì)比例系數(shù)相當(dāng)于2/G，樂(lè)觀(guān)估計(jì)比例系數(shù)相當(dāng)于G/2，G為黃金分割率，G"0.618。8、權(quán)利要求1-7中任一所述的可用于臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)評(píng)估的方法的應(yīng)用，其特征在于將該方法和信息發(fā)布平臺(tái)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化，能夠在臺(tái)風(fēng)影響前一定時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)入數(shù)值模式計(jì)算，估計(jì)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害可能造成直接經(jīng)濟(jì)損失的范圍。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種可用于臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)評(píng)估的方法，包括(1)使用統(tǒng)計(jì)方法作為數(shù)學(xué)工具來(lái)建立模型，在一定數(shù)量歷史災(zāi)害樣本中尋找統(tǒng)計(jì)規(guī)律，并進(jìn)而建立統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型；(2)在臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮來(lái)臨之前，將各項(xiàng)參數(shù)輸入該統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行評(píng)估。進(jìn)一步將該方法和信息發(fā)布平臺(tái)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化，能夠在臺(tái)風(fēng)影響前一定時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)入數(shù)值模式計(jì)算，估計(jì)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害可能造成直接經(jīng)濟(jì)損失的范圍。本發(fā)明的提出對(duì)臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行定量預(yù)評(píng)估尤其具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)于我國(guó)這樣的風(fēng)暴潮災(zāi)害高發(fā)地區(qū)，本發(fā)明的應(yīng)用將有利于沿海防災(zāi)減災(zāi)工作的開(kāi)展。文檔編號(hào)G06Q50/26GK101546414SQ200910050128公開(kāi)日2009年9月30日申請(qǐng)日期2009年4月28日優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日發(fā)明者釗陳申請(qǐng)人:國(guó)家海洋局東海預(yù)報(bào)中心