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文章摘要

       災害管理降低了全球受洪澇乾旱災害時的脆弱性,但其影響仍然增加。實驗數據的缺乏阻礙了對影響變化原因的理解。通過對全球45個地區發生的多次災害的分析,表明通常情況下,風險管理降低了旱澇災害的影響,但是在面對前所未有的嚴重旱澇事件時仍有困難,如果後者比前者的危害更大,其影響一般也更高。這是因為危害管理方案在設計之初並未考慮超過堤壩和水庫的設計水平。在兩個成功的案例中,第二種事件雖然更具危險性,但其產生的影響更小,結果反應出的對前所未有災害的風險管理設計不足是極具警示性的,因為在氣候變化背景下,預計會有更多的極端水文事件發生。

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引言提要

      1.為保證風險管理的有效性,在方案設計過程中必須考慮三個方面:危害、暴露以及脆弱性,其中危害是指可能造成生命損失、傷害或其他健康影響、財產損失、社會和經濟破壞或環境退化的過程、現象或人類活動。暴露是指位於災害易發地區的人、基礎設施、住房、生產能力和其他有形的人類資產的情況。脆弱性是由物理、社會、經濟和環境因素或過程所決定的條件,它增加了個人、社區、資產或系統對災害影響的敏感性。

      2.已有研究已經證明暴露增加是影響增加的主要原因,而脆弱性降低能夠削弱災害影響,然而,經驗數據的缺乏阻礙了確定驅動因素的綜合影響和風險管理的整體有效性。

      3.通過分析全球45個地區平均16年間隔的災害發生組合,以直接(死亡人數、金錢損失)]間接(例如,交通或旅遊中斷)及非物質影響(例如,對人類健康或文化遺產的影響)量化災害產生的影響,分析危害、暴露和脆弱性對災害影響的作用。

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文章結論

1. 災害影響變化的驅動因素

       在洪澇災害中,危害、脆弱性及暴露與災害產生的影響均呈正相關,表明降低危害、脆弱性與暴露在減弱危害影響中幾乎同等重要;而在乾旱災害中,脆弱性與災害影響的關係不大,表明降低脆弱性在減弱旱災影響的效果不及減弱洪澇災害影響的效果。在危害不變的災害數據對中,災害影響與脆弱性相關關係顯著; 一般來說,驅動因素的變化相互之間沒有明顯的關聯,但洪水的危害和暴露除外(r = 0.55,P ≤ 0.01)(圖2a)。這一發現可能是由於災害對淹沒區的規模的影響,從而對代表了暴露的受影響的人和資產的數量產生影響。

圖1: 水災和旱災數據對位置,影響的變化及其趨勢以顏色標識

       研究將成對的事件分成影響減弱和增強兩組,分別評估其驅動因素(圖2b,d)。總的來說,洪災和旱災的模式是相似的。大多數影響減弱的水災和旱災配對都顯示出危害的降低(10對,50%)或沒有變化(8對,40%)。例外的情況是兩處洪災,它們是影響減少但危害增加的成功案例。影響減少數據對的暴露變化(圖2b,d)從大幅減少到大幅增加不等,但脆弱性總是減少。所有脆弱性大幅下降的案例(-2)都與影響的減少有關。總的來說,這種模式表明,災害影響的減弱主要是由較低的危害和脆弱性共同造成的,儘管其中25%的案例暴露增加。

       危害和脆弱性在減少影響方面的作用可以用印度尼西亞雅加達的洪災數據對(圖1中的ID4)來說明。2007年事件的洪水重現期為50年,而2013年事件的重現期為30年(也就是說,第二次事件的危害更小)。由於第一次洪災後實施了洪水風險繪圖倡議和能力建設計劃,提高了公民的應急反應能力,以及2008年國家災害管理機構的成立改善了官方應急管理,因此脆弱性也有所下降。此外,風險也大大降低。第一次洪水造成79人死亡和13億歐元的直接損失,第二次洪水造成38人死亡和7.6億歐元的直接損失。

       另一個例子是一對中歐的乾旱(ID 9)。在2003年的事件中,最小的3個月標準化降水蒸騰指數是-1.62,而2015年是-1.18,也就是說,第二次事件的危害更小。第二次事件中的脆弱性也較低,因為第一次事件提高了公眾意識,並引發了機構規劃的改進。例如,歐盟委員會關於乾旱管理計劃的技術指南得到了實施。許多水庫在2015年夏初之前一直保持充盈,這緩解了各部門的缺水問題,在一些城市(例如布拉迪斯拉發和布加勒斯特),水庫供水。此外,對包括灌溉在內的非優先用途實施了用水和取水限制。影響從171億歐元減少到22億歐元,儘管由於2013年影響幾乎整個歐洲的乾旱範圍較大,風險增加。

       大多數影響增加的洪水和乾旱配對也顯示出更大的危害(11例,85%;圖2b,d)。在這些配對事件中,有6個(46%),第二個事件比第一個事件危險得多(危險變化指標+2),而在影響減少的配對事件中,從來沒有出現過這種情況。在這些影響增加的配對事件中,有12個(92%)顯示暴露度增加,9個(69%)顯示脆弱性略有下降(脆弱性變化指標-1)。總的來說,這種模式表明,影響的增加主要是由更高的危害和暴露度共同造成的,而這並沒有被脆弱性的小幅下降所補償。

       意大利卡拉布里亞Corigliano Rossano市的一對暴雨洪水(ID40)說明了危害和暴露在增加影響方面的作用。這場2015年的事件比2000年的事件要危險得多(+2),降水的迴歸期分別為100多年和10-20年。另外,2000年的事件發生在9月的旅遊淡季,而2015年的事件暴露的風險要大得多,因為事件發生在8月,當時有很多遊客在場。假日旺季的中斷造成了嚴重的間接經濟損失。另一個例子是影響美國北卡羅來納州的一對旱災(ID33)。在2007年至2009年期間,該州約65%的地區受到被歸類為特殊乾旱的影響,美國乾旱監測的綜合乾旱指標為月,而在2000年至2003年期間,該州只有約30%的地區受到24個月的特殊乾旱的影響。2007-2009年的作物損失約為5.35億歐元,而2000-2003年為4.97億歐元,儘管由於2003年成立的北卡羅來納州乾旱管理委員會的乾旱預警和管理,脆弱性已經降低。

圖2:災害影響變化的相關矩陣和柱狀圖

2. 管理方式變化對驅動因素的影響

       圖2a,c中顯示的相關性也闡明瞭風險管理如何影響危害、暴露和脆弱性,從而間接影響影響。對於洪水配對事件,管理缺陷的變化與脆弱性的變化顯著正相關(r=0.56,P≤0.01),並且兩者都與影響的變化顯著正相關(圖2a)。然而,對於乾旱,這些相關性並不顯著(圖2c)。因此,通過改善風險管理(即減少管理缺陷)來實現脆弱性的降低,進而實現影響的降低,對乾旱來說似乎比對洪水更難。這種困難可能與溢出效應有關,即旨在減少一個部門影響的乾旱措施可能會增加另一個部門的影響。例如,為緩解農業乾旱而進行的灌溉可能會增加乾旱對飲用水供應和生態的影響。飲水供應和生態的影響。

       秘魯皮烏拉地區的成對洪水(ID13)說明了有效的管理如何能減少脆弱性,並因此減少影響。在皮烏拉河,1998年和2017年的事件中,最大流量分別為3367和2755米3秒-1(也就是說,危害呈現小幅下降(-1))。2000年左右,國家水文氣象局開始發佈中程天氣預報,允許在2017年事件前幾個月進行準備。2011年,國家民防研究所和國家災害風險評估、預防和減少中心成立,加上新建立的短程河流流量預測,使得最近的事件的應急管理更加有效。此外,非政府組織如實際行動組織也開展了減少災害風險的活動,包括疏散演習和宣傳活動。所有這些管理上的改進都降低了脆弱性。第二次事件的影響較小,1998年有366人死亡,而2017年有159人死亡,儘管由於城市化和人口增加,暴露的風險增加了 和人口的增加。

       當第二個事件的危險性大於第一個事件(+1,+2)時,在18個案例中的11個(61%),第二個事件的影響也較大,儘管其中8個案例的脆弱性略有下降(圖3中的淺藍色圓點/三角形)。在我們的數據集中只有兩個成對的事件,儘管第二個事件更加危險,但其影響還是減少了(圖3中的綠色圓圈強調)。這些案例被認為是成功案例。對於兩個成對的事件(ID21和30),其唯一的驅動因素是危害(+1),其影響沒有變化(0)(擴展數據表1)。189,881,000 m³的蓄水能力和良好的灌溉基礎設施與噴灌機顯然足以抵消2006年和2015年波蘭乾旱配對事件(ID 21)中危害的輕微增加。在成對的洪水事件(2016 年和 2018 年)之間實施的改進的防洪計劃,保護了英國伯明翰的財產(ID 30)。然而,有七個案例,第二個事件比第一個事件更危險(+2)(圖3中的紫色橢圓突出顯示),即當地人以前可能沒有經歷過的事件的規模。我們將這些事件主觀地稱為史無前例;儘管在管理方面有所改進,但幾乎所有的事件都有更大的影響。
       一個史無前例的水災是2014年發生在瑞典馬爾默市的事件(ID45)。這次事件比前幾年經歷的要危險得多,6小時的降水迴歸期平均分別為135年和24年。在2014年的事件中,在9個站點之一測得的最大6小時降水對應於300年的迴歸期。該市人口較密集地區的聯合汙水處理系統被淹沒,導致2014年大面積地下室被淹。直接的貨幣損失約為6600萬歐元,而第一次事件中為600萬歐元。2015-2018年,南非開普敦大都會區發生了一場前所未有的乾旱(ID44)。這次乾旱比以前2003-2004年經歷的乾旱(2年)要長得多(4年)。儘管2009年在城市供水系統中增加了伯格河大壩,而且地方當局制定了各種管理水需求的策略(例如,限制用水、提高關稅、宣傳活動),但第二次事件造成了更大的直接影響,約為1.8億歐元,因為水儲備幾乎減少到零。

       儘管眾所周知,降低脆弱性在降低風險方面起著關鍵作用,但我們的成對事件案例顯示,當第二個事件的危害高於第一個事件時,僅僅降低脆弱性往往不足以將第二個事件的影響降低到低於第一個事件的影響。我們對影響變化的驅動因素的分析揭示了減少危險、暴露和脆弱性對實現有效減少影響的重要性(圖2)。儘管以前的研究把降低脆弱性列為高度優先事項,但這裡確定的考慮所有三個驅動因素的重要性可能反映出管理決策的效率有時是有限的,從而導致意外的後果。例如,旨在減少危險的堤壩建設可能會通過鼓勵在洪泛區定居而增加風險。同樣,為減輕乾旱而建造的水庫可能會通過鼓勵農業發展而增加水的需求,從而增加風險。

       比以前的事件危險得多的事件(這裡稱為空前的)似乎很難管理;在幾乎所有考慮的案例中,它們導致了更大的影響(圖3)。這一發現可能與兩個因素有關。首先,大型基礎設施,如堤壩和水庫在風險管理中發揮著重要作用。這些結構通常有一個設計上限,在這個上限內它們是有效的,但一旦超過一個閾值,它們就變得無效了。例如,2014年瑞典馬爾默前所未有的泥石流洪水(ID45)超過了下水道系統的能力,開普敦前所未有的乾旱(ID44)超過了儲水能力。這意味著基礎設施在以前經歷過的事件中能有效地防止損害,但對於史無前例的事件卻常常失效。非結構性措施,如有風險意識的土地利用規劃、預防措施和早期預警,可以幫助減輕水務基礎設施在這種情況下失效的後果,但剩餘的風險總是存在的。第二,風險管理通常是在大洪水和大幹旱之後實施的,而積極主動的戰略卻很少。這種行為的部分原因是與極端事件的稀有性和獨特性有關的認知偏差,以及人類風險認知的性質,這使得人們對他們親身經歷的事件附加了很大的主觀概率。

       另一方面,在兩個案例研究中,儘管危險增加,但影響卻減少了。對這些案例研究的分析確定了三個成功因素。(1) 對風險和應急管理的有效治理,包括跨國合作,如多瑙河案例;(2) 對結構性和非結構性措施的高投資;(3) 改進預警和實時控制系統,如巴塞羅那案例。我們相信,這些成功因素有可能得到更普遍的應用,以抵制目前與氣候變化相關的影響不斷增加的趨勢。這些因素在管理前所未有的事件中也可能是有效的,只要它們被積極地實施。

圖3 : 危險的變化和影響的變化之間的關係

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原文信息

原文題目:

The challenge of unprecedented floods and droughts in risk management

原文作者:

Kreibich et al.

期刊名:

Nature

發表時間:

2022/08

原文鏈接:

http://www.nature.com/articles/s41586-022-04917-5

    編       輯:郎立晨

    審       核:郭納良

    指導老師:吳   鋒