由于致灾危险性和承灾体易损性的组成元素异常复杂又具有不同的量纲,为了构造它们的表达式,各种元素的评估指标都应当归一化,从而引入风险度这个概念。
一、风险度
气象灾害风险可以用风险度来表达,它是一个归一化的函数。
通过对(1.1)式进行归一化处理,气象灾害风险(风险度)是致灾危险性(危险度)和承灾体易损性(易损度)的非线性函数,表示为:
(风险度)=H(危险度)∩v(易损度) (1.3)
虽然致灾危险性是风险系统的组成部分,但是,风险是相对于人类社会而言的,是在灾害打击下人类社会的可能损失,因此,在风险表达式中不应当显式出现致灾危险性。那么,应当如何在风险度的表达式中反映致灾危险性的作用呢?致灾危险性应当作为产生风险的条件在风险度表达式中出现,因而正确的风险度的表达式应当是:
(1.4)
二、承灾体易损性表达式
承灾体的易损性(
)由暴露在灾害中的承灾体的量(数量和价值量,学术界称其为物理暴露
)及承灾体的脆弱性(
)所组成。每一种承灾体的暴露量和其自身的脆弱性的乘积应当是其的易损性,而且不同的承灾体对于同一风险源的脆弱性形式和水平通常都是不同的。因此承灾体的易损性应当按照不同的承灾体来进行计算:
(1.5)
式中
是承灾体的物理暴露,
为承灾体的脆弱性,下标i表示第i类承灾体。(1.5)式的物理意义是暴露于自然灾害中的承灾体由于其脆弱性可能遭受的破坏程度。
承灾体脆弱性分解为承灾体灾损敏感性(
)和人类防灾减灾能力(
)两部分。
承灾体灾损敏感性包括人口、房屋、农作物、牲畜、基础设施等的灾损敏感性,不同承灾体的灾损敏感性不同,应当研究每一种承灾体的灾损敏感性。
防灾减灾能力包括防灾能力、抗灾救灾能力和灾后重建能力等,同样,对不同的承灾体,人类的防灾减灾能力也不同。
对不同承灾体的防灾减灾能力不同,而且防灾减灾能力的作用与灾损敏感性相反,因此,承灾体脆弱性和易损性可以分别用(1.6)、(1.7)式表示:
(1.6)
(1.7)
式中
表示第i类承灾体灾损敏感性,以与承灾体脆弱性
相区别。
是对第i类承灾体的防灾减灾能力,防灾减灾能力越强,承灾体的脆弱性越弱,因此,在归一化的(1.6)和(1.7)式中防灾减灾能力是以(1-
)的形式出现。
(1.6)式和(1.7)式,
和
不可能为零;但是当
=1时,(1-
)=0,即当防御能力完全发挥至100%时,承灾体的灾损敏感性为零,这显然是不合理的,因为承灾体的灾损敏感性或脆弱性总是客观存在的,对于绝大多数承灾体,自然灾害风险总是存在不可防御的部分(设为
),不可防御的风险(
)对不同灾害不同,对不同的承灾体也不同,应当从防御得好和不好(最好是没有防御)的个例对比分析中得到。因此,归一化的承灾体的易损性应当表示为:
(1.8)
三、气象灾害风险表达式
根据(1.4)和(1.8)式,可以得到自然灾害
对第i类承灾体的风险表达式:
(1.9)
i=1, 2, …m,m为要评估风险的承灾体的种类数。
由于对于给定的灾害,每一种承灾体的物理暴露、脆弱性、人类防灾减灾能力都不同,因此,应当对每一种承灾体进行风险评估。对一特定区域(例如城市、县、省等)总体承灾体进行风险评估是没有科学意义的。对于特定的区域,第h类灾害的总风险只能是所有承灾体的风险之和:
(1.10)
因为承灾体易损性是易变的,尤其是在经济快速发展的地区,承灾体的物理暴露和社会经济的脆弱性每年都在变化,因此,风险评估应当针对当前承灾体的易损性进行,使用历史上承灾体的物理暴露和脆弱性资料不可能评估当前的风险。另外,由于承灾体的易损性变化大,尤其是每次气象灾害过程人类实施防灾的措施(应对行动)难以预料,因此,气象灾害风险具有不确定性,气象灾害预警虽然也带有预测性,但是由于它自身的不确定性,称“风险评估”更为恰当。
目前,国内外风险表达式主要有线性模型和乘法模型两类,但都有一定的局限性。早期对风险的认识主要是线性模型,其典型表达式为:
=w1i·h+
w2i·
+ w3i·
+w4i·
(1.11)
尽管这个表达式比较容易实现,但其存在三个方面的局限:⑴将致灾危险性也作为人类社会的可能损失是不正确的;⑵线性叠加没有反映出风险的内在逻辑性,承灾体物理暴露、脆弱性和人类防灾减灾能力是完全不同性质的量纲,将它们线性叠加不合适;⑶即使是用复杂的层次分析法来确定权重系数,也存在着不确定的因素。
目前应用比较广泛的是乘法模型,同样存在相似的局限性,其典型表达式为:
(1.12)
式中参数Rd为第d类承灾体的风险度,H为d类承灾体的危险性,E为其暴露度,V为d类承灾体的脆弱性,Cd为对d类承灾体的减灾防灾能力。WH、WE、WV分别为危险性、暴露度与脆弱性的影响指数。