針對超強臺風的大規模人群疏散模式研究

張媛媛 陳亮 黎婷 王佳佳

摘要：指出了我國是受臺風災害影響最嚴重的國家之一，據統計，平均每年約有7個臺風登陸影響我國，嚴重威脅到人民群眾的生命財產安全。以超強臺風為背景，分析了影響抗臺風人群疏散關鍵性信息，并基于臺風動態信息的刷新性，提出了“態勢感知-權衡決策-序貫應對”的大規模人群疏散模式。以提高抗臺風人群轉移的效率，提升抗臺風人群轉移的科學性與可行性，增強我國應對臺風災害的能力，從而保障人民群眾的生命財產安全。

關鍵詞：臺風；疏散；態勢感知；權衡決策；序貫應對

中圖分類號：O224

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2017）10001103

1 引言

我國位于亞歐大陸東部太平洋西海岸，緊鄰西北太平洋熱帶氣旋生成地，是受熱帶氣旋影響最嚴重的國家之一。尤其在全球氣候變化和快速城市化背景下，超強臺風災害的發生頻率和強度還會有所增加。東南沿海地區是我國經濟發達地區，人口集中工業發達且以低山丘陵為主，一旦超強臺風在這些地區登陸會造成風災、城市內澇、山體滑坡、泥石流等災害，將影響城市正常運轉工商業正常發展，給人民群眾帶來巨大的經濟財產損失，甚至威脅人們生命安全。2016年9月15日超強臺風“莫蘭蒂”于廈門登陸，據不完全統計，共造成福建、浙江、江蘇、上海、江西五省（直轄市）248萬人受災，失蹤死亡44人，緊急轉移56.7萬人，直接經濟損失高達117.1億元。目前，我國《國家中長期科技發展綱要》已將臺風災害列為影響國家公共安全的主要自然災害之一，明確提出要切實增強臺風災害應急處置能力，保障人們生命財產安全亦成為國家發展的重大需求，可見對抗臺風人群疏散的研究具有十分重要的現實意義。

隨著對臺風災害認識地不斷增多，對臺風災害的重視程度也不斷增加，國內外對臺風研究不斷增多，成果豐碩。在臺風信息感知方面，對于臺風生成、強度、中心位置、中心風速、中心氣壓、移速移向、風圈半徑、臺風未來一段時間內的行徑路徑、強度變化、影響范圍、降雨量，和風暴潮等方面的研究取得豐碩成果（王慧等[1]，鄭鋒等[2]，Li 等[3]，Franklin[4]，陳永林[5]，Wei[6]）。同時也有許多學者結合潛在影響區域內的地質災害信息和人口信息，對泥石流、山體滑坡、洪水和內澇等衍生災害進行監測預警研究（Grings等[7]，傅承琦[8]，Wu 等[9]）。

2 態勢感知

態勢感知是對臺風及其發展勢態進行跟蹤監測，對臺風可能影響區域信息進行收集、分析，對抗臺風人群疏散是否能夠順利進行具有基礎性作用。態勢感知可分為兩個部分：臺風信息感知，潛在受災地區及其周邊地區信息感知。共同為權衡決策提供相對精準的信息用于制定科學的抗臺風人群疏散方案。

2.1 臺風信息感知

影響我國的臺風生成于廣闊的低緯度熱帶海洋，主要分布在4個相對集中的海區：南海中北部的海面；菲律賓群島以東和琉球群島附近海面；馬里亞納群島附近海面；馬紹爾群島附近海面。海洋面積遼闊，氣象站稀少，以往臺風生成后很不容易發現，只有過往船只經過或者移動到島嶼附近才能發現，由于臺風信息千變萬化很難及時感知，對抗臺風人群疏散行動的展開產生了不利影響。

臺風在海上生成之后受各種因素影響各種信息會發生巨大變化，這些信息的變化對準確預測臺風路徑，特別是登陸地點、臺風強度、風圈半徑、降水量大小將產生重大影響。在臺風登陸前后，由于下墊面等特征發生了顯著的變化，復雜的海-氣、陸-氣及臺風與中緯度系統的相互作用，使臺風的路徑、強度、風力、降水范圍降水量更具不確定性[10]。通過釋放無線電探空儀、飛機，攜帶各種必要儀器在臺風可能發生的地區上空，以偵察、氣象雷達、氣象衛星等手段，感知臺風強度、風圈半徑、移動速度、預測路徑、預測降水量變化等，如圖1所示。

圖1 臺風信息感知

2.2 潛在受災地區及周邊可疏散地信息

在氣象部門發布臺風路徑、臺風風圈半徑以及降水范圍后，可以根據相關數據確定大致受災范圍。為決策部門提供精確的信息以制定合理的人群疏散方案需及時準確的感知潛在受災地區信息及周邊可疏散地信息。需要感知的關鍵信息包括受災地人口、地質、道路交通、救援力量、通訊條件、周邊可疏散地信息等。

人口信息主要是人口年齡段構成結構信息，分為小孩、青壯年、老人；人口性別構成結構信息，分為男性女性；人口分布信息居住范圍集中與否。地質信息主要包括地形地貌信息，是否容易引發泥石流、滑坡、城市內澇等次生災害。道路交通信息主要包括距離疏散點道路交通網分布情況、道路交通通行情況信息。救援力量信息包括可能受災地區內以及周邊可用于投入到人群疏散的人員力量、交通工具、生活物質、醫療救援物質及人員等信息。通訊條件信息主要包括有線和無線通信覆蓋及其保障信息。周邊可疏散地信息主要包括空間大小、生活醫療物質信息等，從而確定可接納疏散人員數量，如圖2所示。

3 權衡決策

權衡決策是在態勢感知的基礎上進行決策，是抗臺風人群疏散行動成功與否決定性的一環。抗臺風指揮部在感知各種信息后權衡利弊做出人群疏散決策，決策出疏散人群、疏散時間、疏散地點、疏散路徑、疏散交通工具等。決策需權衡各方面信息因素并且要體現科學性、可行性和風險性。如圖3所示權衡決策的流程圖。

3.1 決策無效風險

決策無效的風險表示因為決策不當而造成人群疏散行動無效的風險。降低決策無效風險需要感知大量準確的臺風信息，從而能相對準確預測臺風強度、降水量、風圈半徑等信息，對疏散人口、疏散范圍等決策做出正確的疏散決策。臺風信息千變萬化不斷刷新，正確感知其信息做出準確預測需增加監測時長周期，即感知到臺風信息相對完善的情況下做出疏散決策。

3.2 決策不及時風險

決策不及時風險表示因決策不及時導致錯過最佳人群疏散時間的風險。降低決策不及時風險即在臺風到達以前保證受災區域人群疏散完全，需要提前進行疏散決策為人群疏散提供充足的疏散時間。如何確定最佳疏散時間，就需要疏散用時、臺風到達時間的確定進而決策而定。

決策無效風險與決策不及時風險為此消彼長的一對矛盾關系，決策的時候需要平衡二者。降低決策無效風險需要壓縮人群疏散時間進而增加決策不及時風險，反之降低決策不及時風險會壓縮對臺風監測時長，從而會加大決策無效的風險。要想達到兩者的平衡主要考慮時間因素，即尋找一個疏散時間點在保證臺風到達以前受災區域人群能完全疏散，同時又能準確地疏散人群。

4 序貫應對

受災區人群疏散完成時間受疏散策略影響，序貫應對是“態勢感知-權衡決策-序貫應對”大規模人群疏散模式實施疏散的環節，是本模式下人群疏散行動能否成功有效完成的重要保證。序貫應對是將整個疏散行動分成若干個階段，每個階段作為獨立的部分根據態勢感知的信息做出權衡決策，然后進行人群疏散行動。序貫應對是一個動態的過程，在進行分層次分階段有序疏散的同時，對臺風及其預測信息的態勢感知也在不斷刷新，為決策部門提供決策關鍵信息，決策部門根據這些信息權衡決策，適時適當地調整人群疏散方案。根據臺風災害發展的時間和空間過程性，分為時間維度序貫應對和空間維度序貫應對。

4.1 時間維度序貫應對

時間上，根據臺風到達受災地區的時間先后將受災地區劃分為三個時間區域，每個區域都作為一個獨立區域進行分階段的有序疏散。臺風災害最先影響的區域設為一級危險區域，臺風災害最后影響的區域設為二級危險區域，按照一級、二級、三級危險區域依次有序的疏散人群。

如圖4所示，假設決策指揮部門在綜合各種信息后將距離臺風到達小時區域設為警戒區，距離臺風到達小時區域設為開始疏散區。臺風到達警戒線后危險區域進行警戒疏散準備，有關部門發布疏散預警信息，救援指揮力量進入戰備工作狀態，按照先前計劃疏散人員進入疏散準備狀態，疏散路徑進入交通管制狀態限制車流量保證路徑通暢，醫療救援應急突發救援部門進入工作準備狀態，隨時應對突發狀況。一級危險區域進行警戒疏散的同時決策部門不斷地對臺風信息進行感知，權衡利弊后隨時對決策進行調整，如果預測臺風路徑強度等信息變化對現階段疏散行動無影響則按原計劃繼續進行有序疏散，如果發生改變影響到現階段疏散行動則重新進行態勢感知-權衡決策-序貫應對，對剩下區域疏散行動進行及時調整。決策的調整一切以態勢感知信息為依據。

4.2 空間維度序貫應對

空間上，受災地區因地質條件不同，交通道路網分布不同，區域內人員結構不同使得各部分疏散難度緊急程度不同，可綜合考慮這些因素將受災區域劃分為三個區域，按危險等級從高到低劃分為一級危險區域、二級危險區域、三級危險區域。在人群疏散的時候按照危險等級由高到低進行疏散，首先將一級危險區域人員疏散到周圍合適疏散安置點，在疏散的同時指揮部實時不間斷的對臺風信息進行態勢感知，如果臺風信息發生重大變化且影響到現階段疏散行動，則再次權衡決策制定新的人群疏散方案，如未發生變化則進行二級危險區域人員疏散，同時仍然進行態勢感知，對臺風信息進行實時監測把控，從而確定是否需要對決策做出相應調整，如需要則再次進行權衡決策，制定新的疏散方案，不需要，就繼續按照原來的疏散方案疏散三級危險人群，直到全區域疏散人群轉移到安全疏散安置點。

5 結語

臺風災害威力大破壞強，給我國人民群眾帶來重大經濟財產損失，甚至威脅到人民群眾的生命安全。實踐表明，面對超強臺風高效有序的人群疏散行動是確保人民生命安全的重要措施。在此提出的“態勢感知-權衡決策-序貫應對”的大規模人群疏散模式是面向超強臺風，在深度感知臺風信息和潛在受災地區信息的基礎上，權衡無效風險和決策不及時風險做出決策，給出序貫應對的疏散方案。整個疏散模式基于動態的臺風信息刷新，在臺風信息不斷變化的情況下進行新的感知-決策-應對，在不斷地感知-決策，再感知-再決策的情況下及時有效地調整人群疏散方案。從而做出具有科學性、合理性、低風險性、經濟性的大規模人群疏散模式，以保障人民群眾的生命安全。

參考文獻：

[1]

王 慧，丁一匯，何金海.西北太平洋夏季風的變化對臺風生成的影響[J].氣象學報，2006，64（3）：345～356.

[2]鄭 峰，張靈杰.臺風天鵝對莫拉克強度維持影響的模擬分析[J].氣象科技，2013，41（4）： 664～669.

[3] Li LX， Kareem A， Xiao YQ， et al. A comparative study of field measurements of theturbulence characteristics of typhoon and hurricane winds [J]. Journal of Wind Engineering andIndustrial Aerodynamics. 2015， 140（5）：49～66.

[4] Frankling J L. NHC verification report [EB/OL].[2017-01-04].http：//www.ofcm.gov/ihc07/Presentations/s1-03franklin.ppt.

[5]陳永林，王 智，曹小剛，等. 0509 號臺風“Matsa"登陸螺旋云帶的增幅及其臺前颮線的特征研究[J].氣象學報， 2009， 67（5）：828～839.

[6]Wei C C. Forecasting surface wind speeds over offshore islands near Taiwan duringtropical cyclones： Comparisons of data-driven algorithms and parametric wind representations[J]. Journal of Geophysical Research-Atmospheres， 2015， 120（5）：1826～1847.

[7]Grings F M， Ferrazzoli P， Karszenbaum H， et al. Model investigation about the Potential ofC band SAR in herbaceous wetlands flood monitoring [J]. International Jounal of RemoteSensing， 2008， 29（17-18）：5361～5372.

[8]傅承琦.北斗衛星通信方式在福建泉州洪水預報中的應用[J].水文，2014，34（2）：80～83.

[9]Wu HC， Lindell MK， Prater CS. Logistics of hurricane evacuation in Hurricanes Katrinaand Rita [J]. Transportation Research Part F， 2012， 15（4）：445～461.

[10]配 燕，楊玉華，雷小圖，等.我國臺風災害成因分析災情及預估[J].自然災害學報.2009，18（1）：64～73.