臺風災害及其連鎖效應研究
——以“利奇馬”臺風為例

林藝蘋，陳 香*

(1.莆田學院 環境與生物工程學院，福建 莆田 351100；2.莆田學院 生態環境及其信息圖譜福建省高等學校重點實驗室，福建 莆田 351100)

臺風是一種發生在熱帶或副熱帶海洋上的氣旋性渦旋，常伴有狂風、暴雨和風暴潮，是一種破壞性很強的天氣現象[1].臺風災害發生頻率高，危害嚴重，主要通過風、暴雨、風暴潮及其引發的災害鏈致災.大風會使建筑及樹木遭到摧毀，暴雨會引起山洪爆發、泥石流及洪水泛濫等巨次生災害，造成人民生命及財產安全的巨大損失.臺風及其伴隨的泥石流、洪澇、滑坡等次生災害導致了嚴重的災情，在時間及空間上的連鎖效應造成災情的累計放大[2].臺風災害的發生已嚴重威脅人類的生命及財產安全，是人類面臨的全球性重大問題，加強研究和減輕臺風災害的工作迫在眉睫.

臺風的研究一直受到國內外學者的高度重視.Yao Xiuping等[3-4]從全球氣候變化、大尺度環流等與熱帶氣旋異常關系進行研究；王然、楊瑞、池艷珍等[5 -7]從孕災環境特性、臺風災害特點、臺風成災機制等方面對臺風災害進行研究.在臺風災害防災減災對策研究方面，張鑫、符曉虹、Ji-Myong Kim[8-10]等根據臺風災情數據，提出臺風的減災防御對策等.可見目前臺風災害以結合具體區域及大范圍宏觀研究較多，但針對個別超強臺風案例，從致災成災方面對其災害特點及連鎖效應的分析，并提出減災防御對策的研究較少.

“利奇馬”臺風是2019年登陸我國的最強臺風，是中國近年來造成損失最為嚴重的臺風之一.在席卷期間，全國11個省市受到影響，造成的中等及以上臺風災害風險覆蓋面積達24.8萬km2，造成1 402.4萬人受災，直接經濟損失515.3億元，因此以“利奇馬”臺風案例研究臺風災害連鎖效應具有典型意義.運用地學統計分析方法，對“利奇馬”臺風災害特點及其連鎖效應進行研究，通過構建“利奇馬”臺風災害鏈模式進行效應分析，并根據不同地形區域提出防御超強臺風的對策.

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

主要來源于國家氣候中心、中央氣象臺及浙江氣象局提供的“利奇馬”臺風期間的氣象、登陸強度、移動路徑、風情、雨情、水情等資料；浙江水文網的2019年8月水雨情簡況(文件)；國家減災網和國家電網上有關“利奇馬”臺風災情資料；《新京報》和《中國新聞網》上有關“利奇馬”臺風的災情報道.

1.2 研究方法

根據所收集的數據資料進行整理，建立“利奇馬”臺風數據庫，數據庫信息內容如表1所示.對“利奇馬”臺風的致災因子及災情按圖1的研究技術路線進行研究分析，分析“利奇馬”臺風災害特點以及連鎖效應，并制成“利奇馬”臺風災害鏈模式.最后結合“利奇馬”臺風災害特點及連鎖效應，對沿海、平原及山地丘陵三種不同地形提出減輕和預防“利奇馬”臺風災害的對策.

表1 超強臺風“利奇馬”數據庫要素的信息來源和信息特征

圖1 “利奇馬”臺風災害研究技術路線

2 “利奇馬”臺風災害特點分析

2.1 “利奇馬”臺風的強度變化及登陸特點

“利奇馬”臺風具有中心氣壓低、登陸強度強、陸地滯留及維持強度時間長的特點.“利奇馬”臺風8月4日在西北太平洋洋面生成，10日1時登陸浙江省溫嶺市沿海，登陸時中心最低氣壓930 hPa，中心附近最大風力16級(52 m/s，超強臺風級)，為1949年以來登陸我國大陸地區第五強、浙江第三強的臺風.11日20時以熱帶風暴級再次登陸山東青島，登陸時中心最低氣壓為980 hPa，中心附近最大風力9級(23 m/s).8日晚間至10日2時左右為“利奇馬”臺風最強盛的時期，最大風速達62 m/s(17級以上).

自登陸以來，臺風強度逐漸減弱，但由于“利奇馬”臺風處于副熱帶高壓與大陸高壓之間，引導氣流較弱，移動速度緩慢，使“利奇馬”臺風在我國陸上維持熱帶風暴及以上級別的滯留時間長達44 h，為1949年以來的第六長(表2).直至13日8時在渤海東部海面減弱為熱帶低壓，于14時中央氣象臺對其停止編號.

表2 1949年以來在我國大陸陸上滯留時間40 h以上的臺風

2.2 “利奇馬”臺風的路徑特點

“利奇馬”臺風在路徑上表現出移動速度緩慢、影響范圍廣的特點.從“利奇馬”臺風的路徑圖(圖2)可看出，它經歷了三個階段：形成階段緩慢向西北方向移動，發展階段穩定向西北方向移動，成熟到消亡階段緩慢向北上方向移動，沒有深入內陸，為典型的北上型臺風.“利奇馬”臺風受大陸高壓和副熱帶高壓的影響，以15 km/h的速度移動，移動速度緩慢，先后對浙江、山東、江蘇、等11個省(市)有較明顯的影響，造成臺風災害風險中等及以上的覆蓋面積達24.8萬 km2，影響的范圍廣.

(注：圖來源于中央氣象臺)圖2 “利奇馬”臺風路徑圖

2.3 “利奇馬”臺風的風雨特點

“利奇馬”臺風在風雨方面表現為影響范圍廣、風雨強度大、持續時間長、極端性顯著的特點.自8月8日起，全國沿海城市均受到不同程度大風的影響，浙江東部和北部、山東北部和半島、上海、江蘇沿海、安徽東北部等地出現8～11級陣風，浙江東部沿海島嶼、山東青島和泰安局部有12～15級陣風，椒江區南岙村(60.3 m/s)、溫嶺石塘鎮(61.4 m/s)、溫嶺北港(57.8 m/s)等地風速達到或超過17級.特別是登陸地浙江沿海10級以上大風持續近36 h，12級以上大風持續20 h左右，大風天氣超長時間待機.

受“利奇馬”臺風和冷空氣的共同影響，8月8日至13日，黃淮大部、江淮東部、江南東部、華北東部、東北地區等地累計降水量一般有50～250 mm，山東中西部地區累計降水量超過250 mm.山東、浙江等地共有46個國家站的日降水量達到或超過極限值，其中浙江北侖(291 mm)、山東臨朐(386.7 mm)等19個國家站的最大日降水量突破歷史最大值，風雨的影響范圍較廣且強度大.由于“利奇馬”為北上類型的臺風，不深入內陸，因此“利奇馬”臺風和海洋的“臍帶”不會斷，水汽和能量一直藕斷絲連，加上它的登陸強度強，減弱會非常緩慢，環流結構保持完整，會給沿途的城市帶來長時間的風雨.據臺風災害風險評估模型統計(圖3)，“利奇馬”臺風的風雨綜合強度指數為158.6，自1961年以來的最大值，極端性顯著.

年份(注：圖來源于國家氣候中心)圖3 1961年以來逐年臺風風雨綜合強度指數最大值歷年變化

2.4 “利奇馬”臺風的災害特點

“利奇馬”臺風在災害方面表現為連鎖效應顯著、成災強度大的特點.“利奇馬”臺風登陸后，造成大強度的大風、暴雨和風暴潮，并引起臺風-大風災害鏈、臺風-暴雨-山洪、泥石流、滑坡災害鏈、臺風-風暴潮災害鏈，造成一系列的次生災害，加重了災情的嚴重性，連鎖效應顯著.此次臺風使各個經濟部門都受其危害,尤其對農業、交通、水利、漁業等部門的影響最大.受臺風影響的許多地區此前剛經歷了連續高溫考驗，尤其是江蘇蘇北地區遭遇罕見的氣象干旱.而臺風帶來的強降雨，使這些地區出現旱澇急轉，先前受干旱影響的農作物已脆弱不堪，再加上強降水的影響，使大量農作物絕收.且此次臺風為北上型臺風，北方地區較少受臺風影響，防范經驗和基礎設施建設乃至民眾的防災減災意識就難免不足，造成受災程度大的特點.

3 “利奇馬”臺風災害連鎖效應分析

運用經典的地學統計分析方法，分析“利奇馬”臺風生成及登陸后的災害連鎖效應，針對“利奇馬”臺風災害鏈，研究災情累計的具體過程.

3.1 “利奇馬”臺風致災分析

“利奇馬”臺風在西北太平洋洋面生成后穩定地向西北偏北方向移動，少了臺灣中央山脈阻擋，臺風更加強勁，2019年8月10日1時以超強臺風級在浙江省溫嶺市沿海登陸，經過浙江、江蘇兩省及黃海海域，于11日20時在山東省青島市黃島區沿海第二次登陸.“利奇馬”臺風處于副熱帶高壓與大陸高壓之間，引導氣流弱，移動速度慢，且“利奇馬”臺風的環流結構保持完好，將其東側和南側大洋上水汽源源不斷地抽取過來，并與我國華北高空有南北走向的西風槽形成的冷空氣結合，使浙江、山東、江蘇等地均出現極端長時間強降雨天氣.“利奇馬”臺風產生的暴雨和大風以及風暴潮等致災因子與承災體結合，產生了泥石流、山洪、滑坡、塌方等鏈性并發，共同致災，產生巨大的災情.

3.2 臺風-暴雨災害鏈

暴雨及其引發的洪澇災害是臺風災害形成的主要因素之一，尤其是其誘發的山洪爆發和內澇，更易造成大范圍的嚴重災害[11].臺風易形成暴雨是因為其具有充足的水汽和強烈的上升運動.臺風登陸后，山脈對臺風爬坡、繞行時的誘生、強迫作用以及臺風暴雨的反饋作用，都有利于低壓的生成和發展[12]，可見山脈對臺風暴雨有加強的作用，因此在丘陵地區易形成臺風-暴雨-山洪、泥石流、滑坡等災害鏈.而在平原地區，無山脈的阻擋，臺風強度減弱較慢，則易在平原地區引發內澇或洪水的災害，形成臺風-暴雨-洪水、內澇災害鏈.

臺風-暴雨災害鏈的形成，易誘發小流域洪水及山區泥石流、山體滑坡、城鄉積澇等次生災害，往往會造成人員傷亡、房屋倒塌、農作物受淹絕收、水土流失、水利設施損毀等(圖4).如受“利奇馬”臺風的影響，重災區浙江全省有 71 個河道站月最高水位超過警戒水位(其中45 站超過保證水位)，特別是8月10日，椒江、甬江、苕溪、杭嘉湖東部平原和甌江(支流楠溪江)5大水系同日發生超警以上洪水，歷史罕見，為新中國成立以來首次(表3).造成河北、遼寧、吉林、上海、江蘇、浙江、安徽、福建、山東9省(直轄市)1 402.4萬人受災，209.8萬人緊急轉移安置；農作物受災面積1 139.7千hm2，其中絕收93.4 千hm2；1.6萬間房屋倒塌，13.4萬間不同程度損壞；大量列車、航班、地鐵停運，高速公路封閉.因此，臺風-暴雨-洪澇災害鏈不僅影響范圍廣且破壞程度高，對山地和丘陵地區影響較大，造成人員傷亡、財產損失、工農業大面積受損以及交通通訊設施中斷等.

圖4 “利奇馬”臺風-暴雨災害鏈致災模式

表3 浙江省8月10日河流主要水文水位站點受“利奇馬”臺風影響最高水位統計

3.3 臺風-大風災害鏈

大風及其引發的海浪也是臺風災害形成的主要因素之一.臺風是一種中心氣壓極低的渦旋，具有很強的旋轉力和氣壓梯度力，因此必然引起強大的風速.對于海岸線而言，當臺風登陸時，其帶來的大風會引起巨浪，傾覆過往的船只，往往還會使海上運輸、海上軍事活動及海洋養殖業帶來災害性的影響.并且巨浪引起的海水堆積侵入陸地，從而使海岸帶的養殖業和種植業遭受影響.對于陸地而言，當臺風登陸時，其帶來的大風能使建筑倒塌、摧毀農作物和樹木、毀壞各類大型公共設施等，造成人員傷亡、大面積電力供應中斷、財產損失、交通通訊等生命線工程受損(圖5).

圖5 “利奇馬”臺風-大風災害鏈致災模式

如“利奇馬”臺風以超強臺風級登陸，登陸時中心附近最大風力達16級，給福建、浙江、上海、江蘇、安徽、山東、河北、天津、遼寧帶來8級以上陣風，登陸地浙江省沿海陣風有12～14級，臺州石塘鎮三蒜島測得最大陣風達17級以上，造成臺州、溫州等地出現大面積電力中斷，有100多個氣象自動站毀損，浙江寧波水產養殖業受災面積達7 332 hm2，漁業直接經濟損失達4.1億元；浙江轄區臺風期間共處置海上突發險情125起(含漁船險情100起)；全國多個省市出現大范圍樹木倒塌、大型廣告牌倒地誤傷行人及車輛、城市建筑及道路毀壞嚴重的現象.因此，臺風-大風災害鏈對沿海城市的人員、電力設備、近海港口船只及海洋養殖業有較嚴重的影響.

3.4 臺風-風暴潮災害鏈

風暴潮是來自海上的一種嚴重的自然災害現象，夏秋之時，東南沿海常常遭受臺風的襲擊，臺風風暴潮時常發生[13]，尤以廣東、福建、浙江省為重.臺風引起的風暴潮受災程度取決于受災地區的地理位置、海岸形狀、岸上及海底地形，并在很大程度上取決于風暴潮是否與天文高潮相疊.臺風-風暴潮災害鏈的形成，往往會帶來狂風巨浪，尤其在與天文大潮高潮位相遇時，會產生高頻率的潮位，導致潮水漫溢，海堤潰決，沖毀房屋和各類建筑設施，淹沒城鎮和農田；海岸侵蝕，海水倒灌造成土地鹽漬化等災害，最終造成大量人員傷亡和財產損失(圖6).

如“利奇馬”臺風登陸使浙江、福建、上海、江蘇、安徽、山東、天津、河北、冀北、遼寧電力共計停電72座35 kV以上變電站、4 649條10 kV及以上線路、12.33萬個臺區，受影響停電的759.17萬用戶；全國多地出現嚴重內澇現象，浙江臺州臨海西門斷面過水流量達12 500 m3/s，洪峰最高水位達10.98 m，臨海市發生嚴重內澇，積水最深超過1.5 m，全市被淹；農作物受災面積1 139.7千hm2，其中絕收93.4千hm2.因此，臺風-風暴潮災害鏈對近海城市、河流下游平原地區的影響較嚴重.

圖6 “利奇馬”臺風-風暴潮災害鏈致災模式

3.5 “利奇馬”臺風成災分析

“利奇馬”臺風生成登陸后產生一些列連鎖效應，形成臺風-暴雨災害鏈、臺風-大風災害鏈和臺風-風暴潮災害鏈(圖7)，三種災害鏈并發造成一系列的次生災害，使得災情通過累計放大效應而遠超于單一災情所帶來的災害影響.“利奇馬”臺風造成9省(直轄市)直接經濟損失537.2億元；1 402.4萬人受災，緊急轉移安置209.8萬人；房屋倒塌達1.6萬間，其中13.4萬間房屋有不同程度的損毀；農作物受災面積達1 139.7千hm2，其中絕收面積為93.4千hm2.其中重災區浙江省757萬人受災，45人死亡，直接經濟損失達407.2億元，占總直接經濟損失的75.8%.

圖7 “利奇馬”臺風多災害鏈連鎖模式

4 “利奇馬”臺風減災防御對策

對于臺風所帶來的大風、暴雨、風暴潮及一系列連鎖反應，是不可避免的，因此應該采取以預防為主、應急修復結合的策略.雖然防災減災本身不能直接創造利潤，但可減少災害造成的傷害，保證生產的安全進行，減少因災導致的生產損失，因此防災減災能產生經濟效益[14].災前備災做好充足的準備，就可以在一定程度上減輕臺風登陸后所造成的傷害損失，災中緊急救援和災后修復才能做到最大限度的降低災害的人員傷亡和經濟損失.基于對臺風連鎖效應的分析，可看出不同區域地形所造成的次生災害有所不同，相對應的減災防御對策也就有所側重.

沿海地區主要的致災因子是大風和風暴潮，造成巨浪、海水堆積、海水倒灌等現象，且臺風登陸時強度往往較大，危及海岸港口的船只、海上養殖業、沿海村莊及城市，因此在沿海地區應著重加強大風和風暴潮的防御.如氣象臺(站)、水利部門、防汛辦等各相關部門加強沿海地區臺風監測、預警預報、防汛通信、計算機網絡和指揮決策系統等建設；提高風雨及風暴潮預報的準確率，提前通知海上船只和人員回港避險；加強防潮堤壩，加固沿海堤岸以及設置多級防御體系城市泄洪區規劃；海上養殖業提前收獲轉移養殖物；應注意海岸濕地保護和生態重建，沿海地區的植樹造林和避難所的修建.沿海地區在應對臺風災害最重要的是做好基礎防范設施建設，從源頭上減輕臺風災害所造成的人員傷亡和財產損失.

山地、丘陵地區主要的致災因子是暴雨，造成山洪、泥石流、滑坡、塌方等現象，危及整個城鎮的生命系統，因此相關部門應按照地貌特征對山地、丘陵地區進行合理規劃，合理調整產業結構，規避減輕臺風災害所帶來的次生災害.如研究山地、丘陵不同坡度所適合種植的植被和經濟作物，充分利用并能夠起到較好的固土作用；嚴格審批土地的開發，并對已開發的山地進行適當的加固處理，以防日后臺風經過所造成不必要的損失；山區建房要避開山洪的沖刷路線、泥石流和滑坡區域，減輕受災害程度；提高人們的防災意識和受災應急能力，加強風險宣傳教育.山地、丘陵地區在應對臺風災害最重要的是對山地進行合理規劃和利用，規避風險.

平原地區主要的致災因子是大風和暴雨，造成城鎮內澇、洪水災害等現象，危及人民生命安全和社會的正常秩序，因此應制定詳細的防洪對策以及對抗臺風的應急管理工作機制.如政府應嚴格管理提高江河的蓄洪、排洪能力，加強江河的整治疏通，并充分利用各大中小型水庫的調洪、蓄洪能力，保證在臺風造成強降水時不會造成嚴重的洪水及內澇現象；應根據地形及交通條件制定合適的臺風災害應急撤離方案和路線，以及建立災害避難所，保證災前或受災時第一時間撤離保障人民的生命安全；定時檢查加固城鎮水利設施，提高農田受災的防御度，減輕臺風災害所造成的的財產損失.平原地區在應對臺風災害時最重要的是做好防洪抗洪的對策，盡量將災害所帶來的破壞降低到最小.

綜上所述，臺風所產生的的連鎖效應在不同地形區域所產生的次生災害有所不同，因此針對不同地形區域提出不同減災防御對策是非常有必要的.災前做好防災體系的完善，提高臺風強度突變的及時性和預報的準確性，為防御臺風特別是超強臺風打下堅實的基礎；災害中做好應急管理體系的完善，保證更少的人員傷亡和財產損失；災后做好修復工作以及受災人民的心理輔導.北方許多地區較少遭受臺風災害的影響，民眾防災意識和防范經驗及不足，此次“利奇馬”臺風北上就使許多城市沒能做好準備而造成很大程度的人員傷亡和財產損失，因此對于較少遭受臺風侵襲的地區也不可能掉以輕心.

5 結論與討論

1.采用國家氣候中心、中央氣象臺及浙江氣象局提供的“利奇馬”臺風期間的氣象、登陸強度、移動路徑、風情、雨情、水情等資料，國家減災網和國家電網上有關“利奇馬”臺風災情數據，建立“利奇馬”臺風數據庫，從而進行“利奇馬”臺風災害的特點及連鎖反應的研究分析.

2.根據“利奇馬”臺風的生成地點、時間、強度、路徑趨向及風情雨情等資料，研究分析得出“利奇馬”臺風在強度變化和登陸表現出登陸強度強、中心氣壓低、陸地滯留時間長、維持強度時間長的特點；在路徑上表現出移動速度緩慢、影響范圍廣的特點；在風雨方面表現為影響范圍廣、風雨強度大、持續時間長、極端性顯著的特點；在受災方面表現為連鎖效應顯著、成災強度大的特點.

3.基于“利奇馬”臺風的特點，根據“利奇馬”臺風的雨情、風情、水情數據，構建“利奇馬”臺風災害鏈成災模式.結果表明，“利奇馬”臺風主要產生臺風-暴雨、臺風-大風、臺風-風暴潮三種災害鏈，三種災害鏈共同致災引起山洪、泥石流、滑坡、巨浪、海水倒灌、海水堆積等次生災害，使得災情通過累計放大效應而遠超于單一災情所帶來的災害影響，造成人員傷亡以及大量的財產損失.

4.根據“利奇馬”臺風的特點及臺風災害連鎖效應，針對不同地形區域提出不同的防御減災對策.沿海地區在應對臺風災害最重要的是做好基礎防范設施建設，并提高大風和風暴潮預報的準確率，以預防為主，從源頭上減輕臺風災害所造成的人員傷亡和財產損失.山地、丘陵地區在應對臺風災害最重要的是對山地進行合理規劃和利用，調整產業結構，規避風險.平原地區在應對臺風災害時最重要的是做好防洪抗洪的對策，制定周全的臺風災害應急撤離方案和路線，以及建立災害避難所，保證災前或受災時第一時間撤離保障人民的生命安全.

構建了“利奇馬”臺風的災害鏈形成模式，分析了三種災害鏈所造成的連鎖效應，并提出不同地形區域所應該采取的防災減災對策，但對臺風災害鏈強度及風險的量度以及應對臺風災害的防御系統建設尚未深入研究，還需進一步討論.