《气象灾害调查与风险评估 沙尘暴》征求.docx

ICS 07. 060CCS A 47QX中 华人民共和国 气象行业标准QX/T148202X气象灾害调查与风险评估沙尘暴Meteorological disaster investigation and risk assessment sandstorms（点击此处添加与国际标准一致性程度的标识）（征求意见稿）本草案完成时间2022-7-6在提交反应意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。xxxx-xx-xx 发布xxxx-xx-xx 实施中国气象局 发布QX/T148202X结合对不同承灾体暴露度(E)和脆弱性(V)评估以及沙尘暴灾害的危险性指数(H)、孕灾环境敏 感指数(S),对沙尘暴灾害整体开展风险评估工作。沙尘暴灾害风险评估模型(R)如下：R = HxSxExV(3)式中：R特定承灾体沙尘暴灾害风险评估指标值H致灾因子危险性指数S孕灾环境敏感性指数E承灾体暴露度指数V承灾体脆弱性指数依据风险评估结果，针对不同承灾体，使用标准差方法，定义风险等级区间，可将沙尘暴灾害风险 按5级分区划分。风险等级划分标准见表(2)：表2沙尘暴灾害风险等级划分标准等级值等级名称标准I高R > (ave + a)II较高(ave + 0.5a) < R < (ave + a)III中(ave 0.5a) < R < (ave + 0.5a)IV低(ave a) < R < (ave 0.5a)V较低R < (ave a)表中：R一特定承灾体沙尘暴灾害风险指标值ave区域内非0风险指标值均值。一区域内非0风险值标准差各省可根据区域实际数据分布特征，对上述分级标准进行适当调整，也可使用百分位法、自然断点 法等方法划分等级。QX/T148202X附录A(资料性附录)数据处理方法1 .归一化处理方法归一化是将有量纲的数值经过变换，化为无量纲的数值，进而消除各指标的量纲差异。计算公式 为：X' ="一讥(A.1)xmaxxmin 式中：X，一归一化后的数据X样本数据X疝n样本数据中的最小值X7n以一样本数据中的最大值2 .沙化土地面积指数计算以LandsatTM遥感影像为源数据，通过不同地物光谱特征差异，找出土地沙化地物与沙化 数量关系，为沙化土地信息提取和定量分析提供依据。SEI = (TM7 . TMi)/(2 - TM7 + TMJ(A.2)式中：TMtLandsatTM影像的第1波段，T叫一LandsatTM影像的第7波段3 .土壤潜在可蚀性计算土壤可蚀性基础数据可用中国土壤数据库获取。该数据库中提供了土壤粒径、土壤有机质含 量和土壤碳酸钙含量等多项指标。SE = (29.09 + 0,31Sq + 017£ + 0.33Sa/q - 259。7n - 0.95Ca)/100(A.3)式中：Sa一土壤砂粒含量(5.5%93.6%)Sj一土壤粉砂含量(0.5%69.5%)Q土壤粘土含量(1.2%53.0%)0m一土壤有机质含量(。18%4.79%)Ca为碳酸钙含量(0.0%25.2%)4 .归一化植被指数计算10QX/T148202X归一化植被指数是反映地表植被覆盖状况的一种遥感指标。归一化植被指数NDVI,又称标准化植被指 数，定义为近红外波段NIRQ7 与可见光红波段RQ40.7|am)数值之差和这两个波段数值之和的比值，计算公式如下：NDVI = (NIR - R)/(NIR + R)(A.4)式中：NIR近红外波段R可见光红波段5 .植被覆盖度计算PC = (NDVI - NDVImin)/(NDVImax - NDVImin)(A.5)式中：FC植被覆盖度NDVI一归一化植被指数，久和NOU/m讥分别代表39月NDVI最大值和最小值6 .积雪指数计算积雪指数由积雪深度、积雪时间、积雪覆盖度来计算。积雪深度决定了积雪的影响程度，积 雪覆盖度决定了积雪的影响范围,而积雪日数那么决定了这种影响持续的时间，综合考虑这三种因素， 构建了积雪指数用以反映积雪在空间和时间的共同作用的影响程度。si = 2档lDi xTi xCi(A. 6)式中：口一积雪深度E积雪时间Q积雪覆盖度积雪深度D,计算：Di Dij(i = 1,2,. 12 J = 1,2,. 31)(A.7)式中：1Dii月平均积雪深度Djji月第j天的积雪深度。积雪时间T,计算：E = 2"口(0,1)(A.8)式中：1Tj-i月的平均积雪时间或积雪日数，11QX/T148202XD（O,1%i月第j天的积雪情况，有积雪为1,无积雪为0积雪覆盖度J计算：从空间尺度上，考虑积雪覆盖范围，求积雪覆盖度。q - u.yw X100 （A.9）式中：SCj积雪覆盖度，S行政区域面积，分子表达为积雪深度（二值化）区域并集叠加的行政区域面积7 .干燥度计算K = PE/P（A.10）式中：K一干燥度PE潜在蒸散量P降水量12QX/T148202X附录B(资料性附录)信息熠赋权法信息燧表示系统的有序程度，在多指标综合评价中，燧权法可以客观的反映各评价指标的权重。一 个系统的有序程度越高，那么端值越大，权重越小；反之，一个系统的无序程度越高，那么焙值越小，权重 越大。即对于一个评价指标，指标值之间的差距越大，那么该指标在综合评价中所起的作用越大；如果某 项指标的指标值全部相等，那么该指标在综合评价中不起作用。设评价体系是由m个指标n个对象构成的系统，首先计算第i项指标下第j个对象的指标值%所占 指标比重为：Pij = vnLJ (i = 1,2,fm;j = 1,2,(B. 1)由焙权法计算第i个指标的熠值Si：Si = ；£?=1Ptj LnPjj (i = 1,2,m; j = 1,2,(B. 2)mn J计算第i个指标的熠权，确定该指标的客观权重阴："二律。=12 ,m)(B.3)13QX/T148202X附录C(资料性附录)层次分析法可采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)来确定各评估因子的权重。利用层次分析法 确定权重，是将定量分析与定性分析结合起来，用决策者的经验判断各衡量目标之间能否实现的标准 之间的相对重要程度，并合理地给出每个决策方案的每个标准的权数。运用层次分析法解决问题的基本步骤如下：(1)建立层次结构模型(2)构造判断(成比照拟)矩阵通过各因素之间的两两比拟确定合适的标度。在建立层次结构之后，需要比拟因子及下属指标的 各个比重，为实现定性向定量转化需要有定量的标度，此过程需要结合专家打分最终得到判断矩阵表 格。设要比拟个因素产(yi，丫2,%)对目标z的影响，从而确定它们在z中所占的比重，每次取 两个因素和力用心,表示为与“对z的影响程度之比，按19的比例标度，见表(3),来度量 个被比拟的元素构成一个两两比拟(成比照拟)的判断矩阵，公式如下：A = (iy)nxn(C1)显然，判断矩阵具有性质：r a11a12 ciln ya21a22 "* a2nA = <>(C.2)<Q/m j式中：ctjj>0, aji = I/aij,= 1, G,j=l,2,几)表3比例标度表标度定义(比拟因素i与j)1因素i与j同样重要3因素i与j稍微重要5因素i与j较强重要7因素i与j强烈重要9因素i与j绝对重要2、 4、 6、 8两个相邻判断因素的中间值倒数因素i与J比拟得判断矩阵aij,那么因素j与i相比的判断 为 aji=l/aij(3)计算权重向量并做一致性检验14QX/T148202X判断矩阵A对应于最大特征值入max的特征向量W,经归一化后便得到同一层次相应因素对于上一 层次某因素相对重要性的权值。计算判断矩阵最大特征根和对应特征向量，并不需要追求较高的精确度, 这是因为判断矩阵本身有相当的误差范围。而且优先排序的数值也是定性概念的表达，故从应用性来考 虑也希望使用较为简单的近似算法。完成单准那么下权重向量的计算后，必须进行一致性检验。定义一致 性指标为：。=海(c.3)n=l式中：CI=O,有完全的一致性；CI接近于0,有满意的一致性；CI越大，不一致越严重。(4)层次总排序及其一致性检验计算某一层次所有因素对于最高层相对重要性的权值，称为层次总排序。这一过程是从最高层次 到最低层次依次进行的。15QX/T148202X附录D(资料性附录)专家打分法专家打分法也称为德尔菲法(Delphi),是指通过匿名方式征询有关专家的意见，对专家意见进行 统计、处理、分析和归纳，客观地综合多数专家经验与主观判断，对大量难以采用技术方法进行定量 分析的因素做出合理估算，经过多轮意见征询、反应和调整后，来确定各因子的权重系数。该方法确 定的权重系数能较好的反映出实际情况下各致灾因子在灾害形成过程的作用，但存在一定的主观因素。专家打分公式如下：H(1). 1)式中：此一单个致灾因子归一化后的危险值Wl为对应的权重，可采用专家打分法确定权重。综合风险指数H越大，综合风险越大。16QX/T148202X目 次前言III引言IV1范围52规范性引用文件53术语和定义53. 1 沙尘天气 sand and dust weather 54. 2 沙尘暴 Sandstorm 55. 3 强沙尘暴 Strong sandstorm 56. 4 特弓虽沙尘暴 Severe sandstorm 57. 5 扬沙 Blowing sand 68. 6 浮尘 Floating dust 69. 7 水平能见度 Horizontal visibility 610. 8 Al速 Wind speed 611. 9 可吸入颗粒物 PMio Inhalable particles PMio 612. 10 气溶胶光学厚度 Aerosol Optical Depth (AOD) 613. 11 沙化土地面积指数 Sandy Land ExtractionIndex (SEI) 614. 12 土地利用分类 Land use classification(LUC) 615. 13 土壤潜在可蚀性 Soil erodibility (SE) 616. 14 植被覆盖度 Fractional Vegetation Cover(FC) 717. 15 积雪指数 Snow Index(SI) 73.16 干燥度 Aridity Index(AI 或 K) 74灾害调查718. 1灾害事件调查74.2承灾体信息调查75灾害风险评估75.1危险性评估75. 2孕灾环境敏感性评估85. 3承灾体暴露度和脆弱性评估819. 4风险评估方法8附录 A (资料性附录)数据处理方法101 .归一化处理方法 102 .沙化土地面积指数计算103 .土壤潜在可蚀性计算104 .归一化植被指数计算105 .植被覆盖度计算116 .积雪指数计算11QX/T148202X7 .干燥度计算12附录B（资料性附录）信息燧赋权法13附录C（资料性附录）层次分析法14附录D（资料性附录）专家打分法16IIQX/T148202X本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导那么 第1局部：标准化文件的结构和起草规那么的规定 起草。本文件由全国气象防灾减灾标准化技术委员会(SAC/TC 345)提出并归口。本文件起草单位：中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所、国家气候中心、新疆维吾尔自治区气候中 心、兰州中心气象台、内蒙古自治区气象台、青海省气候中心、宁夏回族自治区气候中心本文件主要起草人：买买提艾力买买提依明、王国复、马明杰、王慧、王素艳、王豫、张太西、 杨建才、袁慧敏、李万志、高佳程、郑先念。IIIQX/T148202X开展沙尘暴灾害调查与风险评估，是提升沙尘暴灾害防灾减灾能力的基础性工作，通过开展调查, 摸清沙尘暴灾害风险隐患底数，全面客观认识沙尘暴灾害风险水平，提升沙尘暴灾害风险预报预警和管 理能力，为国家和地方各级政府有效开展沙尘暴灾害防治和应急管理工作提供科学决策依据。因此，有 必要建立沙尘暴灾害调查与灾害风险评估方法的统一规范和标准，气象灾害调查与风险评估一沙尘暴 拟由5个局部组成：一范围一规范性引用文件一术语和定义一灾害调查一灾害风险评估IVQX/T148202X气象灾害调查与风险评估沙尘暴1范围本文件规定了沙尘暴灾害调查的内容与方法以及风险评估与区划的技术方法。本文件适应于沙尘暴灾害调查、风险评估和风险管理。2规范性引用文件以下文件中的内容通过文中的规范性引用而构本钱文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件, 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T204802006沙尘暴天气等级GB/T30952012环境空气质量标准GB/T336732017水平能见度等级GB/T412802022卫星遥感影像植被覆盖度产品规范QX/T482007地面气象观测规范：第4局部一天气现象QX/T4772019沙尘暴、扬沙和浮尘的观测识别3术语和定义以下术语和定义适用于本文件。3. 1 沙尘天气 sand and dust weather风将地面尘土、沙粒卷入空中，使空气混浊的一种天气现象的统称，包括浮尘、扬沙、沙尘暴、强 沙尘暴和特强沙尘暴。来源：GB/T 204802006,定义2.12 沙尘暴 Sandstorm强风将地面尘沙吹起，使空气很混浊，水平能见度小于1km的天气现象。来源：GB/T 204802006,定义3.43 强沙尘暴 Strong sandstorm大风将地面尘沙吹起，使空气非常混浊，水平能见度小于500m的天气现象。来源：GB/T 204802006,定义3.54 特强沙尘暴 Severe sandstorm狂风将地面尘沙吹起，使空气特别混浊，水平能见度小于50m的天气现象。来源：GB/T 204802006,定义3.6QX/T148202X3. 5 扬沙 Blowing sand风将地面沙尘吹起，使空气相当混浊，水平能见度在1.0km10.0km的天气现象。来源：GB/T 204802006,定义3.33. 6 浮尘 Floating dust当天气条件为无风或平均风速S3.0 m/s时，尘沙浮游在空中，使水平能见度小于10.0km的天气现 象。来源：GB/T 204802006,定义3.23. 7 水平能见度 Horizontal visibility水平观测时，视力正常的人在当时的天气条件下，能够从天空背景中看到或识别出的目标物(黑色， 大小适度)的最大水平距离；夜间是指中等强度的发光体能被看到或识别的最大水平距离，单位为米(m) 或千米(km)。来源:GB/T 336732017,定义2.13. 8 风速 Wind speed单位时间内空气在水平方向上的位移，单位为米每秒(m/s)、千米每小时(km/h) o来源：GB/T 2048020063. 9 可吸入颗粒物 PMio Inhalable particles PMio环境空气中空气动力学当量直径小于或等于的颗粒物。来源：GB/T30952012,定义3.33. 10 气溶胶光学厚度 Aerosol Optical Depth (AOD)介质的消光系数在垂直方向上的积分，用来描述气溶胶对光的削减作用或大气混浊程度的关键物理 量。3. 11 沙化土地面积指数 Sandy Land Extraction Index (SEI)沙化土地面积指数是土地沙化物与沙化数量关系的遥感指标。沙化土地是指各种气候条件下，由于 各种因素形成的地表呈现以沙物质为主要标志的退化土地。沙化土地，包括已经沙化的土地和具有明显 沙化趋势的土地。3. 12 土地利用分类 Land use classification(LUC)土地利用分类是指根据土地用途的差异、利用的方式、经营的特点和覆盖的特征等因素对土地进 行的分类。3. 13 土壤潜在可蚀性 Soil erodibility (SE)QX/T148202X土壤潜在可蚀性是表征土壤性质对侵蚀敏感程度的指标，是进行土壤侵蚀和水土流失定量评价的 重要依据。3. 14 植被覆盖度 Fractional Vegetation Cover（FC）单位面积内植被冠层（包括叶、茎、枝）垂直投影面积所占的比例。来源：GB/T 412802022 定义3.215 积雪指数 Snow Index（SI）反映某行政区域内特定时间尺度上的积雪深度、积雪时间、积雪覆盖范围内的综合指数。4. 16 干燥度 Aridity Index（AI 或 K）干燥度，又称干燥指数，是表征气候干燥程度的指数。定义为某地一定时段内可能的蒸发量与同 期降水量的比值。4灾害调查1灾害事件调查选择发生沙尘天气（含沙尘暴、强沙尘暴、特强沙尘暴、扬沙、浮尘）多年平均日数（单位为日/年（d/a）、 春夏季气溶胶光学厚度多年平均值（AOD）以及沙尘天气发生时的最大或极大风速平均值（单位为米/秒 （m/s）、最低水平能见度（单位为千米（km）、可吸入颗粒物（可选）作为沙尘暴灾害致灾因子。4.2承灾体信息调查调查相应承灾体信息，包括承灾体暴露度要素、脆弱性要素。暴露度要素主要表征人口、经济、农 作物等承灾体暴露度；脆弱性要素可采用区域范围内沙尘暴灾害受灾人口、直接经济损失、受灾面积、 灾损率等作为评价敏感性的指标来表征脆弱性。5灾害风险评估危险性评估采用信息嫡赋权法（附录B）、层次分析法（附录C）或专家打分法（附录D）等对归一化处理（附录A） 后的上述沙尘暴致灾因子分别赋予权重，加权相加后得到沙尘暴灾害的危险性评估指数Hazard（H）o沙尘暴灾害危险性评估指数（H）,可使用标准差等方法，将沙尘暴灾害危险性分为4级 表（1）。表1沙尘暴灾害危险性等级划分标准等级值等级名称标准I高Hazard > (ave + a)II较高ave < Hazard < (ave + a)III低(ave - a) < Hazard < ave7QX/T148202X等级值等级名称标准IV较低Hazard < (ave a)表中：Hazard一危险性评估指数ave区域内非0危险性指标值均值，。一区域内非0危险性指标值标准差。各省可根据区域实际数据分布特征，对上述分级标准进行适当调整，也可使用百分位法、自然断点 法等方法划分等级。5.1 孕灾环境敏感性评估沙尘暴孕灾环境主要考虑沙化土地面积、土地利用分类、土壤潜在可蚀性、植被覆盖度（多年平均 最大植被覆盖度、多年平均春季植被覆盖度、多年平均夏季植被覆盖度）、积雪指数（冬季积雪指数、 春季积雪指数）或干燥度等因子对沙尘暴灾害形成的综合影响。综合考虑各影响因子对调查区域孕灾环 境的不同贡献程度，运用信息端赋权法（附录B）、层次分析法（附录C）或专家打分法（附录D）设置相应 的权重，加权求和计算得到孕灾环境敏感性评估指数（S）。5.2 承灾体暴露度和脆弱性评估暴露度评估可采用区域范围内人口密度、地均GDP、农作物种植面积比例等作为评价指标（E）,来表 征人口、经济、农作物等承灾体暴露度。对各评价指标进行归一化处理（附录A）,得到不同承灾体的暴 露度指数。e = 3（I）式中：N评估单元内的承灾体数量F评估单元的面积脆弱性评估以区域范围内受灾人口、直接经济损失、主要农作物受灾面积与总人口、生产总值（GDP）、 农作物总种植面积之比作为脆弱性指标为例，脆弱性指数（吊）计算方法如下：匕=7（2）式中：匕一为第i类承灾体脆弱性指数Sv为受灾人口、直接经济损失或受灾面积S总人口、生产总值或农作物种植总面积对各评价指标进行归一化处理（附录A）,得到不同承灾体的脆弱性指数风险评估方法