摘要 根據自然災害風險評估理論，利用閃電定位資料、地理信息數據、社會經濟數據以及雷電災情等數據，采用層次分析法(AHP法)，從致災因子的危險性、承災體的暴露度和承災體的脆弱性方面，研究雷電災害風險評估及區劃方法，建立起評價指標與風險評估的定量關系，形成了河南省雷電災害風險評估的方法.同時，結合GIS技術，形成了致災因子危險性分布圖、承災體的暴露度分布圖和承災體的脆弱性分布圖，最終疊加形成河南省雷電災害綜合風險區劃圖.區劃結果表明：高風險區主要位于豫東和豫西北大部分地區，低風險區主要位于豫北和豫西南部分地區.

　　關鍵詞 層次分析法;GIS技術;雷電災害;風險區劃

　　《氣象科學》Scientia Meteorologica Sinica(雙月刊)1980年創刊，是學術性季刊，主要刊登氣象科學各分支領域的科研學術論文、短論和技術總結，國內外氣象科學新理論、新技術的綜合評述和氣象科學學術動態報道等。

　　0 引言

　　雷電災害是一種嚴重的自然災害，能夠造成人畜傷亡、建筑物損壞和電子設備受損，還可能誘發火災和爆炸等次生災害[1].目前對雷電災害的研究以雷電防護技術為主，如雷電起電機理、雷電產生過程等，而雷電現象的大氣物理機制研究則為雷電預報預警和防雷減災工作提供了基礎理論支持.然而雷電災害風險評估和預警研究還沒有形成一個系統的理論體系或評估方法，就目前的預報水平而言，還不能實現雷電的精確預報.因此，雷電災害評估與區劃對防雷減災具有重要意義，雷電災害評估和預警也將成為雷電研究的熱點[2].

　　2010年4月1日起實施的《氣象災害防御條例》規定：“縣級以上地方人民政府應當組織氣象等有關部門對本行政區域內發生的氣象災害的種類、次數、強度和造成的損失等情況開展氣象災害普查，建立氣象災害數據庫，按照氣象災害的種類進行氣象災害風險評估，并根據氣象災害分布情況和氣象災害風險評估結果，劃定氣象災害風險區域.”因此，劃定以雷電災害數據庫為基礎的雷電災害風險區域是履行氣象主管機構行政職能的迫切需要.通過雷電災害風險區劃，可以為氣象災害綜合風險區劃充實內容，并為氣象災害防御規劃的編制奠定必要基礎.

　　近年來，隨著閃電定位系統的建立，雷電觀測由人工觀測轉變為自動觀測，雷電風險區劃更多地開始采用閃電定位系統資料作為基礎研究數據.相關文獻確定風險區劃指標權重的方法主要有“經驗法”、“專家打分”及“層次分析法”等[3-8]，其中，層次分析法能更加明確各指標所起作用的差異性.根據自然災害系統理論和自然災害風險評估理論對雷電進行風險區劃研究相對較少，而關于雷電災害風險區劃的研究也大多是以縣為單元的分析[9-11]，精細化程度不高.隨著 GIS 技術的飛速發展，地理信息數據在氣象領域發揮著越來越廣泛的應用，把 GIS 技術用于氣象災害風險區劃中，將大大提高氣象災害風險區劃的準確性.本文把層次分析法和GIS中柵格分析應用于河南省雷電災害風險區劃中，使權重確定更為科學，柵格化的風險區劃分析更為精細.

　　河南地處中緯度地帶，位于我國的中東部，地形復雜，有山地、平原、丘陵等.河南地跨暖溫帶和北亞熱帶兩大自然單元，處于我國東部

　　季風區內，四季分明、雨熱同期、氣候復雜多樣，雷電是常見的氣象災害之一，每年都會造成較大的經濟損失和人員傷亡[11].為了有效規避風險，達到優化資源配置，并為防災減災工作提供理論支持，開展雷電災害風險區劃研究是非常必要的.

　　1 資料來源與歸一化處理

　　1.1 數據來源

　　本文使用的資料有：1)閃電資料來源于中國科學院空間科學與應用研究中心提供的ADTD閃電監測定位資料(2007—2017年)，其19個ADTD閃電監測定位系統探測子站(雷擊探測儀)分布于河南省不同地理位置;2)人口經濟數據來源于《河南省統計年鑒2017》發布的2016年統計數據;3)雷災資料(2007—2017年)來源于河南省各市記錄上報的雷電災害事故，由人工統計;4)地理信息數據包括地面高程、行政區劃、土壤電導率、土地利用等數據均來源于河南省氣象科學研究所.

　　1.2 多種資料歸一化處理

　　雷電災害風險區劃需要對多種指標進行加權綜合，為了消除各指標的量綱差異，對每一個指標值進行歸一化處理，各指標歸一化計算公式為

　　其中Dij是 j 站(格) 點第 i 個指標的歸一化值，Aij是 j站(格)點第i個指標值，mini和maxi分別是第i個指標值中的最小值和最大值.

　　2 雷電災害風險區劃的理論和方法

　　2.1 區劃模型的建立

　　自然災害風險指若干年內可能達到的災害程度及其發生的可能性.一般而言，自然災害風險是危險性、暴露性和脆弱性相互綜合作用的結果.根據標準自然災害風險數學公式，結合雷電災害風險概念框架，利用加權綜合評價法(WCA)和層次分析法(AHP)，建立如圖1所示雷電災害風險指數模型.

　　其中：LDRI為雷電災害風險指數(其量值記為ILDR);H為致災因子危險性，α為致災因子危險性權重;E為承災體暴露度，β為承災體暴露度權重;F為承災體脆弱性，γ為承災體脆弱性權重;δ、ε、ξ、η、θ、ι、κ、λ、μ、ν分別為相應指標的權重.

　　2.2 AHP法

　　雷電災害風險區劃的關鍵是指標及其權重的確定.目前在風險區劃中確定權重最廣泛也最理想的是AHP法(層次分析法)，它是一種定性分析和定量分析有機結合在一起的系統分析和決策的新方法[12].用AHP法進行分析主要有以下幾個步驟：

　　1)建立層次結構模型：將問題所包含的因素分層，可以劃分為最高層、中間層、最低層.最高層表示解決問題的目的;中間層是為實現總目標而采取的措施、方案、政策，一般分為策略層、約束層、準則層等;最低層是用于解決問題的各種措施、政策、方案等.

　　2)構造判斷矩陣：建立遞階層次結構之后，就需要對處于上層某一元素支配的所有元素構造兩兩比較判斷矩陣.

　　3)標度的確定：層次分析方法在建立判斷矩陣時所用的標度有多種形式，本文采用Saaty[13]提出的1～9之間整數及其倒數比例標度法進行標度.