海平面上升風(fēng)險評估和區(qū)劃技術(shù)導(dǎo)則

海平面上升風(fēng)險評估和區(qū)劃技術(shù)導(dǎo)則Guidelineforriskassessmentandzoningofsealevelrise目次TOC\o"1-5"\h\z目次 II前言 IV\o"CurrentDocument"1范圍 1\o"CurrentDocument"2規(guī)范性引用文件 1\o"CurrentDocument"3術(shù)語和定義 14工作原則 24.1分尺度原則 24.2可靠性原則 24.3綜合性原則 24.4系統(tǒng)性原則 25工作程序 25.1工作步驟 25.2資料收集 25.3風(fēng)險分析 25.4風(fēng)險區(qū)劃 25.5成果制圖 3\o"CurrentDocument"5.6報(bào)告編制 36國家尺度評估和區(qū)劃 36.1工作目的 3\o"CurrentDocument"6.2評估區(qū)域與評估單元 36.3資料收集 3\o"CurrentDocument"6.4風(fēng)險評估框架和指標(biāo)體系構(gòu)建 36.5危險性評估 36.6脆弱性評估 46.7風(fēng)險值計(jì)算 4\o"CurrentDocument"6.8風(fēng)險等級劃分 4\o"CurrentDocument"6.9成果圖件制作 46.10評估報(bào)告編制 47省尺度評估和區(qū)劃 4工作目的 4\o"CurrentDocument"評估區(qū)域與評估單元 5\o"CurrentDocument"7.3全省風(fēng)險綜合評估和區(qū)劃 5\o"CurrentDocument"7.4重點(diǎn)沿海地區(qū)風(fēng)險評估與區(qū)劃 5\o"CurrentDocument"成果圖件制作 5評估報(bào)告編制 58成果管理 58.1審查與驗(yàn)收 5\o"CurrentDocument"8.2成果匯總與管理 5\o"CurrentDocument"8.3更新 6附錄A（資料性附錄）海平面上升分析預(yù)測方法 7\o"CurrentDocument"2確定性部分模型 73尋找周期 84周期顯著性檢驗(yàn) 8\o"CurrentDocument"5殘差序列性質(zhì)的檢驗(yàn) 96建立模型及其求解 10\o"CurrentDocument"附錄B（規(guī)范性附錄）國家尺度海平面上升風(fēng)險評估方法 121風(fēng)險指標(biāo)體系 12\o"CurrentDocument"2指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理 13\o"CurrentDocument"3風(fēng)險評估模型 13\o"CurrentDocument"4風(fēng)險等級劃分 14附錄C（資料性附錄）指標(biāo)權(quán)重計(jì)算方法 151層次分析法 15\o"CurrentDocument"2遞階層次結(jié)構(gòu)的建立 15\o"CurrentDocument"3構(gòu)造判斷矩陣 15\o"CurrentDocument"4層次單排序及一致性檢驗(yàn) 16\o"CurrentDocument"5層次總排序及一致性檢驗(yàn) 17\o"CurrentDocument"附錄D（資料性附錄）沿海重點(diǎn)地區(qū)海平面上升風(fēng)險評估與區(qū)劃方法 191資料收集 19\o"CurrentDocument"2海平面上升分析與預(yù)測 19\o"CurrentDocument"3海平面上升背景下的潮汐特征分析 19\o"CurrentDocument"4海平面上升背景下的風(fēng)暴潮災(zāi)害分析 19\o"CurrentDocument"5海平面上升背景下的海岸侵蝕分析 19\o"CurrentDocument"D.6海平面上升最大可能影響分析 19\o"CurrentDocument"D.7風(fēng)險評估 19\o"CurrentDocument"8劃分風(fēng)險等級 20\o"CurrentDocument"附錄E（規(guī)范性附錄）海平面上升風(fēng)險評估和區(qū)劃技術(shù)報(bào)告格式 211封面 21\o"CurrentDocument"E.2封二 21\o"CurrentDocument"E.3目錄 21\o"CurrentDocument"E.4前言 21\o"CurrentDocument"E.5正文 21本導(dǎo)則由國家海洋局提出。本導(dǎo)則起草單位：國家海洋信息中心。本導(dǎo)則主要起草人：李響、劉克修、段曉峰、付世杰、范文靜、張建立、林峰竹。本導(dǎo)則為首次制定。海平面上升風(fēng)險評估和區(qū)劃技術(shù)導(dǎo)則1范圍本導(dǎo)則規(guī)定了海平面上升風(fēng)險評估和區(qū)劃的術(shù)語、工作原則、工作程序、資料收集與處理、評估內(nèi)容和方法以及成果制作和管理等。本導(dǎo)則適用于中國沿海地區(qū)的海平面上升風(fēng)險評估和區(qū)劃。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本導(dǎo)則的引用而成為本導(dǎo)則的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本導(dǎo)則，然而，鼓勵根據(jù)本導(dǎo)則達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本導(dǎo)則。GB/T17839-2011警戒潮位核定方法GB/T12897-2006國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范GB/T12898-2006國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范GB/T14914-2006海濱觀測規(guī)范GB/T12763-2007海洋調(diào)查規(guī)范GB/T21010-2007土地利用現(xiàn)狀分類HY/T134-2010海平面觀測與影響評價HY/T058-2010海洋調(diào)查觀測監(jiān)測檔案業(yè)務(wù)規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1海平面meansealevel指一段時間內(nèi)的水位平均值。3.2海平面上升sealevelrise指在全球變暖背景下海水膨脹、極地冰蓋和陸源冰川融化引起全球平均海平面的升高，以及由于氣溫、海溫、氣壓、海流、季風(fēng)、徑流、降水以及地面沉降等的作用，導(dǎo)致的局地平均海平面升高。3.3海平面上升風(fēng)險riskofsealevelrise指在一定條件下和一定時期內(nèi)海平面上升可能發(fā)生的各種結(jié)果的變動程度。3.4海平面上升風(fēng)險評估riskassessmentofsealevelrise指對一定時期內(nèi)風(fēng)險區(qū)遭受不同強(qiáng)度海平面上升的可能性及其可能造成的后果進(jìn)行的定量分析和評估。3.5海平面上升風(fēng)險區(qū)劃riskzoningofsealevelrise指在海平面上升風(fēng)險的定量化評估結(jié)果上，對海平面上升的風(fēng)險進(jìn)行空間區(qū)域單元上的劃分。4工作原則4.1分尺度原則應(yīng)遵從研究區(qū)域的實(shí)際特點(diǎn)，分為國家尺度、省尺度，各尺度的評估目的，評估要素、評估方法以及評估成果等應(yīng)有區(qū)分而又相互銜接。4.2可靠性原則對資料來源、數(shù)據(jù)精度及數(shù)據(jù)質(zhì)量等有明確的描述，數(shù)據(jù)要通過質(zhì)量控制審核，對不同來源的資料應(yīng)該進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化或歸一化，保證所用資料權(quán)威可靠。4.3綜合性原則綜合考慮海平面上升風(fēng)險的自然過程、社會經(jīng)濟(jì)狀況、成災(zāi)機(jī)制等特點(diǎn)，開展海平面上升風(fēng)險綜合區(qū)劃。4.4系統(tǒng)性原則基于海平面上升致災(zāi)機(jī)理，綜合考慮致災(zāi)因子危險性、承災(zāi)體分類分布及脆弱性、沿海防災(zāi)減災(zāi)能力，系統(tǒng)分析海平面上升風(fēng)險。5工作程序5.1工作步驟評估與區(qū)劃工作按如下步驟進(jìn)行，包括資料收集、風(fēng)險分析、風(fēng)險區(qū)劃、成果制圖和報(bào)告編制。5.2資料收集收集沿海地區(qū)海平面上升有關(guān)觀測數(shù)據(jù)及影響信息，地面高程、基礎(chǔ)地理、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境以及背景環(huán)境數(shù)據(jù)；必要時開展補(bǔ)充實(shí)地調(diào)查，保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性和準(zhǔn)確性。5.3風(fēng)險分析依據(jù)評估區(qū)域海平面上升的分析預(yù)測結(jié)果，評估海平面上升的可能影響，建立風(fēng)險評估指標(biāo)體系，評估各單元的海平面上升風(fēng)險程度。5.4風(fēng)險區(qū)劃根據(jù)計(jì)算的海平面上升風(fēng)險值的大小和中國沿海地區(qū)海平面上升及影響的現(xiàn)狀，建立海平面上升風(fēng)險等級劃分標(biāo)準(zhǔn)并將風(fēng)險程度分級。5.5成果制圖根據(jù)風(fēng)險分析和風(fēng)險區(qū)劃結(jié)果制作成果圖件。5.6報(bào)告編制編制海平面上升風(fēng)險評估和區(qū)劃報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括應(yīng)對海平面上升對策建議。6國家尺度評估和區(qū)劃6.1工作目的面向國家沿海戰(zhàn)略規(guī)劃等宏觀需求，分析評估中國沿海的海平面上升風(fēng)險，編制比例尺不低于1:100萬的全國沿海海平面上升風(fēng)險評估及區(qū)劃成果圖，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展規(guī)劃、沿海重大工程選址、國家防災(zāi)減災(zāi)決策提供科學(xué)依據(jù)。6.2評估區(qū)域與評估單元國家尺度風(fēng)險評估的區(qū)域?yàn)橹袊睾５貐^(qū)，按照縣級沿海行政單元劃分評估單元。6.3資料收集收集各評估單元的相關(guān)評估數(shù)據(jù)信息，包括海平面上升數(shù)據(jù)和影響信息以及沿海地面高程、基礎(chǔ)地理、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境和背景環(huán)境等數(shù)據(jù)。6.4風(fēng)險評估框架和指標(biāo)體系構(gòu)建構(gòu)建國家尺度風(fēng)險評估框架，分別從危險性和脆弱性兩個方面確定海平面上升風(fēng)險評估和區(qū)劃的指標(biāo)體系，根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)的特征和影響程度不同，設(shè)定各評估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。6.5危險性評估海平面上升的危險性評估主要考慮沿海地區(qū)的海平面上升狀況、特征潮位狀況、地面高程狀況和海岸狀況等，分別選用海平面上升速率、當(dāng)?shù)仄骄辈?、沿海地面高程狀況、海岸線類型和穩(wěn)定性作為評估指標(biāo)。6.5.1海平面上升分析與預(yù)測分析中國沿海海平面的長期變化趨勢以及年代際、年際和季節(jié)變化特征，計(jì)算各岸段的海平面上升速率，對未來中國沿海海平面上升情況作出預(yù)估。海平面上升的統(tǒng)計(jì)分析預(yù)測方法見附錄A。6.5.2潮汐特征分析在海平面上升背景下潮汐特征變化劇烈的地區(qū)易于造成較重影響，危險性較高，利用沿海驗(yàn)潮資料分析各岸段的潮汐特征，計(jì)算各岸段的平均潮差。6.5.3地面高程狀況分析地面高程低于5m的沿海地區(qū)極易受到海平面上升的直接影響，計(jì)算各評估單元沿海地區(qū)面積占評估單元總面積的比例，作為高程狀況指標(biāo)的數(shù)量值。其中沿海地區(qū)面積利用DEM數(shù)據(jù)計(jì)算獲得，選取與海相連且地面高程低于5m的范圍作為沿海地區(qū)。6.5.4岸段海岸狀況分析根據(jù)各評估單元所轄岸段的海岸線類型和穩(wěn)定性，判定各單元的易受海平面上升影響的程度，采用分級賦值法對各評估單元的海岸狀況進(jìn)行數(shù)量化（見附錄B）。6.5.5危險性指數(shù)計(jì)算獲取各縣級行政單元的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值，利用分級賦值法和加權(quán)平均法計(jì)算各評估單元的危險性指數(shù)值（見附錄B），指數(shù)值的大小即反映各評估單元危險性程度的高低。利用層次分析方法計(jì)算各評估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，層次分析法見附錄C。6.6脆弱性評估海平面上升的脆弱性評估主要考慮沿海地區(qū)的社會和經(jīng)濟(jì)狀況，分別選用人口數(shù)（人口密度）和GDP（地均GDP）作為脆弱性指標(biāo)。獲取各縣級行政單元的指標(biāo)數(shù)值，利用分級賦值法和加權(quán)平均法計(jì)算各評估單元的脆弱性指數(shù)值（見附錄B），指數(shù)值的大小即反映各評估單元脆弱性程度的高低。利用層次分析方法計(jì)算各評估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，層次分析法見附錄C。6.7風(fēng)險值計(jì)算根據(jù)6.4和6.5得到的危險性和脆弱性指數(shù)值，利用風(fēng)險計(jì)算公式：風(fēng)險（R）=危險性（H）X脆弱性（V）計(jì)算得到各評估單元的風(fēng)險指數(shù)值，風(fēng)險值的大小即反映了該評估單元風(fēng)險程度的高低。6.8風(fēng)險等級劃分根據(jù)計(jì)算的海平面上升風(fēng)險值的大小和中國沿海地區(qū)海平面上升及影響的現(xiàn)狀，設(shè)定風(fēng)險等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，將各評估單元的海平面上升風(fēng)險區(qū)劃為低風(fēng)險、中等風(fēng)險、較高風(fēng)險和高風(fēng)險等四級。6.9成果圖件制作繪制中國沿海地區(qū)海平面上升風(fēng)險評估和區(qū)劃的相關(guān)圖件，制圖應(yīng)符合《海洋災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃制圖標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定和要求。主要成果圖件包括：a） 中國沿海地區(qū)各岸段海平面變化狀況分布圖b） 中國沿海各縣級評估單元海平面上升危險性分布圖c） 中國沿海各縣級評估單元海平面上升脆弱性分布圖d） 中國沿海各縣級評估單元海平面上升風(fēng)險程度分布圖e） 中國沿海各縣級評估單元海平面上升風(fēng)險等級區(qū)劃圖6.10評估報(bào)告編制編制中國沿海海平面上升風(fēng)險評估與區(qū)劃技術(shù)報(bào)告，報(bào)告的內(nèi)容和格式見附錄E。7省尺度評估和區(qū)劃7.1工作目的省尺度風(fēng)險評估面向省級沿海發(fā)展規(guī)劃的宏觀需求，風(fēng)險評估省域沿海地區(qū)的海平面上升風(fēng)險，編制比例尺不低于1:25萬的風(fēng)險評估及區(qū)劃圖，為沿海工程設(shè)計(jì)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)及沿海經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展布局等提供科學(xué)依據(jù)。7.2評估區(qū)域與評估單元省尺度風(fēng)險評估的區(qū)域?yàn)槭〖壭姓挝凰牭难睾５貐^(qū)，按照鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）級沿海行政單元劃分評估單元。7.3全省風(fēng)險綜合評估和區(qū)劃全省的風(fēng)險評估和區(qū)劃的工作內(nèi)容和方法參見國家尺度評估。7.4重點(diǎn)沿海地區(qū)風(fēng)險評估與區(qū)劃針對沿海易受海平面上升影響的主要脆弱區(qū)，面向沿海地方政府防災(zāi)減災(zāi)需求，計(jì)算海平面上升可能的淹沒范圍及水深，結(jié)合高分辨率數(shù)字地面高程和基礎(chǔ)地理信息，綜合評估致災(zāi)因子危險性、承災(zāi)體脆弱性及風(fēng)險，為工程設(shè)計(jì)、避難選址、災(zāi)害保險及應(yīng)急疏散等提供科學(xué)依據(jù)。重點(diǎn)沿海地區(qū)風(fēng)險評估與區(qū)劃的工作內(nèi)容和方法參見附錄D。7.5成果圖件制作繪制省尺度沿海地區(qū)海平面上升風(fēng)險評估和區(qū)劃的相關(guān)圖件，制圖應(yīng)符合《海洋災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃制圖標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定和要求。主要成果圖件包括：a） 沿海省各岸段海平面變化狀況分布圖b） 沿海各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）級評估單元海平面上升危險性分布圖c） 沿海各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）級評估單元海平面上升脆弱性分布圖d） 沿海各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）級評估單元海平面上升風(fēng)險程度分布圖e） 沿海各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）級評估單元海平面上升風(fēng)險等級區(qū)劃圖f） 重點(diǎn)沿海地區(qū)海平面上升最大可能影響范圍圖g） 重點(diǎn)沿海地區(qū)主要承災(zāi)體海平面上升影響狀況圖h） 重點(diǎn)沿海地區(qū)海平面上升風(fēng)險區(qū)劃圖7.6評估報(bào)告編制編制省尺度海平面上升風(fēng)險評估與區(qū)劃技術(shù)報(bào)告，報(bào)告的內(nèi)容和格式見附錄E。8成果管理8.1審查與驗(yàn)收海平面上升風(fēng)險評估和區(qū)劃成果須應(yīng)通過專家組的技術(shù)審查和驗(yàn)收，專家組應(yīng)由包括相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)專家和涉災(zāi)部門行政管理人員組成。8.2成果匯總與管理海平面上升風(fēng)險評估工作通過技術(shù)審查和驗(yàn)收后，全過程中的原始資料、分析結(jié)果、技術(shù)報(bào)告與風(fēng)險圖等成果資料進(jìn)行匯總整編，并按照HY/T058-2010的歸檔要求歸檔，相關(guān)圖件成果匯交至納入海洋災(zāi)害風(fēng)險評估和區(qū)劃成果信息管理系統(tǒng)，實(shí)行動態(tài)管理。8.3更新海平面上升風(fēng)險評估和區(qū)劃成果應(yīng)根據(jù)自然環(huán)境變化、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新等因素適時進(jìn)行更新，更新周期一般不超過5年；當(dāng)評估區(qū)域內(nèi)環(huán)境或經(jīng)濟(jì)發(fā)生重大變化應(yīng)及時重新評估。附錄A（資料性附錄）海平面上升分析預(yù)測方法1隨機(jī)動態(tài)模型海平面變化統(tǒng)計(jì)分析方法主要有隨機(jī)動態(tài)、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析、灰度與Barnett等模型等。這里采用的隨機(jī)動態(tài)模型是一種非常實(shí)用而高效的分析方法，尤其適用長時間序列海平面資料，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海平面變化分析預(yù)測。隨機(jī)動態(tài)分析預(yù)測模型利用功率譜分析方法尋找海平面變化周期，使用F檢驗(yàn)法確定周期的顯著性，根據(jù)殘差序列性質(zhì)，建立海平面上升分析預(yù)測的模型。某一時間序列匕（。［記為Y（t）］，設(shè)有N個月均海平面計(jì)算，將其分解為下面的疊加形式：Y（t）=T（t）+P（t）+X（t）+a（t） （A.1）其中，Y（t）為月海平面值；T（t）為確定性趨勢項(xiàng)；P（t）為確定性的周期項(xiàng)；X（t）為一剩余隨機(jī)序列；a（t）為白噪聲序列。只要找出序列中確定性部分和隨機(jī)性部分的具體表達(dá)形式及系數(shù)，即可對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合并采用外推進(jìn)行預(yù)報(bào)。2確定性部分模型對于確定性的T（t）：T（t）=氣+B01 （A.2）其中，A0為起始月（t=0）的海平面，B0為待定的海平面的線性變化速率。假設(shè)在序列中找到了k個周期項(xiàng)，則周期項(xiàng)為：E 2兀 一.2兀（A.3）一iTi=1 i、, [a（A.3）一iTi=1 ii其中，氣、b為與周期t.相對應(yīng)的待定系數(shù)，它們與該周期的振幅Ai、初相9i的關(guān)系為:A=(a2+b2)1/2、中=tan-1(a/b)iii i ii，從而初步模型可寫為：（A.4）礦- ,2兀、，.，2（A.4）Y(t)=A+Bt+—+^^[acos(—t)+bsin(—t)]0 0 iTiT序列中隱含的周期用最大熵譜方法尋找。理論上，要求解得到精確的趨勢項(xiàng)，就要求數(shù)據(jù)中的周期項(xiàng)盡可能地消除，而要求出真實(shí)的周期，就必須將數(shù)據(jù)平穩(wěn)化，因而就要去掉趨勢項(xiàng)。這里解決此問題的方法是：將線性趨勢和周期求出后，將原始數(shù)據(jù)中的周期部分去掉，求出剩余數(shù)據(jù)中的趨勢項(xiàng)，將這一趨勢項(xiàng)代回原始數(shù)據(jù)中，從中去掉該趨勢項(xiàng)，這樣得到的數(shù)據(jù)將比上一次的數(shù)據(jù)更接近平穩(wěn)的要求，對這一序列進(jìn)行周期分析，從而可以得到較上次更理想的周期。這種過程可以繼續(xù)下去，直到通過平穩(wěn)性檢驗(yàn)。3尋找周期周期的尋找極為重要，試算表明，找出的周期準(zhǔn)確與否與擬合誤差（尤其是預(yù)測誤差）有很大的關(guān)系。為此，通過試驗(yàn)多種尋找周期的方法，諸如功率譜分析法、周期圖法、方差分析法等，最終確定用功率譜分析方法尋找周期比較理想。功率譜常用的算法有兩種，一是直接計(jì)算，二是落后自相關(guān)方法。1） 直接計(jì)算方法，就是利用諧波分析方法，計(jì)算不同階數(shù)的諧波振幅，振幅大表示能量強(qiáng)，因此也稱功率譜密度。2） 落后自相關(guān)方法。對一個時間序列先求其不同落后時間步長（c）的自相關(guān)或者自協(xié)方差，然后對自相關(guān)或者自協(xié)方差函數(shù)進(jìn)行諧波分析，以此來檢測周期。如一個時間序列有5年周期，那么落后步長為5、10、15...時，自相關(guān)或者自協(xié)方差函數(shù)就會周期性地出現(xiàn)極大值，用諧波能很好的檢測出來。如果落后步長取得較長的話，會提高對低頻部分的檢測分辨率，但是計(jì)算落后相關(guān)使用的資料會變少，從而降低資料的自由度從而影響結(jié)果可靠性。如果落后步長取得太短又不利于低頻周期的檢測。理論分nn n析指出，落后步長可以取仍-3左右，實(shí)際計(jì)算中常常取c=3左右。計(jì)算出來的功率譜值如果有峰值，那么對應(yīng)的周期可能明顯，是否顯著還需要進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。根據(jù)所分析的原時間序列的特性判斷是紅噪聲譜還是白噪聲譜，然后分別用不同的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。具體計(jì)算步驟為：決定最大落后步長（c=m），計(jì)算落后自相關(guān)系數(shù)：一，、 1n-c,y—y.,y—y、R（c）= 羅（一）（一）其中c=0， ，M；????（A5）, ，???，上V_!_， ?=n—cbbf=1 y y計(jì)算功率譜粗譜密度：人B m-1 丸kcSk=mM[R（0）+2/R（c）cos（ ）+R（M）cos（兀k）],……（a.6）c=1其中系數(shù)Bk為：Bk=1,k=其中系數(shù)Bk為：Bk=1/2k=0,M卜 二 計(jì)算平滑功率譜密度值。上式中S為功率譜粗譜密度值，通常還有對其進(jìn)行平滑處理來消除隨機(jī)k噪聲的影響，以便得到比較光滑和平穩(wěn)的譜密度值。平滑的方法有很多種，包括Barlett窗方法（矩形或者三角形窗）、Hanning窗、Hamming窗方法等。用不同的方法結(jié)果會有所不同，但是得到的譜密度值不會有本質(zhì)的改變。4周期顯著性檢驗(yàn)對功率譜方法找出的周期中可能有偽周期，在此我們采用方差的F檢驗(yàn)法對所有找到的周期進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。k_ 2- 一一 2-_對初始模型Y(t)=A+Bt+?[acos(=t)+bsrn^t)]中的第K個周期進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，相0 0 iTiT當(dāng)于檢驗(yàn)假設(shè)a.=b.=0是否成立，令S°=Zt=1Y(S°=Zt=1Y(t)-A+Bt+1LL0 0i=1acos(幸t)+bsin(幸t)k'T1Ti*=Zt=1Y(t)-A+Bt+如L0 0 i=1acos(——t)+bsin(——t)ikL/ S02N-(2K+2)(A.8)…(A.7)2服從自由度為(2,N-2k-2)的F分布，對給定置信度a，若F>七則拒絕原假設(shè)，即第K個周期顯著；反之，則認(rèn)為第K個周期不顯著。關(guān)于線性速率和加速度項(xiàng)可類似地進(jìn)行F檢驗(yàn)。如果共找到了K個顯著周期，則可得到N個月均值Y(t)，確定N個方程k ,2兀、，.，2兀_Y(t)=A+Bt+為[acos(——t)+bsin(——t)] t=1,2,...N?…(A.9)0 0 iTiT在最小二乘的意義下解此方程，即可得到待定系數(shù)A0,B0,%'氣,b.，i=0,1,...，K。A.5殘差序列性質(zhì)的檢驗(yàn)確定性部分求得后，從原始數(shù)據(jù)中去掉它，便得到殘差序列，r _ _ 1「，，、…、 . 占一 ,2兀、，.，2兀、_Y(t)=Y(t)-<A+Bt+^[acos(——t)+bsin(——t)]> (A10)0 0 iTiT '此殘差序列因已去掉確定性部分，可認(rèn)為是一隨機(jī)序列，在應(yīng)用次序列進(jìn)行建模之前，需先進(jìn)行平穩(wěn)性、正態(tài)性和獨(dú)立性檢驗(yàn)。1)平穩(wěn)性檢驗(yàn)隨機(jī)序列可分兩大類：平穩(wěn)和非平穩(wěn)的，由平穩(wěn)序列定義可知，檢驗(yàn)時間序列的平穩(wěn)性即是檢驗(yàn)其均值和方差是否為常數(shù)及其協(xié)方差函數(shù)是否與時間間隔有關(guān)。檢驗(yàn)方法有參數(shù)檢驗(yàn)和非參數(shù)檢驗(yàn)，我們選用后者，其方法如下：將序列Y'(t)按時間序列截成K段，每段長為M,即N=KXM(m應(yīng)取較大的整數(shù))。這樣便得到K個等長小序列，(i=1,2,.，K；j=1,2,.，M)(A.11)Y(i=1,2,.，K；j=1,2,.，M)(A.11)一1M令亍i=M^MYj，得到統(tǒng)計(jì)量Y1,Y2-,Yk。j=1

定義隨機(jī)變量a.=iij1當(dāng)1<j時:^^^>七，則統(tǒng)計(jì)量AK工。。當(dāng)k足夠大時(k>i0),定義隨機(jī)變量a.=iijJ=1J=i+11A+_—_K(K-1)4統(tǒng)計(jì)量u=.(2K+由 5K)/72漸近服從N(°，1)分布。對給定儼，若U<Na則序列平穩(wěn)，反之不平穩(wěn)。2)正態(tài)性檢驗(yàn)采用峰度、偏度檢驗(yàn)法判斷序列的正態(tài)性偏度系數(shù)：g1=日3/(日2)3/2 (A.12)(A.13)峰度系數(shù)：g(A.13)其中，H廣H廣為tt=1(k=2,3,4)在正態(tài)白噪聲假定下，當(dāng)N充分大時(N>100)，根據(jù)中心極限定理，可推出統(tǒng)計(jì)量(A.14)(A.15)N

g2=Y24(A.15)漸近服從N(0,1)分布，若取信度以，則當(dāng)|g1|>Na或居2|>N時拒絕序列為正態(tài)的假定。獨(dú)立性檢驗(yàn)采用模型殘量的自相關(guān)檢驗(yàn)法判斷序列的獨(dú)立性，令(A.16)1^KR(K)=-泌Y'(t)Y'(t+k)(A.16)Nt=1(A.17)p(k)=R(k)/R(0).........(A.17)可以證明，當(dāng)NT8時，《Np(k)(k=1,2， ，K)依概率收劍于k個獨(dú)立正態(tài)N(0，1)分布的隨機(jī)變量。當(dāng)N>>K時，Qk=N￡p2(k)為自由度以K的中心*2分布。取信度a，當(dāng)k=1Qk>*京時拒絕獨(dú)立的假設(shè)，反之接受。A.6建立模型及其求解

通過對原始序列進(jìn)行最大熵譜分析，以線性最小二乘法擬合了各確定性部分的系數(shù)并對殘差序列建立了隨機(jī)動態(tài)模型：匯一 .2兀、一..2兀-(A.18)j=iY(t)=A+Bt+乙[acos(——t)+b(A.18)j=ii=1 i其中，Y\t)=Y(t)其中，Y\t)=Y(t)-[A+B°t+尤(acos——t+bsin——t）］i=1 i i對此模型，前面計(jì)算出的參數(shù)值已不再適用，但這些參數(shù)值可作為初值，進(jìn)行非線性最小二乘迭代來求得模型的參數(shù)值。一般采用帶阻尼因子的高斯一牛頓法（阻尼最小二乘法）求解非線性系數(shù)。附錄B（規(guī)范性附錄）國家尺度海平面上升風(fēng)險評估方法1風(fēng)險指標(biāo)體系基于海平面上升的風(fēng)險形成機(jī)制，分別從危險性和脆弱性兩個方面對海平面上升風(fēng)險進(jìn)行評估。危險性評估，主要考慮自然因素評估海平面上升對沿海地區(qū)造成的潛在危險；脆弱性評估，評估沿海地區(qū)人口和經(jīng)濟(jì)受海平面上升影響的脆弱程度。海平面上升的危險性主要考慮自然因素的影響，評估海平面變化、潮汐特征、地面高程狀況和海岸狀況四個方面；考慮到海平面上升及其引發(fā)的次生災(zāi)害會對社會經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生一定的影響，主要從人口、經(jīng)濟(jì)兩個方面分別評估海平面上升的脆弱性。綜合考慮指標(biāo)確定的目的性、系統(tǒng)性、科學(xué)性、可比性和可操作性原則，分別按照海平面變化、潮汐特征、地面高程狀況、海岸狀況、人口、經(jīng)濟(jì)等風(fēng)險因子，選取相應(yīng)的指標(biāo)描述海平面上升風(fēng)險（表B.1）。表B.1海平面上升風(fēng)險評估指標(biāo)因子層指標(biāo)層海平面上升速率（毫米/年）海平面變化危險性潮汐特征平均潮差（厘米）地面高程狀況高程低于5米的沿海地區(qū)面積占比（％）海岸狀況海岸線類型和穩(wěn)定性脆弱性人口居民總數(shù)（萬人）/人口密度（萬人/平方千米）經(jīng)濟(jì)GDP（億元）/地均GDP（億元/平方千米）指標(biāo)計(jì)算說明：上升速率：根據(jù)沿海地區(qū)海平面監(jiān)測站觀測數(shù)據(jù)計(jì)算得到的相對海平面上升速率，毫米/年；平均潮差：根據(jù)沿海地區(qū)驗(yàn)潮站觀測數(shù)據(jù)計(jì)算得到的潮差平均值，對于規(guī)則（不規(guī)則）半日潮地區(qū)計(jì)算大小潮的平均潮差，對于規(guī)則（不規(guī)則）日潮地區(qū)計(jì)算大潮的平均潮差，厘米；高程低于5米的沿海地區(qū)面積占比：基于數(shù)字地面高程數(shù)據(jù)，計(jì)算得到的評估單元內(nèi)地面高程低于5米且與海相連地區(qū)的面積占評估單元總面積的比例，%；海岸線類型和穩(wěn)定性：海岸線類型可分為基巖海岸、平原海岸、生物海岸，海岸穩(wěn)定性分為淤漲、穩(wěn)定、侵蝕三類。如某一評估單元存在多種類型則按照占比最大的一類計(jì)算。根據(jù)各評估單元的海岸線類型和穩(wěn)定性對各評估單元進(jìn)行數(shù)量化，量化基準(zhǔn)見表B.2；表B.2海岸線類型和穩(wěn)定性量化基準(zhǔn)及量化值量化基準(zhǔn) 量化值侵蝕性的基巖海岸TOC\o"1-5"\h\z生物海岸 3穩(wěn)定的基巖海岸和平原海岸 2淤漲的基巖海岸和平原海岸 1居民總數(shù)GDP：評估單元的地區(qū)生產(chǎn)總值，億元；人口密度：評估單元人口總數(shù)/評估單元總面積，萬人/平方千米；地均GDP：評估單元地區(qū)生產(chǎn)總值/評估單元總面積，萬元/平方千米。結(jié)合我國沿海地區(qū)各評估單元的實(shí)際情況和資料獲取的難易程度，構(gòu)建海平面上升風(fēng)險評估的指標(biāo)體系，由于各項(xiàng)指標(biāo)的特征和影響程度不同，利用層次分析方法計(jì)算各評估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。層次分析法見附錄B。2指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理數(shù)據(jù)處理應(yīng)遵循可比較原則，對各評估單元間的評估指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，形成的標(biāo)準(zhǔn)化量值反映海平面上升對評估因子在不同評估單元間的影響程度。評估指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化量值用于評估模型的計(jì)算。將各評估單元某指標(biāo)P的數(shù)值排列成-數(shù)據(jù)序列Pi，P2，......，七，其中。為評估單元的個數(shù)。預(yù)處理數(shù)學(xué)公式如下：（B.1）A=N(p—min(p「)十1

imaXp)-min(（B.1）式中:A.——第i個評估單元指標(biāo)p的標(biāo)準(zhǔn)化量值;i 評估單元序號，.=1，2，…，n；N 量化參數(shù)；P——第i個評估單元的指標(biāo)數(shù)值；i一般將量化參數(shù)N取為4，即A的取值范圍應(yīng)介于1?5之間。i3風(fēng)險評估模型利用加權(quán)綜合評分法，構(gòu)建海平面上升風(fēng)險評估模型，利用各評估單元指標(biāo)分級后的結(jié)果分別計(jì)算危險性指數(shù)（H）和脆弱性指數(shù)（V）等風(fēng)險因子，綜合各風(fēng)險因子計(jì)算獲得海平面上升風(fēng)險指數(shù)。危險性指數(shù)計(jì)算模型：H=*Ha (B.2)i=1其中，H為危險性指數(shù)，H為危險性評估的第i個指標(biāo)，氣為第i個危險性指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，n為危險性指標(biāo)的個數(shù)。脆弱性指數(shù)計(jì)算模型：V='匕氣 （B.3）i=1其中，V為脆弱性指數(shù)，匕為脆弱性評估的第i個指標(biāo)，七為第i個脆弱性指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，n為脆弱性指標(biāo)的個數(shù)。風(fēng)險指數(shù)計(jì)算模型：SLRI=HaxVP （b.4）其中，SLRI為海平面上升的風(fēng)險指數(shù)，H為危險度指數(shù)，V為脆弱性指數(shù)，赫邛分別為危險度指數(shù)和脆弱性指數(shù)的權(quán)重系數(shù)。根據(jù)計(jì)算模型計(jì)算得到的各評估單元的風(fēng)險指數(shù)（SLRI）評估各單元的海平面上升風(fēng)險程度。海平面風(fēng)險程度與危險性指數(shù)和脆弱性指數(shù)成正比，SLRI取值越大，該評估單元的海平面風(fēng)險越大。4風(fēng)險等級劃分為了沿海各級政府科學(xué)應(yīng)對海平面上升可能帶來的影響，根據(jù)計(jì)算的海平面上升風(fēng)險值的大小和中國沿海地區(qū)海平面上升及影響的現(xiàn)狀，設(shè)置海平面上升風(fēng)險等級劃分標(biāo)準(zhǔn)（表B.3），將各評估單元的海平面上升風(fēng)險由高到低區(qū)劃為I級（高風(fēng)險）、II級（較高風(fēng)險）、m級（中等風(fēng)險）和w級（低風(fēng)險）風(fēng)險等級。表B.3海平面上升風(fēng)險等級劃分風(fēng)險值>1.00.9?1.00.8?0.9<0.8風(fēng)險等級（程度）I級（高風(fēng)險）I級（較高風(fēng)險）mi級（中等風(fēng)險）w級（低風(fēng)險）附錄C（資料性附錄）指標(biāo)權(quán)重計(jì)算方法1層次分析法風(fēng)險評估中由于各項(xiàng)指標(biāo)的特征和影響程度不同，需對各個指標(biāo)分配一個權(quán)重值，以便使風(fēng)險的評估更加合理可靠。指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算一般采用層次分析法。層次分析法（analytichierarchyprocess，簡稱AHP）是對一些較為復(fù)雜、較為模糊的問題做出決策的簡易方法，它特別適用于那些難于完全定量分析的問題。運(yùn)用層次分析法建模，大體上可按下面四個步驟進(jìn)行。2遞階層次結(jié)構(gòu)的建立應(yīng)用AHP分析決策問題時，首先明確要分析決策的問題，并把問題條理化、層次化，構(gòu)造出一個有層次的結(jié)構(gòu)模型。在這個模型下，復(fù)雜問題被分解為元素的組成部分。這些元素又按其屬性及關(guān)系形成若干層次。上一層次的元素作為準(zhǔn)則對下一層次有關(guān)元素起支配作用。這些層次可以分為三類：（1） 最高層：這一層次中只有一個元素，一般它是分析問題的預(yù)定目標(biāo)或理想結(jié)果，因此也稱為目標(biāo)層。（2） 中間層：這一層次中包含了為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所涉及的中間環(huán)節(jié)，它可以由若干層次組成，包括所需考慮的準(zhǔn)則、子準(zhǔn)則，因此也稱為準(zhǔn)則層。（3） 最底層：這一層包括了為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)可供選擇的各種措施、決策方案等，因此也稱為措施層或方案層。明確各個層次的因素及其位置，并將它們之間的關(guān)系用連線連接起來，就構(gòu)成了遞階層次結(jié)構(gòu)。遞階層次結(jié)構(gòu)中的層次數(shù)與問題的復(fù)雜程度及需要分析的詳盡程度有關(guān)，一般的層次數(shù)不受限制。每一層次中各元素所支配的元素一般不要超過9個，這是因?yàn)橹涞脑剡^多會給兩兩比較判斷帶來困難。3構(gòu)造判斷矩陣層次結(jié)構(gòu)反映了因素之間的關(guān)系，但準(zhǔn)則層中的各準(zhǔn)則在目標(biāo)衡量中所占的比重并不一定相同，在決策者的心目中，它們各占有一定的比例。在確定影響某因素的諸因子在該因素中所占的比重時，遇到的主要困難時這些比重常常不易定量化。此外，當(dāng)影響某因素的因子較多時，直接考慮各因子對該因素有多大程度的影響時，常常會因?yàn)榭紤]不周全、顧此失彼而使決策者提出與它實(shí)際認(rèn)為的重要性程度不相一致的數(shù)據(jù)，甚至有可能提出一組隱含矛盾的數(shù)據(jù)。設(shè)現(xiàn)在要比較n個因子X={X］，x2,…，xn}對某因素Z的影響大小。為了得到可信的數(shù)據(jù)比較結(jié)果，Saaty等人建議可以采取對因子進(jìn)行兩兩比較建立成對比較矩陣的辦法，即每次取兩個因子％和％，以aij表示xi和％對Z的影響大小之比，全部比較結(jié)果用矩陣A=風(fēng)）心表示，稱A為Z-X之間的成對比'較判斷矩陣'（簡稱判斷矩陣）。顯然判斷矩陣具有下述性質(zhì)：1Jnna..>0；a..=—（i，j=1，2，...，n）；1Jajiaii=1（i=12，…，n）；滿足上述性質(zhì)的矩陣A稱為正互反矩陣，因此，對一個有n個元素的判斷矩陣只需給出其上（或下）三角的^（-1）個元素就可以了，也就是說只需要作皿1）次判斷即可。關(guān)于如何確定a^的值，Saaty等人建議引用數(shù)值1~9及其倒數(shù)作為標(biāo)度。表C.1標(biāo)度的含義標(biāo)度含義1表示兩個因素相比，具有相同重要性3表示兩個因素相比，前者比后者稍重要5表示兩個因素相比，前者比后者明顯重要7表示兩個因素相比，前者比后者強(qiáng)烈重要9表示兩個因素相比，前者比后者極端重要2,4,6,8表示上述相鄰判斷的中間值倒數(shù)若因素i與因素j的重要性之比為aij，那么因素j與因素i的重要性之比為a..=工iJaji4層次單排序及一致性檢驗(yàn)對于判斷矩陣A對應(yīng)于最大特征值入max的特征向量W，經(jīng)歸一化后即為同一層次相應(yīng)因素對于上一層次某因素相對重要性的排序權(quán)重值，這一過程稱為層次單排序。解判斷矩陣的方法有和積法、方根法、冪法等，這里簡要介紹和積法。和積法的原理是，對于一致性判斷矩陣，每一列歸一化后就是相應(yīng)的權(quán)重。對于非一致性判斷矩陣，每一列歸一化后近似其相應(yīng)的權(quán)重，再對這n個列向量求取算術(shù)平均值作為最后的權(quán)重。利用和積法計(jì)算判斷矩陣最大特征根及其對應(yīng)特征向量的計(jì)算步驟如下：（1） 將判斷矩陣每一列歸一化：- a；； /.. 、a^= —（i，J=1，2，…，n）乙k=1kJ（2） 每一列經(jīng)歸一化后的判斷矩陣按行相加：n叫=Z君（i，J=1，2，…，n）J=1（3）對向量W=（W］，W2，…，Wn）'歸一化：W. 。 、W.=—（i，J=1，2，…，n）1ZnW.J=1J所得到的可=（W1，W2，…，Wn）T即為所求的特征向量。（4） 計(jì)算判斷矩陣最大特征根A:max_n（AW）.max=ZnW1ii=1式中（AW）［表示AW的第i個元素。一個正確的判斷矩陣，重要性排序是有一定邏輯規(guī)律的，例如，若a比b重要，b比c重要，則從邏輯上將，a應(yīng)該比c重要，若兩兩相比較時出現(xiàn)c比a重要的結(jié)果，則判斷矩陣違反了一致性原則，在邏輯上是不合理的。因此在實(shí)際中要求判斷矩陣滿足大體上的一致性，須進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。只有通過檢驗(yàn)，才能說明判斷矩陣在邏輯上是合理的，才能繼續(xù)對結(jié)果進(jìn)行分析。對判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)的步驟如下：（1）計(jì)算一致性指標(biāo)CI：（2）查找相應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI：對n=1，…，9，Saaty給出了RI的值，如下表表C.2RI的值n123456789RI000.580.901.121.241.321.411.45RI的值是這樣得到的，用隨機(jī)方法構(gòu)造500個樣本矩陣：隨機(jī)的從1~9及其倒數(shù)中抽取數(shù)字構(gòu)造正互反矩陣，求的最大特征根的平均值入皿承，并定義：inaxRI=^max——n

n—1（3）計(jì)算一致性比例CR：CIcr=ri當(dāng)CR<0.10時，認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的，否則應(yīng)對判斷矩陣作適當(dāng)修正。5層次總排序及一致性檢驗(yàn)上面得到的是一組元素對其上一層中某元素的權(quán)重向量。而最終要得到各元素，特別是最底層中各方案對于目標(biāo)的排序權(quán)重，從而進(jìn)行方案選擇?？偱判驒?quán)重要自上而下的將單準(zhǔn)則下的權(quán)重進(jìn)行合成。設(shè)上一層次（A層）包含A『…，Am共m個因素，它們的層次總排序權(quán)重分別為氣，…，am；又設(shè)其后的下一層次（B層）包含n個因素B「…，Bn，它們關(guān)于Aj的層次單排序權(quán)重分別為b1j，…，bnj（當(dāng)巨與Aj無關(guān)聯(lián)時，^=0）?，F(xiàn)求B層中各因素關(guān)于總目標(biāo)的權(quán)重，即求B層各因素的層次總排序權(quán)重b1，.??；?，即：Jn）b.=^b.jaj（i=1，2，...n）j=i對層次總排序也需作一致性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)仍像層次總排序那樣由高層到低層逐層進(jìn)行。這是因?yàn)殡m然各層次均已經(jīng)過層次單排序的一致性檢驗(yàn)，各成對比較判斷矩陣都已具有較為滿意的一致性。但當(dāng)綜合考察時，各層次的非一致性仍有可能積累起來，引起最終分析結(jié)果較嚴(yán)重的非一致性。設(shè)B層中與Aj相關(guān)的因素的成對比較判斷矩陣在單排序中經(jīng)一致性檢驗(yàn)，求得單排序一致性指標(biāo)為CI（j）（j=1，…，m），相對應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)為RI（j）（CI（j）和RI（j）已在層次單排序時求得），則B層總排序隨機(jī)一致性比例為：—CR/iCi（j）ai為1RI（j）aj當(dāng)CR<0.10時，認(rèn)為層次總排序結(jié)果具有較滿意的一致性并接受該分析結(jié)果。附錄D（資料性附錄）沿海重點(diǎn)地區(qū)海平面上升風(fēng)險評估與區(qū)劃方法1資料收集為有效提高評估成果的精度和實(shí)用性，以空間化的網(wǎng)格單元評估與區(qū)劃的評估單元。收集評估區(qū)域內(nèi)的相關(guān)資料，主要包括：（1）比例尺1:1萬或更高精度的沿海數(shù)字高程地形數(shù)據(jù)；（2）基礎(chǔ)地理信息資料；（3）典型潮位站長期連續(xù)潮位資料；（4）沿岸堤防數(shù)