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電子報

前瞻策略與管理
農村發展及水土保持署
解密美國災害風險潛勢地圖:FEMA如何評估全國災害風險指數、社會脆弱度與復原力!
期數 / 第75期
發布日期 / 2023.05.25
主筆 / 莊承穎
責任編輯 / 陳振宇、高百毅、詹婉妤

臺灣因為地形條件、地理環境及氣候影響,使得複合型土砂災害頻仍,根據世界銀行的研究指出,臺灣同時暴露於三種以上天然災害之土地面積與人口為73%,同時暴露於二種以上天然災害之土地面積與人口則為99%,屬於世界高災害風險地區,亦為地震、洪澇及土砂災害等複合災害之好發熱點區域 (Dilley et al., 2005)。

災害風險潛勢可以根據特定的災害類型與不同的地形地貌、氣候、土壤條件、水文等因素,來評估災前的災害潛勢並繪製成地圖。這些災害風險潛勢地圖通常會標示出危險區域、受影響區域及救援設施等資訊,協助政府機關或學術機構在災害前,能先對災害風險進行分析、評估與管理,以提高社會的風險防範能力,並且也能在災害發生時,更有效地進行應對與救援。

本期電子報將以美國FEMA災害風險潛勢地圖為例 (圖1),介紹如何計算各區域的風險指標,以及近年來關於社會復原力的研究發展,並於文章的最後,展示歐盟及臺灣的災害風險潛勢地圖。

美國災害風險潛勢地圖規劃 (Zuzak et al., 2022)
圖1、美國災害風險潛勢地圖 (FEMA)
圖1、美國災害風險潛勢地圖 (FEMA)


美國聯邦緊急事務管理局 (Federal Emergency Management Agency, FEMA) 為訂定國家統一標準,制定了國家風險指數 (Risk index),以繪製全美範圍的災害風險潛勢圖。該指數係利用全國自然災害數據集、暴露風險和歷史損失率,來歸納出18種災害類型的預期年度損失估計值 (Expected Annual Loss's, EAL),再依人口、建築物及農業分為三個類別 (圖2)。
然後,再將這三個類別結合「暴露程度」及「社會脆弱性 (Social Vulnerability Index, SoVI)社區復原力 (Baseline Resilience Indicators for Communities, BRIC)」,生成Risk index,提供美國各郡 (County) 之間統一的風險衡量標準 (Zuzak et al., 2022)。

圖2、風險潛在危害之18種類型 (Zuzak et al., 2022)
圖2、風險潛在危害之18種類型 (Zuzak et al., 2022)
預期年度損失估計值 (EAL) 會受暴露程度影響

然而,EAL會依建築物、人口或農業於不同自然災害中的暴露程度,影響其在災害發生時,所個別代表的損失價值,意指當上述三個類別暴露於18種不同災害類型時,會有不同程度的EAL。以圖3中Riverine Flooding災害為例,其對建築物的EAL為900億美金,但對於人口的損失則僅有30萬美金,兩者相差甚大的數據即可作為研擬災害復原計畫時的決策參考。

圖3、風險暴露示意圖 (Zuzak et al., 2022)
圖3、風險暴露示意圖 (Zuzak et al., 2022)
社區復原力對於災後復原的重要性

根據Demiroz and Haase (2019) 彙整過去的二十年裡,SCOPUS資料庫中標題或關鍵字中含有「韌性 (Resilience)」一詞的文章顯示,近年來「Resilience」逐漸成為其災害管理中的重要概念 (圖4)。而Graveline and Germain (2022) 的研究顯示韌性應以社區為評估單元,並分成不同的組成項目,作為量化社區復原力的評估因子 (圖5)。
因此,FEMA所職掌的各項任務內,除了對大型自然災害的應變及救濟外,在風險指數的計算當中,也納入社會脆弱性 (SoVI)社區復原力 (BRIC) 兩個指數,作為風險評估的一部份。

圖4、1984-2018年在SCOPUS上發表的抗災韌性文章的數量(Demiroz and Haase, 2019)
圖4、1984-2018年在SCOPUS上發表的抗災韌性文章的數量(Demiroz and Haase, 2019)
圖5、韌性組成單元 (Graveline and Germain, 2022)
圖5、韌性組成單元 (Graveline and Germain, 2022)
災害風險潛勢地圖之風險評估計算方式 (Zuzak et al., 2022)

為了對美國各郡提供「統一」的風險衡量標準,FEMA先將EAL、SoVI和BRIC個別正規化為0到100的範圍後,再加以計算每個郡對於個別的單一災害類型的Risk index綜合災害類型的Risk index
此相同基準的Risk index使各郡與其他郡之間的風險程度差異,能更為直觀且容易衡量 (圖6)。

圖6、風險指數計算示意圖 (Zuzak et al., 2022)
圖6、風險指數計算示意圖 (Zuzak et al., 2022)


再者,將計算出之Risk index及該區域之EAL、SoVI和BRIC,分數由0到100切分為5個等級 (每20分一級),再依每個等級的風險程度給予配色 (Risk:藍→黃→紅),使讀者更能直觀判斷風險等級 (圖7)。

圖7、Risk index分級圖例和範例郡的分級資訊圖 (Zuzak et al., 2022)
圖7、Risk index分級圖例和範例郡的分級資訊圖 (Zuzak et al., 2022)
美國各郡及人口普查區Risk index計算結果

圖8為截至2021年1月時,美國各郡或各人口普查區 (Census tract) 分區的綜合災害EAL Risk index地圖。
以郡為分區的結果顯示綜合EAL 和Risk index較高的區域大多分布在美國東西兩岸的人口密集處,而洛杉磯及哈里斯因人口與建築物皆非常密集,使兩郡在危害暴露度排名分別為全美第一及第三名,故也為此地圖中Risk index最高的兩個郡 (100分及99.97分);若以人口普查區為分區之結果顯示,Risk index較高的區域大部分分布於美國中西部及西南部,而五大湖周邊區域則風險較低。

圖8、各社區EAL及風險指數分布圖 (Zuzak et al., 2022)
圖8、各社區EAL及風險指數分布圖 (Zuzak et al., 2022)
FEMA互動式Risk index線上地圖

然而,上述Risk index提供了自然災害的風險評估資訊,倘若沒有建立利於使用者操作的應用介面來瀏覽這些數據,就很難使目標受眾能夠使用及獲得資訊。FEMA為了滿足這項需求,透過與使用者和專家辦理多次會議,訂定能協助各項決策的所需風險資訊,來設計線上互動式圖台。讓使用者依個人具體需求,點擊關注目標區域查看該區域的風險指數和評級,如社區內的危險類型風險或EAL排名等,提供決策的所需的風險資訊和實體數據下載 (圖9)。

圖9、美國災害潛勢線上互動式地圖 (FEMA)
圖9、美國災害潛勢線上互動式地圖 (FEMA)
EU 的全球災害潛勢地圖

歐盟災害風險管理知識中心 (Disaster Risk Management Knowledge Centre, DRMKC) 提出風險管理指數 (INFORM) 作為國家評估人道主義災害風險的全球開源工具。其中,INFORM利用50個與導致危害或天然災害的不同指標,並參考該國自然災害風險、社區的脆弱性,以及當地基礎設施和機構的應對能力,來評估191個國家的災害風險概況 (圖10)(Thow et al. 2022)。

INFORM每5年提出報告書內的視覺化圖表使政策制定者能夠根據風險的多個維度來規劃國家的政策的優先順序,作為災害預防、準備和應對,及有效規劃的有力工具 (圖11及影片1)。

圖10、DRMKC 2017年風險指數及相關指標圖 (DRMKC)
圖10、DRMKC 2017年風險指數及相關指標圖 (DRMKC)
圖11、風險指數2013-2022年變化圖 (Thow et al. 2022)
圖11、風險指數2013-2022年變化圖 (Thow et al. 2022)
影片1、Introducing INFORM (YT:INFORM)
臺灣目前已有的災害潛勢地圖

以臺灣為例,國家災害防救科技中心 (NCDR) 透過各機關之間的災害潛勢地圖的資訊共享,以地理資訊系統的方式整合於其線上災害潛勢圖台 (資料來源:NCDR),提供相互查詢與應用,有助於防災單位之決策者規劃減少災害損失及強化社會復原力等應變作為 (圖12)。

雖然臺灣目前對於災害的風險分析,仍以災害潛勢資料較為豐富及完整,但考量暴露程度的風險損失,以及社區韌性或社會復原力等相關因子,也逐漸有相關研究產出 (如NCDR的「減災動資料」),希冀在未來能再多考慮韌性層面,更完備臺灣的防災體系,且提供更詳細的圖台予使用者使用。

圖12、災害潛勢地圖圖台 (NCDR)
圖12、災害潛勢地圖圖台 (NCDR)
相關連結:
參考資料:

1. Demiroz, F., & Haase, T. W. (2019). The concept of resilience: a bibliometric analysis of the emergency and disaster management literature. Local government studies, 45(3), 308-327.
2. Dilley, M. (2005). Natural disaster hotspots: a global risk analysis (Vol. 5). World Bank Publications.
3. Graveline, M. H., & Germain, D. (2022). Disaster Risk Resilience: Conceptual Evolution, Key Issues, and Opportunities. International Journal of Disaster Risk Science, 13(3), 330-341.
4. Thow, A., Poljansek, K., Nika, A., Galimberti, L., Marzi, S. and Dalla Valle, D. (2022). INFORM REPORT 2022 Shared evidence for managing crises and disasters.
5. Zuzak, C., Mowrer, M., Goodenough, E., Burns, J., Ranalli, N., & Rozelle, J. (2022). The national risk index: establishing a nationwide baseline for natural hazard risk in the US. Natural Hazards, 114(2), 2331-2355.

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