自然灾害风险分析.ppt

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1、1,一、风险分析的基本概念二、八个领域中的风险分析基本方法三、自然灾害风险分析的基本原理四、自然灾害风险分析的基本模式,第三讲 自然灾害风险分析,2,风险分析(Risk Analysis)是为了认识风险，为风险管理提供科学依据，使未来情景向好的方向转变。风险分析属于预测方法研究范畴全部自然现象可归结为自然力的作用（牛顿）大自然的变化 dx/dt=f(x),x(0)=x0“拉普拉斯确定论”未来情景，不过是t0的状态。1644年，意大利科学家托里塞利 一个放在大球顶上的小球，初速度为零，这时，它的平衡就是不稳定的，它可以沿着任何方向从球顶上滚落，显然初位置与初速度都是确定的,可是却无法确定小球以后

2、的行为。1913年，法国数学家庞加莱 即使自然定律对我们已无秘密可言，我们也只能近似地知道初始状态。,3,遥感、网络、地理信息=风险分析能力明显提高,大量的风险分析问题仍然没有解决9.11事件，两架飞机先后撞击世贸大楼，近三千人死亡。“911”的一幕就是风险，但事件发生之前无法有效进行风险分析。2006年美国房地产泡沫破灭，2008年9月华尔街金融海啸。目前人们仍然不知道危机将如何发展。湖南省洞庭湖区域水灾频发，但不能计算出当地一户农民的水稻来年的水灾风险。结论：大而复杂系统的风险分析做不了，小而细的风险又算不准。,4,风险评估(Risk Assessment)是对风险发生的强度和形式进行评定

3、和估计。风险评估类似于我们评价某产品的质量好或不好；风险分析类似于我们分析某产品的质量为什么好或为什么不好。评估偏重于结果，分析偏重于原因、过程。评估可以通过观察外表或对有关参数进行测试来完成，也可通过分析有关原因、过程，推导出结果。,5,风险评价(Risk Evaluation)是根据一定的标准或管理措施对风险危害大小作出判断。风险评价类似于我们评价某学生是否为优秀学生，有一定的评价标准；风险评估类似于我们评估一个学生的能力，偏重于能力参数。Risk Assessment也常被译为“风险评价”，但与Risk Evaluation并不相同。由于进行风险评估时，相应的参数均有定义域，其边界可以看

4、作某种标准，所以风险评估自然被视为了风险评价。,6,风险分析是风险科学的核心，是风险评估、风险评价的基础。风险分析相当于概率论风险评估相当于统计学风险评价相当于统计学的应用,7,一、风险分析的基本概念二、八个领域中的风险分析基本方法三、自然灾害风险分析的基本原理四、自然灾害风险分析的基本模式,8,1.环境危害中的风险问题,环境危害指因环境污染给人类健康造成的各种危害和因生态破坏造成的直接经济损失及对经济发展的不利影响。行业标准：建设项目环境风险评价技术导则(HJ/T1692004)风险值R定义为事故发生概率P与事故造成的环境（或健康）后果C的乘积，即：,9,1984年由国际应用系统分析研究所(

5、IIASA)开发出的综合性酸雨模型RAINS，其变量和约束分别都有3万个左右。可以由NH3(氨)、SOx(氧化硫)、NOx(氮氧化物)和VOC(挥发性有机化合物)等的排放量和大气传输条件估算出各地区的污染物沉降量及其造成的环境影响。纳米粒子进入人体可能对人体健康造成威胁。这种物质有可能具有很强的生物毒性。可以从皮肤转移到淋巴系统，而且还有可能穿过细胞膜。SRA有专门的纳米材料风险研究组；2008年启动的欧盟第七框项目iNTeg-Risk，其关注点之一就是纳米材料风险。,10,2.食品安全中的风险问题,国际食品法典委员会的风险分析过程包括风险评估、风险管理和风险交流三部分：风险评估：一个包括在特

6、定条件下，风险源暴露时将对人体健康和环境产生不良效果的事件发生可能性的评估，此风险评估过程包括：危害识别、危害描述、暴露评估、风险描述。风险管理：根据风险评估的结果，对备选政策进行权衡，并且在需要时实施适当的控制，包括管理和监控的过程。风险交流：在风险评估人员、风险管理人员、消费者和其他有关的团体之间就与风险有关的信息和意见进行相互交流。,11,美国食品安全风险评价,率先完成首例从农场到餐桌的食物微生物风险评价的模型，包括“蛋制品中肠炎沙门氏菌的风险分析”和“牛肉中EColi 0157：H7的风险分析”等。危害识别:在科学和经验的基础之上，并且是有法律依据地进行。对于新添加剂或杀虫剂的使用有相

7、关的法律要求，要求对其在食品供应中的任何危害进行描述；对在市场上的产品，可通过控制危害需要的经验进行识别。危害描述:考虑不同暴露水平和模式下潜在危害的数据，而且经常依赖来自最敏感物种的数据进行危害描述。暴露评价:对于急性暴露，如病原菌，引起敏感人群疾病的病原菌水平这一数据是非常重要的；对于慢性危害，如可能引起积累损害的，寿命平均暴露是重要的。风险管理则是通过训练有素的立法机构操作。风险交流是透明立法过程所固有的一部分。,风险评估,12,3.安全生产中的风险问题,国家突发公共事件总体应急预案事故灾难：工矿商贸等企业的各类安全事故，交通运输事故，公共设施和设备事故，环境污染和生态破坏事件等。根据这

8、种划分，非自然因素引起的各种火灾、海陆空交通事故、社会公共场所拥挤踩踏等，均应属于安全生产事故。,13,安全生产风险可以简单地定义为“潜在的安全生产事故”。安全生产风险分析又简称为安全风险分析，通常包括危险辨识、风险估计和风险评价。这一领域的所谓风险分析，其实大部分是传统的危害识别评价已有几十种相关的方法故障树分析（FTA）事件树分析（ETA）故障模式与影响分析（FMEA）管理疏忽与危险树分析（MORT）预先危险分析（PHA）故障危险分析（FHA）系统安全检查表（SCL）危险指数法,14,4.项目投资中的风险问题,项目是一项或一组在规定的时间内为完成某种特定目标或任务而进行的活动的总体。投资是

9、指特定经济主体为了在未来可预见的时期内获得收益或使资金增值，在一定时期向一定领域的标的物投放足够数额的资金或实物等的经济行为。项目投资是一种以特定建设项目为对象，直接与新建项目或更新改造项目有关的长期投资行为。项目投资风险，是指在项目投资的过程中，由于自然条件、技术、管理、经济和政策等方面的不确定性因素共同作用所导致预定目标不能实现或不能完全实现。,15,项目投资风险分析主要由三个部分组成：盈亏平衡分析、敏感性分析与概率分析。盈亏平衡分析的基本模型：,式中，Pr-利润；P-产品销售价格；V-单位变动成本；F-固定成本总额；x-产量（或销售量）。使上式成立的x点,就是盈亏平衡点。,敏感性分析：通

10、过对项目各不确定因素在未来发生变化时对经济效果指标影响程度的比较，找出敏感因素，提出相应对策。概率分析：利用概率来研究和预测不确定因素对项目经济评价指标的影响的一种定量分析方法。,16,5.金融系统中的风险问题,货币资金的融通称为金融 资金融通的中介机构称为金融机构银行、基金管理公司、信托公司、保险公司、证券公司由金融制度、金融机构、金融工具、金融市场和金融调控机制构成的系统称为一个完整的金融系统 一家银行、一个股票交易系统,17,金融风险,金融风险：金融机构在经营过程中，由于决策失误、客观情况变化、监管不到位或其他原因使资金、财产、信誉有遭受损失的可能性。流动性风险是指将资产转化为交换媒介时

11、的不确定性，其根源于投资者资金供给期限和融资者资金需求期限存在结构上的不匹配，通常表现为投资者希望提供短期资金而融资者希望得到长期资金。收益率风险是指市场利率和由于股息、证券价格波动而引起的收益率的不确定性。,18,金融系统中的风险分析,市场风险内部模型-风险价值模型,E(W)为资产组合的预期价值；W为资产组合的期末价值；W*为一定置信水平下资产组合的期末最低价值。,度量信用风险的模型-预期违约率KMV模型 美国旧金山市KMV公司，1997年建立KMV模型是估计借款企业违约概率的方法 利用Black-Scholes期权定价公式（97年诺贝尔经济学奖）,C=S*N(d1)Le rTN(d2),C

12、期权初始合理价格，L期权交割价格,S所交易金融资产现价 T期权有效期,r连续复利计无风险利率H,2年度化方差,其中:,N()正态分布变量的累积概率分布函数,19,流动性风险的模型-银行流动性需求预测方法先建立存款变动函数D和贷款变动函数L的计量经济模型 估计预测期内的流动性缺口,两个函数可表达为:,PI p-个人收入增长额的预期值,S p-储蓄率的预期值,-不确定因素,20,操作风险:由不完善或有问题的内部程序、人员及系统或外部事件所造成损失的风险新巴塞尔资本协议给出了从简单到复杂的三种方法:基本指标法、标准法和高级计量法目前仍缺乏成熟的数量模型来度量操作风险新巴塞尔协议推荐使用的一个模型,式

13、中，i-第i种操作;j-第j类风险事件;-预期损失转化成资本配置要求的转换因子；EI-风险暴露的规模和金额；PE-损失事件的发生概率;LGE-事件的损失程度。,21,6.保险业中的标的风险问题,保险，是通过缴纳一定的费用，将一个实体潜在损失的风险向一个实体集合的平均转嫁。实体:个人、企业或者任何类型的组织承保人:从事保险业的各种经济组织投保人:与承保人订立保险合同，并按照保险合同支付保险费的人被保险人:其财产或人身受到保险合同保障、享有保险金请求权的人保险标的:保险的对象财产人的寿命和身体,22,人寿保险:以人的生存或死亡为唯一损失的险种非人寿保险；人身意外伤害保险、财产保险、医疗保险和责任保

14、险等对财产保险而言，标的是指参加投保的房屋、建筑、设施、设备等。保险，是经营“风险”的行业。这种风险，就是保险标的的风险-标的损失的期望值。如果无法计算标的损失的期望值，那么，相关“风险”是不能被经营的。,23,保险仅仅是分散风险的管理而已风险分析最早是起源于环境问题，而非保险业对以标的为核心的风险分析，目前在保险业中并不占主导地位，人们更关心的还是各种统计规律保险业更多地是将注意力放在市场风险、信用风险和操作风险等问题上行业特有的“保险精算”，主要内容也不是计算标的风险,24,保险精算(Actuarial)是在对保险标的的事故发生率及其变化规律研究的基础上，考虑资金投资利率及其变动，按照保险

15、契约对保险种类、保险金额、保险时期、保险金给付方式、保险费缴纳方式及承保人对营业费用开支的规定等，预先对投保人须缴纳的保险费水平、承保人在不同时期必须准备的责任准备金、投保人因故退保时保单具有的现金价值、一定时期有效保单的资产份额、红利分配等等进行科学准确的计算。,25,寿险的生命表(Life Table)法 年龄，用x代表，表示年龄x岁；年龄x岁的生存人数；年龄x岁至x+1岁内的死亡人数；年龄x岁的人在一年内的生存率；年龄x岁的人在一年内的死亡率。非寿险的损失分布估计法，就是估计同质标的损失的概率分布经验分布法最大似然法最小距离方法2估计方法Bayes估计方法在保险精算的研究范畴内，剩余量模

16、型相当流行，它是用来分析破产与否的模型,U0-原始准备金；c-保费收入(简化为按固定的比率增加)；S(t)-t时刻为止该项业务的总索赔额。标的风险的内容，包含在S(t)中。,26,7.自然灾害中的风险问题,自然灾害风险是由自然事件或力量为主因导致的未来不利事件情景自然灾害中的风险问题，归根结底是认识这类情景的问题 该问题被隐含地加上了一个假设：未来情景与现在的情景不相同为了描述情景的变化，必须合理地构造一个由风险源子系统、介质子系统和社会子系统组成的自然灾害系统,27,广义力学系统由n个广义坐标q1,q2,qn确定其位形能量方程,28,人们广泛使用的，本质上是经验总结法，并以下述四种形态出现：

17、自然灾害预测地理信息叠加专家评估概率模型 近年来，人们将减灾的希望更多地放在添置观测灾害用的昂贵设备和处理数据用的复杂信息系统上。这方面的工作虽然也能收到一定的成效，但投入产出比不高。,29,8.信息技术领域中的风险问题,信息是对于客观事物存在方式和运动状态的反映 凡是能扩展人的信息功能的技术，都可以称之为信息技术(IT)IT是指与信息的生产、处理、存储、通信、交换、传播或利用相关的各种技术传统IT:电报、模拟电话、传真机、模拟电视现代IT:计算机系统、遥感技术、数字电视 现代IT两大特征：数字技术，使用微处理芯片 传统IT风险是一个IT物理系统被损伤的未来情景 现代IT，更多的是信息安全问题

18、信息安全风险，是指计算机系统出现不符合安全要求的未来情景病毒感染、骇客攻击、人为错误、疏于管理等是主要的风险源。,30,描述风险情景主要涉及五个方面起源、方式、途径、受体和后果 目前最为成功的IT风险评估工具仍然是计算机系统漏洞扫描工具 信息安全风险评估规范 GB/T20984-2007,式中，R-风险值；F-安全风险计算函数；P-威胁利用资产的脆弱性导致安全事件的可能性；L-安全事件发生后造成的损失；Ia-安全事件所作用的资产价值；Va-脆弱性严重程度。,31,归纳出5种主要的风险分析方法,发生概率计算法-以随机的不利事件为研究对象，通过对其随机性进行分析，计算事件发生的概率，以此推断风险的

19、大小。暴露评价法-以承受不利事件影响的人或物为研究对象，通过对其被影响的程度和承受力进行分析，推断风险的大小。危险辨识法-以潜在危险源为研究对象，通过排查和分析，推断风险的大小。在生产安全、自然灾害和信息技术领域，以及金融系统的操作风险问题中，大量使用这种方法。期望值计算法-计算获益的数学期望值或损失的数学期望值，以其描述风险的大小。经验合成法-根据经验或某种特别的需要，选择一些与风险有关的参数进行组合，形成某种指标，并命名为“风险度”。,32,主要风险分析方法的共同点,5种方法各有优缺点。通常是在风险分析的不同环节采用相应的方法。共同点一:明确具体风险内涵，框定风险问题涉及的系统要给出具体风

20、险的定义。泛泛地说对风险进行分析，则无法分析。只有具体到能描述风险情景的某一个或几个具体侧面，并确定内涵，才能进行风险分析。共同点二:涉及风险源、影响和后果具体风险源-进行实体刻划（有害化学物，活动断层）隐含风险源不能进行实体刻划（路况差，驾驶员精力不集中）共同点三:进行不确定意义下的量化分析危险源大多具有随机性 用有限的监测信息对风险源、影响和后果的辨识，只能是一种近似的辨识，它们对我们而言具有模糊不确定性。,33,一、风险分析的基本概念二、八个领域中的风险分析基本方法三、自然灾害风险分析的基本原理四、自然灾害风险分析的基本模式,34,风险问题种类繁多，风险分析千头万绪，风险分析的理论和方法

21、举不胜举。风险分析中带有普遍性的、最基本的、可以作为一切理论和方法之基础的规律，称为风险分析的基本原理。从基本原理出发，可以推演出各种具体的理论和方法,从而解决各种实际问题。类比：现今的 CPU有几百种型号，几十种结构。CPU的工作原理：（1）它的内部元件主要包括：控制单元，逻辑单元，存储单元三大部分。（2）指令由控制单元分配到逻辑运算单元，经过加工处理后，再送到存储单元里等待应用程序的使用。,35,世界卫生组织建议的风险分析原理,36,用于企业软件风险分析的示意图,37,提取上面的两图中提取出共同点？几乎不可能，因为它们不在一个层面上类似于计算机和CPU不在一个层面上，我们也不能提取出它们的

22、共同点第1 张图：管治意义上的概念化风险分析第2张：流程意义上的技术化风险分析,目前的风险分析学说，并不区分概念化与技术化，难以形成风险分析的基本原理。,风险分析的精髓，是如何从风险源的分析开始，推演出风险情景，本质上是基于现有科技手段对客观系统的量化分析。,38,5种主要的风险分析方法,风险分析的基本原理：明确风险内涵和涉及的系统，正视风险源、影响场和作用对象的复杂性和不确定性，从最基本的元素着手分析，对其进行组合，进行不确定性意义下的量化分析。,均是基于现有科技手段，从某个方面对客观的风险系统进行量化分析的方法。由这些方法的共同点，总结出风险分析的基本原理。,自然灾害风险分析的基本原理：,

23、正视自然灾害系统本身所固有的复杂性和不确定性，从最基本的元素着手分析，对其进行组合，进行不确定性意义下的量化分析。,各种自然灾害风险的内涵均有一些俗成约定并有相关的系统框架。所以该原理中没有“明确风险内涵和涉及的系统”的表述。自然灾害风险系统中的基本元素通常已明确为风险源、影响场和承灾体。所以，该原理没有提及“风险源、影响场和作用对象”,40,上述基本原理只是针对“风险系统量化分析”而言。形成科学意义上的风险分析基本原理尚待时日。目前人们对风险问题的研究，还处于“实证风险学”阶段。尚未形成从各类风险现象的普遍规律出发，运用数学理论和方法，系统深入地阐述有关概念、现象及其应用的“理论风险学”。一

24、旦“风险学”渐趋成熟，为推动该学科的发展，就会有更深入的研究，产生“分析风险学”、“几何风险学”、“管理风险学”和“经营风险学”等许许多多的学问，帮助人们更好地认识风险、规避风险，为建设美好的家园提供重要帮助。,41,一、风险分析的基本概念二、八个领域中的风险分析基本方法三、自然灾害风险分析的基本原理四、自然灾害风险分析的基本模式,42,分析概率风险的基本模式,致灾因子(Hazard Factor)：用测度空间对致灾因子进行量化，致灾因子论域记为M，元素记为m,承灾体(Object of Hazard Effect)输入：用测度空间对场地致灾力进行量化，场地致灾力论域记为W，元素记为w,承灾体

25、(Object of Hazard Effect)输出：用测度空间对承灾体破坏进行量化，承灾体破坏论域记为D，元素记为d,社会系统(Social System)：用测度空间对伤亡和损失进行量化，伤亡和损失论域记为L，元素记为l,原因,中间环节一,中间环节二,结果,自然灾害系统分析的四个环节,选定灾种(Disaster),选定承灾体(Object of Hazard Effect),选定损失测度空间(Loss),致灾因子风险分析估计P(h|t,s)(Possibility of Hazard),承灾体易损性评价找出破坏模型D=f(h)(Destruction Model),灾情损失评估找出损失模

26、型L=g(D)(Loss Model),孕灾环境(Condition,Exposure),损失风险P(L)(Loss Risk),风险区划图(Risk Zone Map),文字报告(Report),结果输出(Output),规划(Programming),风险等级划分(Classification of Risks),社会经济特性(Natures of Society and Economy),破坏风险P(D)(Destruction Risk),减灾对策(Strategy for Disaster Reduction),自然灾害风险分析流程图,45,这样的基本模式，主要是用已观测的样本来计算

27、致灾因子的概率密度分布，其前提是假定了相应的风险系统之变化是平稳马尔可夫随机过程:风险系统未来的发展状态只与过去T年的风险系统情况有关，而与更早以前的风险系统情况无关，并且，相应的概率规律不因时间的平移而改变。如果此假定符合实际，人们自然可以用过去T年的风险系统资料，推算未来T年内的风险。如果只涉及自然因素，或许平稳马尔可夫随机过程的假定有一些合理性；一旦涉及社会系统，风险系统的随机过程显然不是平稳马尔可夫过程，因为社会的变化比自然的变化要快许多。,46,湖南某县水稻洪水风险计算,1959年2008年6-8月降雨总量(0.1mm),注：总共50年的降雨量数据,47,假定降雨总量服从正态分布，则

28、其概率密度函数为：根据水稻受淹减产的数学模型和相关统计资料，水稻易损性函数取：由基本计算概率风险,=0.081,即,该县水稻洪灾年损失率为8.1%。,48,综合风险分析,由于风险问题的复杂性，人们试图通过组合使用多种方法、多种资源和多种监测手段来提高风险分析的可靠性。技术风险，其综合分析涉及相关设备、外部安全形势、规章制度、规划、训练、应急管理，还要考虑风险沟通，并从环境、人类健康和社会经济的角度综合评估物理和化学指标。洪水风险，其综合分析涉及气象、水文、社会经济、遥感技术、地理信息系统、保险数据库、民政灾情数据库等，而且综合使用多元统计、模糊逻辑、人工神经元、遗传算法等林林总总的数据分析方法

29、。这种强调信息和方法综合的分析，其实是对风险的“综合分析”。综合风险分析的概念有利于不同学科间的融合，有助于捕捉风险问题的不同方面。,49,我们更应该关注“综合风险”的分析一座城市可能面对洪水、地震、地质等多种自然灾害。系统性地分析这些自然灾害对该城市的影响，所进行的，就是“综合风险”分析。广义而言，任何由一个以上的因素决定的风险都是综合风险。地震风险是一种综合风险，因为它由地震和人类社会决定。严格来讲，决定风险的因素必须是不确定的。否则，这一因素可以作常态考虑，忽略不计。只对一个不确定因素的风险不是综合风险。,50,结论,风险分析的核心不是追求新概念，不是数据的多少，而是实实在在的物理模型。如果对风险系统的物理机制有了深入研究，当有较多的观测数据时，风险分析的水平自然会有所提高，反之则不然。地震灾害为例，如果我们不花功夫进行地球物理、地震地质、结构动力学的研究，没有很好的物理模型，即使是收集了更多的数据、综合使用了更多的方法，都无法提地震风险分析的水平。,