「×年一遇」不是一个好的统计学概念

发布: | 发布时间:2021-07-22,星期四 | 阅读:42

作者丨陈慕谭

说一说“十年一遇”、“百年一遇”这类概念的由来。

作为一个水文领域的统计学概念,“百年一遇”实际上是一个外来词汇(中文里以前也有这个词,但不属于学术概念),对应的英文名词是“100-year event”。有“百年一遇”,自然也会同时存在“十年一遇”“五十年一遇”“五百年一遇”乃至“千年一遇”这类概念。

中国学术界使用“×年一遇”这个统计学概念,大约始于上世纪五、六十年代。1957年发表的一篇论文便提到:“起初人们在修造水工建筑物时,只以记录中的最大洪水作为设计的标准。但是在修造后的一些年月中,往往发生比过去更大的洪水,建筑物因此受到损坏(我国淮河的若干工程原设计时就是这样)。于是人们就认识到这样是不安全的,就将记录中的最大洪水加成放大以作为设计的标准(我国官厅水库原设计时就是这样,后来得到了改正)。当然这个办法还是有缺点:因为它不考虑水文记录年份的长短和各年最大值的变动情况。后来人们便根据统计学的原理,以某一频率的洪水(例如百年一遇的,千年一遇的)做为设计标准。无疑地,这是更为科学的方法,现已被普遍采用了。”①

国际上的情况也差不多。美国将“1-percent annual exceedance probability (AEP) flood”(年度洪水超标概率1%)这个概念用于风险评估,大约始于1960年代。很快,这个概念便被大众简化理解成了“100-year flood”,也就是中文里的“百年一遇”。②

英文的“100-year flood”与中文的“百年一遇”,虽然将情况描述得很具象,但却偏离了“年度洪水超标概率1%”这个统计学概念的真实含义。以致于从上世纪七十年代开始,中文学术界在介绍“百年一遇”这个概念时,便常常需要对其做一番重新解释,以纠正读者的理解(笔者所见有限,也许上世纪六十年代便已如此)。比如,1985年出版的一本水文统计学专著如此写道:

“值得注意的是,这里所说的设计洪水的重现期为百年一遇,不是说恰好一百年出现一次。它是指长期的平均情况来说的。如果从短期来说,它可能在这一百年中一次都不出现,也可能出现好几次。因此,对百年一遇的正确理解,应该说在很长的时间内(如万年,或者更长远的年限内),平均每一百年可能出现一次。”③

再比如,2011年出版的一本专门谈水文统计的专著,仍在继续以大篇幅对“百年一遇”做补充解释,以防止读者从字面上去理解这个概念:

“ 需要说明的是:所谓重现期为百年一遇,并不是说正好在百年中出现一次,而是指在很长时期内,平均100年出现一次。例如,在10万年中,在各种条件一致的情况下,大约出现1000次重现期为百年一遇的水文特征值。因此,对于短时期来说,可能这100年中一次也不出现,也可能出现1次或多次,百年一遇只是表明每个年份出现等于或大于该百年一遇水文特征值的概率为1%。用重现期来替代频率,出发点是想大众化一点,但常会引起人们的误解,需要多作解释。”④

这种长期且不得不做的补充解释,实际上意味着“百年一遇”这个词,在统计学领域已是一个失败的概念。它最初被大众和媒体采用,是因为它通俗易懂;但造成的结果,却严重偏离了“年度洪水超标概率1%”的本意,由“易懂”走向了“不懂”“胡懂”。

国际学术界也同样意识到了“100-year flood”这类概念对公众的误导性。

美国地质调查局官网便曾举例说:若学术统计以1000年的数据总量为依据,得出结论认为某区域的“年度洪水超标概率”是1%。如果投资者不懂水文统计方面的常识,媒体又将“年度洪水超标概率1%”说成“100-year flood”,投资者按字面意思去理解“100-year flood”,然后在该区域买下一栋抵押贷款年限为30年的房子,便很可能要吃亏。原因是“年度洪水超标概率1%”仅意味着该地区在1000年的时长里大约会发生十次“百年一遇”级别的大洪水。但并不保证这些洪水每隔100年才发生一次。很可能前500年只发生了1次,后500年要发生9次,甚至主要集中发生于最后的100年里。意即,投资者买下的房子每年都有至少1%的危险要遭遇“100-year flood”级别的大洪水。大洪水与他的距离不是100年,很可能是50年、30年甚至更短的15年。⑤

再如,受众会天然地认为“百年一遇”的灾害比“十年一遇”的灾害更严重。但实情未必如此。如果“百年一遇”的统计时段是从现在上溯一万年,而“十年一遇”的统计时段是最近的一百年,则“十年一遇”的灾情,有可能比“百年一遇”的灾情更严重。同理,同样级别的灾害,因为近些年发生得很频繁,如果放到最近一百年里统计,有可能是“十年一遇”,也就是一百年里发生了十次;放到一万年的时段里统计,却有可能变成“五百年一遇”,因为之前那9900年总共只发生了十次。这同一种级别的灾害,取前一种说法和取后一种说法,给受众造成的观感,便大不相同。

有鉴于此,许多中外学术机构近年来一直在鼓励学者和媒体使用“1-percent AEP flood”这个概念,不要再用“100-year flood”

参考文献:

①叶永毅:《根据流量资料计算设计洪水》,《中国水利》1957年第1期,第2期。

②Floods and Recurrence Intervals.载于www.usgs.gov/。

③曹之桦主编:《水文统计学》,水利电力出版社1985年版,第64页。

④金光炎:《水文水资源应用统计计算》,东南大学出版社2011年版,第75页。

⑤Floods and Recurrence Intervals.载于www.usgs.gov/。


来源:短史记



 

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