千年一遇定义,千年一遇的事件，千年一遇定义

高薛洁

河南省郑州市2021年7月18日至21日四天降雨量达到617.1mm，几乎接近其多年平均年降雨量，最大小时降雨量达到201.9mm(7月20日16时至17时)。由此引发的洪灾造成了巨大的经济损失和人员伤亡。这一灾难事件的罕见性被报道为“千年一遇”，这引发了一个科学问题:什么是千年一遇的事件？

事实上，千年一遇事件的严格科学表述意味着其平均重现期为1000年。要理解“千年一遇”的问题，首先要理解自然现象的不确定性以及表达的方法。

我们把自然现象的发生定义为一个事件。事件的不确定性可以表示为是否发生、达到什么强度、何时发生，通常用概率来表示事件的不确定性。

事件的不确定性可以表示为发生的概率。假设某一烈度的事件一年只发生一次，其概率为p，同时假设跨年度事件互不影响。一般来说，自然界中事件的强度与其发生的概率有一定的关系——当事件的强度越大，其发生的概率就越小或越低。比如这次郑州的强降雨事件，就极其罕见，属于“比较极端”的极端事件。

建立事件强度与发生概率之间的这种关系是灾害分析的重要步骤，通常结合历史观测数据和极值分布函数来寻找。受限于历史观测数据，发生的概率越小，就越难从实际观测中捕捉到极端事件。因此，超出观测范围的极端事件，或(极)小概率事件的概率，通常是由极端分布函数外推得到的。当然，误差范围随着外推程度的增加而增加，使用不同的分布函数得到的结果也是不同的。在既定的关系下，事件的强度可以用发生的概率来体现——发生的概率越低，事件的强度越大。

假设我们知道一个事件每年发生的概率是p，其中一个问题是这个事件要多久才会再次发生。这个时间间隔称为该事件的“重复周期”。重现期其实是一个不确定的量，可以在下一年再次发生，也可以在无限的未来发生(即不发生)。平均重现间隔(缩写为ARI)可表示为:

其中n为重现期，P (n)为重现期为n的概率，则计算此概率的公式表示为P (n )=P (1-P )n -1。由该公式可得平均重现期T =1/P，即平均重现期为年发生概率的倒数。例如，年发生概率为0.01的事件，其平均重现期为100年，即平均每100年发生一次，也就是通常所说的“百年一遇”事件。但也不排除这种事件在100年内，或者100年后才发生，或者100年内多次发生。

还是那句话，这种所谓的百年一遇，并不是说100年一定会发生一次或者至少一次。实际上，100年至少发生一次的概率是:

由此可见，郑州的极端降水事件堪称“千年一遇”。严格来说是1000年重现一次的事件，年发生概率为0.001。

要验证这种概率，必须结合历史降雨观测数据，通过降雨强度与年发生概率之间建立的关系来确定其置信度(即可靠性)。当然，选择极值分布模型来表达这种关系也会产生影响，所以在使用模型外推得到的极端事件概率时，也要注意不确定性，尤其是概率极低的事件。

对千年一遇事件的描述，而不是强调在时间尺度上每1000年发生一次，应该视为对事件极端强度的描述。

许多工程设计和防灾减灾计划都基于平均重现期事件。平均重现期越长，要求越高，灾害风险越低。然而，高要求也带来了高实施成本。因此，在实际的设计和规划中，需要综合考虑降低风险和实施成本之间的平衡，以便建立最有效的灾害应对措施。

在全球变暖的大背景下，需要强调的是，由于气候变化，极端天气事件的发生概率和重现期每年都会发生变化。原始概率小的事件发生概率会逐渐增大，平均重现期会缩短。因此，气候变化背景下的工程设计、防灾减灾规划需要具有前瞻性，建立合理的适应措施，才能长期保证安全性和有效性能，而不是逐渐丧失。