選單

短史記 | 「×年一遇」不是一個好的統計學概念

短史記 | 「×年一遇」不是一個好的統計學概念

作者丨陳慕譚

編輯丨吳酉仁

說一說“十年一遇”、“百年一遇”這類概念的由來。

作為一個水文領域的統計學概念,“百年一遇”實際上是一個外來詞彙(中文裡以前也有這個詞,但不屬於學術概念),對應的英文名詞是“100-year event”。有“百年一遇”,自然也會同時存在“十年一遇”“五十年一遇”“五百年一遇”乃至“千年一遇”這類概念。

中國學術界使用“×年一遇”這個統計學概念,大約始於上世紀五、六十年代。

1957年發表的一篇論文便提到:

“起初人們在修造水工建築物時,只以記錄中的最大洪水作為設計的標準。但是在修造後的一些年月中,往往發生比過去更大的洪水,建築物因此受到損壞(我國淮河的若干工程原設計時就是這樣)。於是人們就認識到這樣是不安全的,就將記錄中的最大洪水加成放大以作為設計的標準(我國官廳水庫原設計時就是這樣,後來得到了改正)。當然這個辦法還是有缺點:因為它不考慮水文記錄年份的長短和各年最大值的變動情況。後來人們便根據統計學的原理,

以某一頻率的洪水(例如百年一遇的,千年一遇的)做為設計標準

。無疑地,這是更為科學的方法,現已被普遍採用了。”①

國際上的情況也差不多。美國將“1-percent annual exceedance probability (AEP) flood”(年度洪水超標機率1%)這個概念用於風險評估,大約始於1960年代。很快,這個概念便被大眾簡化理解成了“100-year flood”,也就是中文裡的“百年一遇”。②

英文的“100-year flood”與中文的“百年一遇”,雖然將情況描述得很具象,但卻偏離了“年度洪水超標機率1%”這個統計學概念的真實含義。以致於

從上世紀七十年代開始,中文學術界在介紹“百年一遇”這個概念時,便常常需要對其做一番重新解釋,以糾正讀者的理解

(筆者所見有限,也許上世紀六十年代便已如此)。比如,1985年出版的一本水文統計學專著如此寫道:

“值得注意的是,這裡所說的設計洪水的重現期為百年一遇,不是說恰好一百年出現一次。它是指長期的平均情況來說的。如果

從短期來說,它可能在這一百年中一次都不出現,也可能出現好幾次

。因此,對百年一遇的正確理解,應該說在很長的時間內(如萬年,或者更長遠的年限內),平均每一百年可能出現一次。”③

短史記 | 「×年一遇」不是一個好的統計學概念

再比如,2011年出版的一本專門談水文統計的專著,仍在繼續以大篇幅對“百年一遇”做補充解釋,以防止讀者從字面上去理解這個概念:

“ 需要說明的是:所謂重現期為百年一遇,並不是說正好在百年中出現一次,而是指在很長時期內,平均100年出現一次。例如,在10萬年中,在各種條件一致的情況下,大約出現1000次重現期為百年一遇的水文特徵值。因此,對於短時期來說,可能這100年中一次也不出現,也可能出現1次或多次,百年一遇只是表明每個年份出現等於或大於該百年一遇水文特徵值的機率為1%。

用重現期來替代頻率,出發點是想大眾化一點,但常會引起人們的誤解,需要多作解釋

。”④

這種長期且不得不做的補充解釋,實際上意味著“百年一遇”這個詞,在統計學領域已是一個失敗的概念。它最初被大眾和媒體採用,是因為它通俗易懂;但造成的結果,卻嚴重偏離了“年度洪水超標機率1%”的本意,由“易懂”走向了“不懂”“胡懂”。

國際學術界也同樣意識到了“100-year flood”這類概念對公眾的誤導性。

美國地質調查局官網便曾舉例說:若學術統計以1000年的資料總量為依據,得出結論認為某區域的“年度洪水超標機率”是1%。如果投資者不懂水文統計方面的常識,媒體又將“年度洪水超標機率1%”說成“100-year flood”,投資者按字面意思去理解“100-year flood”,然後在該區域買下一棟抵押貸款年限為30年的房子,便很可能要吃虧。原因是“年度洪水超標機率1%”僅意味著該地區在1000年的時長裡大約會發生十次“百年一遇”級別的大洪水。但並不保證這些洪水每隔100年才發生一次。很可能前500年只發生了1次,後500年要發生9次,甚至主要集中發生於最後的100年裡。意即,投資者買下的房子每年都有至少1%的危險要遭遇“100-year flood”級別的大洪水。大洪水與他的距離不是100年,很可能是50年、30年甚至更短的15年。⑤

再如,受眾會天然地認為“百年一遇”的災害比“十年一遇”的災害更嚴重。但實情未必如此。如果“百年一遇”的統計時段是從現在上溯一萬年,而“十年一遇”的統計時段是最近的一百年,則“十年一遇”的災情,有可能比“百年一遇”的災情更嚴重。同理,同樣級別的災害,因為近些年發生得很頻繁,如果放到最近一百年裡統計,有可能是“十年一遇”,也就是一百年裡發生了十次;放到一萬年的時段裡統計,卻有可能變成“五百年一遇”,因為之前那9900年總共只發生了十次。這同一種級別的災害,取前一種說法和取後一種說法,給受眾造成的觀感,便大不相同。

有鑑於此,許多中外學術機構近年來一直在

鼓勵學者和媒體使用“1-percent AEP flood”這個概念,不要再用“100-year flood”

。(來源:騰訊新聞)

短史記 | 「×年一遇」不是一個好的統計學概念

①葉永毅:《根據流量資料計算設計洪水》,《中國水利》1957年第1期,第2期。②Floods and Recurrence Intervals。載於www。usgs。gov/。③曹之樺主編:《水文統計學》,水利電力出版社1985年版,第64頁。④金光炎:《水文水資源應用統計計算》,東南大學出版社2011年版,第75頁。⑤Floods and Recurrence Intervals。載於www。usgs。gov/。