Question

自然灾害

Answer 1

“天地为炉兮造化为工，阴阳为炭兮万物为铜。”我国汉代年轻的思想家贾谊，从哲学的角度，看出了人和万物都存在于自然的变化之中。现在我们已更确切地观察到，正是地球这个巨系统中各个层次间物质和能量的转换，使人类获得生存和发展的机会。但并不是所有的变化都有利于人，一部分突发事件，如洪水、台风、地震、火山爆发等，可以使人的生命财产在瞬间蒙受巨大损失。在中国，习惯上把这些灾害称为“天灾”，这是因为按照天人感应的观念，它们是人格化的天，对人间做出坏事的惩罚，或称“天谴”。现在当然再也不能这样来理解，而应该说是自然灾害。

地球环境中有些缓慢变化对人也是不利的，但要经过长期积累才能显示出它的危害，如土壤盐碱化、湖泊的淤塞、河水断流等均非一朝一夕之功，古人认识不到，其实它们也在自然灾害之列。按照起主导作用的环境因素，可以把这些自然灾害划分为地质灾害、气候灾害、生物灾害和来自地外的灾害。

地质灾害(geological hazard)是以岩石圈的变形、变位、岩浆及水在地面上下的活动，以及地球磁场及重力场的作用等因素，所引起的自然环境恶化，造成人类生命财产损毁或人类赖以生存与发展的资源、环境发生严重破坏的现象或过程。

地震是分布广泛、造成损失最大的一种地质灾害，但它只发生在岩石圈中物质和能量的转换作用最活跃并容易错位的地方，集中分布在板块俯冲或碰撞的边缘地带以及板块内部的某些地方。环太平洋带和地中海喜马拉雅山印度尼西亚带是地球上两个主要的地震带，全球90%以上的地震能量在此释放。大地震在临近深海沟的洋底(贝尼奥夫带)发生时，海底地形突然变化，猝然出现起伏落差，产生可以波及很远的海啸，这种海啸造成的灾害常超过地震本身。它们也主要发生在这两大地震带附近。大洋脊是浅源地震多发地带，但都比较微弱，对人类造成的灾害较小(图14-1)。

20世纪以来，能造成灾难性后果的7级和7级以上的大地震，全球已发生了1200多次，绝大多数都发生在这两大地震带中。2004年12月26日在印度尼西亚的苏门答腊岛西北近海发生的大地震，还引发了海啸，致死亡近30万人，为近世所罕见。

我国夹于这两大地震带之间，所以地震灾害频繁而强烈。1976年7月28日发生在河北唐山的大地震，遇难人数超过23万;2008年5月12日发生在四川汶川的8级大地震，比1976年的唐山大震破坏的规模更大。

不过并不是一有地震就会造成灾害，地球上绝大多数地震所释放的能量甚微，是不会造成灾害的，即使在地震活动性很强的地区，大部分时间也是没有破坏性地震的。在同一地区，破坏性大地震的发生一般都有一定的周期(数百年至数千年)。中国华北地区的历史地震记录资料显示，近1000年来已有4次重复，其地震周期为(300±30)年，最后一次地震高潮期为1966～1976年。郯庐断裂带的地震周期为2000年左右，最后一次地震高潮期在清朝康熙年间。强烈地震发生时，常有地面隆起或下陷，出现裂缝并发生位错变动，对桥梁、道路和建筑物的破坏作用明显，但直接因地面震动或遭遇断裂而致死的人或其他动物，则极为罕见。地震波引起地面震动，使建筑物受到破坏，是最常见的地震的次生灾害。进入工业化社会之后，人口密集和水电交通管线等公用设施大量出现，地震常引起火灾、断水、断电、煤气管道破裂爆炸、交通设施毁坏等次生灾害，有时较小的余震也会造成巨大的经济损失。

图14-1 全球大地震震中分布图(据G.A.Eiby，1980)

由于至今人类尚无法阻止地震的发生，但只要我们在进行城市、矿山、铁道、公路、水坝、港口等建设之前，考虑到可能发生的地震的影响，采取相应的设防措施，便有可能大大减轻灾害，缩小损失，直至避免人员的伤亡。看来，加强地震的设防措施，可能比只关注地震预报更重要。这一方面，日本在近百年所积累的经验和教训是值得我们认真吸取的。

山崩、滑坡、泥石流等自然灾害，发生时主要表现为岩石块体的向下运动，其能量主要是从地球的重力场获得的，因此多局限在地势陡峭的山区。这是一种位能转化为动能的表现。水在其中的润滑作用也是重要的因素。泥石流的形成更不能缺少水的参与。这种块体运动既可以由地震诱发而引起，也可能与地震无关。在陡峭的海岸上和喀斯特地区，出现的岩石崩塌或溶洞陷落，也是重力作用的结果。不过直接的原因是水的冲击或溶蚀的作用，掏空了下伏岩石，使上覆岩石失去了支撑基础。这类因重力作用发生在岩石圈表面的块体运动，一般影响的面积较小。但在其影响所及的范围内，造成的损失也可以很大。我国山岳众多而且近期仍在上升，地势陡峭，峡谷壁立，特别是西南地区雨量又充沛，这类地质灾害颇为常见。据中国地质调查局2008年公布的数字，从2001年到2005年中国大陆发生地质灾害95000起，其中90%以上是滑坡、崩塌和泥石流。

威力强大的火山爆发，破坏性可以和大地震不相上下，但数量有限。分布在大陆和岛屿上具有活动能力的火山均已被人类认识，只有400多座，主要分布在太平洋四周，还有地中海地区以及大西洋的洋脊上。近年来在大洋底发现了更多的活火山，海水沉重的压力，使它们暂时无力喷发到水面上为害，但其可改变海水温度与成分，影响气候和海洋生物。由于火山爆发以前，总有迹象可寻，人们已能较准确地预报，一般对人的威胁不大，经常喷发的火山，常常成为旅游胜地，但也间或有意外。1985年哥伦比亚的路易斯火山爆发，仍创下了20000多人丧生的记录，是因它的山顶上有多年堆积的冰雪，火山爆发时使它融化，形成巨大的泥石流。1883年5月20日喀拉喀托火山爆发造成36000人死亡，是因为引起了海啸，这样严重的火山灾害，历史上的记录不多。

实际上那些平时不易觉察的缓慢的地质作用，破坏了人们所习惯的环境，带来的损失可以比这些突发事件更为严重，如在干旱地区地下水位过高，地面水分大量蒸发，使盐分残留在地面附近的土壤中，从而造成土地盐碱化。曾哺育过巴比伦古老文明的沃野，就是这样变成荒芜的盐碱地的。这种灾害往往因感觉不到它的威胁而容易被忽视。

还有一些环境的变化，过去不为人所知，实际上破坏作用也很大。如地磁场的变化，就是近年来才认识到的，其中磁暴作用明显而且快速，这是太阳耀斑爆发所造成的灾害。1989年加拿大魁北克的电力传输系统因一次磁暴而破坏，1994年、1997年磁暴又先后毁坏了加拿大和美国的两颗通讯卫星，这三项损失总计约9亿美元，也是个不小的灾害。在建立地球系统科学新概念后，从圈层互相作用的观点来看，采用现代最新技术，对许多地质灾害的认识将会更加深入，有助于弄清其机制，并进而及时地做出预报。

气候灾害是最常见的自然灾害，如暴雨、暴风雪、冰雹、闪电雷击、狂风(包括龙卷风)以及由此而产生的洪水、雪崩、沙暴、尘暴、风暴潮等以及与此相关的其他灾害。而持续的干旱或淫雨，以及气温反常地升高或降低，都会给人们带来不便和危害。2008年初，我国南方，发生多年不遇的低温、雨雪、冰冻灾害，持续一个多月，积雪覆盖的面积大约占我国领土面积的1/8，造成直接经济损失超过1500亿元，便是极其严重的一次。

以上这些事件的起因都是由于大气圈、水圈、生物圈与岩石圈表层的物质与能量的转换。在这个转换过程中，来自太阳的辐射能更是基本的动力因素，而人们直接感受到的是大气和水的活动。旱灾、水灾、风灾等三种就是最常见、也是影响最大的气候灾害。其实，它们常常不是孤立地出现，水灾后旱灾可以接踵而至，风灾更可与水灾同行。厄尔尼诺现象就是多种气候灾害的综合表现。

青藏高原的隆升，阻隔了印度洋向北的暖湿气流，使中国大陆大部分地区仅能依靠夏季的东南季风将太平洋的水分带来。而这些水分沿途逐渐降落，及到华北、特别是西北所剩无几。因此自古以来，我国就形成南方气候潮湿，北方和西北地区气候干燥的格局。旱灾一直是中原大地的重要威胁(图14-2)。按说南方年降水量多，应该不会发生旱灾，但季风并不能均衡分布，所以也有缺水的时候，亦不能避免旱魃的肆虐。从世界范围来看，中国还不是旱灾最严重的地区，非洲才是最严重的。干旱不只使植物难以生长，影响农作物的收成，干燥的气候还是土地盐碱化、荒漠化的前提条件，同时也使森林火灾容易发生。降水量在地区和时间上的分配不均，使旱灾和水灾常交替发生。据中国气象局发布的材料(2007)，近10多年来中国洪涝灾害呈下降态势，但就局部来看，部分地区的洪涝灾害仍然严重。

风灾对人类也是一大威胁。沙漠中的风暴和寒流带来的暴风雪，都为人们所熟知。台风、飓风和热带风暴这些在热带海域中形成的气旋，带有大量水分，登陆时横扫大地，狂风暴雨交加，水灾常伴随而生，以致造成重大损失。它们主要形成于太平洋、印度洋和大西洋的西部海面上，造成的灾害常很严重，美洲中部、东南亚和我国南部沿海地区，每到夏季，经常受到它们的袭击。2005年8月28日，飓风“卡特里娜”袭击美国港口城市新奥尔良和附近五个州，逾千人死亡，被列为美国历史上最严重的十大自然灾难之一。

图14-2 青藏高原的隆起对我国降雨的影响(据朱抱真，1990)

除了这些有形的灾害外，还有许多不易察觉的气候灾害也造成了难以计算的损失。如长期处于潮湿状态，不仅使人感到不舒服，而且物品霉烂、金属腐蚀等造成的损失都会增加。据估计，每年生产的钢铁材料有十分之一左右被氧化腐蚀掉。总之，在地球各圈层中，大气圈的流动性最强，而且是一个最完整的整体，一处有变，会很快影响周围、甚至全球。气候是自然形成的，自有其规律，它既可以有利于人类，也可以成为灾害，关键在于人类如何认识、利用与适应。按照地球是一个系统的观点去认识，或能找到更有效的对策。

生物灾害是生物圈中出现的不利于人的事件。蝗灾及其他昆虫和鼠类对农作物的破坏，是最引人注目的生物灾害，洞庭湖滨有数以亿计的鼠类在活动，多次爆发“人鼠大战”，鼠害在那里是头等灾害。草原中的鼠，也是畜牧业的一个大害。

蝗虫或鼠类吃掉农作物是它们求生的本能，它们本身也是食物链中的一环。蝗、鼠成灾，是它们一下子生长繁殖过多，打破了原来的生态平衡的结果，常与异常气候相关，造成祸不单行。在我国历史上，蝗灾是除水灾、旱灾之外的第三大自然灾害，主要出现在华北，受灾面积常达上百万公顷。靠吃农作物和树叶为生的，还有多种昆虫。各种农作物和森林的虫灾一直是困扰人们的难题(图14-3)。但是全球森林面积显著减少的原因可能不是自然灾害的结果，而是人类大量砍伐的所造成的(图14-4)。用化学方法灭虫鼠，只能在一定时期有效，而且那些吃鼠和吃害虫的动物会因此而死亡殆尽，害虫却可以逐渐有了抗药能力，继续繁殖，卷土重来。近年来中国的鼠害猖獗，还与蛇等鼠类的天敌被人类大量吃掉有关。

在一个生态系统中，本来无害于人的生物过量繁殖，也会成为一种灾难。1903年曾有人在太平洋的雷山珊瑚岛上放养了几对兔子，由于在该岛上兔子没有天敌，繁殖极快。10年后兔子吃光了岛上的全部青草。24年后(1927年)雷山已变成一个荒芜的沙滩，兔子也早已死绝。又如阿留申群岛中有个“老鼠岛”本是一只老鼠也没有的火山岛，海鹦、海雀和海燕等的栖息地，有“海鸟天堂”之称，但后来老鼠在这里登陆占领，曾几何时就变成了鸟的死亡地带，2008年秋美国人对这里的老鼠发动了可能是迄今为止世界上规模最大的灭鼠行动，从空中抛洒药物和在地上布置陷阱，但其成效如何尚待观察，几年后才能见分晓。

图14-3 20世纪我国森林病虫害的发展(据施雅风，1996的资料编制)

图14-4 全球森林面积的锐减

海水、湖水中某些藻类迅速繁殖生长，使鱼类等其他生物难以生存，构成灾害。2007年5月底太湖蓝藻暴发影响到无锡市的自来水一夜之间变臭;青岛近海近年来赤潮增多，以致2008年奥运会召开前，不得不花大力量去消除，以保证奥运会帆船赛能在那里顺利进行。

上述事例，说明保持生态系统的平衡，对人类是多么的重要。

蛇蝎狼虎之类的生物，能直接置人于死命，但它们在生存竞争中竞争不过人类，而且各有其应有的地位与作用。它们如果完全消失，倒可以使对人不利的方面发展起来。

还应当看到，对人类威胁最大的，不是那些庞然大物而是微小到肉眼看不见的病菌与病毒，以及传播这些微小生物的媒介如老鼠、苍蝇、蚊子。鼠疫在中世纪的欧洲曾造成一场最高的疫病死亡记录。根据世界卫生组织近年来的统计，蚊子是第一号杀手，它扩散了多种传染病。修建巴拿马运河时造成大量人员死亡的黄热病就是蚊子传播的。清除这些对人有害的生物，人类曾做过很多努力，也收到不小的成效，但彻底根除很难。遵循生物学的规律，帮助人类的朋友发展，让生物系统自行调节以使之向着对人类有利的方面发展，才是上策。

在生物圈中，对人类威胁最大的，是生态平衡的破坏，而不是某一种直接对人造成伤害的生物。

陨石撞击地球是来自宇宙空间的灾害，在现实生活中暂时还看不到有什么危险。但从人类的长远发展来看，“杞人忧天”并非庸人自扰。在地球历史上，这种事件对地球上生物所造成的绝灭性灾害，可能是其他灾害所不能比拟的。但巨大陨击作用的发生几率极低(约33Ma发生一次)，而且现在已能观察、预测。对于这种来自空间的威胁，我们虽不必恐惧，但也不应掉以轻心，而应该认真研究并采取必要的预防措施。

所有的自然灾害，都是环境的突变或长期变化的积累，以致达到了危害人类的程度。这些变化受自然界本身的法则(自组织性)所控制，不以人的意志为转移。在认识到各种自然灾害不过是地球各圈层相互作用对人不利的一面的表现后，便有可能看到它有利于人的另一面，如台风固然会带来灾难，但也带来大量淡水;黄河中的泥沙固然有淤积堵塞河道，不利水运和带来水患的问题，但也正是因河流中有这些泥沙才会有肥沃的三角洲形成。自然界的变化是有其自身的动力和规律的，人无法去抗拒和改变。盲目蛮干曾经使我们付出过巨大的代价，但也不是只顶礼膜拜于大自然之前而无所作为。不仅适应环境，还要改造环境以使之适合人的生存，这正是人类优于其他生物的长处。譬如地下水不是不可以取用，但不能无限制地采取，井不是打得越多越好;水库不是不可以建，但不是坝修得越高越好，越多越好;存在地震危险的地区不是不可以居住，但必须按抗震的要求去设防。关键都在于能不能认识到自然的规律，因势利导，权衡利弊，掌握好改造大自然的“度”。仅有理论是不行的，更需要认真的实践。地球各圈层的物质组成及其运动变化，是复杂而又互相关联的，不能简单、孤立地仅从表面现象去认识，这是研习地球科学必须记住的特点。

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