引子：减灾预报的挑战性引子：减灾预报的挑战性 哈雷慧星和地震海啸的比较；哈雷慧星和地震海啸的比较； 天天有有不不测测风风云云，“地地“有有旦旦夕夕祸祸福福的的各各种种自自然然灾灾害害，迄迄今今多多还是悬而未决的地学奥秘。还是悬而未决的地学奥秘。 自然灾害自然灾害：发生在地球表层系统中、能造成人们：发生在地球表层系统中、能造成人们生命和财产损失的自然事件。灾害的孕育和发生生命和财产损失的自然事件。灾害的孕育和发生往往涉及多种因素，是一种复杂的系统行为。往往涉及多种因素，是一种复杂的系统行为。 减减灾灾：提提高高抗抗灾灾能能力力的的人人类类活活动动。包包括括缩缩小小灾灾害害的的影影响响范范围围，降降低低其其发发生生频频率率和和致致灾灾强强度度，以以减减轻轻受受灾灾后后果果的的各各种种努努力力。减减灾灾是是一一种系统工程。种系统工程。两个定义两个定义一般特征一般特征 潜在性和突发性潜在性和突发性 潜在性潜在性 作为地球系统的一种自发演化过程，灾害作为地球系统的一种自发演化过程，灾害在发生之前都有时间长短不一的孕育期，用来积累或转在发生之前都有时间长短不一的孕育期，用来积累或转换能量，以打破系统原有的平衡和稳定性。由于灾害的换能量，以打破系统原有的平衡和稳定性。由于灾害的成因机制和涉及的影响因素不同，这一阶段少则只需几成因机制和涉及的影响因素不同，这一阶段少则只需几天，多则可延续几年到几百年，甚至更长的时间。天，多则可延续几年到几百年，甚至更长的时间。 突发性突发性 灾害在出现之前常常没有可供直觉感受的前兆灾害在出现之前常常没有可供直觉感受的前兆或严格的物理规律可寻，故通常不易被人们查觉和分辨。或严格的物理规律可寻，故通常不易被人们查觉和分辨。而一旦原有的平衡被打破，灾害往往会迅速地于倾刻间而一旦原有的平衡被打破，灾害往往会迅速地于倾刻间爆发出来，然后转瞬即逝，于人们有所感知之际，事件爆发出来，然后转瞬即逝，于人们有所感知之际，事件已成为过去。已成为过去。周期性和群发性周期性和群发性周周期性期性 相同事件间隔一定的周期后反复发生，是相同事件间隔一定的周期后反复发生，是灾害的又一重要特征。灾害的又一重要特征。 冰期和间冰期冰期和间冰期千年至几万年；火山爆发、地震和千年至几万年；火山爆发、地震和特大干旱特大干旱百年尺度；特大洪涝灾害百年尺度；特大洪涝灾害几十年。几十年。 厄尔尼诺与拉尼娜厄尔尼诺与拉尼娜几年一次；几年一次； 台风和风暴潮台风和风暴潮几次至十几次几次至十几次/ /年。年。 群群发发性性 一一些些相相同同或或不不同同类类型型的的灾灾害害还还常常常常接接踵踵而而至至或或是是相相伴伴发发生生，“祸祸不不单单行行”，形形成成灾灾害害的的群群发发性性现现象象。2020世世纪纪以以来来世世界界范范围围内内的的各各种种灾灾害害类类型型的的发发生生频频度度居居高高不不下下，应应可可视视作作一一个个典典型型的的灾害群发阶段。灾害群发阶段。 自自然然灾灾害害的的复复杂杂性性表表现现在在多多方方面面。其其一一，灾灾害害的的周周期期性性不不仅仅局局限限在在一一种种时时间间尺尺度度上上，还还可可以以表表现现出层层嵌套的特异行为。出层层嵌套的特异行为。 近近500500年年来来，我我国国地地震震有有两两个个百百年年级级别别的的活活跃跃期期，第第一一次次为为1480148017301730年年之之间间，第第二二次次自自18801880年年至至今今。而而仅仅从从建建国国以以来来至至8080年年代代中中期期，我我国国又又经经历历了了次次地地震震活活动动的的高高潮潮，8080年年代代后后期期至至现现在在则则处处于于第第五五次次高高潮潮中中。平平均均每每一一高高潮潮阶阶段段的的时时间间跨跨度度在在十十年年左左右右。在在气气象象灾灾害害中中，这这种多重尺度的周期现象更是明显。种多重尺度的周期现象更是明显。 复杂性和多因性复杂性和多因性 其其二二，某某种种灾灾害害常常常常与与其其它它灾灾害害组组成成灾灾害害链链，于于是是牵一发而动全身，带动了一系列相关灾害的出现。牵一发而动全身，带动了一系列相关灾害的出现。 19331933年年，四四川川茂茂县县先先是是发发生生了了一一次次7.57.5级级地地震震，触触发发了了数数百百处处山山崩崩。崩崩落落的的岩岩块块冲冲入入岷岷江江，阻阻断断了了多多处处干干流流和和支支流流，形形成成了了十十多多处处堰堰塞塞湖湖，其其中中有有四四处处由由堆堆石石形形成成的的拦拦江江大大坝坝高高近近百百米米。随随后后一一场场连连阴阴雨雨使使堰堰塞塞湖湖急急剧剧涨涨水水，积积水水最最后后冲冲溃溃石石坝坝，破破坝坝而而下下的的水水头头竟竟高高达达6060米米，冲冲毁毁农农田田万万多多亩亩，形形成成一一次次由由地地震震山山崩崩滑滑坡坡溃溃决决性性洪洪水水连连环环组成的亘古奇灾。组成的亘古奇灾。 复杂性和多因性复杂性和多因性如地震的发生既可以由板块运动、如地震的发生既可以由板块运动、火山喷发、水库蓄水等过程所激发，火山喷发、水库蓄水等过程所激发，也可能与太阳活动，行星运转和月也可能与太阳活动，行星运转和月球的引潮作用有种种关联。球的引潮作用有种种关联。复杂性和多因性复杂性和多因性复杂性和多因性复杂性和多因性自然灾害的分类自然灾害的分类 （1） 按延续时间进行分类按延续时间进行分类 爆爆发发型型发发生生得得突突然然，延延续续时时间间短短的的灾灾害害类型。如地震、滑坡、飓风和暴雨等类型。如地震、滑坡、飓风和暴雨等； 迁迁延延型型初初期期征征兆兆并并不不明明显显，但但其其持持续续时时间间长，影响面积大的灾害类型。如干旱；长，影响面积大的灾害类型。如干旱； 过渡型过渡型时间特征介于前两者之间。如水灾时间特征介于前两者之间。如水灾。天文灾害系列天文灾害系列由太阳活动、陨石和宇由太阳活动、陨石和宇航因素引起；航因素引起； 地球灾害系列地球灾害系列大气圈系列，水圈系列，大气圈系列，水圈系列，岩石圈系列和混合系列的灾害等；岩石圈系列和混合系列的灾害等； 生物灾害系列生物灾害系列如白蚁、飞蝗等虫灾。如白蚁、飞蝗等虫灾。 （2） 按成因机制进行分类按成因机制进行分类 理由理由a.a.虽然在时间延续上相近，但成因却相去甚远；虽然在时间延续上相近，但成因却相去甚远； b.成因至今还未取得共识，如厄尔尼诺事件；成因至今还未取得共识，如厄尔尼诺事件； c.本本身身就就是是一一套套连连锁锁链链条条中中的的一一个个环环节节，既既受受其其它它灾灾害害的的影影响响，又又进进一一步步影影响响另另外外的的灾灾害害过过程程，不便于简单地将其归咎某个单一成因。不便于简单地将其归咎某个单一成因。（3） 按现象特征进行分类按现象特征进行分类 20种典型的自然灾害现象灾害灾害现现象象灾害灾害现现象象灾害灾害现现象象洪水洪水地震地震农作物病、虫、草害农作物病、虫、草害干旱干旱火山爆发火山爆发森林病、虫、鼠灾森林病、虫、鼠灾台风台风海啸海啸饥荒饥荒龙卷风龙卷风滑坡滑坡冰雹冰雹风暴潮风暴潮泥石流泥石流火灾火灾磁暴磁暴地裂缝地裂缝冷冻冷冻厄尔尼诺厄尔尼诺地面塌陷地面塌陷我国通常将自然灾害划分为我国通常将自然灾害划分为7 7种类型种类型 干旱、洪涝、地震、地质灾害、气象灾害、干旱、洪涝、地震、地质灾害、气象灾害、农业灾害和林业灾害。农业灾害和林业灾害。 成立了两个专职部门成立了两个专职部门国家防洪抗旱总指挥部；国家防洪抗旱总指挥部； 国家地震总局。国家地震总局。 （4） 按成因按成因+ +危害对象进行分类危害对象进行分类 灾灾害害的的一一般般特特征征实实际际上上是是多多数数灾灾害害的的共性共性。 不不同同灾灾害害还还有有不不同同的的个个性性，它它们们既既是是造造成成分分类类困困难难的的根根源源，也也是是我我们们在在学学习中应该着重掌握的要点。习中应该着重掌握的要点。 气象灾害包括气象灾害包括干旱、洪涝、冷冻、台风和风干旱、洪涝、冷冻、台风和风暴潮暴潮等，其中干旱、洪涝和台风最为人们熟知，等，其中干旱、洪涝和台风最为人们熟知，也都是危害强烈，发生十分频繁的气象灾害类也都是危害强烈，发生十分频繁的气象灾害类型。型。干旱干旱长期无雨或少雨，气温高，湿度小，土壤水分长期无雨或少雨，气温高，湿度小，土壤水分不能满足作物的需要，使作物的正常生长受到抑制甚至不能满足作物的需要，使作物的正常生长受到抑制甚至死亡，造成减产或绝收的自然现象。死亡，造成减产或绝收的自然现象。 干旱是一种时间上渐进、效果上累加的灾害干旱是一种时间上渐进、效果上累加的灾害 干干旱旱不不仅仅使使农农业业和和林林业业生生产产受受害害，也也给给航航运运，发发电电，工工业业和和生生活活用用水水带带来来威威胁胁，还还有有可可能能诱诱发发火火灾灾，虫虫灾灾，疾疾病病和和沙沙漠漠化化等等一一系系列列次次生生灾灾害过程。害过程。按照按照降雨量与蒸发量之比降雨量与蒸发量之比的不同，全的不同，全球可以划为为干旱程度不同的球可以划为为干旱程度不同的四大四大类气候带：类气候带： 极端干旱带极端干旱带: :降水蒸发降水蒸发 3% 3%； 干旱带干旱带: :降水蒸发在降水蒸发在3%-20%3%-20%之间；之间； 半干旱带半干旱带: :降水蒸发在降水蒸发在20%-50%20%-50%之间；之间； 半湿润带半湿润带: :降水蒸发在降水蒸发在50%-75%50%-75%之间。之间。干旱根源：全球气候带干旱根源：全球气候带沙漠化成因及其表现沙漠化成因及其表现 长期干旱的一个直接后果是长期干旱的一个直接后果是沙漠化沙漠化。生生态态系系统贫统贫瘠化瘠化生物生生物生产产能力能力严严重下降重下降植物生殖量下降植物生殖量下降土地土地载载畜量下降畜量下降作物作物产产量下降量下降人人类类健康水平下降健康水平下降多数沙漠化现象都应该看作气候和人类活动共同作用的结果。多数沙漠化现象都应该看作气候和人类活动共同作用的结果。 土地退化土地退化沙漠扩大沙漠扩大沙漠化沙漠化程度程度 南美洲非洲亚洲欧洲沙漠化沙漠化面面积积占土地占土地面面积积比比沙漠化沙漠化面面积积占土地占土地面面积积比比沙漠化沙漠化面面积积占土地占土地面面积积比比沙漠化沙漠化面面积积占土地占土地面面积积比比很高412.3% 173 5.7%791.8%4.9o.5%高126 7.1% 49116%72523%中等160 9.0% 37412%56113%191.8%极高 20.5 1.1% 61821%158 3.2%（土地面（土地面积单积单位位为为104km2）沙漠化分布沙漠化分布遏制沙漠化发展的研究计划和工程规划遏制沙漠化发展的研究计划和工程规划 拟定更为合理的放牧、耕作和林业开发计划；拟定更为合理的放牧、耕作和林业开发计划； 发展有助于限制沙漠入侵的土地利用方式；发展有助于限制沙漠入侵的土地利用方式； 实施阻止沙漠推进的生态工程；实施阻止沙漠推进的生态工程； 资助有关的基础研究；资助有关的基础研究； 对专业技术队伍进行科学训练和实践指导，对专业技术队伍进行科学训练和实践指导，以及提高民众的防护意识等以及提高民众的防护意识等。 洪涝是一种常见的自然灾害，包括洪水和雨洪涝是一种常见的自然灾害，包括洪水和雨涝两大类型涝两大类型。洪水洪水气候季节性变化引起的特大地表径气候季节性变化引起的特大地表径流不能被河道容纳而泛滥，或因山洪暴发而流不能被河道容纳而泛滥，或因山洪暴发而使江河水位陡涨，导致河堤决口、水库溃坝、使江河水位陡涨，导致河堤决口、水库溃坝、道路和桥梁被毁、城镇和农田淹没的现象。道路和桥梁被毁、城镇和农田淹没的现象。 雨涝雨涝因长期大雨或暴雨造成洼地积水因长期大雨或暴雨造成洼地积水不能及时排除，从而因渍生灾的现象。海不能及时排除，从而因渍生灾的现象。海面突然上升，使海水登陆而泛滥也可以造面突然上升，使海水登陆而泛滥也可以造成洪涝灾害。成洪涝灾害。由于洪水和雨涝往往同时发生，有由于洪水和雨涝往往同时发生，有时难以区别，所以常将两者通称为时难以区别，所以常将两者通称为洪涝灾害洪涝灾害。洪涝灾害的分类洪涝灾害的分类河流发生系统及洪水影响因素河流发生系统及洪水影响因素构造构造变动变动气候气候变变化化气气候候干干燥燥期期，降降水水减减少少，风风化化不不彻彻底底，上上游游来来水水和和来来沙沙同同步步减减少少；湿湿润润性性气气候候下下，冰冰雪雪融融化化加加快快，风风化化彻彻底底，上上游游来来流流和和挟挟沙沙量量也也随随之之增增加加。可可见见气气候候干干湿湿变变化化的的影影响响主主要要是是改改变变了了河河流流的的来来水水来来沙过程，故可视为沙过程，故可视为上游控制作用上游控制作用。 上游控制上游控制：由于河道上游来流和河水含沙量变由于河道上游来流和河水含沙量变化对河流中、下游地区产生的控制作用。化对河流中、下游地区产生的控制作用。 下游控制下游控制：等同于侵蚀基准面变化的影响。等同于侵蚀基准面变化的影响。气气候候寒寒冷冷期期，结结冰冰率率上上升升，表表水水循循环环减减少少，侵侵蚀蚀基基准准面面随随之之下下降降，河河流流冲冲蚀蚀作作用用增增强强。结结果果河河道道被被顺顺向向加加长长，河河床床加加深深，从从而而可可容容纳纳更更大大的的上上游游水水量量；气气候候温温暖暖期期，冰冰雪雪融融化化率率高高于于结结冰冰率率，侵侵蚀蚀基基准准面面被被抬抬高高，河河流流冲冲蚀蚀作作用用减减弱弱。加加上上气气温温高高利利于于风风化化作作用用进进行行，使使来来沙沙增增加加，河河床床将将被被进进一一步步淤淤高高，行行洪洪能能力力也也因因此此下降。可见冷暖变化的效果正是一种下降。可见冷暖变化的效果正是一种下游控制作用下游控制作用。 河河流流演演化化有有其其自自身身的的水水文文规规律律，而而非非全全然然被被动地适应环境的改变。动地适应环境的改变。 人人类类作作用用对对洪洪涝涝有有重重要要的的影影响响。过过度度砍砍伐伐和和垦垦荒荒造造成成强强烈烈的的水水土土流流失失、超超量量泥泥沙沙冲冲入入河河流流，使使河河流流自自身身的的调调节节能能力力减减弱弱甚甚至至丧丧失失，都都能能使使洪洪水水更更为频繁。为频繁。 拦拦江江大大坝坝的的建建设设不不仅仅可可以以利利用用水水力力无无污污染染发发电电，在在一一定定程程度度上上还还可可以以削削峰峰补补平平，从从而而减减轻轻洪洪水水的的发发生生。但但是是对对环环境境可可能能造造成成何何种种后后果果，尚尚未未得得到到最最终终论证。论证。 台台风风、热热带带风风暴暴或或热热带带气气旋旋，都都是是形形成成于于北北太太平平洋洋西西部部热热带带洋洋面面上上具具有有暖暖中中心心结结构构的的强强烈烈气气旋旋，以以往往曾曾统统称称为为台台风风。它它们们造造成成灾灾害害时时的的强强度度主主要要与与风风力力和和风风速速有有关关，故故世世界界气气象组织象组织按其大小作了进一步分类。按其大小作了进一步分类。 热热带带气气旋旋 热热带带气气旋旋：生生成成于于热热带带洋洋面面，中中心心气气压压低低于于外外围围且且作作水水平平旋旋转转的的气气团团。是是 气气 水水（岩岩）耦耦合的复杂产物。合的复杂产物。 中心区中心区大大风风区区外外围围区区气旋结构气旋结构热带气旋的生成过程 热带热带洋面大气不洋面大气不稳稳水水- -气系气系统统运运动动增增强强低低层层大气受大气受热热上升上升上升气流加上升气流加热热高空云高空云层层狂风狂风：1212级风力风速可达级风力风速可达110110米秒。足以掀米秒。足以掀翻船舶，拔起大树，推倒房屋；翻船舶，拔起大树，推倒房屋；巨巨浪浪和和风风暴暴潮潮：由由于于热热带带气气旋旋中中心心气气压压极极低低，故故在在其其经经过过海海域域，海海面面会会被被抬抬高高数数米米。再再加加上上狂狂风风的的作作用用，到到达达浅浅海海和和近近岸岸地地区区后后，会会形形成成风风暴暴潮潮登登陆陆，以以至至冲冲毁毁堤堤防防，卷卷走走房房屋屋和和其其它它建筑设施。建筑设施。 1 1970970年孟加拉一次风暴潮，巨浪高年孟加拉一次风暴潮，巨浪高达达6 6米以上，狂涛冲毁海堤后涌入内陆，米以上，狂涛冲毁海堤后涌入内陆，淹没了两个岛屿，使淹没了两个岛屿，使3030万人丧生。万人丧生。 暴暴雨雨：台台风风引引起起的的暴暴雨雨，降降水水区区域域集集中中且且强强度度极极大大。有有一一天天降降雨雨18691869毫毫米米的的记记录录。这这种种特特大大暴暴雨雨往往往往会会造造成成一一系系列列次次生生灾灾害害，如如山山洪暴发，滑坡和泥石流等；洪暴发，滑坡和泥石流等；热带气旋的时空分布水水灾灾一一条条线线，旱旱灾灾一一大大片片；台台风风来来势势猛猛，旱灾去无踪。旱灾去无踪。 常常见见的的地地质质灾灾害害有有滑滑坡坡、崩崩塌塌、泥泥石石流流、地地面面沉沉降降和和地地裂裂缝缝等等。重重力力失失稳稳是是它它们们中中多数灾害共同的诱因。多数灾害共同的诱因。滑滑坡坡 是是斜斜坡坡上上的的岩岩土土物物质质沿沿一一定定的的软软弱弱面面或或软软弱弱带带作作整整体体性性下下滑滑的的运运动动，是是山山区区常常见的一种地质灾害。见的一种地质灾害。 滑面滑面滑床滑床剪出口剪出口滑体滑体滑舌滑舌滑坡后壁滑坡后壁滑前地形面滑前地形面滑前滑前临临空面空面滑坡的基本结构滑坡的基本结构 按其自然类别或其与工程的关系，滑坡可以分按其自然类别或其与工程的关系，滑坡可以分为为自然边坡，岸坡边坡，矿山边坡和路堑边坡自然边坡，岸坡边坡，矿山边坡和路堑边坡四四种。种。 滑坡的孕育和发生与人类活动有密切关系。滑坡的孕育和发生与人类活动有密切关系。 滑坡发生以后，滑坡发生以后， 可以单独成灾而摧毁公路，可以单独成灾而摧毁公路，铁路，村镇，厂房，或堵塞河道，阻断航行；也铁路，村镇，厂房，或堵塞河道，阻断航行；也可以作为其它灾害的次生灾害而加重灾情可以作为其它灾害的次生灾害而加重灾情。 滑坡滑坡发育的主要条件有四：发育的主要条件有四： 地形地貌条件，地形地貌条件， 地质构造与新构造运动条件，地质构造与新构造运动条件， 地层岩性条件；地层岩性条件； 水文地质条件。水文地质条件。 崩崩塌塌是是指指悬悬崖崖、峭峭壁壁、陡陡坡坡和和洞洞顶顶的的岩岩石石或或土土体体，大大块块向向下下垮垮落落的的现现象象。崩崩塌塌主主要要有有散散落落、坠落、翻落等形式。坠落、翻落等形式。 崩崩塌塌与与滑滑坡坡共共同同的的诱诱发发因因素素都都是是重重力力作作用用。但但崩崩塌塌发发育育的的条条件件更更加加局局限限一一些些，只只有有在在大大多多数数的的滑滑坡坡条条件件得得到到满满足足之之后后，还还同同时时具具备备陡陡峻峻的的坡坡度度，高高倾倾角的裂隙和较大的地形高差才行。角的裂隙和较大的地形高差才行。泥石流泥石流是含有大量固体物质（泥和砂、石）是含有大量固体物质（泥和砂、石）的洪流。有四大特点：的洪流。有四大特点： 其容重一般在其容重一般在1.21.22.3t/m2.3t/m3 3之间；之间； 流的性质和流态都不稳定；流的性质和流态都不稳定； 常具突发性，运动速度快；常具突发性，运动速度快； 能量巨大，因而破坏能力极强。能量巨大，因而破坏能力极强。泥石流形成的条件与地形泥石流形成的条件与地形形成区形成区流通区流通区堆堆积积区区顺坡堆积的大顺坡堆积的大量碎屑物质、量碎屑物质、在瞬间集聚的在瞬间集聚的超量水源以及超量水源以及山高谷深的地山高谷深的地貌条件，构成貌条件，构成了泥石流发育了泥石流发育的三个基本前的三个基本前提提 水水是是泥泥石石流流发发育育和和发发生生的的一一个个主主要要触触发发条条件件，它它同同时时还还具具有有作作为为泥泥石石流流的的重重要要组组成成部部分分和和搬搬运运介介质质的的双双重重意意义义。在在不不同同的的自自然然环环境境和和气气候候条条件件下下，作作为为泥泥石石流流发发育育的的必必要要水水动动力力条条件件有有暴暴雨雨，冰冰雪雪融融化化和和溃溃决决等等。其其中中，特特大大暴暴雨雨是是泥泥石石流流爆爆发发的的最最主要动力条件。主要动力条件。 泥石流泥石流的成灾主要是由于它的的成灾主要是由于它的集中冲集中冲刷，撞击磨蚀和漫流壅积作用刷，撞击磨蚀和漫流壅积作用而造成的。而造成的。 泥石流的泥石流的运动具有直进性运动具有直进性特征，遇到急弯特征，遇到急弯沟岸或障碍物，就会进行猛烈地冲击，使沟岸或障碍物，就会进行猛烈地冲击，使之破坏甚至摧毁。此外，泥石流的改道对之破坏甚至摧毁。此外，泥石流的改道对沟谷有裁弯取直的作用，会影响到地表径沟谷有裁弯取直的作用，会影响到地表径流的稳定性，从而产生次生灾害。流的稳定性，从而产生次生灾害。 滑滑坡坡，崩崩塌塌和和泥泥石石流流均均是是斜斜坡坡物物质质的的稳稳定性被外界条件所破坏而发生的灾害。定性被外界条件所破坏而发生的灾害。 它它们们在在成成因因上上，在在发发育育的的时时、空空条条件件上上往往往往有有密密切切的的联联系系。其其共共同同的的诱诱因因都都是是重重力力失失稳稳。因因此此在在减减灾灾防防灾灾研研究究中中也也常常常常将将它们作为一个它们作为一个灾害系列灾害系列来进行对待。来进行对待。 地地裂裂缝缝是是累累进进性性发发展展的的缓缓变变型型灾灾害害，成成因因极极为为复复杂杂。一一种种是是由由内内动动力力形形成成的的构构造造地地裂裂缝缝，另另一一种种是是则则外外动力形成的非构造地裂缝，各有多种型式。动力形成的非构造地裂缝，各有多种型式。 地地面面塌塌陷陷是是由由于于地地面面陷陷落落或或其其它它工工程程建建筑筑物物的的突突然然塌塌陷陷，导导致致生生命命财财产产发发生生严严重重损损失失的的一一种种特特殊殊灾灾害害。其其危危害害最最大大的的发发生生部部位位，一一是是各各种种规规模模的的矿矿山山，一一是是人人口口密密集集的的城城市市。约约占占总总数数8080的的地地面面塌塌陷陷灾灾害是由于人类活动行为不当而造成的。害是由于人类活动行为不当而造成的。 内动力成因的地裂缝内动力成因的地裂缝 也称构造地裂缝，发育与构造地也称构造地裂缝，发育与构造地质背景相关。构造地裂缝所处的地质环境大都在地堑、质背景相关。构造地裂缝所处的地质环境大都在地堑、断块盆地的基底活动带上部。既可以由活动断裂发生差断块盆地的基底活动带上部。既可以由活动断裂发生差异活动而导致地面的拉裂；也可因活动断裂的走滑与倾异活动而导致地面的拉裂；也可因活动断裂的走滑与倾滑先行诱发地震，再由地震影响盖层变形而致。滑先行诱发地震，再由地震影响盖层变形而致。 非构造成因地裂缝非构造成因地裂缝 主要包括各种特殊土地裂缝。我主要包括各种特殊土地裂缝。我国南方以胀缩土地裂缝为主，北方以湿陷性黄土地裂缝国南方以胀缩土地裂缝为主，北方以湿陷性黄土地裂缝为主。为主。 影响地裂缝形成的环境因素主要有两类，影响地裂缝形成的环境因素主要有两类，一是大气降水加剧了构造断裂的现代活动；一是大气降水加剧了构造断裂的现代活动；二是人类活动不当所致。二是人类活动不当所致。如过量抽取地下如过量抽取地下水，或灌溉过程中水大量渗入地下，都会水，或灌溉过程中水大量渗入地下，都会造成地裂缝的扩展。造成地裂缝的扩展。 多数地质灾害的发生多数地质灾害的发生部位部位都有可能准确都有可能准确判别，但其发生的判别，但其发生的时间时间却难以确定。却难以确定。 人类活动不当人类活动不当则往往成为地质灾害发生则往往成为地质灾害发生的重要诱导因素。因此，约束人类活动的的重要诱导因素。因此，约束人类活动的范畴，是减轻地质类灾害的一条有效途径。范畴，是减轻地质类灾害的一条有效途径。 地震、火山和海啸地震、火山和海啸是三种危害极为强是三种危害极为强烈、令人谈虎色变的自然灾害。其主烈、令人谈虎色变的自然灾害。其主要的动力都是来源于地球内部能量。要的动力都是来源于地球内部能量。 地震在所有灾害中，是最令人闻而生畏的一地震在所有灾害中，是最令人闻而生畏的一种。主要原因在于其巨大的能量和爆发的突然性。种。主要原因在于其巨大的能量和爆发的突然性。试验证明，在坚硬的花岗岩中爆炸一颗当量为两试验证明，在坚硬的花岗岩中爆炸一颗当量为两万吨万吨TNTTNT的原子弹，其结果和一个级地震差不的原子弹，其结果和一个级地震差不多；一个多；一个8.98.9级的地震相当于级的地震相当于10001000颗一百万吨颗一百万吨TNTTNT级的原子弹在地下同时爆炸的效应。级的原子弹在地下同时爆炸的效应。 三个基本概念三个基本概念 地震的大小称地震的大小称地震震级地震震级；地震造成；地震造成破坏的程度则用破坏的程度则用地震烈度地震烈度来衡量；一来衡量；一次地震事件产生的直接和间接后果称次地震事件产生的直接和间接后果称作作地震效应地震效应。后者既反映了地震的强。后者既反映了地震的强度，也是地震破坏方式的体现。度，也是地震破坏方式的体现。 地震与灯泡的比地震与灯泡的比喻喻： 地震的震级地震的震级灯泡的亮度灯泡的亮度 地震的烈度地震的烈度灯泡的照度灯泡的照度地震过程的四个阶段地震过程的四个阶段 尽尽管管人人们们所所感感觉觉到到地地震震往往往往发发生生在在转转眼眼之之间间，但但实实际际上上，地地震震从从孕孕育育、发发生生到到震震后后的的调调整整通通常常都都要要经经历历一一定定的的时时间间过过程程。可可以以按按其其物物理理性性质质的的差差异异，将将它它们们划划分分为为孕孕震、临震、发震和震后调整震、临震、发震和震后调整四个阶段。四个阶段。 孕孕震震阶阶段段地地应应力力的的积积累累阶阶段段。这这一一阶阶段段中中， 孕孕震震地地区区的的岩岩石石地地球球物物理理性性质质将将会会发发生生一一系系列列异异常常变变化化，岩岩石石中中会会出出现现微微弱弱的变形和变位。的变形和变位。 临临震震阶阶段段震震源源区区的的应应力力积积累累已已经经极极为为接接近近失失稳稳状状态态。此此时时可可出出现现地地形形变变异异常常、地地震震波波速速异异常常、地地磁磁和和地地电电异异常常，以以及及地地下下水水和和动物活动异常等各种现象。动物活动异常等各种现象。 发发震震阶阶段段震震源源区区的的岩岩石石将将出出现现大大规规模模破破裂裂，或或地地震震断断层层的的闭闭锁锁段段突突然然断断开开并并发发生生弹弹性性回回跳跳，同同时时释释放放出出大大量量应应变变能能，引引起起地壳的强烈颤动。地壳的强烈颤动。 余余震震阶阶段段在在此此阶阶段段的的前前期期，剩剩余余的的应应变变能能还还将将继继续续释释放放，岩岩石石进进一一步步破破裂裂并并产产生生一一些些小小震震；至至其其后后期期，地地震震活活动动将将逐逐渐渐趋趋于于平平静静，地地磁磁、地地电电、地地下下水水等等活活动动也也将将回回复复正正常。常。 地震灾害的四种成因类型：地震灾害的四种成因类型： 构造地震；火山地震：陷落地震；诱发地震构造地震；火山地震：陷落地震；诱发地震 重大地震的分布主要有四个重大地震的分布主要有四个 “ “带带”： 环太平洋地震带；环太平洋地震带；阿尔卑斯喜马拉雅印尼地震带；阿尔卑斯喜马拉雅印尼地震带； 大洋中脊和大陆裂谷地震带大洋中脊和大陆裂谷地震带 ； 大陆板块内部地震带大陆板块内部地震带 中国的三个地震之最中国的三个地震之最 中中国国是是板板内内地地震震活活动动最最典典型型的的地地区区，地地震震活动水平一直较高。活动水平一直较高。 中中国国也也是是世世界界上上研研究究地地震震最最早早的的国国家家，自自公公元元前前18311831年年的的夏夏商商时时期期中中国国就就有有了了历历史史地地震震记记录录。公公元元132132年年，东东汉汉张张衡衡发发明明了了地地动动仪仪，于于公公元元138138年在洛阳监测到了千里之外的陇西大地震。年在洛阳监测到了千里之外的陇西大地震。 19751975年年对对我我国国7.37.3级级海海城城地地震震的的准准确确预预报报，更是堪称人类史上最为成功的一次地震预报。更是堪称人类史上最为成功的一次地震预报。 火山灾害火山灾害 火火山山活活动动是是地地球球内内部部构构造造- -岩岩浆浆活活动动的的一一种种特特殊殊形形式式。多多是是由由于于强强烈烈的的构构造造运运动动使使岩岩石石圈圈破破裂裂，使使上上覆覆岩岩石石的的静静压压降降低低，塑塑性性的的岩岩浆浆变变为为液液态态，从从较较深深处处的的高高压压区区向向地地壳壳浅浅层层的的低低压压区区运运移移，于于构构造造薄薄弱弱部部位冲出地表，形成火山爆发而酿成灾害。位冲出地表，形成火山爆发而酿成灾害。 火山爆发的直接致灾方式火山爆发的直接致灾方式 普普里里宁宁式式喷喷发发柱柱水水汽汽遇遇冷冷凝凝结结，挟挟带带着着火火山山灰灰等物质形成泥雨再降落到地面等物质形成泥雨再降落到地面火山泥石流火山泥石流； 火山口附近被炸碎的岩石和部分射入空中的岩浆火山口附近被炸碎的岩石和部分射入空中的岩浆冷凝后落下冷凝后落下火山碎屑流火山碎屑流； 溢出地面的岩浆自火山口顺坡而下溢出地面的岩浆自火山口顺坡而下火山熔岩流火山熔岩流； 大量的火山灰遮云蔽日，随普里宁柱的蘑菇云大量的火山灰遮云蔽日，随普里宁柱的蘑菇云飘移飘移火山灰云火山灰云； 火山喷发后空中弥漫的火山喷发后空中弥漫的有毒火山气体有毒火山气体窒息生命窒息生命 一次大规模的火山爆发对生态环境和全球一次大规模的火山爆发对生态环境和全球变化的影响，是所有自然灾害中最为显著变化的影响，是所有自然灾害中最为显著和有效的。和有效的。 19911991年年6 6月月1515日日菲菲律律宾宾的的皮皮纳纳图图博博火火山山喷喷发发，大大约约有有超超过过千千万万吨吨的的SOSO2 2随随普普里里宁宁柱柱进进入入平平流流层层，使使平平流流层层臭臭氧氧的的光光解解速速度度增增快快，生生成成受受到到抑抑制制，臭臭氧氧含含量量明明显显下下降降。火火山山喷喷发发物物在在半半年年后后扩扩散散至至全全球球范范围围，形形成成的的火火山山灰灰反反射射掉掉相相当当一一部部分分太太阳阳能能，使使次次年年即即19921992年年成成为为近近6161年年中中大大陆陆温温度度最最低低的的一一年年。全全球球的的大大气气环环流流和和降降压压水水场场、风风场场也也都都发发生生了了显显著著的的变变化化。结结果果足足以以抵抵消消近近百百年年来来人人类类活动所造成的升温效应。活动所造成的升温效应。 死死火火山山保保留留着着火火山山形形态态和和物物质质，但但在人类历史上至今从未活动过的火山；在人类历史上至今从未活动过的火山； 休休眠眠火火山山那那些些在在人人类类历历史史上上曾曾有有过过活动，但现今则处于活动，但现今则处于“休眠休眠”状态者；状态者； 活活火火山山现现在在还还在在活活动动或或有有明明显显活活动动迹象的火山。是最为危险的火山类型。迹象的火山。是最为危险的火山类型。 海啸海啸是由海底地震，海底或海岛火山爆是由海底地震，海底或海岛火山爆发以及海底塌陷、滑坡和地裂缝等激发而发以及海底塌陷、滑坡和地裂缝等激发而引起的一种重力长波。引起的一种重力长波。 海海啸啸的的波波长长一一般般为为几几十十至至几几百百公公里里，周周期期至至百百分分钟钟。传传播播速速度度最最快快可可达达每每小小时时数数百百至至上上千千公公里里。海海啸啸开开始始形形成成时时其其波波高高并并不不大大，仅仅在在至至米米之之间间，只只有有在在快快要要到到达达海海湾湾或或岸岸边边的的浅浅水水区区时时，波波高高才才会会突突然然急急剧剧增增加加数数倍倍甚甚至至数数十十倍倍，携携带带巨巨大大的的能能量量和和由由此此而而来来的的强强烈烈破破坏坏力力，形形成成一一种种破破坏坏性性巨浪。巨浪。 海海底底地地震震的的震震源源较较浅浅，一一般般要要小小于于公里，且震级一般须在里氏公里，且震级一般须在里氏.5.5级以上；级以上； 一一般般情情况况下下，海海啸啸皆皆伴伴随随着着海海底底的的大大面面积积垂垂直直运动而发生；运动而发生； 海海啸啸源源区区的的水水深深较较大大，尤尤其其是是危危害害范范围围极极广广的的跨跨洋洋海海啸啸，其其源源区区水水深深常常在在米米以以上上。在在浅水区多只能生成海洋激浪。浅水区多只能生成海洋激浪。 对对地地震震、火火山山和和海海啸啸灾灾害害，目目前前还还没没有有明明显显有有效效的的预预测测和和减减灾灾方方法法，这这更更加加重重了了此类灾害的风险程度。此类灾害的风险程度。 自自然然灾灾害害的的减减灾灾对对策策包包括括灾灾害害的的预预报报，对对灾害的风险评价灾害的风险评价和和减灾工程减灾工程。自然灾害的预报自然灾害的预报 自自然然灾灾害害的的预预报报是是制制定定减减灾灾对对策策的的首首要要基基础础，但但也也是是灾灾害害研研究究中中最最为为困难的一类课题。困难的一类课题。 当当前前气气象象灾灾害害的的短短期期预预报报准准确确率率已已可可以以达达到到6060左左右右，但但中中长长期期预预报报在在理理论论上上已已被被证证明明是是一一个个无无法法解解决决的的问问题题；地地震震预预报报虽虽不不乏乏成成功功的的范范例例，但但成成功功的的预预报报都都是是经经验验预预报报，尚尚处处于于唯唯象象层层次次，理理论论预预报报则则时时有有错错漏漏，近近期期还还难难以以取取得得共共识识；海海洋洋灾灾害害、洪洪涝涝灾灾害害和和地地质质灾灾害害的的趋趋势势预预测测，也也只只在在20203030的的准准确确率率上上徘徘徊徊。因因此此可可以以说说，灾灾害害的的预预测测和和预预报报，还还是是一一个个任任重重而而道道远的难题。远的难题。灾害预报的几种重要类型灾害预报的几种重要类型 唯唯象象预预报报是是一一种种经经验验层层次次的的预预报报。预预报报主主要要是是根根据据自自然然灾灾害害的的演演化化和和发发展展趋趋势势，对对其其时时间间序序列列的的周周期期性性规规律律和和空空间间分分布布的的迁迁移移特特征征进进行行背背景景估估计计。在在这这一一基基础础上上，作作出出灾灾害害可可能发生的经验判断。能发生的经验判断。 唯唯象预报的基本依据有四：象预报的基本依据有四： w 灾害发展的自然趋势；时间序列；灾害发展的自然趋势；时间序列； 对应关系；前兆现象对应关系；前兆现象 理理论预报的主流之一是各种论预报的主流之一是各种统计模型。统计模型。 近近年年来来在在理理论论研研究究方方面面异异军军突突起起的的一一类类方方法法，是是复复杂杂性性科科学学中中的的分分形形、混混沌沌和和自自组组织临界理论织临界理论的应用。的应用。 理论预报理论预报根据灾害的成因建立灾害发生机制的根据灾害的成因建立灾害发生机制的物理模型，并在对其机理分析的基础上，寻找灾害过程的物理模型，并在对其机理分析的基础上，寻找灾害过程的严格数学关系和确定的物理对应标志。严格数学关系和确定的物理对应标志。 地震统计预报中的一个经典模型地震统计预报中的一个经典模型古登堡古登堡- -里希特里希特模型：模型：曾曾经经是是基基于于统统计计资资料料的的一一个个经经验验模模型型，现现在在却却发发现现是是一一个个分分形形规规律律的的体体现现。美美国国气气象象学学家家洛洛伦伦兹兹也也正正是是在在一一个个大大气气对对流流的的动动力力学学模模型型中中，发发现现了了隐隐藏藏在在确确定定性性后后面面的的内内在在随随机机性性，从从而而论论证证了了长长期期天天气气预预报报的的理论困难。理论困难。 logNm=a+bM , (131) ( (式中式中M M为震级；为震级；N Nm m为震级大于的地震数目；为震级大于的地震数目；a a，b b为常数为常数) ) 监监测测预预报报实实时时监监测测方方法法和和以以其为基础的预报系统是灾害预报的又一主力。其为基础的预报系统是灾害预报的又一主力。 各各种种现现代代化化的的监监测测手手段段包包括括航航天天和和遥遥感感技技术术的的投投入入应应用用，对对灾灾害害的的监监测测预预报报起起到到了了不不可可估估量量的的积积极作用。但监测预报也有其不足：极作用。但监测预报也有其不足： 一一是是怎怎样样才才能能准准确确地地判判断断出出哪哪些些异异常常是是有有用用的的前兆，这仍涉及到经验和理论基础前提；前兆，这仍涉及到经验和理论基础前提； 二是如何区分真正的前兆异常和各类随机噪声；二是如何区分真正的前兆异常和各类随机噪声； 第三是对监测的系统性和密度问题的合理要求第三是对监测的系统性和密度问题的合理要求。 不同的灾害在不同的条件下，究竟会主不同的灾害在不同的条件下，究竟会主要危害哪些对象；在灾害的发生过程中，究要危害哪些对象；在灾害的发生过程中，究竟会产生哪些关键性的损害；一次灾害产生竟会产生哪些关键性的损害；一次灾害产生的后果，究竟有多严重？这些方面的研究，的后果，究竟有多严重？这些方面的研究，统称作自然灾害的统称作自然灾害的风险评价风险评价。 灾灾害害风风险险评评价价的的内内容容包包括括灾灾害害的的风风险险辨辨识识、灾灾害害的的风风险险估估算算和和灾灾害害的的风风险险评评价价（狭狭义义）三个方面。三个方面。 风险辨识风险辨识 着重于描述潜在的灾害可着重于描述潜在的灾害可能对人类社会产生的负作用或不良影响；能对人类社会产生的负作用或不良影响； 风风险险估估算算着着眼眼于于定定时时地地描描述述处处于于风风险险中中的的人人口口分分布布，阐阐明明事事件件的的成成因因、发发生生的的概概率率、相相应应于于不不同同强强度度时时的的后后果果，并并将将这这些些强强度度事事件件的的概率统计作为风险的定量结果。概率统计作为风险的定量结果。 风风险险评评价价（狭狭义义的的）所所要要回回答答的的中中心心问问题题则则是是：当当灾灾害害降降临临时时，怎怎样样才才算算安安全全和和怎怎样样才才能安全？能安全？ 图图13-5 13-5 自然灾害风险评价模型自然灾害风险评价模型 结束结束提交立法与行政部门提交立法与行政部门研究计划的准备与完成研究计划的准备与完成开始开始风险辨识风险辨识环境分析环境分析成因分析成因分析影响分析影响分析作用分析作用分析风险估算风险估算利害关系分析利害关系分析风险风险评价评价干涉分析干涉分析问题分析问题分析约束分析约束分析矛盾分析矛盾分析目标分析目标分析技术分析技术分析决策决策分析分析 在在灾灾害害预预报报和和风风险险评评价价的的基基础础上上，减减灾灾工程是确保生命和财产安全的关键一步。工程是确保生命和财产安全的关键一步。 其基本任务有二：其基本任务有二： 一是建立减轻自然灾害系统；一是建立减轻自然灾害系统； 二二是是针针对对灾灾害害发发生生和和作作用用的的特特征征，采采用用一定的工程技术和生态维护措施。一定的工程技术和生态维护措施。减减轻轻自自然然灾灾害害系系统统一一般般是是由由各各级级政政府府领领导导和和协协调调建建立立的的综综合合性性职职能能机机构构，具具有有权权威威性性、社社会会性、专业性、技术性和救助性特征性、专业性、技术性和救助性特征 是减灾活动中最直接的措施。其是减灾活动中最直接的措施。其目的是通过工程手段，治理和改目的是通过工程手段，治理和改善灾害系统的致灾环境，减少灾善灾害系统的致灾环境，减少灾害产生的条件，以达到预防和减害产生的条件，以达到预防和减轻灾害的目的。轻灾害的目的。 最初最初：束手无策，听其恶化：束手无策，听其恶化继而：继而：寻寻觅觅，遍尝百草寻寻觅觅，遍尝百草 然后：然后：对症下药，以求痊愈对症下药，以求痊愈 一旦一旦：查明机理，事先预防：查明机理，事先预防 最后：最后：找到克星，彻底消灭。天找到克星，彻底消灭。天花就是一例。今天对多数灾害而花就是一例。今天对多数灾害而言，我们还正在言，我们还正在寻寻觅觅寻寻觅觅之中。之中。