LAWUWANXIAOSI2020-01-19

摘要災害是人類面臨的最嚴重的威脅。本文簡要列述了各類災害對國民經濟建設和人類生存的危害性，論述了災害的分類和體系特徵，探討了災害形成的科學機理，強調了開展多學科、大體系研究的重要意義。同時結合國土環境遙感調查，提出了開展災害學研究、監測防禦、減災抗禍的對策和建議，以期發揮現代地球科學理論與遙感技術的潛力，為促進災害學的研究、保障人類更好地生存與發展作出貢獻。

關鍵詞災害學；災害分類與災害系列；災害地球動力學；災害監測與預報；災害防禦體系；減災措施

一、災害是人類面臨的最嚴重的威脅和最嚴峻的挑戰

我國疆域遼闊，自然環境條件複雜，自然災害及其導引出的生態環境和社會災害型別多樣，這些災害頻繁不斷地衝擊人類社會，給人們的生命財產帶來難以估量的損失。近年來的人類社會發展戰略研究表明，儘管存在著資源、能源、環境和人口危機等嚴重問題，但隨著科學技術的發展和社會的進步，這些問題都會得到調節和緩解。唯獨自然災害及其引發的社會災害，鑑於科學技術發展水平的侷限，目前多數尚不能預測，更無法避免。在全球範圍內，甚至在我國海陸疆域內，自然災害幾乎是年年有、月月有、天天有，給人類留下慘重的教訓，且隱伏著毀滅性的潛在威脅。

災害是天體、地球各種能量-物質運動在生態圈的客觀伴生現象，是不以人們的意志為轉移的。從地質歷史時期起，生物界就曾多次發生全球性、區域性和區域性性的災難和絕滅。僅以近25億年的地球歷史追析，差不多每隔2600萬年，就有一次全球性的嚴重災變發生。從生物出現後，這種週期性的災變都留下了古地理、古生物記錄，最近一次就是中生代末期恐龍世界的絕滅。人類出現後的200萬年、50萬年及近萬年以來的記錄就更詳細了。近年來古人類學、考古學的大量研究和發現表明，古人類同樣經歷了多次區域性性的絕滅和災難，延續至今的群落只是其中極少的幾個，絕大多數都斷絕了延續。進入人類文化歷史時期以來，諸如大西洲的沉沒、瑪雅文化的絕滅、四五千年前的全球性洪荒與諾亞方舟、大禹治水、義大利龐培城毀於火山噴發、印度死丘遺址、通古斯大爆炸、文化古城的沉入海底及已證實的數百上千個古人類群落的淪亡泯沒等，均表明了災害在人類發展史中的重要作用。

據近年來的統計，每年全球災害數千起，重大災害數十起，直接經濟損失達數千億美元。美國每年因火災、地震、海岸帶災害、滑坡、火山等災害的損失總值達35億～40億美元。中國公元前180年至公元1949年，旱、澇、颶風、地震、寒、疫、饑荒7大自然災害死亡人數在萬人以上的共發生220起，死亡總數約3。17億人。據聯合國統計，20世紀1986年以來全世界死於天災的人數已高達450萬人之多，超過了兩次世界大戰死亡人數的總和。

旱、澇、風暴、高溫、奇寒等自然災害，全球每年平均損失約400億美元。1987年，美國中西部33個州、1500個縣出現了50年來最嚴重的乾旱災害。1968～1984年，非洲因乾旱死亡200萬人，受災人數達2000萬。1972～1973年，非洲撒哈拉沙漠南緣的薩赫勒地區持續兩年乾旱，奪去了20萬～40萬人的生命。1982～1984年，非洲乾旱加劇，範圍擴大，34個國家遭災，24個國家發生饑荒，1。5億～1。85億人受到嚴重飢餓的威脅，成為非洲近代史上最大的歷史事件，損失相當於一次世界大戰。公元前2000年時，撒哈拉地區曾經是雨量充沛、水草茂盛、野生動植物繁衍、生機盎然的地方，曾幾何時，竟成了一片荒涼的不毛之地。在中國歷史上，死亡萬人以上的乾旱有24次。近200年來，佔我國陸地47%的乾旱、半乾旱地區，旱災頻率加快了20%。華北平原2萬年前也是河流縱橫、湖泊滿布、水草豐盛、樹木叢生、動物繁衍的濱海森林草原，現在海水遠去，乾旱近逼，風沙鹽鹼危害降臨。

與乾旱化同時，一些地區則在遭受暴雨、洪澇的衝擊，中國河南出現了“天漏如注”的“75·8”特大洪澇，孟加拉國也連年洪澇。1987年夏季，中國公路水毀事故頻繁，沖毀橋樑1301座，涵洞14103個，路基8139km，道路13978km，直接經濟損失在5億元以上。

每年約有百餘次強風暴發生，其能量之大、破壞之強烈十分驚人。一箇中等的颱風，其能量是1949年比尼基水下原子彈爆炸當量的250倍，全球年損失約2000億美元，約等於全世界軍費總和的2/5。

近年來世界性氣候異常引起了人們的重視，1987年6月上旬，印度北部邦氣溫高達49。0℃，埃及、義大利、美國、希臘、中國很多地方出現40℃以上的持續高溫天氣。挪威北極圈附近氣溫高達35。3℃。6月21日，芬蘭北極城羅瓦涅氣溫高出歷年平均氣溫20多度，成為歐洲最熱的城市。

水土流失波及全球陸地面積的35%，年總流失量230億t，每年約有21萬km2的耕地淪為荒地，500萬～700萬hm2變為沙漠，糧食減產12%～21%，年損失260億美元。我國黃土高原每年水土流失16億t，全國每年流失50億t，破壞耕地3666。3km2，相當於一個上海市的面積。每年流失的氮磷鉀總量等於中國化肥的總產量。中國現有沙漠110萬km2，平均每天有4。7km2耕地變成沙漠。土壤沙化也很普遍。

日本每年因滑坡、泥石流造成的直接經濟損失約15億美元，義大利約11。4億美元。秘魯瓦斯卡蘭山和蘇聯塔吉克的滑坡、泥石流造成的傷亡都在萬人以上。1963年維埃特水庫因泥石流崩潰，死亡4000人。在中國，由於佔陸地總面積約65%的山區、丘陵區的生態環境急劇惡化，尤其是其中9。7%的生態脆弱帶，崩塌、滑坡、泥石流頻繁危害，損失也很嚴重。例如寶雞-天水鐵路沿線，成都-昆明鐵路沿線，長江三峽的雞扒子，新灘和川藏公路等都是滑坡的高發區。據四川省的不完全統計，20世紀80年代前8年共發生崩塌、滑坡、泥石流12萬處，死2000人，傷近萬人，危及120個城鎮，直接經濟損失31億元。此外，雲南省已知有重大滑坡、崩塌、泥石流1414處。

亞洲-太平洋地區，每年因火山爆發平均死亡2500人，經濟損失10億～15億美元。全球每年發生海底火山爆發及海嘯數百次，火山爆發50座，噴發的岩漿、石塊、灰塵、氣體上百萬噸。1669年，西西里埃特納火山爆發，毀卡達尼亞城，死2萬多人。1783年，冰島斯卡普塔火山爆發，死去全國人口的1/5。1792年，日本雲仙嶽火山噴發，死10452人。1815年，印度尼西亞坦博拉火山爆發，引起強烈海嘯、風暴潮，死1。2萬人。1883年，喀拉喀托火山爆發，在海底炸出了一個直徑10km、深335m的大坑。1902年，西印度群島培奈火山爆發，幾分鐘內就死亡3萬餘人。1980年，聖海倫火山爆發，能量達1000萬t級。1985年11月13日，哥倫比亞魯依斯火山爆發，死2萬餘人。估計全球海洋部分還有1500～1800座活火山和隱火山熱點，會引起地震、火山、海嘯、風暴潮、熱旋渦和颱風。最近蘇聯科學家在大西洋上的諾瓦斯科夏半島附近，觀測記錄到海面以下3000m處的大型強烈的水下海洋風暴，以比陸地颶風（速度104km/h）更大的速度，持續旋轉了10天以上。海域的風暴潮、深水旋渦和海嘯，大氣層中的颶風、颱風和晴空湍流，經常導致災害性的海空難事件，其中龍捲風每年就有1000次左右，死亡2萬～3萬人，損失數億美元。

全球每年發生地震5萬次，亞洲-太平洋地區近800年來的28次大地震，共死亡264。55萬人，經濟損失1325億美元。中國有3次死亡幾十萬人以上的大地震，死亡約150萬人。20世紀以來，全球共發生7級以上地震1272次，其中10%發生在中國，人員傷亡佔50%。

森林植被在加速縮減，每年約減少1。67萬km2。熱帶森林已喪失40%，每年約喪失11萬～15萬km2。

森林火災全球每年約發生20萬起。1987年北美、黑龍江—外貝加爾的森林火災，1988年美國黃石公園地區的森林火災，損失是驚人的。1988年5月，僅加拿大就發生森林火災5000餘起，直接經濟損失1。6億美元，投入森林防火的費用每年達2。2億美元。1988年美國發生森林火災66895起，毀林2000km2，經濟損失約2。5億美元。其他火災也相當嚴重，1987年我國發生各類火災32053起，死2411人，傷4009人，直接經濟損失8。05億元，平均每天損失221萬元。1988年1～6月份，發生火災16005起，死1259人，傷1661人，直接經濟損失1。49億元。

此外，我國每年因煤炭自燃要損失好煤近2億t。

生物災害也很嚴重，蝗蟲、鼠類、松毛蟲等災害經常發生。中國鼠類估計有30億隻，年損失糧食150億kg。青海草原鼠害面積達5。3萬km2，每年損失的草產量可放養牛羊400萬隻。中世紀鼠疫曾奪去歐洲1/4的人口，中國也有區域性大批人口死亡。前兩年河南商丘地區大蛋蛾危害泡桐，損失3億元。松毛蟲每年造成的林木損失價值約1。85億元。

煤、石油及工業生產每年向大氣層排放CO250億t，大氣中CO2的濃度比30年前增加了23%，硫氧化物、氮氧化物大量增加，森林、海洋的自淨能力降低，酸雨危害日益擴大，年經濟損失約2000億美元。由於臭氧層遭到破壞，預計在今後50年內，氣溫將上升2～4℃，全球氣候也將發生急劇變化，海平面將上升20～160cm，海岸將普遍內移。

全球每年排放汙水4200億m3，汙染淡水55000億m3，佔淡水總量的14%，使18億人無好水飲用。由於水質惡化，全球每年患病的有300萬人，死亡2。5萬人。中國因水汙染和農作物汙染造成的年經濟損失約200億～300億元。

生產建設廢棄物的佔地也達到了災難性的程度，我國煤矸石佔地約900km2，金屬礦及工業廢渣佔地6920km2，城市垃圾佔地6666km2。

在我國地面塌陷也在不斷髮生，全國已發現各類塌陷區530處，塌坑十幾萬處。煤礦塌陷也很廣泛，佔地約13332km2。

地面沉降及地裂縫已危及200多個城鎮。1921年以來，上海地面沉降區域性達3。14m，天津的沉降也在2m左右。

本世紀以來，工程技術性災難也因其自然背景和工程失誤接連發生。1907年加拿大魁北克大橋坍塌。1912年泰坦尼克號巨型客輪被冰山撞擊沉沒。數百起海空罹難、化學及核工廠洩漏事故等，都有特定的地球動力學背景。

災害性工業事故也在增加。全世界每年因工傷死亡8萬人，平均每3分鐘死1個人。1980～1985年美國發生嚴重工業事故6928起，平均每天5起。中國1987年發生工業事故3617起，平均每天10起。1987年，全世界因空難死亡1171人。全世界每年因交通事故死亡35萬～42萬人。美國1980年死於車禍的人數竟超過了十年侵越戰爭的死亡總數。中國每年平均發生交通事故23。56萬起，死44650人，傷95080人，直接經濟損失17。24億元。

近年來全球性水、旱、地震、火山等災害又進入了一個新的活動期。以1986年為例，1月低溫、奇寒、暴風雪襲擊北歐諸國，義大利、西班牙和法國發生大量滑坡、泥石流和洪澇災害；2月11日大風、暴雪衝擊大西洋兩岸，2月20日美國加利福尼亞發生大洪水；3月份全球出現多處幾十年不遇的低溫奇寒，非洲出現大旱和蝗災，法國出現嚴重乾旱、火災紛起、農業減產2/3，3月底孟加拉國發生大風暴，冰雹、暴雨成災；4月20日斯里蘭卡大壩決口，孟加拉客輪因大風暴沉沒，4月下旬中國江西發生內陸強龍捲風暴，冰雹、暴雨成災，4月底墨西哥城連續發生大地震；5月10日中國廣東30個縣遭受風暴、雨澇；7月遼河大洪災；繼1月19日硫磺島附近海底火山爆發之後，9月14日義大利埃特納火山爆發。此外，該年海空罹難事故特多，美國太空梭失事、大力神火箭升空爆毀，蘇聯發生核電站事故，非洲發生火山毒氣，印度發生化學洩漏等。1987年後半年，中國報道的災害事件390起，估計全球約發生4800起，即每月800宗左右。除了這些自然災害之外，還導引出一系列的社會災害。隨著地球動力活動的活躍、人口的增加、活動範圍的擴充套件，受災人口日益擴大，20世紀60年代世界受洪水災害的人數為每年520萬人，70年代增加到每年1540萬人；旱災受害人口60年代每年為1850萬人，70年代猛增到年2440萬人。據此可以預料，21世紀的災害仍是人類面臨的最大威脅，仍要付出巨大的代價並給予極大的關注。

從某種意義上講，一部五六千年的人類文明史，同時也是一部人類蒙受自然-社會災變的災難史，人類歷史實質上是一部人類與災害搏鬥的血淚史。據估計，有史以來人類社會創造的物質財富和生命的一半夭損於各類災害，損失可謂大矣。當今世界每年直接、間接的災害損失，約等於全球軍費的總和，即5000億美元。中國每年的災害損失約500億～600億元。這足以說明聯合國組織“國際減輕自然災害十年”計劃和積極倡導開展災害學研究的重大意義。

二、建立災害學大體系

雖然災害對人類的生存和發展有如此重大的影響，但長期以來卻未能引起足夠的重視，更談不上成型的災害學概念。為了人類的生存和發展，我們必須利用當今科學技術的所有成就，探討災害的成因機制、時空分佈規律及監測預報方法等理論，建立災害學體系，促進災害學的發展，為防災、抗災服務。

災害可分為突發型和緩變型兩類，後者屬於生態環境變異性質，一般屬環境科學研究的範圍，但緩變型環境變遷一旦失控，也會演變成突發型災害，因而要注意環境災害的躍變。災害學主要研究突發型災變的形成機理、時空分佈規律及監測預報方法等理論。

1。災害分類與災害系列

根據災害運動特徵和作用空間，可將其分為下列型別。

（1）天文災害

星體、隕石撞擊、星塵衝擊、射線-粒子流轟擊、熱力潮、引力潮、電磁流等屬此類。

（2）地內地質災害

此類災害包括地內熱流衝擊、火山和隱火山活動、地內強爆、地壓增升-巖爆、地震、海底火山、海底強熱流噴射、地內燃燒、地火-地氣噴射、毒液-毒氣噴發和地熱亢進等。

（3）地表地質災害

此類含岩石圈表層的構造災變、地塊走滑、表土蠕滑、地表陷落、地面升沉、巖崩、錯落、滑坡、泥石流、岩土崩解、流失、溶蝕、風蝕和凍解、地球化學汙染、礦渣-垃圾汙染等。

（4）水圈災害

海中強渦流、風暴潮、海嘯、上湧海流、毒重濁流、洪水、礦井突水、水資源急劇萎縮、水質汙染、毒質水湧升、岸區地質災害、水下滑塌、惡性刨剝堆積、冰雪崩潰、流水衝擊等。

（5）大氣圈災害

此類災害有特高溫、特低溫、強氣旋（颶風、颱風、龍捲風）、雷電、暴雨、冰雹、乾旱、火災、毒氣、凌空爆炸、氣體-浮塵遮蔽、臭氧層穿孔等。

（6）生物-生態圈災害

生物病蟲害、獸害、生態型突然夭亡、植物物種退化、絕滅、土壤貧瘠化（鹽、鹼、沙、沼澤化）、瘟疫、環境汙染、社會災害和工程技術災害等。

以上災害雖各有破壞區間，但多數並非孤立發生，彼此間存在著共同的地球動力學和天文學背景及統一的力源，在地球各圈層構成一個比較連續的垂直災害鏈，即災害系列。例如，在地內強大的熱核動力爆發的推動下，形成火山和隱火山爆發、地氣外噴、地震、乾旱、強熱海旋、強氣旋、暴雨、洪澇、雷電、特高溫、特低溫和生態災變。類似地質成礦過程的系列性，同一災害鏈有相關的垂直和水平分帶現象。以往一般只注意其中的一種破壞形式，往往忽視了其餘表現。又如在一次大地震之前，一般都有較長時間的地熱亢進、持續高溫、乾旱和相應的生態異常，臨震又有地火、地光、雷電、地壓增升、地氣外溢、暴雨、強旋風等現象，震後則有氣溫突變、暴雨、滑坡、泥石流的發生。一次巨大的巖崩、滑坡、泥石流的發生，必然有強烈的地內熱動力衝擊，地面則有地光、地氣噴溢和暴雨等引導現象。這些伴生現象往往早有顯示。據此可以預測預報災害。雖然災害發生的背景、地點和時間，目前還理不出明顯的規律，但只要從它們的相關性著手研究，終究可以找出災變的機制並解決預測問題。所以災害系列和災害鏈概念的提出，標誌著災害學研究的重大突破。

2。災害的成因機制和時空分佈規律

關於災害的成因機制，不同學科有不同的解釋。筆者綜合分析了各類災害的成因之後認為，災害的產生根源，主要在地球本身的結構和動力學間的協調失控而導致災變性協調的發生。從本質上講，就是地球的熱力-物質運動貫穿於地球各圈層的災變型運動，這也是地球最主要的演化運動形式。在空間分佈上，有地球結構和動力的非均勻性原因，如雷電、火山、地震和氣象災害多發生在地殼熱點之上，與岩漿熱動力有密切關聯，稱為災害的熱根源，也可稱為地球的敏感點、“經絡穴位”。在地質結構上，表現為有現實熱能的環形或筒狀結構，熱根有時成群密集，成為“災害窩”、“災害帶”。其次是熱力潮和動力源，這兩點可以從各類災害統計定位，由地質上找出原因。因此，只要深入研究地質結構、新構造運動、環境變異和地殼-地幔現實熱動力狀態，終究會探索出災害的時空分佈規律。

從災害歷史統計得知，地球上的各種災害，除與地球本身有密切關係外，還與太陽系及其他星系的運動有著密切關係，這些天文規律對地球災害也有控制意義。究竟天地各佔多少？有待研究，但災害是天地大系統中的突發運動則是確定無疑的，遵循這一思路，肯定會探索出天地奧秘，實現人類預知天文地理、興利避害的理想。

3。災害學大體系的初步設想

災害學是一門跨覆面很廣的橫斷科學，現有各相關學科的理論都需要進行專門的適應性拓寬與更新。例如災害地質學、現實災變地球動力學、地球熱動力學、災變地球物理學、災變天體物理學、地球災害學、災害氣象學、災害水文學、海洋災害學、災害生物學、災害歷史地理學、災害社會學、災害經濟學和災害法律學等。待這些學科取得一定深化之後，再進行橫向綜合、深化提高，才能建立起災害學的理論基礎，進而形成災害成因機理學、災害動力學、災害時空分析論、災害數理學、災害預測論等專門理論。因此，目前有大量的理論探索任務和相應的技術建設工作有待完成。如建立災害學資料庫、監測網路、通訊系統、電子計算機模擬和儀器研製等。

災害學是一個新的科學研究潮流，急需在現有科學理論的基礎上，動員有關學科的科學家迎接災害學對科技的挑戰，儘快調整研究方向，作出研究規劃，明確主攻目標，開創一個較完整的災害學理論體系和技術體系，為人類的生存和發展服務。

4。當前災害學研究的任務

為了加速災害學的發展，儘快介入減災防禦實踐，發揮科學技術的先導作用，除應組建一個災害學研究中心外，近期內應開展如下工作。①組織地質、地震、氣象、農林、水利、交通等部門和各地區的專家、學者，積極參加“國際減輕自然災害十年”活動，從總結災害的經驗教訓出發，制定工程建設、勘測設計中的防災減害對策性研究計劃，對已建和在建工程追補災害危險性調查和評價，制訂防災減害整治措施。②組織研製災害監測和預報體系的儀器系列，儘快建成一些急迫的災害監測防禦系統，建立防禦體系，形成預測能力。③建立近200年來的災害資料庫，包括世界範圍內的重要對比災害案例。開展全球性災害資料庫的聯網交流，加強綜合研究，探索災害的時空分佈規律。④組織災害學及其各分支學科的學術理論研究，制定災害學研究計劃，規劃一批專題性和綜合性研究專案，培養災害學研究生，建立專業研究隊伍。⑤組織編寫我國近5000年的災害史，編纂災害學專著和科學普及書籍，編輯出版災害學雜誌，翻譯有關書刊，組織國際國內學術交流等。

三、環境遙感的新發展

災害學是在環境科學的基礎上發展起來的一門新學科。環境科學的各分支學科都可比較容易地轉入災害學研究。遙感技術與災害學研究相結合不僅是必然趨勢，而且是環境遙感的新發展。近年來我國遙感技術在洪水、林火、滑坡和泥石流、地震、乾旱、汙染等調查方面的應用就是例證。“七五”期間研製建成的“航空遙感林火實時監測系統”和“航空遙感洪水監測系統”，不僅可以實時監測災害發生的地點、受災面積及災情，而且可以贏得時間，為抗災、減災和災後重建提供參考依據。總之，遙感技術的特性，特別是航天遙感中的熱紅外探測和高解析度的可見光探測、資料通訊傳輸等技術，在災害監測中更有廣闊的應用前景。今後的航天、航空和地面的多層次立體監測系統，也必將在遙感技術的基礎上發展，因此，災害學研究及監測、防禦體系的建設，無疑地要落到環境遙感的肩上。但願環境遙感工作者能在發展災害學研究和防禦體系建設中起骨幹和先鋒作用，作出自己應有的貢獻。

———錄自：環境遙感，1990，5（3）

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