气候变化与自然灾害

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1、气候变化与自然灾害陈泮勤( 中国科学院自然与社会协调发展局, 南京 210008)摘要 气候变化与自然灾害是当今科学研究的两大热点, 两者之间在一定程度上具有 相关性, 但目前要确切地定量计算气候变化对自然灾害的强度和出现频率的影响还 很困难。 本文在分析气候变化与自然灾害关系的基础上, 研究了气候变化对我国自然 灾害的影响。 研究结果显示: 11 在千年尺度上, 长江流域的大旱和气候变冷成正相 关, 而长江流域的大涝以及黄河流域的大旱和大涝与气候冷暖过渡期成正相关; 21 在百年尽度上, 近 1042 年来, 共出现 281 次全国性大旱和大涝, 平均每百年出现 27 次, 在地域分布上以南

2、涝北旱为主; 31 就百年至千年尺度的气候变化对自然灾害的 影响而言, 气候冷冷组合期 ( 1301 1900) 易发生全国性大涝, 而冷暖组合期 ( 950 1300 年, 1901 1991 年) 易发生全国性大旱。总的来说, 冷冷组合期的大旱大涝发生 频率明显大于暖期, 但不同地区有差异; 41 在其它影响方面, 台风、 地震与海啸灾害 在冷暖组合期 (20 世纪) 均有比冷冷组合期 (14 和 19 世纪) 多的趋势。 因此, 气候变暖 将使防灾任务更加艰巨。主题词: 自然灾害气候变化气候组合期气候资料 中国图书分类号; X43 引言气候变化和自然灾害是当今科学研究的两大热点。 近年来

3、国际科学界相继发动了世界气1候研究计划 (W CR P ) 和国际减灾十年 ( I DN D R ) 活动。然而, 气候变化, 特别是人类活动诱发的气候变化与自然灾害之间存在着什么样的内在联系呢? 一般说来, 自然灾害是从对人类造成危 害乃至伤亡而言的。 地球系统的任何一个子系统的变化都会影响到人类活动。 但只有当子系 统的变化达到某种程度 (异常) 才会对人类形成危险, 而且只有当这种危险使人类生命财产损 失达到了某种程度时才将自然危险称为自然灾害。 因此, 自然变化, 自然危险 (H aza rd) 与自然 灾害 (d isa ste r) 具有不同的含义。 自然危险是否能形成灾害取决于生

4、命系统对自然危险的承受能力。 通常, 生命系统对自然 危险是具有一定的承受力的, 这主要表现为它通过内部功能的调节来抵抗和适应外界环境的 变化。 只有当内部功能的调节不能适应外界条件的变化时, 换言之, 只有当自然危险超过了生 命系统的承受能力时, 才可能引发自然灾害。 也就是说自然危险仅仅是自然灾害的必要条件, 而生命系统的承受力是形成自然灾害的充分条件, 两者缺一不可。灾害的确切定义是一件非常困难的事, 对不同危险, 灾害的定义不同。 目前国际上一般采 用的定义是: 因地震和火山造成的人员伤亡达 25 个以上时谓之地震和火山灾害; 因干旱, 洪涝 造成的伤亡超过 50 人时称为气候灾害,

5、对其它自然灾害尚无确切定义。12 自 然 灾 害 学 报5 卷据B u r to n 等人1 估计, 世界上主要自然灾害的 90% 来自四种危险: 洪水、 热带气旋、 地震和干旱。 联合国 “国际减灾十年” 委员会最新公布的数据表明2 : 就死亡人数而言, 1966 1990 年, 全世界因强暴风死亡的人数高居榜首, 达 627, 211 人, 其次是地震, 达 579, 689 人。 洪水和 火山两者就受影响的程度而言, 第一位是洪水, 达 753, 334, 055 人, 其后依次是强风暴、 地震和 火山喷发, 如图 1 所示。图 1 1966 1990 年受几种主要自然灾害的总死亡人数和

6、受影响人数自然灾害的损失估计则是一件更为复杂和困难的工作, 直接损失的估计尚且不易, 间接损 失的估计就更难了。这里面存在一系列的不确定性因素。尽管如此,M u n ich 保险公司估计, 从60 年代到 80 年代自然灾害的损失增加了三倍, 1990 1991 年全球由于自然灾害造成的经济损失高达 500 亿美元。 孙广忠等人3 的初步估计表明, 在所有的自然灾害中, 大气灾害造成的 直接经济损失最大, 每年约达 420 510 亿元, 其次是地质地貌灾害和生物灾害, 分别为 80100 亿元/年和 10 15 亿元/年。在大气灾害中, 尤以干旱和洪涝这两种气候灾害最为严重, 每 年造成的经

7、济损失约达 300 400 亿元。人类作为高等智能动物具有抗拒自然灾害的能力, 他们通过发展科学技术大大地减少了 自然危险成灾的可能, 减轻了灾害损失。 这样的例子数不胜数。 另一方面, 人类为了生存发展 所进行的各种活动, 也可能通过地球系统内部各子系统间的相互作用带来新的潜在 “危险” 。 其 中温室气体诱发的全球气候变暖则是首当其冲的重大全球变化问题, 它还可能诱发一系列自 然危险, 如海平面上升, 植被带北移以及干旱、 风暴、 林火、 病虫害等。鉴于资料所限, 且目前人类还不能科学地估计人类通过自身的努力所减轻的自然灾害, 因 此, 本文力图利用有限的历史资料探讨气候变化与自然灾害的关

8、系。2 气候变化事件211千年尺度的全球气候事件已有的研究表明, 就准千年尺度的气候振动而言, 在过去一万年间, 世界范围至少发生了 两起重大的全球气候事件(冷暖交替) 4 , 即全新世高温期和小冰期。 其发生的时间因地而异。通常, 全新世高温期发生在大约距今 9000 8000 年至 5000 3000 年。其间还有气候波动。最 后一次小冰期(低温期) 发生在大约公元 14 世纪至 19 世纪。2 期陈泮勤: 气候变化与自然灾害13 212百年尺度的气候变化事件就百年尺度的气候变化事件而言, 我国的研究表明, 至少在我国东部、 西北地区和青藏高 原地区发生了几次明显的冷暖交替5- 5 , 如

9、表 1 所示。表 1我国历史上发生的百年尺度气候事件3 重大气候事件下的自然灾害特征311千年尺度的全球气候事件与自然灾害的关系本节讨论的千年尺度的全球气候事件与自然灾害的关系实际上包括了更长时间尺度气候 变化的影响。 换言之, 是在更长时间尺度气候变化的背景下讨论千年尺度的全球气候变化与自 然灾害的关系。鉴于资料的限制, 我们只讨论近两千年来长江、 黄河流域的情况, 即仅涉及到末次低温期 和末次高温期与低温期之间的过渡期与黄河流域旱涝灾害的关系。 旱涝灾害的定义是一个复杂的问题, 我们在此不予论述。 为了使问题简化, 只讨论夏季旱 涝, 并按通常广泛采用的标准分为五级。 若% R 为季降水距

10、平百分比, 则1 级: 涝50% %R ;2 级: 偏涝3 级: 正常4 级: 偏旱25% % R III IV I a I b V 。 即以南涝北旱型占主导地位, 平均每百年发生 22 23 次。(2) 在 1041 年间共发生了全国性 大旱大涝 281 次, 平均每年发生 27 次 左右。 (3) 就各年和百年尺度的气候变表 6 黄河流域历史上水、 旱灾害发生频次化的叠加影响而言, 似乎冷冷组合期 ( 1301 1900 年) 易发生全国性大涝, 而冷暖组合期 ( 950 1300 年, 1901 1991 年) 易发生全国性大旱。(4) 冷冷组合期全国性大旱大涝型 (I a 和V 型)

11、发生的频率明显高于暖期。另一方面, 我国幅员辽阔, 各地区对气候变化的影响也不尽一致。 以黄河流域为例, 表 6 给 出了 7 世纪以来, 冷暖、 冷冷组合期中大水、 大旱的发生次数和频率。 可见, 在气候为冷冷组合 时期, 黄河流域历史上水、 旱灾害发生的频率相对温暖时期的频次高, 分别为 1315 次/百年和118 次/百年, 而两个冷暖组合期水、 旱灾害的发生频次分别为 313 317 次/百年和 1114 516次/百年。 因此, 在气候为冷冷组合时期应注意对黄河流域水、 旱灾害的防范。31212与其它自然灾害的关系表 7 冷冷、 冷暖期地震、 海啸的发生频次根据收集到的资料我们分析了

12、百年尺度的气候 变化与台风、 地震和海啸的关系。 目前, 我国有关台风的记录不多, 最远可追朔到1884 年, 涉及末次冷期 ( 冷冷组合) 和暖期 ( 冷暖组 合)。 统计表明, 在末次冷期, 平均在我国登陆的台风 约 20 次/年, 一般在 10 30 次/年; 但是, 进入 20 世纪温暖期, 即 1906 年以后, 在我国登陆的台风次数明显增多, 大多维持在每年 20 30 次之间。 其中, 1910 年、1923 年、1939 年、1943 年和 1969 年 都先后达到 30 次/年左右。灾害14 19 世纪 (冷冷组合)20 世纪 (冷暖组合)次数频率次数频率地震14213910

13、10 海啸152157718世纪频次大水大旱合计冷暖组合 7 13次 次/百年26 3178 111434冷冷组合 14 19次 次/百年81 131571 1118152冷暖组合 1901 1991次 次/百年3 3135 5168年代频次型I aI b IIIIVVI a IV冷暖组合 950 1300次 次/百年49 141056 161084 231966 181858 161538 101887 2418冷冷组合 1301 1900次 次/百年115/191279 1312134 2213113 1818105 171554 910169冷暖组合 1901 1991次 次/百年7 7

14、1717 181716 171619 201914 151418 191825 2715合计次 次/百年171 1614152 1416234 2215198 1910177 1710110 171028116 自 然 灾 害 学 报5 卷从我国记录到的 8 级以上的地震和海啸资料(表 7) 可见8 9 , 从 14 至 19 世纪 (冷冷组合) 全球相以寒冷的 600 年间, 我国共发生了 8 级以上地震 14 次, 海啸 15 次, 平均发生频次分别 为 213 次/百年和 215 次/百年。 而在相对温暖的 20 世纪 (冷暖组合) 的 90 年间地震和海啸分 别出现了 9 次和 7 次

15、, 发生频率高达 10 次/百年和 718 次/百年。 值得注意的是, 地震和海啸的 高发期均出现在 17 世纪和本世纪。结束语4由上述研究得到以上初步结果:(1) 长江流域的大旱年与千年尺度的气候变冷成正相关, 而长江流域的大涝和黄河流域的 大旱和大涝与千年尺度的冷暖过度期成正相关。( 2) 从百年尺度的气候变化看, 在过去 1041 年中, 共发生了全国性大旱大涝 281 次, 平均 每百年发生 27 次左右, 且以南涝北旱型占主导地位。( 3) 千年和百年尺度气候变化的叠加影响研究表明, 似乎冷冷组合期 ( 1301 1900 年) 易 发生合国性大涝, 而冷暖组合期 (950 1300

16、 年, 1901 1991 年) 易发生全国性大旱, 且冷冷组 合期全国性大旱大涝型 (I a 型和V 型) 发生的频率明显高于冷暖组合期。( 4) 各地区对百年尺度的气候变化的反响也不尽一致, 以黄河流域为例, 气候为冷冷组合 时, 黄河流域水、 旱灾害发生的频率较冷暖组合时高。(5) 气候变化与其它自然灾害的研究表明, 在 20 世纪温暖期 (冷暖组合) , 平均在我国登陆 的台风比末次冷期 (冷冷组合) 多。20 世纪的冷暖组合期我国发生 8 级以上地震和海啸的频率明显高于 14 至 19 世纪的冷冷组合期地震和海啸的发生频率。 因此, 应注意对冷暖组合期地震 和海啸的防范。参考文献B u r to n I . , Ka te s, R. w and W h ite, G. F. . T h e env iro nm en t a s h