内外营力引发的全球性自然灾害问题一、全球性自然灾害问题引起国际社会的普遍关注地球的岩石圈、大气圈和水圈等不断发生变化，其结果往往产生多种多样的 自然灾害，严重影响和破坏人类赖以生存的生态环境，同时对人类自身构成严重威胁，甚至造成巨大损失(见表 1.3.1)。表 1.3.1 20 世纪一些重大自然灾害资料来源：陈颙等．人类活动、自然灾害和活动构造研究．第四纪研究，2001,第 21 卷,第4 期,315 页．同时，随着世界人口激增、城市化进程的加快以及人类对自然资源掠夺性的索取和对自然环境的破坏性开发，造成了越来越严重的空气、水和土地的污染，由此引发了频繁发生的更为严重的自然灾害。事实上，人类活动及其影响对地球环境的干扰和破坏，就其大小和速率而言，已可以与许多自然灾害相匹敌。此外，全球经济的发展，社会财富的剧增，城镇等聚落和人类经济活动场所的扩展又使自然灾害袭击的对象发生了巨大的变化，随着时间的推移，自然灾害发生的频率和所造成的损失有越来越大的趋势(见表 1.3.2)。这就表明，现代社会遭受自然灾害的易损性(Vulnerability)在加大。 表 1.3.2 20 世纪后 50 年，每 10 年重大自然灾害统计 表则处于半流动状态，说明沙漠化已经正在发展；而当覆盖度在 10%以下时，地表则以流沙为主，说明沙漠化已发展到相当严重的阶段。此外，植被的变化还包括群落的结构及植物种群组成上的变化。在沙漠化发展过程中，干旱及半干旱生态系统本身的结构功能也发生相应的变化。由于伴随着沙漠化过程的发展，生态系统破失度愈来愈大，直到损害生态系统高层次的结构和功能，使生态系统崩溃，因而通常采用生态系统的破失度与沙漠化程度相对照的方法，来确定沙漠化所引起的生态系统的变化。例如，生态系统破失度为 I 级时，该系统正处于退化阶段，表现为植株数量减少，植株变矮，盖度下降。当生态系统破失度进入 III 级时，生态系统物质代谢的基本成分消失，整个生态系统崩溃，此时，沙漠化过程已发展到严重阶段，呈现出流沙密集类似沙质荒漠的景观。 (三)沙漠化的形成原因各地的自然地理条件和社会经济状况的差异，决定了各自沙漠化的形成原因和类型也不完全一致，但仍有规律可循，总体上来说，是自然因素和人为因素在一个地区共同作用的过程。自然因素主要是气候干燥、雨水稀少，植被覆盖度低，地表形成的松散沙质土壤，受到大风的吹扬等。人为因素主要是指过度放牧、过度农垦、过度樵柴和不适当地利用水资源等(见表1.3.6)，使干旱或半干旱的疏松土壤失去了植物的保护，最后导致不可逆转的沙漠化过程。水资源利用不当所造成的沙漠化土地，在干旱地带的内陆河沿岸更应引起注意。例如新疆塔里木河沿岸，随着中上游地段农业开发用水大增，特别是在 70 年代初期修建大西海子水库以后，使其下游河段水量明显减少，甚至断流，且地下水位也随之下降。随着水分条件的变化，天然植被生长衰退，灌丛大量死亡，胡杨林也失去更新能力，再加上人为过度的樵柴活动，致使地表裸露，沙漠化面积逐渐扩大，在阿拉干以南的塔里木河下游地段，沙漠化土地面积从 50 年代末期的占平原地段面积的 53.6%，扩大到 80 年代初期的 73.2%，90 年代初期又上升到88.6%。塔里木盆地中一些内陆河下游古城的废弃，大部分是与水资源利用不当有关。 表 1.3.6 中国沙漠化的人为成因类型资料来源：朱俊凤等．中国沙漠化防治．北京：中国林业出版社，1999，23．沙漠化不是一个单纯的自然过程，而是一个自然同经济、社会相关联，而以人为活动为诱因所引起环境变化的土地退化过程。因此，合理的符合生态原则的人为活动，如调整土地利用结构、合理利用土地以及采取一系列防治措施等，沙漠化过程则可以逆转。(四)沙漠化的危害与防治1．沙漠化的危害目前世界沙漠化现象十分严重，世界各国虽然对防治沙漠化做出了很大努力，但土地沙漠化仍在蔓延和恶化，联合国环境规划署 1992 年对全世界沙漠化做出评估： (1)全球 9 亿人受到沙漠化的影响；(2)全球 2/3 即 100 多个国家和地区，受到沙漠化的危害；(3)全球陆地面积的1/4，即 35.92 亿公顷受到沙漠化的威胁；(4)沙漠化土地还在发展中，从 1984 年的 34.75 亿 公顷增加到 1991 年的 35.92 亿公顷，增加了 3.4%；(5)全球由于沙漠化所造成的经济损失，估计每年为 423 亿美元。非洲是世界上沙漠和沙漠化最严重的大洲，其中又以萨赫勒(Sahel)地区尤甚。萨赫勒又称苏丹––萨赫勒，位于撒哈拉沙漠以南，西起大西洋沿岸，东至红海和印度洋沿岸，东西长约2000km，南北宽约 350~500km，总面积在 200 万㎞² 以上，总人口达 2.1 亿。这一地区长期以来气候干旱，再加上人为不合理的生产经营活动破坏了草原植被，沙漠化日趋严重。于是，在 1968~1973 年这里出现了持续的干旱沙漠化，结果使 25 万居民和数十万牲畜因缺乏食物而死亡，大量的居民流离失所。2．沙漠化的防治萨赫勒地区的沙漠化危害，震动了整个国际社会，引起了联合国的高度重视，很快作出反应。1973 年联合国在布基纳法索的瓦加杜古，设立了苏丹––萨赫勒办事处(UNSO)，负责协调萨赫勒地区受灾国家的经济恢复与发展，帮助萨赫勒地区实现粮食自给。1974 年 12 月，联合国大会召集了一次世界性会议，将沙漠化列为威胁人类生存的重要问题之一，正式开始了国际性防治沙漠化的斗争。1977 年 8 月 29 日至 9 月 9 日，联合国环境规划署(UNEP)在肯尼亚首都内罗毕举行了有 94 个国家 500 名代表参加的联合国防治沙漠化会议，提出“停止并扭转引起沙漠化的进程，对土地进行有利于生存的、多产的持续利用，促进人类的经济和社会进步”的行动纲领以及制定了防止沙漠化的行动计划(PACD)。该计划包括 28 项主要建议和许多补充建议，构成了在国际、地区和国家不同级别的防止沙漠化的综合战略。联合国环境规划署被指定承担全球性协调与贯彻执行防止沙漠化行动计划的任务。1982 年 5 月，在肯尼亚首都内罗毕举行的联合国环境规划署第十届环境理事会上，提出了《联合国系统有关沙漠化计划和项目纲要》。《纲要》以表格的形式，列出了计划项目的名称、内容以及主持计划项目的组织机构、协作机构、涉及范围(国家和地区)、计划项目的时间、计划经费及资金来源等。《纲要》是联合国系统防止世界沙漠化活动的纲领性文件，也是联合国系统防止世界沙漠化行动的基本依据。1991 年 9 月，联合国环境规划署在日内瓦召开了沙漠化防治第八次顾问会议，对世界沙漠化防治作了全面的研究，强调指出了：(1)沙漠化是土地退化，不仅涉及到干旱半干旱地区，而在具有干旱季节的半湿润地区也有存在；而其发生的主要原因是由于人类不合理的经济活动所造成。(2)它不仅是一个生态环境问题，而且也是一个社会经济问题。(3)正是这样，所以在治理方面需要把防治沙漠化的方案列入到国家社会经济发展计划中去并且成为其中的一部分。根据环境与发展大会精神，联合国大会 1992 年通过决议，组成谈判委员会，就防治沙漠化公约进行谈判。1994 年 10 月，在巴黎举行了《国际防治沙漠化公约》签约议式(1995 年改称《国际防治荒漠化公约》)，这是国际防治沙漠化的历史性突破。《公约》颁布后，世界各国都在积极、认真地贯彻执行，特别是沙漠化比较严重的国家和地区为防治沙漠化承担了明确义务和责任。埃及准备投资 10 亿美元，用 20 年时间绿化西部沙漠，计划分出 1/10 的尼罗河水，通过 5km 长的隧道流入运河。中亚 5 国政府拿出国民经济收入的1%来恢复咸海生境，并且制定了一些调动防治沙漠化积极性的政策。土库曼斯坦制定了国家行动方案，实施了“10 年稳定”和“新农村”计划。1997 年 5 月在北京召开了亚洲防治沙漠化部长级会议，具体落实《公约》的亚洲附件，形成了防治沙漠化“北京宣言”。中国是向国际沙漠化公约秘书处呈报政府报告比较早的国家，并且将防治沙漠化列入国民经济计划，编入中国的 21 世纪议程。 严酷的事实摆在世人面前，并引起国际社会的普遍关注，人们在努力探讨灾害发生的背景及其成因，积极采取各种措施防灾、减灾。世界减灾活动由联合国“国际减轻自然灾害十年”(IDNDR)秘书处领导，参加的成员包括联合国常驻协调员、各 IDNDR 国家委员会、国际组织和地区组织、科学协会和一些大学、公司以及与 IDNDR 秘书处保持经常性联系的非政府组织。1994 年在日本横滨召开了世界减灾大会，并提出了横滨战略和行动计划，该成果在 1994 年联合国大会上得到通过。关于全球性灾害发生的背景及其成因，有的学者认为：一是因全球气候变暖深刻影响致灾因子的长期变化趋势；二是由于人类社会灾害易损性增大、抗灾能力相对下降的结果。作为防灾、减灾的对策，国际上得到广泛承认的灾害响应理论认为：区域灾害是人类居住环境各组成要素之间的不平衡所造成的，这种不平衡只能通过人类活动(管理和规划)才能得以改善。IDNDR 委员会根据 1994 年世界减灾大会的有关决议，于 1997 年 1 月批准实施的国际合作项目“面向可持续发展的减轻自然灾害”中就充分反映了这种观点。灾害的形成是致灾因子对承灾体作用的结果，故没有致灾因子就没有灾害。国际上对致灾因子的分类，一般是首先划分成自然致灾因子与人为致灾因子，然后根据致灾因子产生的环境进一步划分为岩石圈所产生的致灾因子如火山、地震、滑坡、崩塌、泥石流等；大气圈、水圈所产生的致灾因子台风、暴雨、风暴潮、海啸、洪水、干旱等；生物圈所产生的致灾因子病害、虫害等以及来自天外的致灾因子太阳耀斑爆发、太阳磁场变化、太阳黑子增多、陨石撞击地球等。由于各个圈层上发生的致灾因子主要的或直接的同自然环境的灾变有关，因此我们更关注的是自然因子。二、火山喷发与地震带的活动(一)火山喷发火山灾害是“国际减灾十年”活动的一项主要预防灾种。火山灾害包括火山喷发所产生的巨量火山灰，炽热的火山碎屑熔流，致命的含硫磺气体以及爆炸、岩崩、滑坡、次生泥石流等带来的灾难性后果。尤为严重的是火山喷出的炽热碎屑流，其覆盖面积可达几百平方公里，引燃地面附着物或造成森林大火。火山喷发的突然性和极快的扩散性，可以在瞬间摧毁村镇、房屋、道路、桥梁以及大面积农田，破坏通讯设施、水电枢纽，甚至造成巨大的人员伤亡和财产损失。据史料记载：公元 79 年意大利维苏威火山喷发，便一举掩埋了庞贝古城，1815 年印度尼西亚坦博拉火山喷发，造成松巴哇和龙目岛上的 8 万人死亡。据联合国统计，最近 400 年全球火山喷发已夺走 26.6 万人的生命，有 5%的火山喷发造成了灾难，10%造成了人员伤亡。另据韩振海等人的统计，从 1980 年 5 月至 1993 年 8 月的 13 年中，全球发生 21 次火山喷发活动，造成 2.6 万多人死亡(见表 1.3.3)表 1.3.3 1980 年 5 月~1993 年 8 月全球火山灾害 资料来源：根据韩振海等人. 火山灾害及其监测预防. 自然灾害学报，1993, 第 2 卷, 第 4 期, 86~87 页, 整理而成．上述火山喷发活动，具有以下三个共同特点：(1)绝大多数火山喷发活动集中分布在环太平洋火山带和地中海––喜马拉雅火山带，即分布在板块的边缘地带，从而清楚地表明全球火山活动在地质构造上的内在联系。当然也有个别火山地处板块内部（如夏威夷群岛的火山），且活动性很大，对此应引起人们的警觉。(2)这些火山都是沉睡数十年或数百年后，相继活跃起来，从而提醒世人对休眠火山绝不可掉以轻心，正如美国豪斯纳教授强调的那样：“最大和最危险的火山来自处于两个活动期之间休眠了数百年的火山。因为在其周围地区进行规划和开发时，常常忽略了它们的潜在危险”。(3)火山喷发与地震活动几乎同步发生，即地震相对频繁时，火山喷发也相对多起来。由此可见，地壳和地壳下地幔物质的运动变异加强了，当然破坏性也同时加大了。世界上的一些国家，如美国、日本、菲律宾等，既是火山喷发活动频繁之国，也是火山研究先进之国，取得了一些成功的经验，值得其他国家借鉴和参考。美国很早就在夏威夷、华盛顿州和阿拉斯加等火山区建立了火山监测站。日本设立了国家火山监测咨询领导机构，全国设15 个火山观测站，对 15 座火山安装了自动监控仪。菲律宾有专门队伍和专项经费监测预报火山灾害。俄罗斯在堪察加等火山区也组建了监测研究队伍，等等。在预防和减轻火山灾害的过程中，政府的作用不可低估。与地震预报相比，火山喷发预报相对要容易些，减轻火山灾害造成的损失也是比较容易做到的，关键是政府是否把火山灾害列入防灾规划之内。在这方面，属于成功的例子有：美国圣海伦斯火山 1980 年喷发前，科学家早在 1975 年就提出圣海伦斯火山“在本世纪末前有可能再次喷发”的中长期预报意见。在当年 3月 27 日圣海伦斯火山出现短期前兆现象后，美国政府当即采取了圈定警戒区和疏散人口等应急准备工作，因此在 5 月 18 日大型爆炸性喷发发生时，虽然其爆炸力达到美国投在日本广岛原子弹爆炸力的 500 倍，但仅造成 57 人死亡。日本伊豆大岛火山喷发前，仅用 8 小时，全部撤离了岛上 1 万余人，没有酿成人员伤亡。属于遗憾的例子有：1981 年 4 月，墨西哥研究火山地热的科学家提出埃尔•智肯火山有喷发危险，且火山喷发前该地区多次发生有感地震活动，但却没有引起地方政府和公众的注意，结果，强烈的火山碎屑流和泥浆流一经喷出便造成 2 000 人死亡。1985 年 11 月，哥伦比亚内华多•德尔•鲁伊斯火山喷发前，在联合国减灾委员会的支持下，有关专家对火山灾害进行了预测研究，甚至对泥石流灾害绘制出了较准确的灾害预测图。但由于政府领导人没有做出疏散人口等防灾决策，造成 2.2 万人死于猛烈的火山喷发引起的泥石流灾害 中。中国的火山主要分布在黑龙江、吉林、内蒙古、山西、新疆、云南、海南和台湾等省区，共有 1 000 多座。其中有历史记载的近期喷发的火山有 10 余座，如长白山(1597、1688 和 1702年喷发)、五大连池的老黑山(1719~1721)和火烧山(1720~1721)、云南腾冲火山(1603)、台湾大屯火山(1951)、西藏可可西里山(1973)等。虽然我国近期火山喷发活动较少，但休眠火山较多且分布面广，尤其是这些休眠火山区，风景优美、资源丰富，已经建成或正在建设自然保护区、风景名胜区和经济开发区等，加上社会公众普遍缺乏预防和减轻火山灾害的思想意识与心理准备 ，因此一旦火山喷发，后果将不堪设想。（二）地震带的活动地震是一种分布广泛、造成损失极大的地质灾害之一。在 20 世纪一些重大自然灾害中(表1.3.1)，地震有 12 件，约占总量(19 件)的 63%。另据联合国“国际减灾十年”委员会公布的数据表明，1966~1990 年全球因地震死亡的人数达 579 689 人，仅次于强风暴，居第 2 位。地震通常发生在岩石圈中物质和能量的转换作用活跃并容易破碎的部位，集中分布在板块俯冲或碰撞的边缘地带以及板块内部的一些地区。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最主要的地震带，全球地震 90%以上的能量在此释放。关于地震带的分布，有各种不同的解释。一是认为世界主要地震带的分布与年轻褶皱山脉有关。地处上述两个地震带的山脉都是在中生代和新生代褶皱成山的，而且断裂发育，地壳活动性很强，这也是地震特别集中的原因。另一种看法是地震带的分布与板块构造有关。例如，环太平洋地震带的分布与太平洋板块的边界大致相符，尤其是在西太平洋地区，太平洋板块在深海沟一带俯冲到亚欧板块之下，进入地幔上部，最大深度达 720㎞左右，俯冲角度大致为 45。太平洋板块在俯冲过程中产生垂直剪切力，当剪切力达到一定强度时，便产生垂直断层，因而在俯冲带(即贝尼奥夫带)上不断发生地震。目前地球上从海沟、岛弧外侧、海岸山脉向大陆方向依次分布的浅源、中源、深源地震 ，恰好与该理论相符。地震带是板块划分的重要根据之一，用来解释已发生的地震还很有道理，若用来预测地震甚至阐明所有地震发生的规律，则为时尚早，需进一步研究和探讨。特别是对于发生在板块内部地震的科学解释，目前还是一个世界性的难题。例如，2001 年 1 月 26 日印度发生的 Ms7.8 级强地震就属于板内浅源地震(地震深度为 22km)。震中区普杰和安贾尔两地共居住 23 万人，且人口较为稠密，又正值印度的国庆日，故损失较大。在地震中死亡 16 480 人，受伤 14.49 万人，另有 40 多万灾民无家可归。据印度政府估计，损失达 2087.5 亿卢比(约合 45.38 亿美元)。由此看来，对于一个局部或区域性的地震来说，根据其所在的地质构造情况加以分析，往往更具有实际的意义。地震在全球、一个地区或一个地震带有活跃期和平静期交替出现的现象。由于各地的地质构造和其他因素的差异，能量积累和释放速度不同，所以各地的地震周期有长有短，可能是几十年、几百年或者更长。例如华北地区 7 级左右破坏性大地震的周期为 300 年(偏差值在 10%左右，近 1000 年来已有 4 次重复的历史记录资料，最后一次为 1966~1976 年的地震高潮期)。地球上绝大多数地震所释放的能量微小，一般不会造成灾害。造成灾害性后果的是 7 级和 7级以上的大地震。20 世纪以来，这样的大地震在全球已发生了 1200 多次，其中 1960 年 5 月 22日智利发生的 9.5 级莱布地震是全球最大的一次地震。1976 年 7 月 28 日中国唐山大地震死亡 24万人，是死亡人数最多的地震。1995 年 1 月 17 日日本阪神大地震经济损失超过 1 000 亿美元，是经济损失最大的地震。地震的发生既受许多因素的影响，同时它也使周围的一些事物发生变化，常出现地震前兆，因此寻找地震前兆目前已成为地震预报的主攻方向。在这方面，大地震发生前夕的地声、地光 、短时间的重力异常与磁异常变化、地下水的异常变化以及动物的异常反应等，均可证明岩石圈深部发生变形、应力释放对大气圈、水圈和生物圈会产生明显的影响。近年来，利用卫星红外线遥感探测方法，及时掌握“热红外异常”的迁移规律就有可能成功地预报地震。如 1996 年 2 月 3 日，我国云南省丽江县发生的 7.0 级强地震，有关专家于震前 49 天就做了预报。但是，地震毕竟是一种自然现象，地震的成因和观测方法尚处在探索之中，人类只有坚持不断实践，认真总结经验，才能不断做好防震、抗震工作。三、风灾与水旱灾害(一)风灾风灾对人类是一大威胁。沙漠中的风暴和寒潮带来的暴风雪，都已为人们所熟知。台风、飓风和热带风暴等这些在热带海域中形成的气旋，挟有大量水分，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。风灾有种类较多，其中发生在热带海洋上的大气涡漩称为热带气旋，是热带低压、热带风暴、台风或飓风的总称。其直径一般为几百㎞，最大可达上千㎞。热带气旋区域内的风速以近中心为最大。国际上常以近中心最大风速作为分类的标准，最大风速小于 34 海里/小时(风力 7 级及以下)的，称为热带低压；最大风速达 34~63 海里/小时(风力 8~11 级)的，称作热带风暴；最大风速达 64 海里/小时(风力 12 级)及以上的，在东亚称台风，在西印度群岛和大西洋一带则称作飓风。热带气旋主要形成于大西洋、印度洋和太平洋的西部热带海面上，美洲中部、美国、南亚次大陆、东南亚和我国南部沿海等地，每到夏季经常受到它们的袭击，造成严重的自然灾害。龙卷风也是风灾之一。它是一种范围小而时间短促的猛烈旋风，直径约从几米到几百米不等，中心气压很低。其风速通常可达每秒几十米到一百米以上，常出现在发展强烈的积雨云下。云形呈漏斗状下垂。如抵达地面，破坏力极大，人、畜、器物常被卷至空中带往他处；经过水面时，常吸水上升如柱。龙卷风移动速度约为每小时数十公里，所经路程，短的只有几十米，长的可超过 100 千米。持续时间可自几分钟到几小时。美国是世界上龙卷风发生频率最高、破坏性最大的国家之一。风灾的危害性极大。据联合国“国际减灾十年”委员会公布的数据表明：就死亡人数而言，1966~1990 年，全世界因强风暴死亡的人数高居榜首，达 627211 人。1998 年“米奇”飓风袭击中美洲，造成 11000 人死亡，经济损失达 9 亿美元。不仅如此，强风暴往往引发一些次生或伴生灾害，如洪水、雪崩、沙暴、风暴潮和山体滑坡等。从地区来看，美洲、亚洲和欧洲出现风暴灾害的次数较多，非洲和大洋洲较少(见表 1.3.4)。 表 1.3.4 1996 年和 1997 年全球主要风暴灾害 根据下述资料整理而成：① 姜彤等．1996 年全球自然灾害分析．自然灾害学报，1997，第 6 卷，第 4 期，15 页．② 姜彤等．1997 年全球自然灾害回顾与分析．自然灾害学报，1998，第 7 卷，第 3 期，2~3 页． 黑风暴又称沙尘暴，是一种由于强风将地面沙尘吹起，使天空能见度很低的恶劣天气现象。据史料记载，1928 年我国新疆、甘肃等西北地区发生过一次特大黑风暴，树毁屋塌，居民死亡无数。在国外，1934 年 5 月 9 日至 12 日美国发生了一场特大黑风暴，大片牧场和农田毁于一旦，使大平原地区损失肥沃表土约 3 亿吨，6000 多万公顷农田受到危害，当年小麦减产 102亿㎏。近年来我国沙尘暴的频繁出现，引起了人们的普遍关注。例如，1993 年 5 月 5 日，一场历史上罕见的特大沙尘暴(瞬时最大风力达 12 级，最小能见度骤降为零)自西向东席卷我国新疆、甘肃、宁夏和内蒙古部分地区，致使 67 人死亡，30 多人失踪，近 100 人受重伤，工农业直接损失达 2.45 亿元人民币。1998 年 4 月 18 日，新疆北部地区遭受风力达 12 级的沙尘暴袭击，已播种的农作物损失惨重，农田大棚遭到毁灭性的破坏，大批畜群被吹散，部分地区供电线路被刮断，停电、停水 10 多个小时，仅哈密地区就有 41 人失踪，3 人死亡，甚至正在行驶的车辆被吹下路基。1999 年 1 月 24~25 日受气旋和冷空气影响，西北地区东部、华北大部出现扬沙和沙尘暴，风力 6~7 级，北京市有的百年古树被刮倒，等等。我国易发生沙尘暴灾害主要集中在西北、华北等地，从时间上看，以 4~5 月份为多发季节，其成因主要有以下几点：(1)大气环流和地形相互作用的结果。由于新疆冷槽向南加深，迫使冷空气迅速南下，加之河西走廊地势平坦，多为戈壁，受热较快，使锋面前后暖冷空气的水平气压梯度增加，造成锋面大风强度增大。(2)我国西北、华北等地冬季雨雪少，又兼地表植被覆盖率低，地表土壤松散，一旦天气转暖解冻，大风吹起，易形成沙尘暴。(3)人为活动严重破坏了地表植被，使生态环境恶化。应该说，就目前的科学水平而言，要想改变形成沙尘暴的天气过程是办不到的，但人为因素造成的环境恶化是可以减缓并得到控制的。例如，兰新铁路沙坡头铁路防护体系成功地经受了上述 1993 年 5 月 5 日特大沙尘暴的考验，铁路畅通无阻。事实证明，封沙、育草，营造防护林，注重整体防护效益，是防御沙尘暴的有效措施之一。 (二)水旱灾害洪涝和干旱都是自然界的一种异常现象，气象学往往把降雨的多年平均状况视为正常现象，超过平均值就称为涝，低于平均值就是旱。洪涝与干旱虽是两种性质截然不同的自然灾害，但都与水有关，这就是 1997 年世界减灾日活动的重点放在水、灾害和发展之间的联系上的原因。从世界范围来看，降水量在时间和空间上的分配不均，是水旱灾害发生的主要原因，常常是此处水灾、彼处旱灾。特别值得一提的是水灾，在 1997 年全球 6 次“特大型”灾害(指一次造成数千人死亡)。表 1.3.5 1996 年和 1997 年全球主要水旱灾害亡、数十万人受灾或者直接经济损失或保险损失超过 10 亿美元的灾害事件中，有 4 次属于洪水灾害，死亡人数为 5433 人，经济损失为127.88 亿美元，堪称全球最主要的自然灾害之一(见表 1.3.5)。从中可见，发生水灾的时间集中在 6~9 月。在地域分布上，又以亚洲为多发区，主要原因与季风气候有关，即降水量的时空分布不均，降水变率大所致。 表 1.3.5 1996 年和 1997 年全球主要水旱灾害 根据下述资料整理而成：① 姜彤等．1996 年全球自然灾害分析．自然灾害学报，1997，第 6 卷，第 4 期，14~16．② 姜彤等．1997 年全球自然灾害回顾与分析．自然灾害学报，1998，第 7 卷，第 3 期，1~3 我国是世界上水旱灾害频发之国，近年来具有水旱灾害加剧发展的趋势。例如 1991 年太湖与淮河流域的特大洪涝灾害，1994 年南方为主北方为次的特大洪涝灾害，1995 年南方湘赣两省和北方辽东地区接连发生的洪灾，1998 年的大洪水使 2229 万公顷农田受灾，死亡 3650 人，直接经济损失 300 亿美元。西北地区的干旱自 20 世纪以来有进一步发展的趋势，沙漠化的面积也在不断扩展，东部的华北地区，近 500 年来平均每 3 年就有一次干旱，平均每 10 年就有一次严重干旱。据资料统计，从 1990 年到 1998 年，我国平均每年洪涝面积为 1666.75 万公顷，干旱面积达 2 266.78 万公顷。水旱灾害已成为我国实施可持续发展战略的最常见、破坏性最大的致灾因子。四、厄尔尼诺与拉尼娜现象(一)厄尔尼诺与拉尼娜现象及其危害厄尔尼诺(EI Nion)与拉尼娜(La Nina)及其伴随的气候异常是当前举世瞩目的一个问题。所谓厄尔尼诺，是指一种赤道东太平洋地区海水异常变化的极端情况，是全球气候和海洋环境异常的一种信号。它的主要特征是，从南美洲的秘鲁和厄瓜多尔沿岸至赤道太平洋出现大范围的持续的海水温度升高，时间可达 1~2 年。它的出现无确定的周期，一般为 2~7 年。因出现在圣诞节前后，故称“厄尔尼诺”，西班牙语意为“圣婴”。拉尼娜现象在厄尔尼诺之后出现，也是来自海洋的作用，西太平洋海水温度上升，降雨量增多。拉尼娜，西班牙语意为“圣女”。厄尔尼诺现象最早是秘鲁和厄瓜多尔渔民发现的，在这两个国家的太平洋沿海，有些年份在圣诞节前后本来应季节性变冷的海水却突然出现增暖现象。科学家研究后发现，在出现厄尔尼诺现象的年份里，暖水区先在秘鲁和厄瓜多尔附近海域出现，然后逐渐向西发展到赤道太平洋中部广大区域，导致该地区海水表面温度上升。另一方面，受其影响，太平洋西部赤道海域水温却下降。拉尼娜现象与此恰好相反，可看作是厄尔尼诺现象的反面(见图 1.3.1)。 图 1.3.1 厄尔尼诺和拉尼娜现象对气候的影响资料来源：陶世龙等．地球科学概论．北京：地质出版社，1999，79． 太平洋赤道区域东西长达 1 万多㎞，南北跨度几千㎞，海水温度的大规模异常变化，破坏了生态平衡，造成浮游生物、鱼类和鸟类的大量死亡，并改变传统的赤道洋流和东南信风，引起当年全球性气候反常，如山洪海啸、暴风骤雨和寒冷干旱等。(二)对厄尔尼诺与拉尼娜现象的研究经过多年监测与研究，科学家已经发现，热带太平洋上的海温异常不仅具有局地的影响，而且可以通过遥相关影响世界上许多地区的气候，成为气候年际变化中的一个重要因素。科学家认识到，厄尔尼诺与拉尼娜现象是海洋––大气相互作用的突出表现。存在于全球热带东西方向的气压反相振荡，即所谓南方涛动现象(Southern Oscillation)，与厄尔尼诺紧紧地联系在一起，因而合称 ENSO。在厄尔尼诺现象发生时，南方涛动指数(SOI)达到最低值，也就是说印度尼西亚和西太平洋地区气压升高，东太平洋气压降低，赤道对流区向东移动，由此带来了全球热带的气候异常和对中高纬度大气环流和气候的显著影响。人们把这种强烈的海气相互作用现象，称为一次 ENSO 事件。相比之下，拉尼娜现象则没有厄尔尼诺明显。对此，美国国家大气研究中心的气象专家迈克尔•格兰斯解释说，这是由于拉尼娜只会加重厄尔尼诺的影响，使干旱的地区更加炎热，潮湿的地区降水量增加。1982~1983 年，赤道太平洋出现了 20 世纪最强的一次 ENSO 事件，海面温度比常年偏高最大达 7℃，南方涛动指数达到有记录以来的最低值。与厄尔尼诺相关联的南美沿岸海水的大范围增暖，导致拉丁美洲一些国家出现前所未有的特大洪水，如厄瓜多尔沿岸 1983 年 6 月降雨量为多年平均值的 30 倍，秘鲁北部该年 5 月降雨量竟为常年同期降雨量的 340 倍。根据世界气象组织和联合国环境署的统计，这一事件造成的世界经济总损失约 200 亿美元。1997~1998 年又发生了 20 世纪强 ENSO 事件。1997 年 3 月，东太平洋赤道附近的海水增温，超出常年 6℃之多，到 11 月份大洋平均水温仍较常年高出 3.3℃，造成东西长逾 10 000km、南北宽约 2000km 的海水增温区，由此引发了严重的破坏作用。据有关资料统计，1998 年 7 月和 8 月，全球大约有 22 个国家遭受水灾，如中国、孟加拉、新西兰、罗马尼亚、波兰、匈牙利和奥地利等；44 个国家酷热难熬，火灾频仍，如美国、希腊和意大利等。据统计，在印度，大多数严重的干旱年均出现在厄尔尼诺年；在非洲以往 110 年的 28 次厄尔尼诺事件中，有 22 次东南非洲是少雨的。关于 ENSO 对中国气候的影响方面，70 年代就已经发现了赤道太平洋的海温异常对西太平洋副热带高压的影响。当赤道太平洋海面增暖后大约 1~2 个季节，副热带高压增强；反之，海面降温，副热带高压减弱。它们的主要振荡周期为 42 个月。海温影响副高的结果使 ENSO 事件与我国东部夏季的旱涝存在联系。有学者经过研究发现，在厄尔尼诺爆发年的夏季，长江中下游地区以少雨为主，而次年夏季出现多雨的机会较多。例如 1954 年的大水、1983 年的大水等都出现在厄尔尼诺爆发年的次年。根据 1900 年以来的旱涝资料，厄尔尼诺年次年长江中下游和江南地区出现多雨的机率比少雨的机率要大 5 倍。因此，厄尔尼诺是我国夏季旱涝预报中必须考虑的一个重要因素。 对于厄尔尼诺和拉尼娜现象发生的机制，则众说不一，例如有信风、季风的影响，海流紊乱，地球自转速度的变化，天体引力的变化，洋底火山喷发和地震活动等诱因。杜乐天在 1996 年提出厄尔尼诺可能与地幔大规模排气作用有关。认为厄尔尼诺现象出现的中心地区，恰好位于东太平洋洋脊三联点附近，该处是岩石圈厚度最薄，也是岩石圈最脆弱的部位。高温、高压的地帽流体从洋脊三联点处溢出，必然造成海水温度的升高。该处洋流正好是自东向西流动，造成了近东西向展布的大规模海水温度的升高，从而引起附近大气圈内的异常气候。至于拉尼娜，则可能是其滞后现象的表现。尽管厄尔尼诺和拉尼娜形成机制问题比较复杂，但可以肯定，只有从地球圈层相互作用和按照地球是一个开放的动力系统的观点去认识，才有可能找到正确的答案。 五、沙漠化(一)沙漠化的概念早在 1949 年法国的奥布立维尔(A•Aubneville)就已指出，非洲热带森林界线后退60~400km，是滥伐和火烧造成的。他分析了热带森林如何变成热带草原和最终演变成类似沙漠景观的过程，并把这种环境退化过程称为“沙漠化”。在 1977 年联合国沙漠化会议上采用了“沙漠化”这一名词，并明确其内容为：“土地滋生生物潜力的削弱和破坏，最后导致类似沙漠情况，它是生态系统普遍恶化的一个方面，它削弱或破坏了生物的潜力”。由此可见，沙漠化的实质是“土地退化，是土地生物生产力下降，土地资源丧失和地表类似沙漠景观的出现”。关于沙漠化成因，有人认为“人类不合理经济活动和脆弱生态环境(干旱多风与沙质地表环境)相互作用造成土地生产力下降，土地资源丧失，地表呈现类似沙漠景观的土地退化过程”(朱俊凤等，1999)。从中可见，沙漠化同人类活动密切相关，在时间概念上是指有人类活动以来的人类历史时期，而不能把人类活动时期以前或地质历史时期由于自然过程形成的沙漠当作是沙漠化。在联合国环境署等单位联合编制的世界沙漠化情况地图上均没有把纯自然因素所形成的撒哈拉大沙漠、阿拉伯沙漠及塔克拉玛干沙漠等列入在沙漠化范围之内，就是明证。沙漠化作为一个生态问题或环境问题，具有发展和逆转两个相反作用的转化过程，因此作为一个环境变化过程来研究，应该是全面的、系统的对其全过程的研究，它包括对沙漠化的历史过程、现代过程及发展趋势、物理过程和逆转过程的研究等。 (二)沙漠化对生态环境的影响沙漠化发展的结果，使生态环境发生了明显的变化，包括地表形态、组成物质、地表植被以及生态系统结构功能的变化等。沙漠化所引起的地表形态的变化是沙漠化最显著的景观标志和主要的指征。这种标志是在植被破坏以后风沙活动的结果，它是随着人为强度土地利用的持续性及风沙流的不断作用，在沙质的原生地表基础上逐渐发展的结果。在数量上，以风成地貌形态为主要标志的沙漠化土地面积在空间范围上扩大；在质量上，使原非沙质荒漠环境出现了类似沙质荒漠的主要景观风成地貌形态的发育，使地表形态发生质的变化。例如，沙漠化初期的草原旱农地区，虽有风沙活动所造成的一些地貌形态，但基本上仍有旱作农田的景观，但随着沙漠化的时间进程和持续的强度土地利用，风沙地貌形态分布的面积逐渐增多，当最终形成以密集流动沙丘为主的景观时，便发生了质的变化，改变了原来旱作农田的景观。土地从它的良好发育阶段(如草原牧场或农田)发展到严重沙漠化阶段过程中，地表组成物质也进行了新的分异，最突出的特点是细粒物质的吹失和粗粒物质在地表的富集，伴随这一过程发生了营养成分及微量元素含量的减少，从而使土地生产力下降，造成土地的贫瘠化，而且沙漠化发展程度愈高，其贫瘠化的现象也愈严重。植被的变化也是环境退化成为沙漠化土地过程的一个重要指征。这种变化主要反映在植被覆盖率方面。一般沙漠化土地从潜在的阶段向严重的阶段发展，其植被覆盖度便由大变小。当覆盖度在 50%以上时，沙面大部为植物所固定，属潜在沙漠化土地；当覆盖度在 25%~50%时，沙质地表便处于半固定状态，标志着沙漠化土地已开始发展；覆盖度在 10%~25%时，沙质地