5 减灾对策

    5．1 自然灾害的预报

    在地震研究中，预测一般指对地震灾害发生可能性的一种趋势估计，预报则需要对地震事件的发生时间、地点和大小三要素进行准确的界定。但在其他自然灾害的研究中，广义的预报概念往往涵盖了这两种类型。自然灾害的预报是制定减灾对策的首要基础，但也是灾害研究中最为困难的一类课题：当前气象灾害的短期预报准确率已可以达到60％左右，但中长期预报不仅没有解决，而且就现在的科学认识水平来看，在理论上已被证明是一个无法解决的问题；地震预报虽不乏成功的范例，但成功的预报都是经验预报，尚处于唯象层次，理论预报则时有错漏，近期还难以取得共识；海洋灾害、洪涝灾害和地质灾害的趋势预测，也只在20％～30％的准确率上徘徊。因此可以说，灾害的预测和预报，还是一个任重而道远的难题。

    目前灾害的预报大致可分为如下几种类型：

    （1）唯象预报

     唯象预报 是一种经验层次的预报。预报主要是根据自然灾害的演化和发展趋势，对其时间序列的周期性规律和空间分布的迁移特征进行背景估计。在这一基础上，作出灾害可能发生的经验判断。唯象预报的基本依据有：

    根据自然灾害的发展趋势进行预报 如进入20世纪80年代以来，全球地震活动趋于频繁。仅1988年，在我国就发生Ms≥5级的地震37次，超过平均水平近一倍。与此同时，与我国毗邻的俄罗斯以及伊朗等国家也相继发生大震，这些都预示着大陆型地震将进入一个新的活跃时期。以此为背景，估算出未来一定时期内地震的发展趋势，就有可能得出潜在震害孕育和发生特征的判断。

    根据自然灾害的时间序列进行预报 多数自然灾害的发生都显示出一定的周期性特征。根据历史事件的特点进行外推，是唯象预报经常使用的方法。如近500年来，我国北方自1479～1691年间为干旱期，自1891年后又开始以干旱为主。由于上一个干旱周期持续了212年，据此推断，1891年后开始的干旱期应延续到下个世纪。但在212年周期内，还存在着在11年和22年两种小尺度内发生的干湿交替现象，从而有专家据此估计90年代初为相对多雨期，中期为干旱期，晚期又是多雨期。

    根据自然灾害与天文现象的对应关系进行预报 大量历史记录表明，地震事件与太阳黑子的活动之间有良好的对应关系。如帕米尔及邻区在近100年来曾有8次Ms≥7.0级的地震中，有7次与太阳活动的低值年同步。不仅如此，太阳黑子活动周期与气候干湿变化、厄尔尼诺事件、洪涝、海冰甚至生物灾害之间也都有着一定的对应。因此，以太阳黑子活动的11年和22年周期为依据，对地球表层系统的变化进行分析和预报的方法已经越来越引起人们的重视。

    根据自然灾害的前兆现象进行预报 灾害的孕育过程需要经历能量的积累和转换，会发生物质的输运和迁移，也就必然会引起一系列物理、化学乃至生物的响应，激发相应的前兆事件。因此通过对上述地区的地球物理场、地球化学场、地热场和地下水系统的相关变化进行分析，有可能寻找并建立起一些相关的灾害前兆标志，作为灾害预报的可靠基础。在剧烈的地震、海啸、滑坡和崩塌之前，常可见到鸡犬不宁，鼠窜鱼涌等动物异常现象（见绪论第3节），就是一种十分灵敏的前兆标志。

    （2）理论预报

     理论预报的出发点，是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，寻找灾害过程的严格数学关系和确定的物理对应标志。但由于灾害的发生常常涉及多种成因并受到多种因素的影响，理论模型的研究进展依然十分艰难。

    理论预报的主流之一是各种统计模型。在地震预报中，多元统计、贝叶斯统计，灰色模型和模糊识别等数学模型的引进和应用，丰富了对地震规律的认识，在地震理论预报方面成为一大类有力的工具。另外，从物理和断裂力学的观点出发，在地震研究领域还先后提出过断层弹性回跳模型、粘性蠕滑模型、凹凸体模型和障碍体模型等理论模式。通过对这些模型的物理机制和特征的深入研究，总结了不同模式下地震孕育过程的演化特点和行为规律，提出了地震空区、大震之前地震活动水平异常等确定的物理前兆标志。近年来在理论研究方面异军突起的一类方法，是复杂性科学中的分形、混沌和自组织临界理论的应用。如地震统计预报中的一个经验公式——古登堡-里希特模型：

    logNm＝a-Bm （13-1）

    式中，M为震级；Nm为震级大于M的地震数目；a，b为常数。

    曾经是基于统计资料的一个经验公式，现在却被发现是一个分形规律的体现。美国气象学家洛伦兹也正是在一个大气对流的动力学模型中，发现了隐藏在确定性后面的内在随机性，从而论证了长期天气预报的理论困难。

    （3）监测预报

    无论是经验预报还是理论预报，都离不开对灾害过程的动态观测。无论运用何种方法和工具进行判断，都不能缺少对灾情变化的信息处理。而经验预报和理论预报中所面临的一些目前难以解决的矛盾和困难，也迫使人们将希望转移到监测方面。因此实时监测方法和以其为基础的预报系统理所当然地成为灾害预报的又一主力。各种现代化的监测手段包括航天遥感技术的投入应用，对灾害的预报起到了不可估量的积极作用。但监测预报也有其不足。一是怎样才能准确地判断出哪些异常是有用的前兆，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，这对监测手段提出了更高的技术要求；第三是监测的系统性和密度问题。尽管绕地卫星可以扫视全球表层，但一些内动力成因的灾害如地震等的探测还需要更多的深部信息。如果将地震监测与医学上的CT相比，后者用于诊断人体的CT仪，有几十个探头，密度之大足以在不到1cm2的范围内有1个探头采集信息。但全球目前先进的地震台仅150多个，即使按1×106km2范围内1个台站的密度分布，即按照人体CT探测密度的约千亿分之一的比例，也需要至少500个，才能满足这一要求。这些都是亟须改进的。

    （4）按时间尺度划分的预报类型

    从应用的角度，灾害预报还按时间尺度的长短划分为长期预报、中期预报，短期预报和临灾预报（警报）等四种类型。例如，在我国的地震预报研究中，长期预报被定义为对某一地区时间跨度在几年到几十年之间地震形势的预测（更长期者可称作超长期预测），主要回答在几十年至上百年内可能出现的最大地震震级和发生概率；中期预报是对几个月到几年内地震发展趋势，以及对长期预报提出的潜在地震危险区的进一步判断；短期预报的时间跨度一般为震前几天至几个月，临震预报的时间在几天到十几天内。因其研究任务和所采用的方法和短期预报接近，所以也常与之并称作短临预报。
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