國家氣象中心 郭安紅 延昊 李澤椿 王月冬 諶蕓

自然災(zāi)害與公共安全
——我國的現(xiàn)狀與差距

Natural disasters and public safety

國家氣象中心 郭安紅 延昊 李澤椿 王月冬 諶蕓

本文為中國工程院院士范維澄主持的中國工程院重大咨詢研究項目“國家公共安全科技發(fā)展戰(zhàn)略研究”之課題二“自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警科技發(fā)展規(guī)劃研究”中的部分內(nèi)容縮編。課題二由工程院院士李澤椿主持。專題二主要針對氣象災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、海洋災(zāi)害、地震災(zāi)害、生物災(zāi)害等自然災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警與應(yīng)對，分析我國當前的技術(shù)優(yōu)勢與不足、國際先進技術(shù)手段以及當前科技發(fā)展趨勢與科技需求等，凝練重大技術(shù)問題，提出自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警科技發(fā)展規(guī)劃研究領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)選擇建議。

公共安全：是指多數(shù)人的生命、健康和公私財產(chǎn)的安全。涉及的范圍包含生產(chǎn)安全，信息安全，食品安全，公共衛(wèi)生安全，公眾出行規(guī)律安全、避難者行為安全，人員疏散的場地安全、建筑安全、城市生命線安全，惡意和非惡意的人身安全和人員疏散等。公共安全是國家安全和社會穩(wěn)定的基石，是預(yù)防與應(yīng)對各類重大事件、事故和災(zāi)害、保護人民生命財產(chǎn)安全、減少社會危害和經(jīng)濟損失的基礎(chǔ)保障，是政府加強社會管理和公共服務(wù)的重要內(nèi)容。

自然災(zāi)害：我國地形地貌復(fù)雜，自然災(zāi)害多發(fā)，影響機理復(fù)雜。這里所說的自然災(zāi)害主要包括氣象災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、海洋災(zāi)害、地震災(zāi)害、生物災(zāi)害等。

氣象災(zāi)害

我國是一個氣象災(zāi)害較多的國家，各地在不同的季節(jié)都會發(fā)生氣象災(zāi)害，幾乎每年都會由此造成嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。氣象災(zāi)害造成的損失占所有自然災(zāi)害損失的70%以上，平均每年氣象災(zāi)害造成的損失相當于GDP的2.12%，農(nóng)作物受災(zāi)面積平均每年為4518.7萬公頃；平均每年氣象災(zāi)害受災(zāi)人口3.84億人次，平均每年造成3761人死亡（圖1），

隨著全球氣候、生態(tài)、環(huán)境等的變化，我國極端性天氣氣候事件增多，暴雨、洪澇、干旱、雷電、大風、冰雹、強降水、沙塵暴、冰凍、大霧等氣象災(zāi)害越來越頻繁，波及交通、通信、民航、鐵路、商業(yè)等多個領(lǐng)域，對公共安全造成了重大影響。例如，1998年長江發(fā)生全流域性大洪水，持續(xù)性暴雨導(dǎo)致江西、湖南、湖北、浙江等省發(fā)生嚴重洪澇災(zāi)害；2008年初中國南方持續(xù)性低溫雨雪冰凍災(zāi)害給貴州、湖北、湖南、安徽、江西、廣西等20個?。▍^(qū)、市）造成重大災(zāi)害，受災(zāi)人口達1億多人，直接經(jīng)濟損失達到了500多億元，特別是對春運期間的交通運輸、能源供應(yīng)、電力傳輸、通訊設(shè)施、農(nóng)業(yè)及人民群眾生活造成嚴重影響和損失；2012年“7·21”北京特大暴雨引發(fā)房山地區(qū)山洪暴發(fā)，拒馬河上游洪峰下泄，房山轉(zhuǎn)移2萬多受災(zāi)群眾，全市受災(zāi)人口達190萬人，其中79人遇難，經(jīng)濟損失近百億元。

圖1 1991-2012年氣象災(zāi)害造成的GDP損失和死亡人數(shù)

建國以來，特別是改革開放以來，我國十分重視天氣預(yù)報、氣候預(yù)測和氣候變化、氣象災(zāi)害預(yù)警以及交通、環(huán)境等應(yīng)用氣象領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，氣象預(yù)報和服務(wù)能力不斷提升。例如近5年來，24、48、72小時暴雨預(yù)報準確率提高了2.1%～6.5%，臺風路徑預(yù)報誤差下降了約13%～18%，精細化溫度要素指導(dǎo)預(yù)報準確率提高了約10%，臺風24、48小時路徑預(yù)報和沙塵暴數(shù)值預(yù)報水平達到了世界先進水平。氣象預(yù)報預(yù)測為國家防災(zāi)減災(zāi)宏觀決策、保障國家糧食安全和民眾衣食出行提供了方方面面的服務(wù)。但是相對于國家氣象防災(zāi)減災(zāi)需求和國際先進水平而言，我國在基于天氣預(yù)報的氣象災(zāi)害預(yù)警方面仍存在較大差距。主要表現(xiàn)在：（1）天氣預(yù)報的準確率和精細化水平仍有待進一步提高。（2）高時空分辨率的災(zāi)害性天氣種類、強度和落區(qū)，以及精細化氣象要素預(yù)報技術(shù)有待實現(xiàn)。（3）數(shù)值預(yù)報的變分同化技術(shù)、模式物理過程的優(yōu)化改進以及模式產(chǎn)品的解釋應(yīng)用水平與世界先進水平有較大差距。（4）氣象災(zāi)害預(yù)警信息的發(fā)布需要進一步擴充渠道。（5）群眾對氣象災(zāi)害的認知能力和防范能力需要進一步提高。

針對上述不足與差距，未來幾年亟需進一步發(fā)展以數(shù)值預(yù)報技術(shù)為重點的客觀天氣預(yù)報技術(shù)方法，開發(fā)衛(wèi)星、雷達等遙感資料在天氣預(yù)報中的綜合和定量應(yīng)用技術(shù)，研究災(zāi)害性天氣演變的細致規(guī)律、物理模型、發(fā)生發(fā)展機理，開展基于交叉學科和建模的專業(yè)氣象和氣象災(zāi)害風險評估技術(shù)體系建設(shè)，強化氣象信息質(zhì)量監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能，以及專業(yè)平臺的技術(shù)集成、運行效率的改進和升級。

地質(zhì)災(zāi)害

由于我國山地（33%）、高原（26%）、丘陵（10%）占到了國土面積的69%，再加上地震、雪崩、突發(fā)強降水等災(zāi)害多發(fā)、頻發(fā)，導(dǎo)致了地質(zhì)災(zāi)害點多面廣，防御難度極大。我國每年滑坡、崩塌、泥石流地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)量一般在2萬起以內(nèi)，近十幾年造成的死亡失蹤人數(shù)基本在1000人以內(nèi)（2000年前為2000人左右），造成的經(jīng)濟損失有逐年大幅度增加的趨勢，近十年平均約為50多億元（圖2）。

滑坡、崩塌、泥石流是我國發(fā)生數(shù)量最多、分布范圍最廣、危害最嚴重的地質(zhì)災(zāi)害，主要分布在川滇山地、秦嶺、云貴高原、黃土高原、祁連山、太行山、燕山和長白山等地區(qū)。其中，95%以上的山體滑坡、崩塌、泥石流都是由強降水誘發(fā)的；此外，強降水誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)、頻發(fā)時間主要集中在每年的汛期（5～9月）。例如，2010年8月7日舟曲發(fā)生特大山洪泥石流災(zāi)害，據(jù)監(jiān)測，8月7日08時至8月8日08時舟曲縣東南部的東山鎮(zhèn)降水量為96.3毫米，且降雨主要集中在7日23時至24時，1小時雨量達77毫米；位于舟曲縣上游的迭部縣代古寺降雨量為93.8毫米，降雨主要集中在7日20時至21時，1小時雨量達55毫米。

圖2 滑坡、崩塌、泥石流地質(zhì)災(zāi)害每年造成的死亡失蹤人數(shù)和財產(chǎn)損失

伴隨氣候變化和人類社會經(jīng)濟快速發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有加重趨勢。一方面，在氣候變化背景下，極端強降水有頻發(fā)、多發(fā)的趨勢，因此其誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量、規(guī)模、強度等都有增加和加重的趨勢。二是在經(jīng)濟社會快速發(fā)展背景下，人類活動對地質(zhì)環(huán)境干擾成倍增加，人類居住范圍擴展到地質(zhì)環(huán)境脆弱區(qū)域，各種經(jīng)濟設(shè)施更加值錢，使得地質(zhì)災(zāi)害對國家公共安全的影響和危害加大，導(dǎo)致的社會經(jīng)濟損失加重。

我國在地質(zhì)災(zāi)害防御上主要采取“以防為主、防治結(jié)合”的方針，目前地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報能力還不能適應(yīng)地質(zhì)災(zāi)害防御的需要。在監(jiān)測方面，降水監(jiān)測站網(wǎng)（包括自動站、雷達等手段）對地質(zhì)災(zāi)害隱患點還沒有做到全覆蓋，且地質(zhì)災(zāi)害非專業(yè)監(jiān)測的手段有待改進；在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報方面，對于降水誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報需要空

間分辨1 km、時間分辨1小時、甚至于10分鐘的降水量值實時跟蹤預(yù)報，且需要上述空間分辨的每日降水量值預(yù)報，并且預(yù)報時效盡可能長，目前對于這種精細化、長時效強降水預(yù)報能力還十分有限。此外，在強降水誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害機理方面、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報技術(shù)、地質(zhì)災(zāi)害防御輔助決策系統(tǒng)以及通過教育與科普促進地質(zhì)災(zāi)害防治長效機制的建立等方面還有諸多工作要做。

風暴潮過后滿目瘡痍的海邊

海水漫過形成的冰凌

石碑上寫著“潮位+2.75米”，可以想像浪有多高

海洋災(zāi)害

受氣候變暖及海平面上升的影響，風暴潮、海浪、海冰等海洋自然災(zāi)害近十幾年來呈現(xiàn)上升的趨勢?！笆晃濉逼陂g，海洋災(zāi)害造成沿海地區(qū)直接經(jīng)濟損失為746億元，死亡人數(shù)約1037人，相對于“十五”期間，直接經(jīng)濟損失增加了18%。歷史上出現(xiàn)過多次死亡萬人以上的海洋災(zāi)害事件，如1922年8月2日，從汕頭席卷而過的一次風暴潮，在幾個小時內(nèi)吞噬了8萬條無辜的生命，傷殘者無以計數(shù)，這也是20世紀中國沿海地區(qū)生命財產(chǎn)損失最慘重的一次風暴潮。進入21世紀，隨著海洋預(yù)警預(yù)報水平和沿海海洋防災(zāi)減災(zāi)能力的提高，尚未出現(xiàn)過嚴重的海洋災(zāi)害，但是潛在的危險仍然很大。如2013年5月26日19時～28日12時發(fā)生在渤海和黃海沿海的溫帶風暴潮過程，山東省因災(zāi)直接經(jīng)濟損失1.44億元，給沿海地區(qū)人們生活和財產(chǎn)造成了較大損失。

目前我國的海洋災(zāi)害預(yù)報預(yù)警主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、溢油、赤潮（綠潮）預(yù)報和海岸侵蝕等。我國的風暴潮按照引發(fā)的天氣系統(tǒng)不同，分溫帶風暴潮和臺風風暴潮；海浪數(shù)值預(yù)報的預(yù)報范圍覆蓋全球大洋到中國近海到近岸區(qū)域；海冰的預(yù)報范圍包括遼東灣、渤海灣、萊州灣和黃海北部海域；在海嘯預(yù)警方面，對于發(fā)生在我國近海（渤海、黃海、東海、南海）的海嘯事件，國家海洋環(huán)境預(yù)報中心（國家海洋局海嘯預(yù)警中心）能夠在獲得地震參數(shù)5分鐘左右的時間內(nèi)做出海嘯預(yù)警預(yù)報。在風暴潮、海嘯數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)建設(shè)方面我國具有較強的自主研發(fā)能力，業(yè)務(wù)化應(yīng)用的數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)性能與國際主流預(yù)報機構(gòu)水平相當，并且具有我國獨特的地域和技術(shù)特點，風暴潮漫堤預(yù)報、并行海嘯計算模型等方面甚至走在了國際前沿。但在赤潮（綠潮）的預(yù)警預(yù)測和防災(zāi)減災(zāi)研究方面仍凸顯很多問題，與發(fā)達國家相比仍存在不小差距。例如，我國近海滸苔的預(yù)報系統(tǒng)就是參考美國HAB-OFS來設(shè)計的，依靠衛(wèi)星遙感圖片的解析和風場流場的數(shù)值預(yù)報對未來3天滸苔發(fā)生的水文氣象環(huán)境，漂移擴散的空間軌跡以及移動距離和速度進行預(yù)報；但是，由于缺乏現(xiàn)場同步觀測數(shù)據(jù)以及沒有考慮滸苔本身的生長繁殖過程，現(xiàn)階段我國的滸苔預(yù)報系統(tǒng)還不能對滸苔的潛在影響范圍和環(huán)境影響強度進行預(yù)測。對于海岸侵蝕、海水入侵等的監(jiān)測預(yù)報我國才剛剛

開始。

從海洋災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)報和防御來看，今后需要進一步加強海洋綜合觀測數(shù)據(jù)的獲取、處理、再分析能力和現(xiàn)場觀測能力，加強海洋災(zāi)害致災(zāi)機理研究，加強近海（岸）海洋災(zāi)害預(yù)警預(yù)報能力建設(shè)，開展海洋災(zāi)害風險評估和區(qū)劃。

地震災(zāi)害

地震災(zāi)害是世界上造成經(jīng)濟損失最嚴重和人員傷亡最多的自然災(zāi)害之一。大地震直接造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。1976年7月28日，唐山市發(fā)生7.8級地震，地震的震中位置位于唐山市區(qū)。這是中國歷史上一次罕見的城市地震災(zāi)害，是建國以來造成人員傷亡和經(jīng)濟損失最慘重的一次地震。2008年5月12日下午2時28分，汶川發(fā)生8級大地震，是建國以來破壞性最強、波及范圍最大的一次地震。此外，地震造成的次生災(zāi)害包括火災(zāi)、水災(zāi)、毒氣泄漏、疫病蔓延、海嘯等。例如：地震時電器短路引燃煤氣、汽油等會引發(fā)火災(zāi)；水庫大壩、江河堤岸倒塌或震裂會引起水災(zāi)；公路、鐵路、機場被地震摧毀會造成交通中斷；通訊設(shè)施、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)被地震破壞會造成信息災(zāi)難；化工廠管道、貯存設(shè)備遭到破壞會形成有毒物質(zhì)泄漏、蔓延，危及人們的生命和健康；城市中與人們生活密切相關(guān)的電廠、水廠、煤氣廠和各種管線被破壞會造成大面積停水、停電、停氣；衛(wèi)生狀況的惡化還能造成疫病流行等。

我國的地震事業(yè)以地震監(jiān)測預(yù)報為基礎(chǔ)，以科技為支撐和引領(lǐng)，進行地震預(yù)報的理論探索和科學實踐，在對地震孕育機理初步認識的基礎(chǔ)上，應(yīng)用經(jīng)驗性預(yù)報方法，在中長期地震預(yù)測的十年尺度強震重點監(jiān)視防御區(qū)判定、中期年度地震預(yù)測、以及短臨震情跟蹤判定等多方面取得了較好的成績。但是由于地球的不可入性，地殼介質(zhì)組合的復(fù)雜性以及它們之間在受力后互相耦合的非線性，震源孕育邊界的不清晰性，地震現(xiàn)象的多樣性，大震樣本的稀遇性，前兆大小與干擾的同量級性以及干擾的多現(xiàn)性，前兆與非震動態(tài)的難區(qū)別性等，對于地震預(yù)報工作來說都是極大的挑戰(zhàn)和難以克服的。因而，從世界范圍來說，地震預(yù)報仍處于探索階段，尚未從科學上真正地掌握地震的孕育過程及發(fā)生規(guī)律。目前的預(yù)報方法主要是根據(jù)多年積累的大量觀測資料和震例而作出的經(jīng)驗性預(yù)報，因而這種預(yù)報不可避免地帶有很大的局限性。當前對地震的孕育和發(fā)生的原理、規(guī)律雖然有了一些認識，但并沒有完全了解；能夠?qū)δ承╊愋偷牡卣鹱鞒鲆欢ǔ潭鹊念A(yù)報，但還未能預(yù)報所有類型的地震；較大時間尺度的中長期預(yù)報具有一定的可信度，但短臨預(yù)報的成功概率還相對較低。從地震災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)測以及災(zāi)害防御來說，今后還有大量的工作要做，包括提升地震快速準確監(jiān)測能力，探索地震孕育的機理和規(guī)律以提升地震預(yù)測預(yù)報能力，建立健全地震突發(fā)事件預(yù)警評估體系、加大地震監(jiān)測預(yù)報的宣傳力度，以及發(fā)展城市及重大基礎(chǔ)設(shè)施主動減災(zāi)技術(shù)和加強災(zāi)后緊急救援的能力等。

生物災(zāi)害

生物災(zāi)害是指生物（包括動物、植物和微生物）過多過快繁殖（生長）而引起的對國家糧食安全、生態(tài)安全、經(jīng)濟安全、公共安全和社會穩(wěn)定造成危害的自然事件。根據(jù)危害對象的不同，大致分為：農(nóng)作物病蟲害、森林病蟲害、畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖動物疫病、生物入侵等生物災(zāi)害。

我國重要的農(nóng)作物病蟲、草、鼠害達1400多種，其中重大流行性、遷飛性病蟲害有20多種。1991－2013年我國主要農(nóng)作物病蟲害平均發(fā)生面積約45億畝/年，糧棉油損失約6800萬噸/年（圖3）。我國農(nóng)業(yè)有害生物監(jiān)測預(yù)報工作主要由農(nóng)業(yè)植保部門承擔，是目前從監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)方法、標準規(guī)范、預(yù)警發(fā)布服務(wù)等各個層面較為完善、規(guī)范的一個生物災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報預(yù)警領(lǐng)域。

新中國成立60年來，農(nóng)業(yè)有害生物監(jiān)測預(yù)警工作為各級農(nóng)業(yè)部門指揮重大病蟲防治工作做出了重要貢獻。

圖3 1991-2013年全國農(nóng)業(yè)病蟲害發(fā)生面積及損失

林業(yè)防治松毛蟲

東亞飛蝗蟲害

我國現(xiàn)有林業(yè)有害生物8000余種，能造成嚴重危害的達292種，年發(fā)生面積約1.6億畝，直接經(jīng)濟損失和生態(tài)服務(wù)價值損失達880多億元，相當于全國林業(yè)總產(chǎn)值的十分之一。林業(yè)生物災(zāi)害是“不冒煙的森林火災(zāi)”，更是森林的“內(nèi)傷”，具有很強的隱蔽性、潛伏性、暴發(fā)性和毀滅性，嚴重威脅著我國國土生態(tài)安全和人民生命財產(chǎn)安全。2007年至今林業(yè)有害生物適生范圍不斷擴大，發(fā)生期提前，世代數(shù)增加，發(fā)生周期縮短，發(fā)生范圍和危害程度加大，發(fā)生面積均維持在1.7億畝至1.8億畝之間。我國林業(yè)有害生物監(jiān)測預(yù)報工作主要由林業(yè)局森林病蟲害防治部門承擔。

畜禽疫病主要包括口蹄疫、禽流感、炭疽、豬瘟、仔豬流行性腹瀉、豬繁殖與呼吸綜合征（豬藍耳?。慰袢?。其中禽流感、炭疽為自然疫源性人（禽）獸共患傳染病，對我國養(yǎng)殖業(yè)和公共衛(wèi)生的威脅不容忽視。目前中華人民共和國農(nóng)業(yè)部獸醫(yī)局負責管理組織動物疫情監(jiān)測、報告、調(diào)查、分析、評估與發(fā)布工作。2008年農(nóng)業(yè)部對原《一、二、三類動物疫病病種名錄》進行了修訂，并發(fā)布了新定的一、二、三類動物疫病病種名錄。按照《中華人民共和國動物防疫法》要求，縣級以上人民政府按照國務(wù)院的規(guī)定，根據(jù)統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局、綜合設(shè)置的原則建立動物疫病預(yù)防控制機構(gòu)，承擔動物疫病的監(jiān)測、檢測、診斷、流行病學調(diào)查、疫情報告以及其他預(yù)防、控制等技術(shù)工作。

隨著國際貿(mào)易和旅游業(yè)的快速發(fā)展，有害生物入侵我國的頻次增加。目前入侵我國的外來生物已經(jīng)確認有544種，其中大面積發(fā)生、危害嚴重的達100多種；在國際自然保護聯(lián)盟公布的最具危害性的100種外來入侵物種中，中國有50多種，涉及農(nóng)田、森林、水域、濕地、草地、島嶼、城市居民區(qū)等幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)。由于中國南北跨度5500 km，東西距離5200 km，跨越50個緯度及5個氣候帶（寒溫帶、溫帶、暖溫帶、亞熱帶和熱帶），來自世界各地的大多數(shù)外來種都可能在中國找到合適的棲息地。我國長期以來實行進出境對外檢疫與國內(nèi)檢疫分立的體制。進出境時由質(zhì)量檢驗檢疫局負責審查，進入國內(nèi)后檢疫由農(nóng)業(yè)、林業(yè)等部門分別管理。在2004年我國建立了由農(nóng)業(yè)部牽頭，環(huán)?？偩?、質(zhì)檢總局、林業(yè)局、海關(guān)總署、海洋局等相關(guān)部門參加的全國外來生物防治協(xié)作組，農(nóng)業(yè)部成立外來物種管理辦公室，專門解決外來入侵物種的問題。

建國以來，我國針對危害農(nóng)業(yè)的幾種重大病蟲害開展了系統(tǒng)研究，包括東亞飛蝗、水稻“兩遷”害蟲等，基本上摸清了這些病蟲害發(fā)生演變的規(guī)律、預(yù)測預(yù)報的方法以及綜合防控的技術(shù)。但是，針對大多數(shù)病蟲害來說，發(fā)生演變的機理尚不明確，特別是隨著近年來氣候變化導(dǎo)致的我國降水溫度分布格局的變化，以及人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的干擾，導(dǎo)致一些次要或偶發(fā)農(nóng)林牧有害生物突發(fā)或常發(fā)成災(zāi)，給人民生命財產(chǎn)造成損失；此外，針對大多數(shù)林業(yè)有害生物、畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖動物疫病以及外來生物入侵方面的基礎(chǔ)性研究更是相對較少。此外，農(nóng)林病蟲害的監(jiān)測自動化程度尚不高，例如林業(yè)病蟲害的監(jiān)測方法主要靠踏查，并且由于林業(yè)有害生物隱蔽性較高，監(jiān)測難度大；同時，基于“3S”技術(shù)的農(nóng)林病蟲害監(jiān)測管理技術(shù)尚不完善，特別是利用遙感技術(shù)監(jiān)測病蟲害的發(fā)生發(fā)展尚未開展起來。最后，針對目前生物災(zāi)害預(yù)警防控中各職能部門“我管轄、我治理”的體制，迫切需要建立健全多部門、多學科聯(lián)合，科研與服務(wù)相結(jié)合的預(yù)報預(yù)警機制。