屈艷萍,呂娟,程曉陶,蘇志誠(chéng)
(1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院防洪抗旱減災(zāi)研究所,北京10038;2.水利部防洪抗旱減災(zāi)工程技術(shù)研究中心,北京100038)
干旱相關(guān)概念辨析
屈艷萍1,2,呂娟1,2,程曉陶1,2,蘇志誠(chéng)1,2
(1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院防洪抗旱減災(zāi)研究所,北京10038;2.水利部防洪抗旱減災(zāi)工程技術(shù)研究中心,北京100038)
與干旱相關(guān)的問題非常復(fù)雜,涉及到干燥(Aridity)、干旱(Drought)、旱災(zāi)(Drought disaster)等概念,這些概念之間既相互聯(lián)系又彼此具有顯著區(qū)別。在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)調(diào)研及分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合作者近年來開展的干旱相關(guān)科學(xué)研究,本文深入剖析了干燥、干旱和旱災(zāi)的概念及形成機(jī)制,提出了度量干燥、干旱和旱災(zāi)的概念函數(shù),并分析歸納了干燥、干旱和旱災(zāi)的基本特征,從不同角度對(duì)干燥、干旱和旱災(zāi)進(jìn)行了科學(xué)、系統(tǒng)、全面的辨析。
干燥;干旱;旱災(zāi);概念;形成機(jī)制
干旱問題與人類社會(huì)相伴相生,并且阻礙著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展[1]。據(jù)美國(guó)干旱減災(zāi)中心研究表明,1996—2004年美國(guó)因旱年均直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)60~80億美元,2002年甚至超過200億美元[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì),自20世紀(jì)90年代以來,我國(guó)因旱年均糧食損失高達(dá)260億公斤,因旱年均工業(yè)損失超過2000億元,因旱年均飲水困難人口超過2700萬[3]。干旱不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,還可能引發(fā)饑荒、社會(huì)動(dòng)蕩、種族沖突和戰(zhàn)爭(zhēng)等社會(huì)問題。我國(guó)歷史上,1637—1646年的連年大旱就是引發(fā)明朝滅亡的主要誘因之一。1998年,蘇丹南部的Bahr EI Ghazal因干旱導(dǎo)致大范圍饑荒,造成了有史以來的最高死亡率記錄。2002—2003年南部非洲的干旱,不僅導(dǎo)致了嚴(yán)重的糧食危機(jī),在津巴布韋和安哥拉還引起了種族沖突和政治動(dòng)蕩[2]。
盡管干旱引發(fā)的問題如此嚴(yán)重,而且世界上一些國(guó)家對(duì)干旱的研究也有百余年的歷史,但干旱及其災(zāi)害仍然是地球上最復(fù)雜且被人們認(rèn)知最少的自然災(zāi)害之一[4]。近年來我國(guó)相繼發(fā)生了2000—2001年全國(guó)大旱、2006年川渝大旱、2009年初北方冬麥區(qū)冬春旱、2010年西南五省區(qū)大旱以及2011年長(zhǎng)江中下游大旱,引起了科學(xué)界乃至社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。但與此同時(shí),也暴露出對(duì)干燥、干旱和旱災(zāi)等基本概念分辨不清甚至混為一談的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象不僅在公眾媒體報(bào)道中普遍存在,也廣泛存在于相關(guān)科研文獻(xiàn)及研究報(bào)告之中,嚴(yán)重影響了對(duì)干旱問題的正確認(rèn)識(shí)、科學(xué)判斷以及有效應(yīng)對(duì)。以往,國(guó)內(nèi)外許多專家、學(xué)者對(duì)干旱的相關(guān)概念進(jìn)行過一些有意義的研究和探討[5-11]。在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)調(diào)研及分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合作者近年來開展的干旱相關(guān)科學(xué)研究,本文剖析了干燥、干旱和旱災(zāi)的概念及形成機(jī)制,提出了度量干燥、干旱和旱災(zāi)的概念函數(shù),并分析歸納了干燥、干旱和旱災(zāi)的基本特征,從不同角度對(duì)干燥、干旱和旱災(zāi)進(jìn)行了科學(xué)、系統(tǒng)、全面的辨析。
2.1 干燥概念及形成機(jī)制干燥是指由氣候、海陸分布、地形等相對(duì)穩(wěn)定的因素在某一相對(duì)固定地區(qū)形成的常年水分短缺現(xiàn)象[12],是某一地區(qū)的長(zhǎng)期氣候特征,由于習(xí)慣的沿襲,我們?nèi)苑Q之為干旱地區(qū)和半干旱地區(qū),而不是干燥地區(qū)和半干燥地區(qū)。干燥作為某一地區(qū)長(zhǎng)期的氣候特征,其形成主要受大氣環(huán)流以及地形和海陸分布的影響,其形成機(jī)制如圖1所示。大氣環(huán)流是大范圍的大氣層內(nèi)具有一定穩(wěn)定性的各種氣流運(yùn)行的綜合現(xiàn)象,是完成地球—大氣系統(tǒng)角動(dòng)量、熱量和水分的輸送和平衡,以及各種能量間的相互轉(zhuǎn)換的重要機(jī)制,又同時(shí)是這些物理量輸送、平衡和轉(zhuǎn)換的重要結(jié)果,是構(gòu)成全球大氣運(yùn)動(dòng)基本形勢(shì)并形成全球氣候特征的主要因子。當(dāng)副熱帶高壓或其他大氣環(huán)流原因?qū)е鲁掷m(xù)、寬廣的下沉氣流終年控制一個(gè)地區(qū)時(shí),該地區(qū)持續(xù)干燥少雨,逐漸形成永久性干旱區(qū)和沙漠[12]。地球上主要沙漠帶即位于這種下沉氣流下面,如墨西哥和美國(guó)西南部的索諾拉沙漠、撒哈拉至亞洲西南部的沙漠帶、西南非洲的卡拉哈里沙漠和澳大利亞沙漠等,這些沙漠與位于南北半球的33度附近的最大下沉氣流位置非常接近。有些內(nèi)陸地區(qū)距離水源地十分遙遠(yuǎn)、或飽含水汽的氣流長(zhǎng)途跋涉、途徑干旱沙漠地帶,或潮濕氣流被巨大的山脈所阻擋等等,也是形成氣候干燥的直接原因。
圖1 干燥形成機(jī)制
2.2 干燥表征及度量方法由干燥形成機(jī)制的分析可知,其形成主要受大氣環(huán)流以及地形和海陸分布的影響,但不論是哪種因素為主造成的干燥,其直接表現(xiàn)都是降水長(zhǎng)期匱乏,因此,可以認(rèn)為干燥的嚴(yán)重程度直接與長(zhǎng)期的降水量相關(guān)。考慮到氣象水文現(xiàn)象都是以年為周期周而復(fù)始,干燥度量的時(shí)間尺度也多為年尺度。干燥度量的概念函數(shù)如下:
式中:SAridity為干燥的嚴(yán)重程度;P為某地區(qū)年降水量。
國(guó)內(nèi)外有關(guān)干燥的評(píng)價(jià)指標(biāo)較多,如年降水量、干燥度比率、濕潤(rùn)指數(shù)、干燥度指數(shù)等,這些指標(biāo)研究較成熟、應(yīng)用較廣泛、普遍被人們所接受,指數(shù)之間具有較好的一致性,且在不同地區(qū)之間具有可比性。其中,年平均降水量是表征某地區(qū)氣候干濕狀況最直觀、最簡(jiǎn)便的指標(biāo)。干燥度比率由蘇聯(lián)學(xué)者布德科于1958年提出[13],表示某地區(qū)地面凈輻射能量收入可以蒸發(fā)掉幾個(gè)平均年降水量,具有物理意義明確、簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。研究指出,利用干燥率比率繪制的氣候分區(qū)界限與利用年均降水量繪制的氣候分區(qū)界限大致接近。濕潤(rùn)指數(shù)是可能蒸散量與降水量之比[14],濕潤(rùn)指數(shù)和干燥度互為倒數(shù)。1994年通過的《聯(lián)合國(guó)防治荒漠化公約》中,采用桑斯威特濕潤(rùn)指數(shù)來進(jìn)行氣候干濕分區(qū)。
2.3 干燥基本特征基于對(duì)干燥概念及形成機(jī)制的分析,認(rèn)為干燥具有以下3個(gè)基本特征:(1)從發(fā)生概率上來說,干燥具有確定性。由于干燥是由氣候、海陸分布、地形等相對(duì)穩(wěn)定的因素在某一相對(duì)固定地區(qū)形成的常年水分短缺現(xiàn)象,因此,對(duì)于某一地區(qū)來說,該地區(qū)是否干燥,什么時(shí)間比較干燥,都是確定的。(2)從時(shí)間維度上來說,干燥具有長(zhǎng)期性。干燥作為某一地區(qū)長(zhǎng)期的氣候特征,其形成主要受大氣環(huán)流以及地形和海陸分布的影響。而大氣環(huán)流、地形及海陸分布的形成往往都是以億年來計(jì)算的,因此,某一地區(qū)干燥與否,都是一個(gè)長(zhǎng)期的氣候特征。(3)從空間維度上來說,干燥具有固定性。在一定哪些地區(qū)干燥、哪些地區(qū)濕潤(rùn),其空間分布是相對(duì)固定的。
3.1 干旱概念及形成機(jī)制關(guān)于干旱的定義有100多種[7],最早可以追溯到1894年,美國(guó)學(xué)者Abbe首次明確提出的干旱即“長(zhǎng)期累積缺雨的結(jié)果”[15]。這種以降水為標(biāo)志,強(qiáng)調(diào)干旱的自然屬性,認(rèn)為干旱是一種累積降水量比期望的“正常值”偏少的現(xiàn)象的思想一直影響至今,如美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局定義干旱為嚴(yán)重和長(zhǎng)時(shí)間的降水短缺[16];世界氣象組織定義干旱為一種持續(xù)的、異常的降水短缺[17];聯(lián)合國(guó)國(guó)際減災(zāi)戰(zhàn)略機(jī)構(gòu)定義干旱為在一個(gè)季度或者更長(zhǎng)時(shí)期內(nèi),由于降水嚴(yán)重缺少而產(chǎn)生的自然現(xiàn)象[18];歐洲干旱中心定義干旱為一種持續(xù)性的、大范圍的、低于平均水平的天然降水短缺事件[19]。盡管上述各種干旱定義的表述有所不同,但核心內(nèi)容都是天然降水短缺現(xiàn)象,都是從氣象過程考慮干旱問題。但是,隨著研究的深入,越來越多的研究認(rèn)為氣象過程只是完整水循環(huán)過程中的一個(gè)部分,僅僅從氣象過程研究干旱問題割裂了水循環(huán)的整體性。所謂完整的水循環(huán),包括大氣過程、土壤過程、地表過程、地下水過程,其中大氣過程是傳統(tǒng)氣象氣候?qū)W的關(guān)注焦點(diǎn),土壤過程是傳統(tǒng)農(nóng)學(xué)的關(guān)注焦點(diǎn),地表過程是傳統(tǒng)水文學(xué)的關(guān)注焦點(diǎn),地下過程是傳統(tǒng)水文地質(zhì)學(xué)的關(guān)注焦點(diǎn)??紤]到干旱是自然水循環(huán)過程的極值事件,水循環(huán)中任一過程的水分虧缺都可能造成干旱,因此需要從水循環(huán)全過程來研究干旱。屈艷萍等將干旱定義為:某地理范圍內(nèi)因降水在一定時(shí)期持續(xù)少于正常狀態(tài),導(dǎo)致河流、湖泊水量和土壤或者下水含水層中水分虧缺的自然現(xiàn)象[11]。
作為從變率意義上考慮的臨時(shí)性現(xiàn)象,干旱是大氣環(huán)流和主要天氣系統(tǒng)持續(xù)異常的直接反映,季風(fēng)的強(qiáng)弱、來臨和撤退的遲早以及季風(fēng)期內(nèi)季風(fēng)中斷時(shí)間的長(zhǎng)短與干旱也有直接關(guān)系。大氣環(huán)流異?;蚣撅L(fēng)環(huán)流異常導(dǎo)致某地區(qū)降水較正常狀態(tài)偏少,當(dāng)偏少程度和持續(xù)時(shí)間達(dá)到一定程度時(shí),意味著氣象干旱發(fā)生。由于降水是下墊面水分最主要的來源,氣象干旱可能誘發(fā)水文干旱。在氣象干旱初期,由于土壤的調(diào)蓄作用,土壤含水量不會(huì)立刻降低,但由于少雨常伴隨著溫度的升高,導(dǎo)致蒸散發(fā)的增強(qiáng),包氣帶水分消耗加快。當(dāng)氣象干旱進(jìn)一步蔓延加劇,在其它條件不變的情況下,一方面降雨產(chǎn)流可能隨之減少,另一方面包氣帶水分繼續(xù)消耗且得不到補(bǔ)充,土壤水分條件進(jìn)一步惡化,匯流條件也可能隨著削弱。產(chǎn)匯流的減少,直接影響河川徑流的補(bǔ)給,導(dǎo)致江河湖泊等地表水體水量減少,進(jìn)而影響地下水。屈艷萍等認(rèn)為干旱的本質(zhì)是水循環(huán)任意一個(gè)或幾個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)水分虧缺[11],可表現(xiàn)為氣象干旱(降水偏少)、農(nóng)業(yè)干旱(土壤水分偏少)、水文干旱(徑流偏少)等,其形成機(jī)制見圖2。
圖2 干旱形成機(jī)制
3.2 干旱表征及度量方法由干旱形成機(jī)制的分析可知,造成干旱的直接驅(qū)動(dòng)因子是大氣環(huán)流異?;蚣撅L(fēng)環(huán)流異常,而其可能表現(xiàn)為包括大氣過程、土壤過程、地表過程、地下過程在內(nèi)的水循環(huán)任意一個(gè)或多個(gè)過程的水分虧缺。因此,干旱的度量函數(shù)有以下幾種可能的表達(dá)形式:
式中:SDrought為干旱的嚴(yán)重程度;P為某時(shí)段降水量;Msoil為某時(shí)段土壤含水量;Rsurface為某時(shí)段地表徑流量;Rground為某時(shí)段地下徑流量。
干旱度量之所以有多種函數(shù)表達(dá)形式,正是由于不同地區(qū)干旱形成及影響因素不盡相同,度量干旱的指標(biāo)也不一樣,可能是單一的氣象要素,也可能是單一的水文要素,還可能是兩個(gè)或者多個(gè)要素的綜合。國(guó)外關(guān)于干旱指標(biāo)的研究較早、較深入,不同學(xué)者從不同角度提出了許多干旱指標(biāo)[20-26],如Munger指標(biāo)、Kincer指標(biāo)、Marcovitch指標(biāo)、Blumenstock指標(biāo)、相對(duì)濕度指數(shù)、Palmer干旱指數(shù)(Palmer Drought Severity Index,PDSI)、降水異常指數(shù)(Rainfall Anomaly Index,RAI)、降水十分位數(shù)、Keetch-Byrum指標(biāo)、Bhalme和Mooly干旱指數(shù)(BMDI)、地表水供水指數(shù)(Surface Water Sup?ply Index,SWSI)、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(Standardized Precipitation Index,SPI)、土壤濕度干旱指標(biāo)(Soil Moisture Drought Index,SMDI)、標(biāo)準(zhǔn)化徑流指數(shù)(Standardized Runoff Index,SRI)、徑流干旱指數(shù)(Streamflow Drought Index,SDI)等干旱指標(biāo)。我國(guó)對(duì)干旱指標(biāo)的研究相對(duì)較晚,提出的指標(biāo)也相對(duì)較少,代表性的有根據(jù)我國(guó)降水特征分布所提出的Z指數(shù)及綜合氣象干旱指數(shù)(CI)[27]。
3.3 干旱基本特征基于對(duì)干旱概念及形成機(jī)制的分析,認(rèn)為干旱具有以下3個(gè)基本特征:(1)從發(fā)生概率上來說,干旱具有隨機(jī)性。在前文中,將干旱定義為“某地理范圍內(nèi)因降水在一定時(shí)期持續(xù)少于正常狀態(tài),導(dǎo)致河流、湖泊水量和土壤或者下水含水層中水分虧缺的自然現(xiàn)象”??梢?,干旱是自然水循環(huán)過程的極值事件之一,是從變率意義上考慮的臨時(shí)性水分短缺現(xiàn)象,一場(chǎng)干旱的持續(xù)時(shí)間、干旱的嚴(yán)重程度、干旱的影響范圍都是隨機(jī)變量,即干旱具有隨機(jī)性。干旱可以發(fā)生在任何區(qū)域的任何時(shí)段,既可以出現(xiàn)在干旱或半干旱區(qū)的任何季節(jié),也可發(fā)生在半濕潤(rùn)甚至濕潤(rùn)地區(qū)的任何季節(jié)。(2)從時(shí)間維度上來說,干旱具有蠕變性。任何事物都有其發(fā)生、發(fā)展和消亡的過程,只是不同事物形成的過程有長(zhǎng)有短,有緩有急。譬如,洪水往往形成較快,幾天甚至幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)就能形成。再如,颶風(fēng)、地震的發(fā)生更快,可能幾個(gè)小時(shí)甚至幾分、幾秒鐘內(nèi)。而相比之下,干旱的發(fā)生、發(fā)展過程要緩慢的多,通常需要幾個(gè)月、數(shù)個(gè)季節(jié)甚至數(shù)年。干旱這種悄無聲息的發(fā)生、緩慢發(fā)展的特性,我們稱之為蠕變性。(3)從空間維度上來說,干旱具有廣泛性。洪澇一般集中發(fā)生在一條狹長(zhǎng)的地帶,而一旦發(fā)生干旱,則往往影響范圍較廣。因?yàn)樵斐珊闈车谋┯曛饕l(fā)生在冷暖氣團(tuán)交匯的狹長(zhǎng)的鋒面地帶,而造成干旱的降水偏少則是在范圍廣闊的單一氣團(tuán)內(nèi)形成的,譬如中國(guó)北方大范圍的春旱就是在大陸干暖空氣的長(zhǎng)期控制下形成的,南方的“伏旱”則是在太平洋的副熱帶高壓控制下發(fā)展起來的。
4.1 旱災(zāi)概念及形成機(jī)制在一些期刊或報(bào)紙上,常??梢钥吹健啊l(fā)生了50年一遇的旱災(zāi)……”的說法,而事實(shí)上,這種說法是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?,因?yàn)檫@里所謂的“50年一遇”僅僅是從天然降水偏少的程度來說的,將干旱與旱災(zāi)概念混為一談,夸大了事實(shí)真相。作者將干旱定義為:某地理范圍內(nèi)因降水在一定時(shí)期持續(xù)少于正常狀態(tài),導(dǎo)致河流、湖泊水量和土壤或者下水含水層中水分虧缺的自然現(xiàn)象。旱災(zāi)是指由于降水減少、水工程供水不足引起的用水短缺,并對(duì)生活、生產(chǎn)和生態(tài)造成危害的事件[28]。根據(jù)受災(zāi)對(duì)象的不同,可將旱災(zāi)劃分為農(nóng)業(yè)旱災(zāi)、城市旱災(zāi)和生態(tài)旱災(zāi)。農(nóng)業(yè)旱災(zāi)是指作物生育期內(nèi)由于受旱造成作物較大面積減產(chǎn)或絕收的災(zāi)害。城市旱災(zāi)指城市因遇枯水年造成城市供水水源不足,或者由于突發(fā)性事件使城市供水水源遭到破壞,導(dǎo)致城市實(shí)際供水能力低于正常需求,致使城市正常的生活、生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境受到影響的災(zāi)害。生態(tài)旱災(zāi)是指湖泊、濕地、河網(wǎng)等主要以水為支撐的生態(tài)系統(tǒng),由于天然降雨偏少、江河來水減少或地下水位下降等原因,造成湖泊水面縮小甚至干涸、河道斷流、濕地萎縮、咸潮上溯以及污染加劇等,使原有的生態(tài)功能退化或喪失,生物種群減少甚至滅絕的災(zāi)害。
區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)論指出,災(zāi)害是由致災(zāi)因子、承災(zāi)體及孕災(zāi)環(huán)境所組成的災(zāi)害系統(tǒng)綜合作用的產(chǎn)物[29-30],致災(zāi)因子是災(zāi)害產(chǎn)生的必要條件,承災(zāi)體是放大或縮小災(zāi)害的必要條件,孕災(zāi)環(huán)境是影響致災(zāi)因子和承災(zāi)體的背景條件。從區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)論的視角而言,旱災(zāi)系統(tǒng)亦是由致災(zāi)因子、承災(zāi)體和孕災(zāi)環(huán)境三部分組成,三者缺一不可[3]。其中,致災(zāi)因子是指直接引起人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)、生態(tài)環(huán)境遭受損害的氣象、水文等自然水循環(huán)要素異常偏少的不利事件,其強(qiáng)度可以用降水距平百分率、降水十分位數(shù)、帕爾默干旱指數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)等上述干旱強(qiáng)度指標(biāo)或相應(yīng)的概率分布函數(shù)來反映。承災(zāi)體是在一定孕災(zāi)環(huán)境下干旱事件作用的客體,即可能遭受損害的人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境。孕災(zāi)環(huán)境指旱災(zāi)孕育與產(chǎn)生的外部環(huán)境條件,有狹義和廣義之分。狹義的孕災(zāi)環(huán)境主要指大氣、水文、下墊面等自然環(huán)境。本研究中是指廣義的孕災(zāi)環(huán)境,既包括自然環(huán)境,又包括社會(huì)環(huán)境,其中社會(huì)環(huán)境主要反映人類預(yù)防、調(diào)控、應(yīng)對(duì)、減輕或加劇旱災(zāi)的活動(dòng)。在整個(gè)災(zāi)害發(fā)生發(fā)展過程中,孕災(zāi)環(huán)境處于關(guān)鍵地位,一方面充當(dāng)著孕育災(zāi)害的角色,一方面又充當(dāng)著致災(zāi)媒介的角色,它決定了災(zāi)害事件的類型與規(guī)模以及應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)可能受到的制約。
4.2 旱災(zāi)表征及度量方法根據(jù)定義,旱災(zāi)是指由于降水減少、水工程供水不足引起的用水短缺,并對(duì)生活、生產(chǎn)和生態(tài)造成危害的事件。因此,總的來說,可以從因旱缺水量或因旱損失兩個(gè)角度來度量:
圖3 旱災(zāi)系統(tǒng)構(gòu)成要素
式中,SDroughtdisaster為旱災(zāi)的嚴(yán)重程度;W為因旱缺水量;L為因旱損失。
目前,還沒有統(tǒng)一的、公認(rèn)的旱災(zāi)度量指標(biāo),這是由于它涉及自然和社會(huì)兩個(gè)方面因素,無法像干燥和干旱那樣用純自然參數(shù)構(gòu)成的指標(biāo)來描述,又因其影響的范圍廣、行業(yè)多,其損失定量評(píng)估往往還難以做到,很多時(shí)候還主要停留在定性評(píng)估上。在我國(guó),旱災(zāi)度量研究相對(duì)走在前面,已出臺(tái)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《干旱災(zāi)害等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL663-2014),提出了農(nóng)業(yè)旱災(zāi)評(píng)估、牧業(yè)旱災(zāi)評(píng)估、城市旱災(zāi)評(píng)估指標(biāo)及等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[31]。
4.3 旱災(zāi)基本特征基于對(duì)旱災(zāi)概念及形成機(jī)制的分析,認(rèn)為旱災(zāi)具有以下3個(gè)基本特征:(1)旱災(zāi)具有漸進(jìn)性和累積性。雖然旱災(zāi)并不等同與干旱,但干旱是旱災(zāi)的致災(zāi)因子,由于干旱具有悄無聲息的發(fā)生、緩慢發(fā)展的特性,旱災(zāi)亦具有漸進(jìn)性。旱災(zāi)是一種非突發(fā)性的漸進(jìn)性災(zāi)害,其形成是一個(gè)逐步累積的緩慢過程。旱災(zāi)的形成,是由干旱所引起的,首先表現(xiàn)為資源問題,隨著其發(fā)生發(fā)展,逐漸演變?yōu)闉?zāi)害問題,且災(zāi)害影響具有時(shí)間累積效應(yīng)。(2)旱災(zāi)具有自然和社會(huì)雙重屬性。旱災(zāi)是干旱這種自然現(xiàn)象和人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)共同作用的結(jié)果,是自然系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)在特定的時(shí)間和空間條件下耦合的特定產(chǎn)物[32],具有自然和社會(huì)雙重屬性。旱災(zāi)的自然屬性主要體現(xiàn)在兩方面:首先,旱災(zāi)形成機(jī)制的自然性。自然水循環(huán)要素變異是旱災(zāi)的致災(zāi)因子,旱災(zāi)的強(qiáng)度也常常受制于自然水循環(huán)要素變異的程度。其次,旱災(zāi)分布特征的自然性。自然水循環(huán)要素變異是旱災(zāi)分布的重要背景因素之一,旱災(zāi)的時(shí)空分布規(guī)律常常與自然水循環(huán)要素變異的時(shí)間和空間分布密切相關(guān)。旱災(zāi)的社會(huì)屬性主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:首先,旱災(zāi)形成機(jī)制的社會(huì)性。除了降水自然變異,人類大規(guī)模改造自然的行動(dòng),如亂伐森林、圍湖造田、河湖排污、城市化等也是誘發(fā)或加劇旱災(zāi)的重要因素。近幾十年來,越來越多的國(guó)家和地區(qū)遭受著愈加頻繁的旱災(zāi)襲擊,旱災(zāi)影響范圍越來越廣,程度也越來越重,災(zāi)害損失成幾倍、幾十倍地增長(zhǎng)。很顯然,單單從降水等自然變異來解釋這一現(xiàn)象是片面的,因?yàn)楸M管天然降水存在著較大的年際變化,但從一個(gè)時(shí)期來看,降水自然變異是相對(duì)穩(wěn)定的,因此,更應(yīng)該從人類社會(huì)本身來分析原因??傊禐?zāi)是多種因素共同作用的結(jié)果,是干旱和人類活動(dòng)所形成的疊加效應(yīng),是自然環(huán)境系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)在特定的時(shí)間和空間條件下耦合的特定產(chǎn)物。其次,旱災(zāi)影響機(jī)制的社會(huì)性。旱災(zāi)的存在是以人類社會(huì)的存在為前提的。人類的產(chǎn)生源于自然演化的巨大變異。在人類產(chǎn)生以前,即使幾百年甚至幾千年不降雨,卻無所謂旱災(zāi)的存在。即便是現(xiàn)在,如果干旱發(fā)生在那些荒無人煙、人跡罕至的大沙漠里,對(duì)人類沒有絲毫影響,那也無所謂旱災(zāi)了??傊珊稻推浔旧矶圆⒉皇菫?zāi)害,只有當(dāng)其對(duì)人類社會(huì)或生態(tài)環(huán)境造成不良影響時(shí)才演變成旱災(zāi)。(3)旱災(zāi)具有相對(duì)可控性。旱災(zāi)相對(duì)可控性,是指旱災(zāi)在一定程度上能夠得到有效預(yù)防或者減輕的特性。值得注意的是,這里所說的是旱災(zāi)具有相對(duì)可控性,而并非干旱,因?yàn)槿祟愂菬o法控制干旱這一自然現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展的,但通過采取有效的措施可以預(yù)防旱災(zāi)的發(fā)生或者在一定程度上減輕其影響和損失。基于對(duì)旱災(zāi)雙重屬性之一的社會(huì)屬性的認(rèn)識(shí),可以從以下兩個(gè)方面理解旱災(zāi)相對(duì)可控性。首先,旱災(zāi)的形成具有相對(duì)可控性。我們已經(jīng)知道旱災(zāi)是自然和人類活動(dòng)所形成的疊加效應(yīng),人類無法改變天然降水異常,但卻可以通過修正人類自身的活動(dòng)而降低旱災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。譬如,亂伐森林、河湖排污等人類大規(guī)模改造自然的行動(dòng)可能誘發(fā)或加劇干旱災(zāi)害,但是如果人類不再隨意砍伐植被、不再肆意向河湖傾倒垃圾,那么因水土流失、水資源污染而誘發(fā)或加劇旱災(zāi)的現(xiàn)象就可能得到控制。其次,旱災(zāi)的影響具有相對(duì)可控性。旱災(zāi)應(yīng)對(duì)機(jī)制不同,旱災(zāi)影響也常常相差甚遠(yuǎn),可能“放大”、也可能“縮小”其影響,這主要取決于社會(huì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、科學(xué)技術(shù)水平、社會(huì)制度、社會(huì)成員的素質(zhì)、災(zāi)害設(shè)防能力、減災(zāi)工程和非工程措施等。實(shí)踐表明,只要尊重自然規(guī)律,通過行政、法律、科技、經(jīng)濟(jì)等手段,合理配置和利用水資源,規(guī)范人類自身活動(dòng),就能夠降低旱災(zāi)對(duì)城鄉(xiāng)居民生產(chǎn)生活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的影響。需要指出的是,受技術(shù)、經(jīng)濟(jì)水平以及對(duì)干旱災(zāi)害認(rèn)識(shí)的限制,人類目前還不能完全戰(zhàn)勝旱災(zāi)。
綜上所述,干燥、干旱與干旱災(zāi)害是既相互聯(lián)系又彼此具有顯著區(qū)別的幾個(gè)概念。主要結(jié)論如下:(1)干燥是由氣候、海陸分布、地形等相對(duì)穩(wěn)定的因素在某一相對(duì)固定地區(qū)形成的常年水分短缺現(xiàn)象。作為某一地區(qū)長(zhǎng)期的氣候特征,其形成主要受大氣環(huán)流以及地形和海陸分布的影響,具有發(fā)生概率確定性、長(zhǎng)期性和空間分布固定性等基本特征。干燥常用年尺度降水(蒸發(fā))指標(biāo)來度量。(2)干旱是某地理范圍內(nèi)因降水在一定時(shí)期持續(xù)少于正常狀態(tài),導(dǎo)致河流、湖泊水量和土壤或者下水含水層中水分虧缺的自然現(xiàn)象。造成干旱的直接驅(qū)動(dòng)因子是大氣環(huán)流異?;蚣撅L(fēng)環(huán)流異常,而其可能表現(xiàn)為包括大氣過程、土壤過程、地表過程、地下過程在內(nèi)的水循環(huán)任意一個(gè)或多個(gè)過程的水分虧缺,具有隨機(jī)性、蠕變性和廣泛性等基本特征。干旱度量指標(biāo)較多,可能是單一氣象要素構(gòu)成的指標(biāo),也可能是單一水文要素構(gòu)成的指標(biāo),還可能是兩個(gè)或者多個(gè)要素的綜合指標(biāo)。(3)旱災(zāi)是由于降水減少、水工程供水不足引起的用水短缺,并對(duì)生活、生產(chǎn)和生態(tài)造成危害的事件。旱災(zāi)是由致災(zāi)因子、承災(zāi)體及孕災(zāi)環(huán)境所組成的災(zāi)害系統(tǒng)綜合作用的產(chǎn)物,是自然環(huán)境系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)在特定的時(shí)間和空間條件下耦合的特定產(chǎn)物,具有漸進(jìn)性和累積性、自然和社會(huì)雙重屬性、相對(duì)可控性等基本特征。旱災(zāi)可以從因旱缺水量或因旱損失兩個(gè)角度來度量,由于涉及自然和社會(huì)兩個(gè)方面因素,無法像干燥和干旱那樣用純自然參數(shù)構(gòu)成的指標(biāo)來描述,目前還沒有統(tǒng)一的、公認(rèn)的旱災(zāi)度量指標(biāo)。
[1]亞行技援中國(guó)干旱管理戰(zhàn)略研究課題組.中國(guó)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理戰(zhàn)略研究[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2011.
[2]Wilhite D.Drought and Water Crises Science:Technology and Management Issues[M].Florida:Taylor&Fran?cis Group,2005.
[3]屈艷萍,高輝,呂娟,等.基于區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)論的中國(guó)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].水利學(xué)報(bào),2015,46(8):908-917.
[4]Hagman G.Prevention Better Than Cure:Report on Human and Natural Disasters in the Third World[R].Swed?ish Red Cross,Stockholm,1984.
[5]李佩成.試論干旱[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,1984(2):4-17.
[6]任尚義.干旱概念探討[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,1991(1):78-80.
[7]Mishara A K,Sighh V P.A review of drought concepts[J].Journal of Hydrology,2010,391(1/2):202-216.
[8]馮德光.干旱和旱災(zāi)研究中應(yīng)更新的幾個(gè)概念[J].海河水利,1998(6):35-36.
[9]張鈺,徐德輝.關(guān)于干旱與旱災(zāi)概念的探討[J].發(fā)展,2001(9):14-16.
[10]國(guó)家防汛抗旱總指揮部辦公室,水利部南京水文水資源研究所.中國(guó)水旱災(zāi)害[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,1997.
[11]屈艷萍,酈建強(qiáng),呂娟,等.旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估總體框架及其關(guān)鍵技術(shù)[J].水科學(xué)進(jìn)展,2014,25(2):297-303.
[12]李克讓.中國(guó)干旱災(zāi)害研究及減災(zāi)對(duì)策[M].鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社,1999.
[13]Hare F K.Climate and Desertification:A Revised Analysis[R].World Climate Programme WCP-44,WMO,Geneva.1983.
[14]馬治國(guó),陳惠.福州市地表干濕分布特征及其與農(nóng)業(yè)干旱的關(guān)系[J].氣象科技,2008,36(1):82-86.
[15]Abbe C.Drought[J].Monthly Weather Review,1894,22:323-324.
[16]Havens AV.Drought and Agriculture[J].Weatherwise,1954,7:51-55.
[17]WMO.Report on Drought and Countries Affected by Drought During 1974-1985[R].WMO,Geneva,1986.
[18]UNISRD.Living with Risk:An Integrated Approach to Reducing Societal Vulnerability to Drought[R].ISDR Ad Hoc Discussion Group on Drought,2005.
[19]European Drought Centre.Drought[EB/OL].[2015-09-15].http://europeandroughtcentre.com/about-us/7-2/.
[20]謝應(yīng)齊.關(guān)于干旱指標(biāo)的研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),1993,2(2):55-62.
[21]張俊,陳桂亞,楊文發(fā).國(guó)內(nèi)外干旱研究進(jìn)展綜述[J].人民長(zhǎng)江,2011,42(10):65-69.
[22]袁文平,周廣勝.干旱指標(biāo)的理論分析與研究展望[J].地理科學(xué)進(jìn)展,2004,19(6):982-991.
[23]Heim Jr,Richard R.A review of twentieth-century drought Indices used in the united states[J].Bulletin of the American Meteorological Society,2002,83(8):1149-1165.
[24]劉庚山,郭安紅,安順清,等.帕默爾干旱指標(biāo)及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2004,13(4):21-27.
[25]王勁松,郭江勇,周躍武,等.干旱指標(biāo)研究的進(jìn)展與展望[J].干早區(qū)地理,2007,30(1):60-65.
[26]侯英雨,何延波,柳欽火,等.干旱監(jiān)測(cè)指數(shù)研究[J].生態(tài)學(xué)雜志,2007,26(6):892-897.
[27]中國(guó)氣象局.氣象干旱等級(jí):GB/T 20481-2006[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.
[28]中華人民共和國(guó)抗旱條例[D].北京:中國(guó)法制出版社,2009.
[29]Blaikie P,Cannon T,Davis I,et al.At Risk:Natural Hazards,People’s Vulnerability,and Disasters[M].Lon?don:Routledge,1994.
[30]史培軍.再論災(zāi)害研究的理論與實(shí)踐[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),1996,5(4):6-17.
[31]中華人民共和國(guó)水利部.干旱災(zāi)害等級(jí)標(biāo)準(zhǔn):SL663-2014[S].北京:中國(guó)水利水電出版社,2014.
[32]呂娟,屈艷萍,等.重慶市干旱災(zāi)害脆弱性分析[J].中國(guó)水利,2006(23):30-32.
Discussion on drought-related concepts
QU Yanping1,2,Lü Juan1,2,CHENG Xiaotao1,2,SU Zhicheng1,2
(1.China Institute of Water Resources and Hydropower Research,Beijing100038,China;
2.Research Center on Flood and Drought Disaster Reduction,Beijing100038,China)
Drought-related problem is quite complicated,which involves different concepts,namely aridity,drought,and drought disaster.These concepts are tied up with each other closely,while different from each other noticeably.On the basis of scientific literature review,with the combination of authors’recent researches,these concepts have been discussed and compared systematically from different points of view,including definition,formation mechanism,measure function and fundamental characteristics.
aridity;drought;drought disaster;concept;formation mechanism
P426.616
A
10.13244/j.cnki.jiwhr.2016.04.001
1672-3031(2016)04-0241-07
(責(zé)任編輯:祁偉)
2016-03-02
中國(guó)水科院科研專研(JZ0145B032015,JZ0145B472016,JZ0145B592016);水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目(JZ0148A522016)
屈艷萍(1981-),女,湖南株洲人,高級(jí)工程師,博士生,主要從事干旱災(zāi)害及抗旱減災(zāi)方面的研究。
E-mail:quyp@iwhr.com