自然灾害和地球系统

灾害学概论防灾科技学院综合减灾研究所李平(图书馆409)[e-mail]笃信好学死守善道什么是大学？怎么去渡过它？成功最重要的东西是什么？要求：忌吃零食、忌说话、各种亲密动作、手机静音或关闭提醒：课堂中会现场出题、现场作答上交，请自备纸笔。课程背景：•自然灾害问题成为全世界各国政府和社会公众最关心的问题，成为驱动科学发展的重要动力。•成为在MIT和Stanford等学校最受关心的公共课程。•陈颙院士在中国科学院研究生院开设，2008年薄院长决定在学院开设这门课程，并由陈颙院士、薄景山院长、迟宝明院长亲自授课。教学重点：以地球的能量平衡和各圈层相互作用出发，结合过去一年新闻中重大自然灾害的报道，着重介绍几种自然灾害的物理学，强调：社会对灾害学的重视，为地球科学的发展提供了新的发展平台。为同学们的就业和工作，提供了机遇和新的挑战。期末总成绩构成=期末考试成绩50%+（平时成绩30%（出勤、提问、作业）+期中考试成绩20%）两项之中有任何一项不及格则期末总成绩为不及格。本讲主要内容第一章自然灾害和地球系统主要的自然灾害直面灾害了解自己关注灾害我们生活的星球-地球系统大气圈水圈生物圈岩石圈相互作用过去几年来：主要的自然灾害中国、美国、印度、日本……2008年1-2月中国南方低温冰雪冷冻灾害低温雨雪冰冻灾害是一种极端天气灾害，它和普通雪灾的区别是出现了大范围长时间的冻雨和结冰。浙江、安徽、福建、江西、湖南、广东、广西等20个省（区、市）受灾。因灾直接经济损失1516.5亿元。高压线覆冰厚度高达30-60毫米，远远超过了15-30毫米的设计值。普通高压线塔的承重量大概是6吨，结冰以后，重量能达到50吨以上线缆不能承受之重！农作物受灾面积1.78亿亩，成灾8764万亩，绝收2536万亩时间：14:28,May12,2008震中：Wenchuan,SichuanProvincne震级：8.0(Ms)震源深度：14km断层破裂长度:300km受灾面积:130,000km2死亡人数：60,560失踪人数：26,221受伤人数：374,141经济损失：RMB845.1billion($123.6billion)汶川大地震BeichuanCountyYingxiuTownDamage－CountiesPenghuavillage(inMianzhu)beforeandaftertheearthquakeElementarySchool(Jiulongtown,Mianzhucity)Damage－schoolbuildingsMiddleSchool(Tumentown)Xuankoumiddleschool(Yingxiutown)BeichuanmiddleschoolDamage－TransportationBridgeRoadGeologicaldisasterLandslideRollingStoneDebrisFlowBarrierLake天堂震前的北川我国地震死亡人数为全球之冠20世纪以来全球地震死亡人总数约为150万我国约60万我国地震灾害特点全球其它地区60%中国40%地震灾害54%气象灾害40%地质灾害4%海洋与林业灾害1%其他灾害1%建国后地震死亡人数为群灾之首死亡人总数约为55万，地震死亡28万，超过一半我国地震灾害特点•1303年山西洪洞8级地震，死亡20万人•1556年陕西华县8级地震，死亡83万人•1920年宁夏海原8.6级地震，死亡23.4万人•1976年河北唐山7.8级地震，死亡24.2万人•856年伊朗8级地震，死亡20万人•2004年印尼苏门达腊8.7级地震，死亡30万人历史记载上死亡超20万人的地震我国地震灾害特点中国地震特点频度高、强度大分布广、震源浅灾害特别严重智利地震•时间：2010-2-27,3:34•震中：智利康塞普西翁市东北部91公里处•震级：8.8(Ms)•震源深度：35km海地地震•时间：2010-1-12,16:53•震中：距离首都太子港仅16公里•震级：7.3(Ms)•震源深度：15km•死亡人数：超过30万海啸模拟图海洋地震——地震海啸印度洋地震海啸造成了有史以来罕见的大灾难死亡约30万人印尼地震7月中旬-多莉；8月下旬-古斯塔夫；9月上旬：艾克。北美飓风（8月29日，古斯塔夫）飓风过后的新奥尔良印度6月以来发生30年来最严重的洪灾20多个邦和中央直辖区成为灾区。洪灾已造成1200多人丧生，3100万人流离失所。联合国环境规划署主任施泰纳指出，近来的古斯塔夫飓风和印度境内泛滥的洪水灾害突现了这样一个事实：人类在自然灾害面前的脆弱性将日益加深。……自然灾害种类繁多波及广泛影响巨大自然灾害面前的人类社会知己知彼，百战不殆面对灾害我们要从了解自己开始联合国2004年结果人越来越多，城镇人口越来越多……单个城市里的人越来越多……国家统计局，刊登在CHINADAILY，1999年10月1日城市数目越来越多……城市在不断长高……香港中环广场纽约帝国大厦楼，越来越高……越来越高……上海金茂大厦台北101城市抗御灾害的能力越来越脆弱钢筋水泥森林越来越密……影响巨大灾难数目越来越多慕尼黑再保资料经济损失与保险损失–绝对值与长期趋势慕尼黑再保资料自然灾害造成经济损失越来越大……这是为什么呢……自然灾害面前人类社会越来越脆弱2012让我们等待《地震废墟中找到的家人照片》(美国《时代》杂志评出的2005年度最佳照片之一，摄影：萨马德)。美国《时代周刊》评出了2005年度的最佳照片之一：《失去的天堂》。“卡特里娜”飓风使新奥尔良的埃尔斯恩费尔德社区遭到重创，一具尸体飘在10号州际公路交叉处的洪水中。摄影：迪沃尔扎克。火山洪水海啸滑坡Hazards-minimizingrisk,maximizingawareness重大专项-公共安全工程国家公共安全立体多功能监测与监控系统综合空间技术、传感技术、现代网络、数字中国、精确识别与定位等技术的公共安全实时全方位监测与监控技术系统（社会治安、地震、气象、地质灾害、矿山安全、国境检验检疫、道路交通、食品安全、火灾爆炸、核与危险品、网络信息等）1989InternationalDecadeforNaturalDisasterReduction联合国大会：国际减轻自然灾十年1994YokohamaStrategyandPlanofActionforaSaferWorld.1994联合国减灾横滨宣言和行动计划：建设一个更加安全的世界1999TOWARDSSAFERWORLDIN21stCENTURYWITHHOPE，联合国教科文组织：满怀信心建设21世纪的更加安全的世界2001CommunityOrientedStrategyforDisasterReduction国际减灾日行动口号：发展以社区为核心的减灾战略1989年，联合国大会确定，将20世纪的最后十年，定为“国际减轻自然灾害十年{IDNER–InternationalDecadeforNaturalDisasterReduction}”,当时考虑的重点在于减轻自然灾害。1994年在日本横滨召开的联合国减灾大会已经认识到，自然灾害是世界安全问题的一部分，从更大范围考虑灾害问题，提出了减灾的目标是建设一个更加安全的世界。各种灾害都是安全问题的组成要素。2001年9月11日美国遭受的恐怖袭击，2003年SARS传染病的蔓延等例子使人们认识到，不管是自然灾害，还是人为灾害，它们都会造成不可估量的损失。联合国的一些重要活动，反映了从减轻自然灾害到关心社会安全的减灾概念的发展和深化RISKSCIENCE这里，我还要专门讲一讲防灾减灾问题。我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一，我们必须把自然灾害预测预报、防灾减灾工作作为关系经济社会发展全局的一项重大工作进一步抓紧抓好。从长远看，要做好以下几方面的工作：一是要加强对自然灾害孕育、发生、发展、演变、时空分布等规律和致灾机理的研究。二是要加强自然灾害监测和预警能力建设，三是要深入研究…灾害和生态环境、灾害和经济社会发展的关系;四是要加快遥感等、高技术成果转化和综合集成；五是要优化整合各类科技资源，纳入国家发展规划；六是要围绕尚未解决的科学难题广泛开展国际交流合作，既学习国外的有益经验和先进技术，也对人类社会共同防灾减灾作出贡献。与灾共存科学减灾善待地球共创和谐……我们生活的星球―地球系统地球离太阳恰到好处的距离，使其具有最适于生物生存的地表温度。她浩瀚的海洋，自从她在45亿年前形成以后不久，就一直把液体保存下来，它们既不沸腾升入大气圈，也不冷凝成固体冰块。地球是唯一拥有一个氧气占1/5的大气圈――这种氧气是由单细胞生物在漫长的历程中产生的，它反过来又刺激了多细胞生物的演化。她是太阳系中唯一具有板块构造的行星。正是板块构造把构成生命基础的营养物质和其它物质送进行星地球内部，然后再循环回到地表。更具特殊意义的是，地球是人类惬意的家园。我们日常生活中所使用的一切物质都来自于地球，如燃料、矿产、地下水、甚至我们的粮食（通过土壤、水和肥料等媒介）。我们生活的星球水星金星地球火星木星土星天王星海王星全球地震分布是有规律地震带位于板块边界85%发生在海洋，15%发生在大陆全球地震活动从空间看到的地球：蓝色的是海洋，白色的是含有大量水蒸气的大气，绿色的是被植被覆盖的陆地，所有这些，在太阳系其他星球上都是看不到的，于是，地球成为了太阳系中一颗非常独特的星球地球系统生物圈水圈岩石圈大气圈大气层中的气体对蓝色光的散射最强，而且离地面越远气体变得越稀薄，所以由于空气中有水汽和其他散射粒子的存在，在太阳光照耀下，可以看到地面以上一个蓝色逐渐变浅的大气层。地球的大气圈气体组分质量百分比氮78.084%氧20.946%氩0.934%二氧化碳0.038%水蒸汽1%成分和质量整个大气层的平均总质量为6×1018kg50%质量集中在离海平面5.6km的大气层之中；90%质量集中在离海平面16km中；99.99997%大气层的质量集中在离海平面100km的大气层之中海平面温度15.0℃；地面至11km对流层的气温垂直递减率：0.65℃/100m；气压P=1.013*105Pa（=760mmHg=1个大气压）；海拔高度（米）温度（℃）大气压力hPa（大气压）备注-40017.61062(1.05)吐鲁番盆地0151013(1)天津3米，上海5米8009.8920(0.91)太原78410008.5898(0.87)呼和浩特106316004.6835(0.83)泰山153218003.3814(0.80)黄山1864;昆明181922000.7775(0.77)华山2154;西宁22613000-4.5701(0.69)峨眉山3097;五台山3061压力和温度对流层—接近地球表面的一层大气层，空气的移动是以上升气流和下降气流为主的对流运动。刮风、下雨、降雪等天气现象都是发生在对流层内。平流层—对流层上面，直到高于海平面50公里这一层，气流主要表现为水平方向运动，对流现象减弱。中间层—平流层以上，到离地球表面85公里，又称“散逸层”。热层—中间层以上，到离地球表面500公里。在这两层内，经常会出现许多有趣的天文现象，如极光、流星等。人类还借助于热层，实现短波无线电通信，外大气层—热层顶以上是外大气层，延伸至距地球表面1000公里处。这里的温度很高，可达数千度,大气已极其稀薄。氧气挡住流星温室臭氧层……水圈是地球外部最活跃的圈层水圈是地球上（包括地表、地下和大气中）液态水、固态水及气态水的总称。海洋面积约占了地球表面积的70.8%，平均深度为3800米。水的分布可用淡水资源非常稀缺……地球上的水循环。从地球上水的总体来看,河流中的水占地球上水总量的千分之一都不到.水的分布的微小变动,就可以产生巨大的自然灾害,牵一发足以动全身。因此,在讨论自然灾害时,一定要有地球的整体观.水循环长江三峡……水利资源有待合理开发生物圈的概念是由奥地利地质学家休斯（E.Suess)在13