地球环境由大气圈、水圈、地圈和生物圈构成,据此它们可归类为气象灾害,包括酷热、寒潮、台风(飓风)、龙卷风、暴雨、暴雪、干旱等;水文灾害包括洪水、水华,以及海洋中的巨浪、内波、畸形波和近岸带的海啸、风暴潮、赤潮、咸潮等;地质灾害则有火山、地震、滑坡、泥石流等。环境灾害往往由主要因素触发后,导致一系列次生灾害,所以可能有气象、水文、地质灾害同时发生。比如因台风导致山区暴雨,引起滑坡形成堰塞湖,并有可能造成溃坝等。
环境灾害力学
研究环境灾害发生、发展、演化规律、机理及其影响的一门与地球科学交叉的力学学科。其中,环境灾害指的是人和生物周围的环境条件,如温、湿、风、气压、降水(雪)、大气组分、水位、水流、海浪、水质、坡体(地基)稳定性等大幅度急剧变化,从而危及人类的生命和财产安全的极端事件,又称自然灾害。它区别于诸如瓦斯突出、工程塌方、粉尘爆炸、火灾燃烧、化学品泄漏等导致的工业(程)灾害。除了核爆炸或核泄漏外,一般说来环境(自然)灾害的影响程度更严重,范围更广。由于环境灾害发生的原因是由异常的自然现象引起,与自然界的物质和能量输运有关,所以,它也是环境力学的重要组成部分。
- 英文名称
- environmental disaster mechanics
- 所属学科
- 力学
长期以来,尽管环境灾害一直威胁着人类的生存,但鉴于科学知识不足,人们除了在灾情降临时规避以外,只能是束手无策,听天由命。20世纪以来,环境灾害的危害程度愈益加剧。据统计,在这100年间,环境灾害频次不断上升,从1900~1940年的100次/10年,到60年代的650次/10年、80年代的2000次/10年再到90年代的2800次/10年。自1960年以来,人员伤亡和财产损失每7年倍增,这些数字触目惊心。在未来,由于人口增长、城镇化加速,发展中国家贫困化、生态恶化、气候变化,这一趋势不会减缓。另一方面,大气动力学、物理海洋学、岩土力学、地质力学等学科的发展,提高了人们对环境灾害的发生、发展、演化规律的认识,因而有可能加以应对。于是,环境灾害力学受到国际科学界和社会公众的重视。比如,1990年国际科学联盟组织了国际减灾十年计划,并与世界气象组织、中国科学院在中国北京召开了热带气旋灾害研讨会。2006年,该组织进一步制订战略研究计划时,通过领域重要性及其与可持续发展关系的评估,将自然和人为引起的灾害列入环境问题的优先主题,将人类活动的影响同时考虑在内。与此同时,进一步制订了更加具体的灾害风险综合研究计划。国际理论与应用力学联盟在2013年、2016年分别举办了极端事件动力学、海啸研究和预报的学术研讨会,环境灾害力学逐渐成为一门独立的学科。
①研究对象主要为对人类社会有重大威胁的环境灾害。其中一类是可造成巨大人员伤亡的,如台风(飓风)、风暴潮、海啸。特别关注其中的关键科学问题,如热带气旋的路径与强度突变,海啸的冲击力与淹没范围,风暴潮与天文潮、海浪的相互作用。另一类是难以临阵预测的环境灾害的预警方法,如地震、滑坡、龙卷风、山洪等。②由于环境灾害的主次共生,所以需要针对某一环境灾害用多学科的综合方法研究。比如研究滑坡灾害既要了解该地区的降雨过程和强度,又要知道该地区土体的质地和分布,尤其是要掌握降水以后的渗流过程以及水土耦合的规律等。③自然与人文科学交叉,开展灾害风险分析,即需要了解自然现象和人类活动的致灾过程,改进应对风险的决策机制,采取有效的应对措施,减轻灾害的影响程度。特别是要消除薄弱环节,增强人类社会应对灾害风险的调节和适应能力。总之,需要进一步强调通过国际学术交流和合作,开展不同灾种间,不同尺度间,自然、社会、健康、工程科学等不同学科间的综合研究,取代以往单独地、孤立地、各自地进行研究的传统模式的重要性。