灾害的时空尺度

江禾

(新疆气象科学研究所,乌鲁木齐 830002

摘要 本文为灾害学提供了特征时间、特征距离两个概念

关键词 灾害时空尺度

1引言

近几年来我国把各种灾害进行统一研究的趋势大为加强,而且呼吁建立灾害科学。这实际上提出了一个大同题:类别不同的灾害(火灾、水灾、风灾……)能不能构成一门有内在一致性(不仅是结局的一致性)的科学学科。

如果我们找不出内在的统一性,仅只是把搞地震的、搞防洪、蝗灾和搞气象的专家凑在一起,那么他们也仍仅仅是各唱各的调,而没有多少在科学意义下的共同语言。

我觉得,任何一堆知识要想升华为同一门学科,它们应当有[1]

·共同的研究领域、对象;

·在该领域内有通用性较强的概念(术语)、模型;

·研究这些对象的若干仪器、手段和方法;

·发现了较丰富的事实、现象;

·通过归纳、分析和推理找出若干规律;

·实用事例 ;

得到了一定程度的传播。

对于灾害学来说,它的研究领域、对象基本上是明确的。但是能普遍用于该领域的概念似乎除了灾害一词外尚没有公认的术语。而没有通用的概念,那么一门学科就难以构成。

尹道声在1992年研究了各种自然灾害涉及的能量大小问题[2]。这项工作的突出贡献在于它首先提出了一个普遍适用于灾害学中的科学词汇——灾害所涉及的能量。

是的,“灾害涉及的能量”是一把统一的尺子可供我们测量各种灾害,在灾害学初建时期,尹道声的这个贡献占有突出地位。

本文是沿着寻找“通用性较强的概含”的思路再往前走就提出了另外两个概念:灾害特征时间灾害特征距离 。下面作初步说明。

2灾害特征时间

定义(初步的):

从导致灾害的直接原因的出现到灾害现象(后果)最严重的时间的间距。

从拔动板机到手枪子弹飞出这一段时间可能不超过1秒钟。这一段时间就是手枪造成的灾害的特征时间。

河水开始上涨到流量最大这段时间可视为洪水灾害的特征时间。

依照这个粗糙的定义,可以估计出一般的灾害的特征时间(见表1)。

表1某些灾害的特征时间和特征距离

项目

特征时间

特征距离

手枪子弹

0.1

1M

手榴弹

10

10M

地震

1-100

10-100KM

泥石流

1-100

1KM

原子弹

1-10分钟

10KM

冰雹

1-10分钟

10KM

暴雨

0.1-50小时

10-200KM

洪水

0.1-7

10-400KM

病虫害(动植物)

0.1-4

1-1000KM

干旱

0.1-6

10-1000KM

传染病(人)

0-1

1-100KM

原子辐射

0-100

10-50KM

臭氧层消失

50

10000KM

全球增暖

100

10000KM

这个很粗的表使我们看到有的灾害从原因到结果不足1秒,而有的可相差几个月甚致数十年。

从地震中心点的地震到城市受其影响仅几十秒之差,这几乎使一切通讯工具无从实用。但是对于一些植物病虫害,人们常常还有时间组织预防。

从预防角度上看,了解灾害的特征时间就十分重要。过快的灾害在直接原因出现后几乎来不及作分析预测和预防。而另一些则有较从容的时间来预防。

3灾害特征距离

定义(初步的)

从受灾最严重的地点到灾情减轻了一半的地方的平均距离

这个定义中不谈“原因”,仅考虑灾害后果涉及的地区大小。而对“地区”则简单地用距离这个长度量来表示(没有用面积、体积)。这里没有以全部受害地区为界,仅用了从中心到严重程度减半之处的平均距离。“严重程度减半”的办法并不是忽视轻灾区,而是有时几乎无法定出轻灾的范围。故“减半”的作法在技术操作上有方便之处,又利于抓住主要特征。

这个定义显然也是个粗糙的定义。它的一些初步估计也已列于表1中了。

4分析

特征时间与特征距离的提出(这定义有待深化)为研究灾害又提供了两个通用性强的概念。它可以为每一个灾害现象提出两个定量的特征量。这当然也为分析灾害机理,研究预测、预防手段带来方便。

显然它使我们理解到特征时间过短的灾害人类无法设防,两伊战争中飞毛腿导弹与爱国者导弹的攻防对垒大概是人类当今的最快的反应速度了。而在另一端,我们也应对几十年才从原因导致出可怕后果的现象中作出及时的反应。热带雨林的消亡,臭氧层变薄,大气增暖……等问题比及后果全部显示之时再会想办法,可能为时就太晚了。

使定义更精确,使各类灾害的特征时间特征距离更准确,进而再找出它们与其他物理量的关系……,可能有助于把灾害研究向科学化的道路上迈进一步。这也会使不少领域的灾害研究人员有更多的共同语言。

参考文献

[1]张学文、马力,熵气象学,气象出版社,1992,2一3。
[2]尹道声,灾害的功率学,高原地震,1992,,4卷,1期

张学文1999年4月引自《新疆气象》17卷4期50-51页(个别文字,符号做了修改)