自然灾害与公共安全——我国的现状与差距

国家气象中心 郭安红 延昊 李泽椿 王月冬 谌芸

自然灾害与公共安全
——我国的现状与差距

Natural disasters and public safety

国家气象中心 郭安红 延昊 李泽椿 王月冬 谌芸

本文为中国工程院院士范维澄主持的中国工程院重大咨询研究项目“国家公共安全科技发展战略研究”之课题二“自然灾害监测预警科技发展规划研究”中的部分内容缩编。课题二由工程院院士李泽椿主持。专题二主要针对气象灾害、地质灾害、海洋灾害、地震灾害、生物灾害等自然灾害的监测预警与应对，分析我国当前的技术优势与不足、国际先进技术手段以及当前科技发展趋势与科技需求等，凝练重大技术问题，提出自然灾害监测预警科技发展规划研究领域关键技术选择建议。

公共安全：是指多数人的生命、健康和公私财产的安全。涉及的范围包含生产安全，信息安全，食品安全，公共卫生安全，公众出行规律安全、避难者行为安全，人员疏散的场地安全、建筑安全、城市生命线安全，恶意和非恶意的人身安全和人员疏散等。公共安全是国家安全和社会稳定的基石，是预防与应对各类重大事件、事故和灾害、保护人民生命财产安全、减少社会危害和经济损失的基础保障，是政府加强社会管理和公共服务的重要内容。

自然灾害：我国地形地貌复杂，自然灾害多发，影响机理复杂。这里所说的自然灾害主要包括气象灾害、地质灾害、海洋灾害、地震灾害、生物灾害等。

气象灾害

我国是一个气象灾害较多的国家，各地在不同的季节都会发生气象灾害，几乎每年都会由此造成严重的人员伤亡和财产损失。气象灾害造成的损失占所有自然灾害损失的70%以上，平均每年气象灾害造成的损失相当于GDP的2.12%，农作物受灾面积平均每年为4518.7万公顷；平均每年气象灾害受灾人口3.84亿人次，平均每年造成3761人死亡（图1），

随着全球气候、生态、环境等的变化，我国极端性天气气候事件增多，暴雨、洪涝、干旱、雷电、大风、冰雹、强降水、沙尘暴、冰冻、大雾等气象灾害越来越频繁，波及交通、通信、民航、铁路、商业等多个领域，对公共安全造成了重大影响。例如，1998年长江发生全流域性大洪水，持续性暴雨导致江西、湖南、湖北、浙江等省发生严重洪涝灾害；2008年初中国南方持续性低温雨雪冰冻灾害给贵州、湖北、湖南、安徽、江西、广西等20个省（区、市）造成重大灾害，受灾人口达1亿多人，直接经济损失达到了500多亿元，特别是对春运期间的交通运输、能源供应、电力传输、通讯设施、农业及人民群众生活造成严重影响和损失；2012年“7·21”北京特大暴雨引发房山地区山洪暴发，拒马河上游洪峰下泄，房山转移2万多受灾群众，全市受灾人口达190万人，其中79人遇难，经济损失近百亿元。

图1 1991-2012年气象灾害造成的GDP损失和死亡人数

建国以来，特别是改革开放以来，我国十分重视天气预报、气候预测和气候变化、气象灾害预警以及交通、环境等应用气象领域的技术发展，气象预报和服务能力不断提升。例如近5年来，24、48、72小时暴雨预报准确率提高了2.1%～6.5%，台风路径预报误差下降了约13%～18%，精细化温度要素指导预报准确率提高了约10%，台风24、48小时路径预报和沙尘暴数值预报水平达到了世界先进水平。气象预报预测为国家防灾减灾宏观决策、保障国家粮食安全和民众衣食出行提供了方方面面的服务。但是相对于国家气象防灾减灾需求和国际先进水平而言，我国在基于天气预报的气象灾害预警方面仍存在较大差距。主要表现在：（1）天气预报的准确率和精细化水平仍有待进一步提高。（2）高时空分辨率的灾害性天气种类、强度和落区，以及精细化气象要素预报技术有待实现。（3）数值预报的变分同化技术、模式物理过程的优化改进以及模式产品的解释应用水平与世界先进水平有较大差距。（4）气象灾害预警信息的发布需要进一步扩充渠道。（5）群众对气象灾害的认知能力和防范能力需要进一步提高。

针对上述不足与差距，未来几年亟需进一步发展以数值预报技术为重点的客观天气预报技术方法，开发卫星、雷达等遥感资料在天气预报中的综合和定量应用技术，研究灾害性天气演变的细致规律、物理模型、发生发展机理，开展基于交叉学科和建模的专业气象和气象灾害风险评估技术体系建设，强化气象信息质量监控和网络系统的结构功能，以及专业平台的技术集成、运行效率的改进和升级。

地质灾害

由于我国山地（33%）、高原（26%）、丘陵（10%）占到了国土面积的69%，再加上地震、雪崩、突发强降水等灾害多发、频发，导致了地质灾害点多面广，防御难度极大。我国每年滑坡、崩塌、泥石流地质灾害发生数量一般在2万起以内，近十几年造成的死亡失踪人数基本在1000人以内（2000年前为2000人左右），造成的经济损失有逐年大幅度增加的趋势，近十年平均约为50多亿元（图2）。

滑坡、崩塌、泥石流是我国发生数量最多、分布范围最广、危害最严重的地质灾害，主要分布在川滇山地、秦岭、云贵高原、黄土高原、祁连山、太行山、燕山和长白山等地区。其中，95%以上的山体滑坡、崩塌、泥石流都是由强降水诱发的；此外，强降水诱发的地质灾害多发、频发时间主要集中在每年的汛期（5～9月）。例如，2010年8月7日舟曲发生特大山洪泥石流灾害，据监测，8月7日08时至8月8日08时舟曲县东南部的东山镇降水量为96.3毫米，且降雨主要集中在7日23时至24时，1小时雨量达77毫米；位于舟曲县上游的迭部县代古寺降雨量为93.8毫米，降雨主要集中在7日20时至21时，1小时雨量达55毫米。

图2 滑坡、崩塌、泥石流地质灾害每年造成的死亡失踪人数和财产损失

伴随气候变化和人类社会经济快速发展，地质灾害的发生有加重趋势。一方面，在气候变化背景下，极端强降水有频发、多发的趋势，因此其诱发的地质灾害数量、规模、强度等都有增加和加重的趋势。二是在经济社会快速发展背景下，人类活动对地质环境干扰成倍增加，人类居住范围扩展到地质环境脆弱区域，各种经济设施更加值钱，使得地质灾害对国家公共安全的影响和危害加大，导致的社会经济损失加重。

我国在地质灾害防御上主要采取“以防为主、防治结合”的方针，目前地质灾害监测预报能力还不能适应地质灾害防御的需要。在监测方面，降水监测站网（包括自动站、雷达等手段）对地质灾害隐患点还没有做到全覆盖，且地质灾害非专业监测的手段有待改进；在地质灾害预报方面，对于降水诱发的地质灾害预报需要空

间分辨1 km、时间分辨1小时、甚至于10分钟的降水量值实时跟踪预报，且需要上述空间分辨的每日降水量值预报，并且预报时效尽可能长，目前对于这种精细化、长时效强降水预报能力还十分有限。此外，在强降水诱发地质灾害机理方面、地质灾害预报技术、地质灾害防御辅助决策系统以及通过教育与科普促进地质灾害防治长效机制的建立等方面还有诸多工作要做。

风暴潮过后满目疮痍的海边

海水漫过形成的冰凌

石碑上写着“潮位+2.75米”，可以想像浪有多高

海洋灾害

受气候变暖及海平面上升的影响，风暴潮、海浪、海冰等海洋自然灾害近十几年来呈现上升的趋势。“十一五”期间，海洋灾害造成沿海地区直接经济损失为746亿元，死亡人数约1037人，相对于“十五”期间，直接经济损失增加了18%。历史上出现过多次死亡万人以上的海洋灾害事件，如1922年8月2日，从汕头席卷而过的一次风暴潮，在几个小时内吞噬了8万条无辜的生命，伤残者无以计数，这也是20世纪中国沿海地区生命财产损失最惨重的一次风暴潮。进入21世纪，随着海洋预警预报水平和沿海海洋防灾减灾能力的提高，尚未出现过严重的海洋灾害，但是潜在的危险仍然很大。如2013年5月26日19时～28日12时发生在渤海和黄海沿海的温带风暴潮过程，山东省因灾直接经济损失1.44亿元，给沿海地区人们生活和财产造成了较大损失。

目前我国的海洋灾害预报预警主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、溢油、赤潮（绿潮）预报和海岸侵蚀等。我国的风暴潮按照引发的天气系统不同，分温带风暴潮和台风风暴潮；海浪数值预报的预报范围覆盖全球大洋到中国近海到近岸区域；海冰的预报范围包括辽东湾、渤海湾、莱州湾和黄海北部海域；在海啸预警方面，对于发生在我国近海（渤海、黄海、东海、南海）的海啸事件，国家海洋环境预报中心（国家海洋局海啸预警中心）能够在获得地震参数5分钟左右的时间内做出海啸预警预报。在风暴潮、海啸数值预报系统建设方面我国具有较强的自主研发能力，业务化应用的数值预报系统性能与国际主流预报机构水平相当，并且具有我国独特的地域和技术特点，风暴潮漫堤预报、并行海啸计算模型等方面甚至走在了国际前沿。但在赤潮（绿潮）的预警预测和防灾减灾研究方面仍凸显很多问题，与发达国家相比仍存在不小差距。例如，我国近海浒苔的预报系统就是参考美国HAB-OFS来设计的，依靠卫星遥感图片的解析和风场流场的数值预报对未来3天浒苔发生的水文气象环境，漂移扩散的空间轨迹以及移动距离和速度进行预报；但是，由于缺乏现场同步观测数据以及没有考虑浒苔本身的生长繁殖过程，现阶段我国的浒苔预报系统还不能对浒苔的潜在影响范围和环境影响强度进行预测。对于海岸侵蚀、海水入侵等的监测预报我国才刚刚

开始。

从海洋灾害的监测预报和防御来看，今后需要进一步加强海洋综合观测数据的获取、处理、再分析能力和现场观测能力，加强海洋灾害致灾机理研究，加强近海（岸）海洋灾害预警预报能力建设，开展海洋灾害风险评估和区划。

地震灾害

地震灾害是世界上造成经济损失最严重和人员伤亡最多的自然灾害之一。大地震直接造成人员伤亡和经济损失。1976年7月28日，唐山市发生7.8级地震，地震的震中位置位于唐山市区。这是中国历史上一次罕见的城市地震灾害，是建国以来造成人员伤亡和经济损失最惨重的一次地震。2008年5月12日下午2时28分，汶川发生8级大地震，是建国以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震。此外，地震造成的次生灾害包括火灾、水灾、毒气泄漏、疫病蔓延、海啸等。例如：地震时电器短路引燃煤气、汽油等会引发火灾；水库大坝、江河堤岸倒塌或震裂会引起水灾；公路、铁路、机场被地震摧毁会造成交通中断；通讯设施、互联网络被地震破坏会造成信息灾难；化工厂管道、贮存设备遭到破坏会形成有毒物质泄漏、蔓延，危及人们的生命和健康；城市中与人们生活密切相关的电厂、水厂、煤气厂和各种管线被破坏会造成大面积停水、停电、停气；卫生状况的恶化还能造成疫病流行等。

我国的地震事业以地震监测预报为基础，以科技为支撑和引领，进行地震预报的理论探索和科学实践，在对地震孕育机理初步认识的基础上，应用经验性预报方法，在中长期地震预测的十年尺度强震重点监视防御区判定、中期年度地震预测、以及短临震情跟踪判定等多方面取得了较好的成绩。但是由于地球的不可入性，地壳介质组合的复杂性以及它们之间在受力后互相耦合的非线性，震源孕育边界的不清晰性，地震现象的多样性，大震样本的稀遇性，前兆大小与干扰的同量级性以及干扰的多现性，前兆与非震动态的难区别性等，对于地震预报工作来说都是极大的挑战和难以克服的。因而，从世界范围来说，地震预报仍处于探索阶段，尚未从科学上真正地掌握地震的孕育过程及发生规律。目前的预报方法主要是根据多年积累的大量观测资料和震例而作出的经验性预报，因而这种预报不可避免地带有很大的局限性。当前对地震的孕育和发生的原理、规律虽然有了一些认识，但并没有完全了解；能够对某些类型的地震作出一定程度的预报，但还未能预报所有类型的地震；较大时间尺度的中长期预报具有一定的可信度，但短临预报的成功概率还相对较低。从地震灾害的监测预测以及灾害防御来说，今后还有大量的工作要做，包括提升地震快速准确监测能力，探索地震孕育的机理和规律以提升地震预测预报能力，建立健全地震突发事件预警评估体系、加大地震监测预报的宣传力度，以及发展城市及重大基础设施主动减灾技术和加强灾后紧急救援的能力等。

生物灾害

生物灾害是指生物（包括动物、植物和微生物）过多过快繁殖（生长）而引起的对国家粮食安全、生态安全、经济安全、公共安全和社会稳定造成危害的自然事件。根据危害对象的不同，大致分为：农作物病虫害、森林病虫害、畜禽和水产养殖动物疫病、生物入侵等生物灾害。

我国重要的农作物病虫、草、鼠害达1400多种，其中重大流行性、迁飞性病虫害有20多种。1991－2013年我国主要农作物病虫害平均发生面积约45亿亩/年，粮棉油损失约6800万吨/年（图3）。我国农业有害生物监测预报工作主要由农业植保部门承担，是目前从监测网络、技术方法、标准规范、预警发布服务等各个层面较为完善、规范的一个生物灾害监测预报预警领域。

新中国成立60年来，农业有害生物监测预警工作为各级农业部门指挥重大病虫防治工作做出了重要贡献。

图3 1991-2013年全国农业病虫害发生面积及损失

林业防治松毛虫

东亚飞蝗虫害

我国现有林业有害生物8000余种，能造成严重危害的达292种，年发生面积约1.6亿亩，直接经济损失和生态服务价值损失达880多亿元，相当于全国林业总产值的十分之一。林业生物灾害是“不冒烟的森林火灾”，更是森林的“内伤”，具有很强的隐蔽性、潜伏性、暴发性和毁灭性，严重威胁着我国国土生态安全和人民生命财产安全。2007年至今林业有害生物适生范围不断扩大，发生期提前，世代数增加，发生周期缩短，发生范围和危害程度加大，发生面积均维持在1.7亿亩至1.8亿亩之间。我国林业有害生物监测预报工作主要由林业局森林病虫害防治部门承担。

畜禽疫病主要包括口蹄疫、禽流感、炭疽、猪瘟、仔猪流行性腹泻、猪繁殖与呼吸综合征（猪蓝耳病）、伪狂犬病。其中禽流感、炭疽为自然疫源性人（禽）兽共患传染病，对我国养殖业和公共卫生的威胁不容忽视。目前中华人民共和国农业部兽医局负责管理组织动物疫情监测、报告、调查、分析、评估与发布工作。2008年农业部对原《一、二、三类动物疫病病种名录》进行了修订，并发布了新定的一、二、三类动物疫病病种名录。按照《中华人民共和国动物防疫法》要求，县级以上人民政府按照国务院的规定，根据统筹规划、合理布局、综合设置的原则建立动物疫病预防控制机构，承担动物疫病的监测、检测、诊断、流行病学调查、疫情报告以及其他预防、控制等技术工作。

随着国际贸易和旅游业的快速发展，有害生物入侵我国的频次增加。目前入侵我国的外来生物已经确认有544种，其中大面积发生、危害严重的达100多种；在国际自然保护联盟公布的最具危害性的100种外来入侵物种中，中国有50多种，涉及农田、森林、水域、湿地、草地、岛屿、城市居民区等几乎所有的生态系统。由于中国南北跨度5500 km，东西距离5200 km，跨越50个纬度及5个气候带（寒温带、温带、暖温带、亚热带和热带），来自世界各地的大多数外来种都可能在中国找到合适的栖息地。我国长期以来实行进出境对外检疫与国内检疫分立的体制。进出境时由质量检验检疫局负责审查，进入国内后检疫由农业、林业等部门分别管理。在2004年我国建立了由农业部牵头，环保总局、质检总局、林业局、海关总署、海洋局等相关部门参加的全国外来生物防治协作组，农业部成立外来物种管理办公室，专门解决外来入侵物种的问题。

建国以来，我国针对危害农业的几种重大病虫害开展了系统研究，包括东亚飞蝗、水稻“两迁”害虫等，基本上摸清了这些病虫害发生演变的规律、预测预报的方法以及综合防控的技术。但是，针对大多数病虫害来说，发生演变的机理尚不明确，特别是随着近年来气候变化导致的我国降水温度分布格局的变化，以及人类活动对生态系统的干扰，导致一些次要或偶发农林牧有害生物突发或常发成灾，给人民生命财产造成损失；此外，针对大多数林业有害生物、畜禽和水产养殖动物疫病以及外来生物入侵方面的基础性研究更是相对较少。此外，农林病虫害的监测自动化程度尚不高，例如林业病虫害的监测方法主要靠踏查，并且由于林业有害生物隐蔽性较高，监测难度大；同时，基于“3S”技术的农林病虫害监测管理技术尚不完善，特别是利用遥感技术监测病虫害的发生发展尚未开展起来。最后，针对目前生物灾害预警防控中各职能部门“我管辖、我治理”的体制，迫切需要建立健全多部门、多学科联合，科研与服务相结合的预报预警机制。