基于可公度方法的陜西及鄰近地區重大自然災害發生趨勢探討＊

延軍平,閆軍輝,白 晶,王 娟,王新華

(陜西師范大學旅游與環境學院,陜西西安 710062)

一般認為,在全球變化背景下,重大自然災害的發生頻率在加快。陜西位于中國中緯度地區,具有氣候變化的敏感性。氣候變化將導致一定的重大災害發生,即氣候變化會增加自然災害的發生頻率。本文以陜西(或可能要影響到陜西)重大自然災害發生趨勢為例,對未來幾年發生重大自然災害事件的可能性進行分析,旨在引起人們的關注和預防。

1 災害趨勢研究方法

(1)如果本文應用可公度方法所研究災害實際發生,就可認為該災害符合可公度規律,并不是根據可公度規律應該發生。

(2)關于災害事件的可公度結構選擇標準是(其中最少有一組數據達到),6個災害事件的成組要求是2組以上,9個災害事件的成組要求是3組以上,12個災害事件的成組要求是4組以上,20個災害事件的成組要求是5組以上。如果是雙周期規律可以適當放寬要求。

(3)可能性概率的計算:即T=m/n,式中,T為預測年份發生的可能概率,n為用于預測的總災害事件次數,m為參與實際預測的災害次數。不參與實際預測的各種周期,只表明該災害事件的其它可公度規律性,同樣也具有實際意義。

(4)不漏報的置信水平計算:即(1-α)=rn/n+1[1],式中,(1-α)為不漏報的置信水平,意為在n次參與預測的事件中,有rn次事件在預先假定的條件下和預測符合。

(5)定性預測的可能性劃分:＞99%為基本可能,90%～99%為很可能,66%～90%可能,33%～66%為不完全可能,10%～33%為不太可能,＜10%為很不可能,＜1%為非常不可能。

(6)幾種可能不具有可公度特征的情況。可公度方法在使用上有一定的局限性,并不是所有地方和所有災害都可以使用該方法。不具有可公度特征的情況主要包括:歷史上無大災害的地方;缺乏歷史資料的地方;資料不完整的地方;經計算,歷史資料不符合可公度方法的地區及其它不適用的方面。

2 災害趨勢研究步驟

(1)通過可公度方法計算,確定預測目標年份。

(2)研究不同的可公度結構,尋找不同的周期性。

(3)計算預測結果的可能性,檢驗預測水平。

(4)構建結構關系,繪制具有時間對稱性特點的2組以上的“蝴蝶結構圖”,探索時間對稱性,進一步確認預測年份。

3 物理機理討論

(1)本文趨勢研究中所揭示的可公度規律,可以認為是物理能量釋放過程的反映,具有物理規律性。

(2)地殼運動整體觀認為[2],自然災害系統是地球系統的一部分,其規律服從地球系統的發展演化規律和全球變化,并受著太陽及其它天體活動的影響和制約。

(3)太陽能量變化具有周期性,地內能量釋放也有周期性。災害級別不同,能量積累與釋放的時間間隔不同,災害規律也不同。一般來說,太陽系原因可以精確到年,月地系統原因可以精確到月,地球自轉速度變化原因可以精確到日。

(4)大氣運動或氣候變化具有韻律性,可公度規律是天氣現象韻律特征的表現之一。

(5)災害事實的統計規律就是物理基礎的表現,是“內病外癥”的表現。沒有內在的物理基礎,就沒有外在的可公度規律。

(6)既然過去的災害事件符合可公度特征,那么,未來的災害事件,也應該在一定程度上符合可公度規律。

(7)理論物理學認為[3],“我們鉆的越深,發現自然顯得越簡單?！薄白匀坏幕驹O計是美麗的單純?！?/p>

4 災害趨勢研究實證案例(蝴蝶結構圖)

學者們主要研究災害發生的趨勢,職能部門重在做出災害趨勢預測,政府部門則為了減少災害損失而發布災害預報。

我們在繼續應用可公度方法對陜西省及有可能波及陜西省的重大自然災害進行趨勢研究的基礎上[4],就自然災害的時間對稱性結構即蝴蝶結構圖進行探討。文中出現的蝴蝶結構圖,均在一定程度上反映出重大自然災害的時間對稱性特點。

所謂蝴蝶結構圖,就是形狀類似于美麗的蝴蝶;所謂時間對稱性,就是蝴蝶結構圖反映出的等時間間隔特點。也可以認為,可公度特征是不同長度的周期疊加以后表現出的混合規律,它比周期性更為復雜,是更深層次的規律,需要我們不斷去發現和探索其規律性,逐漸發掘它對重大自然災害的預測功能。

(1)黃河洪水災害趨勢

圖1為黃河洪水災害具有可公度特征的蝴蝶結構圖。黃河中下游發生的洪水災害,也有可能要波及到陜北及關中部分地方。經計算,2010年黃河發生大洪水的可能概率為58.3%。不漏報的置信水平為53.8%。

圖1 黃河洪水災害的可公度結構(圖中數據為二者間隔年數,下同)

(2)長江上游洪水災害趨勢

圖2為長江上游洪水災害具有可公度特征雙蝴蝶結構圖。長江上游發生的洪水災害,也有可能要波及到陜南部分地方。經計算,2012年長江上游發生洪水災害的可能概率為42.8%。

圖2 長江上游洪水災害的可公度結構

(3)關中特大干旱災害趨勢

圖3為關中特大干旱災害具有可公度特征的蝴蝶結構圖。經計算,2019年關中發生特大干旱的可能概率為66.7%。不漏報的置信水平為57.1%。

圖3 關中特大干旱災害的可公度結構

(4)關中雨澇災害趨勢

圖4為關中雨澇災害具有可公度特征的蝴蝶結構圖。經計算,2009年和2013年關中發生雨澇災害的可能概率分別為53.3%、46.7%。

圖4 關中雨澇災害的可公度結構

(5)川滇地區≥7.2級地震趨勢

圖5為川滇地區≥7.2級地震具有可公度特征的蝴蝶結構圖。川滇地區發生的地震災害,也有可能要波及到陜西部分地方。經計算,川滇地區2010年發生≥7.2級地震的可能概率為54.5%,不漏報的置信水平為50%。

圖5 川滇地區≥7.2級地震的可公度結構

(6)中國大陸≥8級地震趨勢

圖6為中國大陸≥8級地震具有可公度特征的蝴蝶結構圖。中國大陸發生的地震災害,也有可能要波及到陜西部分地方。經計算,2012年中國大陸發生≥8級地震的可能概率為55.6%,不漏報的置信水平為50%。

圖6 中國大陸≥8級地震的可公度結構

5 結論

(1)積極適應自然災害。適應氣候變化首先要適應自然災害。重大自然災害的趨勢研究是科學研究的重要內容,探索規律性,提高預見性,減少災害損失是根本目標。同時,在全球變化影響下,自然災害已經成為常見現象,我們不需要驚慌失措,但要積極面對,不斷提高應對自然災害的能力。加強和重視自然災害趨勢預測工作,就是積極適應氣候變化,適應自然災害。

(2)加強災害趨勢研究。陜西是一個自然災害比較嚴重的省份之一,必須從戰略高度重視自然災害趨勢研究及災害預防工作。建議組織有關專家攻關,進一步梳理陜西重大自然災害的規律,提出趨勢研究意見,供政府決策參考。

(3)鼓勵低碳消費。適應氣候變化與自然災害是一個重大問題,但必須有老百姓的自覺行動。建議鼓勵和刺激低碳生產,倡導低碳消費,降低誘發自然災害因素的強度,在一定程度上減少重大災害的風險。

(4)災害趨勢研究為階段性研究結果?？晒确椒ㄊ且环N災害趨勢研究方法,仍需要不斷豐富和完善。我們提出的“蝴蝶結構圖”,是可公度方法關于時間結構認識的新的表達,其研究還需要不斷深化。

重大自然災害趨勢研究肯定不會這么簡單,該文的趨勢研究結論,僅為部分階段性研究結果。

[1] 翁文波.預測論基礎[M].北京:石油工業出版社,1984:131.

[2] 高慶華.地殼運動整體觀在自然災害綜合研究中的應用[M].北京:氣象出版社,2008.

[3] 徐一鴻.可畏的對稱[M].北京:清華大學出版社,2005:15,9.

[4] 龍小霞,延軍平,孫虎,等.基于可公度方法的川滇地區地震趨勢研究[J].災害學,2006,21(3):81-84.