自然风险

Encyclopédie environnement - risques naturels - natural hazards - natural disasters

  自然灾害是我们这个星球历史上不可分割的一部分。风暴、飓风、洪水、热浪、火山爆发、地震、海啸、山体滑坡、陨石坠落……这些自然现象促进着地球不断演变。自然风险这一概念被定义为自然表现(危害)的属性,其对人类遗产造成的后果可能是有害的(脆弱性)。本文中,我们回顾了与自然风险相关的基本概念,试图通过山区重力风险的例子来说明该主题。最后,我们将讨论目前正在开发的能够为自然风险管理提供保障的方法和工具。

1. 自然风险意味着什么?

  自然风险的概念由来已久。在法国,根据《保险法典》第L125-1条“…被视为自然灾害的影响,直接“不可保”的物质的损害是自然因素异常强度的决定性原因,而通常采取的防止此类损害的措施未能防止其发生或尚未采取措施…”。2000年到2012年之间,世界各地的自然灾害平均每年造成近1300亿美元的损失,影响超过2.2亿人,其中超过92,000人死亡。

  根据之前的定义,可以假设自然风险的概念是在人类接触自然环境时出现的。如果我们缺乏对环境的知识,就会产生以不可预见、甚至是暴力的方式表现出来的过程,并严重影响人类项目(物质或非物质),从而产生风险这一概念。从这第一种定义途径中,产生出两个观点:

  • 一方面,自然风险是关于人类项目的,通过这些项目,人类与自然的关系得以体现。这些反映了一种文化状况,也反映了一种意识形态姿态,不仅定义了人类在自然界中的地位,而且还定义了人类对自然的特权。
  • 另一方面,我们强调了知识所起的基本作用。由于所有知识都是不完善的,因此风险的概念是概率性的,这就证明了引入机会是合理的。

  因此,自然风险的概念随着时间和空间的变化而演变。它反映了人类感知自然的关系类型,也反映了特定社会相对于自然环境的演变程度。最后,它表达了我们的智力能力和技术手段的优劣,以了解管理我们环境的机制以及其中发生的现象和过程。因此可以理解,处理自然灾害的方式可能并不总是相同的,并且可能在过去的几个世纪甚至近几十年中已经发生了变化。

  如今,人们普遍将风险定义为强度和自然发生事件发生概率的乘积。事件的强度与发生移动的物质体积有关,也与其现象的动力学有关(例如物质移动的速度)。

环境百科全书-自然灾害-Montroc雪崩
图1. Montroc雪崩,1999年2月。[来源:Irstea Coll档案馆]

  特定场地对于某种现象的脆弱性表示其暴露于该现象的程度,以及该现象发生时预期的损害程度。我们谈论的是人类设备、设施或基础设施的脆弱性,但通常也适用于社会实体(河谷区域、市镇、地区等)。因此,脆弱性的概念既包括物质价值,也包括社会价值。

  例如,当滑坡阻碍交通道路时,对现象的描述(堆积程度和高度)主要依赖于岩土力学,而对社会后果的评估(交通改造、直接或间接心理影响、旅游业的影响、各种经济影响等)则更多地基于人文和社会科学。当某一场地容易受到已识别的危害时,这种情况就称为风险。因此,风险的概念被定义为危险与脆弱性的乘积

ALEA = INTENSITE × PROBABILITE D’OCCURRENCE

RISQUE = ALEA × VULNERABILITE

  应注意的是,风险指的是一种现象。如果这种现象是自然产生的,那么我们就称之为自然风险。

2. 阿尔卑斯地区,一个自然风险的实验室?

  很明显,自然风险可能延伸到所有区域,不管其来源是地表(大陆或海洋)还是大气。这两种来源也可以结合在一起,因为极端的气候现象会导致大陆的混乱。因此,飓风或热带风暴将对裸露的大陆产生直接的破坏性后果。

  自然风险的概念在山区得以充分体现,不过那里的矿物结构却暗示着一种虚假的平静。因此,作为一个例子,我们可以使用阿尔卑斯山弧的例子,它通常是展现突然性和猛烈性的一个场景。让我们来看看泥石流(Grand Bornand,1987年)、熔岩流(Bourg-Saint-Maurice,1981年)、雪崩(Montroc,1999年)、落石(Isola 2000年,2015年)。从更具历史意义的角度来看,我们不能忽略1248年11月格兰尼埃山发生的崩塌,这次崩塌塌落了数亿立方米的物质。通过模拟被数百万立方米岩石改变的土壤表面,这一灾难性事件的痕迹仍然存在于地面上。由于自然现象的突然性和所调动的能量,其对人类环境是十分危险的。如果我们假设重力(重力的来源)是这种能量的一个基本组成部分,那么我们就了解了山区这些事件的规模。在山区,斜坡的高度会产生相当大的势能(位于相对高度为h的质量M的势能,等于M x g x h,g是重力加速度)。

  阿尔卑斯山谷十分特殊,尤其是山脉或丘陵上的斜坡,普遍十分陡峭。这一点继承自第四纪冰川作用(沃尔米恩事件),使其形成了槽形山谷,而山谷中的斜坡后来被急流所侵蚀。此外,岩石斜坡的断裂状态通常很重要,突出了阿尔卑斯山的构造遗产。

  还应注意的是,山谷底部当前的冰碛地貌是由于之前冰川的存在,而这里最终变成了一个含有大量粘土的花岗岩区域。由于粘土的力学性质对含水量极为敏感,因此土壤表层粘土的存在是一个需要特别注意的因素。特别是,一场足以改变了土壤中的水力负荷的长时间的大雨,会导致如滑坡或泥石流这样重大的灾害。

环境百科全书-自然灾害-脆弱性和落石
图2. 脆弱性和落石,2014年3月。[来源:Irstea Coll。存档]

  我们现在熟悉的阿尔卑斯山建筑是漫长历史(构造、气候)的产物。如果说当前的结构看起来像是冻结在表面的稳定性之中,那只是因为时间和空间这两个截然不同的尺度是对立的。在阿尔卑斯山造山运动的漫长历史中,人类活动只是一个非常短暂的插曲,其规模超过了人类的日常生活和了解。因此,为了认知和分析发生在那里的地球物理和力学过程,我们有必要在智力上做出努力来避免这种尺度上的矛盾。地表发生的事故(崩塌、滑坡等)最终只是让两个时间尺度不时混淆的一个简短插曲。虽然,这些现象对山脉地形地貌的影响很小,但其在人类范围内的报告却并不是这样的情况:从人类、社会和经济的角度来看,生命的逝去、设施和基础设施的破坏、通讯线路的中断都是严重的后果。

3. 风险的社会文化

  20世纪初,工业技术爆炸导致发达国家的社会经济剧变。一方面,为了利用自然资源(矿产资源和水电资源),工业有时候会在并不宜居(可能面临危险)的区域建立。另一方面,由于山脉构成了自然的贸易壁垒(人流和物流),通讯线路已经发展并变得更加密集。

  与此同时,城市社会已经占据了这些山区的一些地区,用于休闲和休息;在这方面,冬季旅游业一直是规模大且日益增加的季节性移民背后的驱动力。

  最后,伴随着工业时代诞生的城市精神渗透到了山区,从而反对与自然过于脱节的姿态。事实上,人与自然的关系已走过数千年的历史。在像内陆山谷这样不宜发展的地区,人们开始意识到将人与环境联系在一起的一种并不稳定的平衡状态:这是一项需要耐心的工作,而这份耐心是由人们与环境联结在一起的日复一日的劳动所获得的。互相支持的必要性和集体行动意识使每个人都对潜在危险的来源感到关切。在这方面,对自然遗产的维护给予认真的关注是防止自然灾害的集体办法的一部分。这项任务是每个人的事;每一个人,通过他们的经验,以及他们在与灾害要素密切接触过程中的感知,为遗产的维护和保护做出了贡献。

  新思维的引入,再加上不那么传统的生活方式和经济方式,正在严重破坏关于这个问题的数据。因此,这个问题关乎变幻莫测的自然,并不会妥协于人类的计划。此外,个人对自然遗产管理的责任日益减轻。

  最后,我们可以得出以下结论:

  • 自然风险的概念被定义为自然表现(危害)的属性,其对人类遗产的后果可能是有害的(脆弱性)。
  • 自然风险管理必须被理解为一种文明事实,通过这种文明事实,在特定时间和地点由特定社会的意识形态和社会经济标准定义的自然概念规定了人类对其环境干预的规则。

4. 现代自然风险管理

  自然风险不同于技术风险,其成因(危害性)不是(先天的)与人类以及人类所建造的东西有关,而是与自然原因有关。相反,技术或工业风险具有人为的根源,与某一文明的设备、基础建设或生活方式有关。化工厂爆炸产生的污染物,通过陆地或空气的扩散就是一个很好的例子。

  自然灾害可能源于重力,也可能不源于重力。重力自然灾害主要包括滑坡、崩塌、雪崩和山洪(包括泥石流)。冰川成因的风险不太常见,但必须考虑冰川下的水被排空后所带来的风险(如勃朗峰地块上的特鲁斯冰川(Glacier de Tête Rousse))。

环境百科全书-自然灾害-急流熔岩
图3. 2003年7月发生在Valgaudemar山谷(Hautes-Alpes)的急流熔岩示例[资料来源:Coll.M.Bonnefoy,Irstea]

  在非重力成因的自然风险中,我们将提到地震风险、水力风险(洪水)和风暴(暴雨和极端阵风的关联)。更边缘一点的,火山风险与全球火山仍然活跃的地区有关。地面上的破坏可能相当大(如影响留尼汪岛南部的经常性熔岩流)。这些风险的管理基于两种完全互补的策略:观察(或监测)和预测。通过观察,可以更好地了解与特定现象相关的机制,更好地了解发生的条件,评估重现期;此外,观测和监测网络是收集物理数据(运动测量、加速记录等)的有效手段,可与建模工作结合使用。预测既基于观测和监测网络,通过分析实时数据(例如洪水监测网络),也基于更多的上游工作,以了解机制,并将其集成到数值模型中,以模拟中短期现象的演变。所谓的数值模拟正是指这个广阔的领域。

环境百科全书-自然灾害-稳定性的数值模拟
图4. 雅典卫城东南角稳定性的数值模拟(采用“离散单元法”)[资料来源:C.Lambert的博士论文。Coll. F. Darve, Grenoble INP]

  数值方法的出现和强大计算手段的推广使得今天对雪崩或滑坡等复杂现象的数值模拟成为可能。然而,重要的是要记住,这些计算是基于特定于现象(岩石悬崖的断裂状态、积雪的构成)的数据的先验知识,受到许多不确定性的影响。这完全证明了引入概率方法以在输入数据上包含一定程度的不确定性,并处理这种不确定性对输出结果的传播。该领域今天仍在蓬勃发展,是一个非常活跃且仍然非常开放的研究领域。

 


参考资料及说明

封面图片:Aussois in Savoie,块体坠落的风险和更普遍的重力危害。[来源:© François Nicot]


译者:霍宏鑫           编审:崔岩山          责任编辑:胡玉娇


附加信息

崔岩山:中国科学院大学,资源与环境学院,教授


环境百科全书由环境和能源百科全书协会出版 (www.a3e.fr),该协会与格勒诺布尔阿尔卑斯大学和格勒诺布尔INP有合同关系,并由法国科学院赞助。

引用这篇文章: NICOT François (2021), 自然风险, 环境百科全书,[在线ISSN 2555-0950]网址: https://www.encyclopedie-environnement.org/zh/sol-zh/natural-hazards/.

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