基于可公度方法的陜西及鄰近地區(qū)重大自然災(zāi)害發(fā)生趨勢(shì)探討＊

延軍平,閆軍輝,白 晶,王 娟,王新華

(陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院,陜西西安 710062)

一般認(rèn)為,在全球變化背景下,重大自然災(zāi)害的發(fā)生頻率在加快。陜西位于中國(guó)中緯度地區(qū),具有氣候變化的敏感性。氣候變化將導(dǎo)致一定的重大災(zāi)害發(fā)生,即氣候變化會(huì)增加自然災(zāi)害的發(fā)生頻率。本文以陜西(或可能要影響到陜西)重大自然災(zāi)害發(fā)生趨勢(shì)為例,對(duì)未來幾年發(fā)生重大自然災(zāi)害事件的可能性進(jìn)行分析,旨在引起人們的關(guān)注和預(yù)防。

1 災(zāi)害趨勢(shì)研究方法

(1)如果本文應(yīng)用可公度方法所研究災(zāi)害實(shí)際發(fā)生,就可認(rèn)為該災(zāi)害符合可公度規(guī)律,并不是根據(jù)可公度規(guī)律應(yīng)該發(fā)生。

(2)關(guān)于災(zāi)害事件的可公度結(jié)構(gòu)選擇標(biāo)準(zhǔn)是(其中最少有一組數(shù)據(jù)達(dá)到),6個(gè)災(zāi)害事件的成組要求是2組以上,9個(gè)災(zāi)害事件的成組要求是3組以上,12個(gè)災(zāi)害事件的成組要求是4組以上,20個(gè)災(zāi)害事件的成組要求是5組以上。如果是雙周期規(guī)律可以適當(dāng)放寬要求。

(3)可能性概率的計(jì)算:即T=m/n,式中,T為預(yù)測(cè)年份發(fā)生的可能概率,n為用于預(yù)測(cè)的總災(zāi)害事件次數(shù),m為參與實(shí)際預(yù)測(cè)的災(zāi)害次數(shù)。不參與實(shí)際預(yù)測(cè)的各種周期,只表明該災(zāi)害事件的其它可公度規(guī)律性,同樣也具有實(shí)際意義。

(4)不漏報(bào)的置信水平計(jì)算:即(1-α)=rn/n+1[1],式中,(1-α)為不漏報(bào)的置信水平,意為在n次參與預(yù)測(cè)的事件中,有rn次事件在預(yù)先假定的條件下和預(yù)測(cè)符合。

(5)定性預(yù)測(cè)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(zāi)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(zāi)害的地方;缺乏歷史資料的地方;資料不完整的地方;經(jīng)計(jì)算,歷史資料不符合可公度方法的地區(qū)及其它不適用的方面。

2 災(zāi)害趨勢(shì)研究步驟

(1)通過可公度方法計(jì)算,確定預(yù)測(cè)目標(biāo)年份。

(2)研究不同的可公度結(jié)構(gòu),尋找不同的周期性。

(3)計(jì)算預(yù)測(cè)結(jié)果的可能性,檢驗(yàn)預(yù)測(cè)水平。

(4)構(gòu)建結(jié)構(gòu)關(guān)系,繪制具有時(shí)間對(duì)稱性特點(diǎn)的2組以上的“蝴蝶結(jié)構(gòu)圖”,探索時(shí)間對(duì)稱性,進(jìn)一步確認(rèn)預(yù)測(cè)年份。

3 物理機(jī)理討論

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

(2)地殼運(yùn)動(dòng)整體觀認(rèn)為[2],自然災(zāi)害系統(tǒng)是地球系統(tǒng)的一部分,其規(guī)律服從地球系統(tǒng)的發(fā)展演化規(guī)律和全球變化,并受著太陽(yáng)及其它天體活動(dòng)的影響和制約。

(3)太陽(yáng)能量變化具有周期性,地內(nèi)能量釋放也有周期性。災(zāi)害級(jí)別不同,能量積累與釋放的時(shí)間間隔不同,災(zāi)害規(guī)律也不同。一般來說,太陽(yáng)系原因可以精確到年,月地系統(tǒng)原因可以精確到月,地球自轉(zhuǎn)速度變化原因可以精確到日。

(4)大氣運(yùn)動(dòng)或氣候變化具有韻律性,可公度規(guī)律是天氣現(xiàn)象韻律特征的表現(xiàn)之一。

(5)災(zāi)害事實(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律就是物理基礎(chǔ)的表現(xiàn),是“內(nèi)病外癥”的表現(xiàn)。沒有內(nèi)在的物理基礎(chǔ),就沒有外在的可公度規(guī)律。

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

(7)理論物理學(xué)認(rèn)為[3],“我們鉆的越深,發(fā)現(xiàn)自然顯得越簡(jiǎn)單?！薄白匀坏幕驹O(shè)計(jì)是美麗的單純?！?/p>

4 災(zāi)害趨勢(shì)研究實(shí)證案例(蝴蝶結(jié)構(gòu)圖)

學(xué)者們主要研究災(zāi)害發(fā)生的趨勢(shì),職能部門重在做出災(zāi)害趨勢(shì)預(yù)測(cè),政府部門則為了減少災(zāi)害損失而發(fā)布災(zāi)害預(yù)報(bào)。

我們?cè)诶^續(xù)應(yīng)用可公度方法對(duì)陜西省及有可能波及陜西省的重大自然災(zāi)害進(jìn)行趨勢(shì)研究的基礎(chǔ)上[4],就自然災(zāi)害的時(shí)間對(duì)稱性結(jié)構(gòu)即蝴蝶結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行探討。文中出現(xiàn)的蝴蝶結(jié)構(gòu)圖,均在一定程度上反映出重大自然災(zāi)害的時(shí)間對(duì)稱性特點(diǎn)。

所謂蝴蝶結(jié)構(gòu)圖,就是形狀類似于美麗的蝴蝶;所謂時(shí)間對(duì)稱性,就是蝴蝶結(jié)構(gòu)圖反映出的等時(shí)間間隔特點(diǎn)。也可以認(rèn)為,可公度特征是不同長(zhǎng)度的周期疊加以后表現(xiàn)出的混合規(guī)律,它比周期性更為復(fù)雜,是更深層次的規(guī)律,需要我們不斷去發(fā)現(xiàn)和探索其規(guī)律性,逐漸發(fā)掘它對(duì)重大自然災(zāi)害的預(yù)測(cè)功能。

(1)黃河洪水災(zāi)害趨勢(shì)

圖1為黃河洪水災(zāi)害具有可公度特征的蝴蝶結(jié)構(gòu)圖。黃河中下游發(fā)生的洪水災(zāi)害,也有可能要波及到陜北及關(guān)中部分地方。經(jīng)計(jì)算,2010年黃河發(fā)生大洪水的可能概率為58.3%。不漏報(bào)的置信水平為53.8%。

圖1 黃河洪水災(zāi)害的可公度結(jié)構(gòu)(圖中數(shù)據(jù)為二者間隔年數(shù),下同)

(2)長(zhǎng)江上游洪水災(zāi)害趨勢(shì)

圖2為長(zhǎng)江上游洪水災(zāi)害具有可公度特征雙蝴蝶結(jié)構(gòu)圖。長(zhǎng)江上游發(fā)生的洪水災(zāi)害,也有可能要波及到陜南部分地方。經(jīng)計(jì)算,2012年長(zhǎng)江上游發(fā)生洪水災(zāi)害的可能概率為42.8%。

圖2 長(zhǎng)江上游洪水災(zāi)害的可公度結(jié)構(gòu)

(3)關(guān)中特大干旱災(zāi)害趨勢(shì)

圖3為關(guān)中特大干旱災(zāi)害具有可公度特征的蝴蝶結(jié)構(gòu)圖。經(jīng)計(jì)算,2019年關(guān)中發(fā)生特大干旱的可能概率為66.7%。不漏報(bào)的置信水平為57.1%。

圖3 關(guān)中特大干旱災(zāi)害的可公度結(jié)構(gòu)

(4)關(guān)中雨澇災(zāi)害趨勢(shì)

圖4為關(guān)中雨澇災(zāi)害具有可公度特征的蝴蝶結(jié)構(gòu)圖。經(jīng)計(jì)算,2009年和2013年關(guān)中發(fā)生雨澇災(zāi)害的可能概率分別為53.3%、46.7%。

圖4 關(guān)中雨澇災(zāi)害的可公度結(jié)構(gòu)

(5)川滇地區(qū)≥7.2級(jí)地震趨勢(shì)

圖5為川滇地區(qū)≥7.2級(jí)地震具有可公度特征的蝴蝶結(jié)構(gòu)圖。川滇地區(qū)發(fā)生的地震災(zāi)害,也有可能要波及到陜西部分地方。經(jīng)計(jì)算,川滇地區(qū)2010年發(fā)生≥7.2級(jí)地震的可能概率為54.5%,不漏報(bào)的置信水平為50%。

圖5 川滇地區(qū)≥7.2級(jí)地震的可公度結(jié)構(gòu)

(6)中國(guó)大陸≥8級(jí)地震趨勢(shì)

圖6為中國(guó)大陸≥8級(jí)地震具有可公度特征的蝴蝶結(jié)構(gòu)圖。中國(guó)大陸發(fā)生的地震災(zāi)害,也有可能要波及到陜西部分地方。經(jīng)計(jì)算,2012年中國(guó)大陸發(fā)生≥8級(jí)地震的可能概率為55.6%,不漏報(bào)的置信水平為50%。

圖6 中國(guó)大陸≥8級(jí)地震的可公度結(jié)構(gòu)

5 結(jié)論

(1)積極適應(yīng)自然災(zāi)害。適應(yīng)氣候變化首先要適應(yīng)自然災(zāi)害。重大自然災(zāi)害的趨勢(shì)研究是科學(xué)研究的重要內(nèi)容,探索規(guī)律性,提高預(yù)見性,減少災(zāi)害損失是根本目標(biāo)。同時(shí),在全球變化影響下,自然災(zāi)害已經(jīng)成為常見現(xiàn)象,我們不需要驚慌失措,但要積極面對(duì),不斷提高應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的能力。加強(qiáng)和重視自然災(zāi)害趨勢(shì)預(yù)測(cè)工作,就是積極適應(yīng)氣候變化,適應(yīng)自然災(zāi)害。

(2)加強(qiáng)災(zāi)害趨勢(shì)研究。陜西是一個(gè)自然災(zāi)害比較嚴(yán)重的省份之一,必須從戰(zhàn)略高度重視自然災(zāi)害趨勢(shì)研究及災(zāi)害預(yù)防工作。建議組織有關(guān)專家攻關(guān),進(jìn)一步梳理陜西重大自然災(zāi)害的規(guī)律,提出趨勢(shì)研究意見,供政府決策參考。

(3)鼓勵(lì)低碳消費(fèi)。適應(yīng)氣候變化與自然災(zāi)害是一個(gè)重大問題,但必須有老百姓的自覺行動(dòng)。建議鼓勵(lì)和刺激低碳生產(chǎn),倡導(dǎo)低碳消費(fèi),降低誘發(fā)自然災(zāi)害因素的強(qiáng)度,在一定程度上減少重大災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。

(4)災(zāi)害趨勢(shì)研究為階段性研究結(jié)果?？晒确椒ㄊ且环N災(zāi)害趨勢(shì)研究方法,仍需要不斷豐富和完善。我們提出的“蝴蝶結(jié)構(gòu)圖”,是可公度方法關(guān)于時(shí)間結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的新的表達(dá),其研究還需要不斷深化。

重大自然災(zāi)害趨勢(shì)研究肯定不會(huì)這么簡(jiǎn)單,該文的趨勢(shì)研究結(jié)論,僅為部分階段性研究結(jié)果。

[1] 翁文波.預(yù)測(cè)論基礎(chǔ)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1984:131.

[2] 高慶華.地殼運(yùn)動(dòng)整體觀在自然災(zāi)害綜合研究中的應(yīng)用[M].北京:氣象出版社,2008.

[3] 徐一鴻.可畏的對(duì)稱[M].北京:清華大學(xué)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(qū)地震趨勢(shì)研究[J].災(zāi)害學(xué),2006,21(3):81-84.