脆弱性研究進(jìn)展：從理論研究到綜合實(shí)踐

楊 飛,馬 超,2,*,方華軍

1 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100101 2 中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049 3 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,生態(tài)系統(tǒng)觀測與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100101

脆弱性概念最早起源于自然災(zāi)害領(lǐng)域,20世紀(jì)70年代以后,脆弱性研究開始延伸至生態(tài)系統(tǒng)、社會(huì)科學(xué)、地學(xué)與可持續(xù)科學(xué)領(lǐng)域等[1-3],特別是20世紀(jì)90年代后期,資源枯竭和環(huán)境惡化情況愈演愈重,脆弱性評(píng)價(jià)在區(qū)域規(guī)劃、可持續(xù)發(fā)展以及全球環(huán)境現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢等研究領(lǐng)域越來越重要[4]。國內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為：脆弱性研究不僅是區(qū)域性問題,也是全球性問題,是衡量一個(gè)地區(qū)發(fā)展程度的重要判據(jù)。由此可見,科學(xué)測度系統(tǒng)脆弱性,探究脆弱性關(guān)鍵要素閾值與演化機(jī)理,為應(yīng)對氣候變化、完善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

21世紀(jì)以來,脆弱性作為描述社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)、人地耦合系統(tǒng)等發(fā)展程度和狀況的基本概念,國家越來越重視其研究意義[5]。政府間氣候變化專業(yè)委員(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)第五次報(bào)告第二工作組報(bào)告《氣候變化2014：影響、適應(yīng)和脆弱性》中明確人類系統(tǒng)對氣候變化的脆弱性和暴露度[6]。在全球環(huán)境變化和可持續(xù)發(fā)展理論中,脆弱性作為一種全新的研究工具和研究視角發(fā)揮著重要作用,同時(shí),脆弱性理論知識(shí)和方法體系為生態(tài)學(xué)和地理學(xué)研究、人地相互作用機(jī)制以及資源環(huán)境保護(hù)等提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐應(yīng)用[7- 9]。

本文針對脆弱性概念起源發(fā)展及其組成要素展開探討,梳理國內(nèi)外脆弱性研究進(jìn)展,總結(jié)歸納脆弱性研究視角和評(píng)價(jià)方法,并著重對21世紀(jì)以來脆弱性研究的新進(jìn)展進(jìn)行分析和探討,指出脆弱性研究中存在問題以及未來方向。

1 脆弱性概念源起與發(fā)展

脆弱性一詞來自拉丁文vulnerare,是“可能受傷”之意[10],最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代末對自然災(zāi)害的研究,即通過災(zāi)害發(fā)生的可能性及其影響來辨識(shí)和預(yù)測脆弱群體的危險(xiǎn)區(qū)域。自此,研究學(xué)者開始關(guān)注自然災(zāi)害表現(xiàn)出不同的脆弱性[11- 12]。20世紀(jì)70年代后,專家開始研究生態(tài)系統(tǒng)脆弱性[13]；20世紀(jì)80年代初期,脆弱性的概念逐漸延伸到社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。目前,脆弱性概念和研究涉及災(zāi)害管理、生態(tài)學(xué)、地學(xué)、工程學(xué)、土地利用、可持續(xù)科學(xué)等方面[14- 16]。

根據(jù)Birkmann對脆弱性文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),脆弱性概念超過25種[17- 21]。最初自然系統(tǒng)脆弱性定義與“風(fēng)險(xiǎn)”概念相似,是指系統(tǒng)暴露于不利影響或遭受損害的可能性[22- 23]。隨著脆弱性研究滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域,脆弱性概念加入人文驅(qū)動(dòng)因素[24]。目前,脆弱性內(nèi)涵包含四層含義[19,25]：①脆弱性表現(xiàn)為系統(tǒng)內(nèi)部和外部的共同影響,系統(tǒng)內(nèi)部和外部要素之間存在相互作用；②研究脆弱性應(yīng)針對特定類型的擾動(dòng),不同擾動(dòng)情況下,系統(tǒng)表現(xiàn)出不同的脆弱性；③脆弱性表明系統(tǒng)內(nèi)部的不穩(wěn)定性,在遭受擾動(dòng)時(shí)會(huì)造成損失和傷害,且具有不可恢復(fù)性[26]；④系統(tǒng)對外界干擾和影響比較敏感。國內(nèi)外比較權(quán)威的是IPCC(2001)報(bào)告中的脆弱性定義,“系統(tǒng)易受或沒有能力應(yīng)對氣候變化的擾動(dòng),包括變率和極端事件而產(chǎn)生不利影響的程度,是氣候變異特征、變化幅度和速率以及系統(tǒng)敏感性和適應(yīng)能力的函數(shù)”[27]。

21世紀(jì)以來,全球氣候變化的背景下,國內(nèi)外學(xué)者重視可持續(xù)發(fā)展理論研究,脆弱性概念既考慮了系統(tǒng)內(nèi)外部條件影響,也將人類活動(dòng)納入脆弱性評(píng)價(jià)。因此,脆弱性組成要素表述為一個(gè)集合的概念,包括風(fēng)險(xiǎn)、易損性、邊緣化、自然災(zāi)害、敏感性、適應(yīng)能力、恢復(fù)力和彈性等[28- 29]。脆弱性要素之間有概念的混淆和重疊,沒有明確的界限。目前廣泛接受的脆弱性要素包括敏感性、暴露性、適應(yīng)能力[30]。敏感性是系統(tǒng)對各種災(zāi)害干擾的敏感程度,反映系統(tǒng)抵抗災(zāi)害干擾的能力,主要取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[31]。暴露性與“風(fēng)險(xiǎn)”有關(guān),反映系統(tǒng)遭遇危害的程度,取決于系統(tǒng)在災(zāi)害事件中暴露的概率,決定了系統(tǒng)在災(zāi)害影響下的潛在損失大小[32]。適應(yīng)能力是可以改變和調(diào)節(jié)的潛在狀態(tài)參數(shù),包括系統(tǒng)本身的適應(yīng)能力和人類適應(yīng)兩個(gè)層次[33],決定了系統(tǒng)在災(zāi)害事件中受損失的實(shí)際大小。脆弱性三要素及其相互關(guān)系如圖1所示。

縱觀國內(nèi)外幾十年的脆弱性研究進(jìn)展,脆弱性內(nèi)涵的理解由單一要素向多元要素變化、研究對象由單一系統(tǒng)向復(fù)合系統(tǒng)變化,國內(nèi)外學(xué)者提出很多重要的脆弱性理論和模型,推動(dòng)了脆弱性科學(xué)問題進(jìn)展,促進(jìn)脆弱性學(xué)科的形成,為脆弱性研究提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)和依據(jù)(圖2)。

圖1 脆弱性要素及相互關(guān)系Fig.1 Relationships of vulnerability elements

圖2 國內(nèi)外脆弱性研究重要事件Fig.2 Important events of vulnerability research at home and abroad

2 脆弱性研究方法

目前脆弱性評(píng)價(jià)方法主要有兩種：一是定性方法,在脆弱性研究初期使用較多,操作簡單,評(píng)價(jià)精度較低；另一種是定量方法,包括指標(biāo)評(píng)價(jià)法、基于地理信息系統(tǒng)(GIS)和遙感(RS)的脆弱性評(píng)價(jià)法和脆弱性函數(shù)模型評(píng)價(jià)法等。

2.1 定性評(píng)價(jià)方法

定性評(píng)價(jià)方法,是利用歷史數(shù)據(jù)和實(shí)地考察數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)脆弱性狀況,采用歸納與演繹等方法,從歷史演變、現(xiàn)實(shí)狀況和未來發(fā)展等方向?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行非定量的描述、刻畫和預(yù)測。

(1)歸納分析法

歸納法是以一系列經(jīng)驗(yàn)事物或者知識(shí)為依據(jù),尋找其服從的基本規(guī)律,并假設(shè)類似事物也服從相同規(guī)律的思維方法。脆弱性評(píng)價(jià)常使用歷史和實(shí)地考察數(shù)據(jù)作為依據(jù),尋找其脆弱性發(fā)展規(guī)律,進(jìn)而用于分析和預(yù)測脆弱性發(fā)展趨勢。

(2)比較分析法

比較分析法也稱對比分析法,是將兩個(gè)相互聯(lián)系的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,從而由一種指標(biāo)數(shù)據(jù)規(guī)律和本質(zhì)推算出另一種指標(biāo)數(shù)據(jù)的規(guī)律和趨勢。譬如橫向空間比較某一區(qū)域的脆弱性；或者縱向比較研究區(qū)不同歷史時(shí)期的脆弱性情況[34]。

2.2 定量評(píng)價(jià)方法

脆弱性評(píng)價(jià)的目的是探究脆弱性驅(qū)動(dòng)因素和演化機(jī)理,評(píng)價(jià)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài),維護(hù)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展,緩解外界壓力對系統(tǒng)脅迫。目前,很多脆弱性定量評(píng)價(jià)方法已被提出并得到應(yīng)用(表1)。

表1 脆弱性定量評(píng)價(jià)方法

脆弱性指標(biāo)評(píng)價(jià)法步驟包括：評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建、指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化、指標(biāo)權(quán)重確定和評(píng)價(jià)結(jié)果的解釋與應(yīng)用。首先,選取指標(biāo)時(shí)需要考慮系統(tǒng)內(nèi)部的功能和結(jié)構(gòu),同時(shí)兼顧外部環(huán)境與系統(tǒng)的相互作用關(guān)系,國內(nèi)外比較認(rèn)可的指標(biāo)體系類型有五種,具體描述參考表2。

表2 指標(biāo)評(píng)價(jià)體系類型

圖3 VSD框架一般形式Fig.3 The general form of the VSD framework

其次是指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化,多采用最大最小值標(biāo)準(zhǔn)化方法,對正向和負(fù)向指標(biāo)選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)化公式；然后是指標(biāo)權(quán)重賦值,國內(nèi)外學(xué)者使用的選取指標(biāo)權(quán)重方法有層次分析法(Analytic hierarchy process, AHP)[51- 52]、專家打分法[53]、平均權(quán)重法[54]、證據(jù)權(quán)重法(Weight of evidence, WOE)[55]以及其他統(tǒng)計(jì)方法[56]；最后是評(píng)價(jià)結(jié)果的解釋與應(yīng)用,通過分析研究區(qū)獨(dú)特的地理環(huán)境及脆弱性特點(diǎn)建立脆弱性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)脆弱性評(píng)價(jià)。但是,現(xiàn)有脆弱性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系多套用國外不同的理論模式,缺乏清晰的指標(biāo)因子解釋,在評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建過程中,存在層次與問題目標(biāo)定位不明確、針對性不強(qiáng)等問題,限制了脆弱性評(píng)價(jià)在決策實(shí)踐中應(yīng)用。

脆弱性函數(shù)模型評(píng)價(jià)法運(yùn)用函數(shù)模型評(píng)估脆弱性要素、系統(tǒng)內(nèi)在結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系[57]。國外學(xué)者Polsky提出暴露-敏感-適應(yīng)(VSD)模型,在“方面層-指標(biāo)層-參數(shù)層”三個(gè)維度建立脆弱性評(píng)估模型[58- 59],如圖3所示。許多學(xué)者在VSD模型基礎(chǔ)上進(jìn)行原創(chuàng)性研究,以VSD模型為框架,結(jié)合空間信息提出顯式空間敏感脆弱性(SERV)模型[60- 61]、生態(tài)敏感性-生態(tài)恢復(fù)力-生態(tài)壓力度(Sensitivity-Resilience-Pressure, SRP)模型[62]等。

3 脆弱性研究應(yīng)用視角演變

與全球氣候變化、可持續(xù)發(fā)展理論研究相適應(yīng),脆弱性研究由單一脆弱性研究發(fā)展到耦合系統(tǒng)脆弱性綜合研究。歸納總結(jié)國內(nèi)外脆弱性應(yīng)用視角演變情況,脆弱性在自然災(zāi)害、水資源系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)和復(fù)合系統(tǒng)等方向得到廣泛應(yīng)用(表3)。

表3 脆弱性研究視角

脆弱性是一個(gè)與資源環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和政府政策相關(guān)的概念,根據(jù)脆弱性內(nèi)涵和研究方向可以分為單要素脆弱性和耦合系統(tǒng)脆弱性。單要素脆弱性是以某一種具體要素或系統(tǒng)作為研究對象,如災(zāi)害、水資源、經(jīng)濟(jì)脆弱性等；耦合系統(tǒng)脆弱性從系統(tǒng)整體角度出發(fā),如城市、生態(tài)、人地耦合系統(tǒng)等。單要素脆弱性是耦合系統(tǒng)脆弱性的基礎(chǔ)和前提,耦合系統(tǒng)脆弱性需要在單要素脆弱性相互作用的前提下進(jìn)行集成分析。鑒于目前耦合系統(tǒng)脆弱性研究尚未形成完善的理論體系,在概念體系、分析框架、評(píng)價(jià)方法等方面還不統(tǒng)一,很難進(jìn)行精細(xì)量化的深入研究[105]。

4 脆弱性研究的新進(jìn)展

21世紀(jì)以來,國內(nèi)外學(xué)者對傳統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新,挖掘遙感等多粒度、多時(shí)相和多方位數(shù)據(jù)信息,著重分析人類活動(dòng)對脆弱性的影響,從多尺度分析脆弱性關(guān)鍵要素閾值與驅(qū)動(dòng)演化機(jī)理,完善了脆弱性綜合評(píng)價(jià)的理論與框架,極大地推動(dòng)了脆弱性研究的新進(jìn)展。

4.1 脆弱性評(píng)價(jià)方法完善與創(chuàng)新

4.1.1 完善指標(biāo)評(píng)價(jià)法

評(píng)價(jià)脆弱性的主要方法是指標(biāo)評(píng)價(jià)法,但存在脆弱性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系不一、指標(biāo)和權(quán)重選擇的主觀性很強(qiáng)等問題,因此,國內(nèi)外學(xué)者針對指標(biāo)評(píng)價(jià)法的弊端,探究指標(biāo)選取的方法：顯式空間脆弱性模型(SERV)、多重共線性診斷分析和粗糙集屬性約簡等方法[60,106-107]；對指標(biāo)權(quán)重選擇進(jìn)行改進(jìn)和完善： AHP法對熵權(quán)法的限制、熵權(quán)法對AHP法修正法[108]、最小信息熵計(jì)算綜合權(quán)重法[109]等。

4.1.2 與人工智能算法、模糊理論相結(jié)合

脆弱性評(píng)價(jià)涉及資源、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等因素的相互作用,脆弱性與人工智能、模糊理論的結(jié)合,能夠體現(xiàn)脆弱性要素之間的相互作用關(guān)系,解釋脆弱性成因與驅(qū)動(dòng)因素。傳統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)采用加權(quán)分析計(jì)算脆弱性評(píng)價(jià)指數(shù),在此基礎(chǔ)上,國內(nèi)外學(xué)者利用人工智能、模糊數(shù)學(xué)或突變理論等方法改進(jìn)指標(biāo)評(píng)價(jià)法：采用逼近理想解的排序方法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution, TOPSIS)[110]、突變級(jí)數(shù)法[111]、集對分析法[112]、基于梯形模糊數(shù)聯(lián)系數(shù)的評(píng)價(jià)方法[113]等；另外,在脆弱性模型構(gòu)建和評(píng)價(jià)分析方面進(jìn)行原創(chuàng)性研究,如采用非線性評(píng)估模型、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法(Data Envelopment Analysis, DEA)、基于松弛變量權(quán)重的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型(Weighted Slacks-based Measure, WSBM)、BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、障礙度評(píng)價(jià)模型、理想解-秩和比方法、多準(zhǔn)則決策分析與有序加權(quán)平均算子、監(jiān)督智能委員會(huì)機(jī)器(Supervised Intelligence Committee Machine, SICM)等方法對脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析[75,114-119]。

4.2 人為活動(dòng)影響下的脆弱性耦合系統(tǒng)時(shí)空分析與動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)

近年來,脆弱性評(píng)價(jià)從單一要素向人地耦合綜合研究轉(zhuǎn)換,從特定空間尺度或者某一時(shí)間截面研究向多時(shí)序多角度研究靠攏,從靜態(tài)評(píng)價(jià)向動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)換[120]。21世紀(jì)以來,脆弱性研究注重時(shí)間維度上動(dòng)態(tài)變化,探討驅(qū)動(dòng)因素的耦合作用[121]；在空間尺度上注重脆弱性跨尺度傳遞和轉(zhuǎn)移,促進(jìn)脆弱性過程機(jī)制研究。同時(shí),越來越多的學(xué)者認(rèn)識(shí)到脆弱性與人類活動(dòng)有著密切的聯(lián)系。2013年,IPCC第五次報(bào)告中明確了人類對大氣、水資源、冰凍圈以及生物化學(xué)循環(huán)的影響[122]。自然環(huán)境為人類提供生存和發(fā)展的必要條件,人類合理利用下能夠與外界資源達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,維持良性循環(huán)。因此,科學(xué)家和各領(lǐng)域?qū)W者從人地關(guān)系出發(fā),研究人為活動(dòng)影響下的耦合系統(tǒng)脆弱性動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)和分析[123- 124]。

4.3 脆弱性多尺度精細(xì)評(píng)價(jià)

不同時(shí)空尺度的脆弱性研究是深刻認(rèn)識(shí)、科學(xué)評(píng)價(jià)和有效管理災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)必須關(guān)注的重要科學(xué)問題[125]。系統(tǒng)多要素、多尺度產(chǎn)生的不確定性影響脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性,脆弱性評(píng)價(jià)在宏觀角度上表現(xiàn)為分散格局,體現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀況；在較小空間尺度上呈現(xiàn)集聚態(tài)勢,體現(xiàn)人口特征、公共資源分配等影響[126]。傳統(tǒng)的脆弱性評(píng)價(jià)研究大多集中市、省、國等區(qū)域尺度,針對縣域尺度相對較少[127]?？h域作為社會(huì)和生態(tài)最直接最基本的研究單元,在資源環(huán)境、經(jīng)濟(jì)社會(huì)方面與城市等區(qū)域尺度存在一定差別。近年來,系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)尺度由國家級(jí)、省、市研究向縣域方向發(fā)展,國內(nèi)外學(xué)者開展大量縣域脆弱性分析[128],從人地耦合系統(tǒng)角度討論多要素、長時(shí)序、小尺度區(qū)域系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)的研究意義和現(xiàn)實(shí)需求。另外,許多學(xué)者借鑒區(qū)劃和功能分區(qū)的思想,將研究區(qū)劃分為不同功能區(qū),根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)進(jìn)行針對性的性脆弱性評(píng)價(jià)[110,129],如武建軍等以全球農(nóng)業(yè)種植區(qū)為研究區(qū)域,構(gòu)建了全球農(nóng)業(yè)旱災(zāi)脆弱性指數(shù),完成了全球農(nóng)業(yè)旱災(zāi)承災(zāi)體脆弱性評(píng)價(jià)[130],這為社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)在不同適應(yīng)目標(biāo)下的脆弱性評(píng)估提供一個(gè)新思路。

4.4 多源遙感數(shù)據(jù)信息挖掘提取

隨著對地觀測技術(shù)發(fā)展,遙感數(shù)據(jù)呈現(xiàn)多元化,數(shù)據(jù)所包含的信息亟待提取、分析和利用[131]。現(xiàn)階段,國內(nèi)外學(xué)者多利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、普查數(shù)據(jù)等構(gòu)建脆弱性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系,由于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)受到政策、社會(huì)和人為因素的影響,脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)存在時(shí)間滯后、部分指標(biāo)值缺失等缺點(diǎn),不能實(shí)現(xiàn)脆弱性的時(shí)空分析和評(píng)價(jià)。遙感數(shù)據(jù)多粒度、多時(shí)相、多方位和多層次的特點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)對地表的全面反映,能夠?yàn)榇嗳跣詴r(shí)空分析提供足夠的信息和數(shù)據(jù)。

21世紀(jì)以來,國內(nèi)外學(xué)者開展基于遙感和地理信息系統(tǒng)的脆弱性評(píng)估[132-133],主要遙感數(shù)據(jù)包括Landsat、MODIS、ASTER等[110,134]。目前利用多源遙感數(shù)據(jù)信息的脆弱性研究包括：一是利用遙感數(shù)據(jù)的多時(shí)相特征,實(shí)現(xiàn)長時(shí)序脆弱性評(píng)價(jià)[19],如丁肇慰等利用1950—2013年的8個(gè)時(shí)期遙感影像數(shù)據(jù)對東北三江平原生態(tài)脆弱性時(shí)空動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行定量評(píng)價(jià)[135]；二是從遙感影像中提取與人類活動(dòng)有關(guān)的指標(biāo),說明人類活動(dòng)對脆弱性的影響[104]；三是利用脆弱性構(gòu)建早期預(yù)警系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)脆弱性預(yù)測。多源遙感數(shù)據(jù)信息挖掘提取已成為地理學(xué)及相關(guān)學(xué)科的研究重點(diǎn),要理解和分析系統(tǒng)內(nèi)在要素關(guān)系及與外部的相互作用,尋求合適的脆弱性研究方法,合理高效利用遙感數(shù)據(jù)信息。

4.5 脆弱性關(guān)鍵要素閾值研究

資源供給和環(huán)境條件是制約生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)的根本因素,資源供給和環(huán)境條件改變可能誘發(fā)系統(tǒng)發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能改變,甚至是突變或轉(zhuǎn)型[136]。因此,定量研究脆弱性關(guān)鍵要素閾值和邊界條件,能夠揭示系統(tǒng)演變、突變和轉(zhuǎn)型的內(nèi)在過程,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)研究[137]。國內(nèi)外對脆弱性要素閾值研究包括關(guān)鍵要素選取與閾值界定、基于關(guān)鍵要素閾值的脆弱性評(píng)價(jià)[135]：Radford提出生態(tài)閾值是生態(tài)系統(tǒng)從一種狀態(tài)快速轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的某個(gè)點(diǎn)或一段區(qū)間,推動(dòng)力來自某個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵生態(tài)因子微弱的附加改變[138]；Marina等綜合分析澳大利亞、非洲和南美洲等地區(qū)森林、稀疏草原和無樹狀態(tài)下的降水量變化,計(jì)算降水量變化閾值及脆弱性分布情況[139]。關(guān)鍵要素閾值揭示系統(tǒng)對干擾的反應(yīng)和系統(tǒng)內(nèi)在特性,在闡明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系、構(gòu)建區(qū)域可持續(xù)發(fā)展、系統(tǒng)閾值檢測與量化等方面有著重要理論和實(shí)踐意義。

4.6 脆弱性驅(qū)動(dòng)因素與演化機(jī)理綜合研究

隨著全球環(huán)境變化影響研究的加強(qiáng),特別是對于人地關(guān)系研究的深入,有關(guān)系統(tǒng)脆弱性驅(qū)動(dòng)因素與演化機(jī)理等綜合研究逐漸成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn),其研究內(nèi)容不斷擴(kuò)展、應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛并呈現(xiàn)學(xué)科綜合化的趨勢。首先,脆弱性研究演變機(jī)理分析,國內(nèi)外學(xué)者除分析系統(tǒng)脆弱性表現(xiàn)特征、評(píng)價(jià)結(jié)果和空間分異特征外,分析脆弱性驅(qū)動(dòng)因素及其相互作用關(guān)系,探究區(qū)域系統(tǒng)脆弱性長期演化機(jī)理[140]；其次是提出脆弱性預(yù)警防范機(jī)制,結(jié)合地區(qū)發(fā)展,從經(jīng)濟(jì)社會(huì)、資源環(huán)境等角度提出對策建議,研究探討系統(tǒng)面臨的危機(jī),從而建立預(yù)警防范機(jī)制[141]；最后是恢復(fù)和重建已破壞的系統(tǒng),系統(tǒng)遭到破壞表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)退化、功能衰退和生境變劣等,系統(tǒng)恢復(fù)和重建要求了解區(qū)域發(fā)展?fàn)顩r、脆弱性驅(qū)動(dòng)因素和內(nèi)在機(jī)理,提出針對性優(yōu)化對策,從而實(shí)現(xiàn)因地制宜[142]。

5 脆弱性研究總結(jié)與展望

從20世紀(jì)60年代脆弱性概念的提出,到21世紀(jì)與全球氣候變化、可持續(xù)發(fā)展等成為地學(xué)和生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。脆弱性研究由傳統(tǒng)的單一要素、單一系統(tǒng)分析發(fā)展為綜合時(shí)空尺度和動(dòng)態(tài)預(yù)測的耦合系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)；環(huán)境惡化和資源枯竭等問題使國內(nèi)外學(xué)者逐漸意識(shí)到在脆弱性評(píng)價(jià)中人類活動(dòng)影響的重要性；系統(tǒng)多要素、多尺度產(chǎn)生的不確定性促使脆弱性研究考慮評(píng)價(jià)尺度和區(qū)域問題,關(guān)注遙感數(shù)據(jù)中的多時(shí)相和多時(shí)序信息；資源環(huán)境要素變化影響社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)改變,脆弱性要素閾值研究揭示系統(tǒng)演變、突變和轉(zhuǎn)型的內(nèi)在過程；人地關(guān)系研究深入,探究脆弱性演變機(jī)理和驅(qū)動(dòng)機(jī)制,建立脆弱性預(yù)警防范機(jī)制?？v觀脆弱性發(fā)展的歷程,不僅體現(xiàn)了人類對資源環(huán)境系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解,也表現(xiàn)了人地關(guān)系、人類活動(dòng)與可持續(xù)發(fā)展關(guān)系?？梢哉f,脆弱性研究不僅是區(qū)域發(fā)展?fàn)顩r評(píng)價(jià)問題,也是涉及人類進(jìn)步與系統(tǒng)發(fā)展的哲學(xué)問題。

目前,真正意義上的人類社會(huì)和資源環(huán)境兩大耦合系統(tǒng)脆弱性理論和評(píng)價(jià)研究仍然是脆弱性研究的重點(diǎn)和前沿。辨析自然驅(qū)動(dòng)力和人文驅(qū)動(dòng)力對系統(tǒng)脆弱性研究有重要指導(dǎo)作用,科學(xué)利用時(shí)空特征對脆弱性分析,充分認(rèn)識(shí)人為活動(dòng)對耦合系統(tǒng)的影響,探究基于關(guān)鍵要素閾值的脆弱性評(píng)估,充分發(fā)揮脆弱性研究實(shí)踐價(jià)值。鑒于此,為進(jìn)一步解決脆弱性研究面臨的理論和實(shí)踐問題,需著力解決以下問題：

(1)理論基礎(chǔ)上,脆弱性研究應(yīng)集中于建立完善統(tǒng)一的內(nèi)涵與框架。多樣化的脆弱性概念容易造成研究思路和評(píng)價(jià)方法的混淆,同時(shí)造成不同領(lǐng)域的脆弱性成果交流存在一定的難處,不利于多學(xué)科交叉和共享。因此,要真正促進(jìn)脆弱性研究發(fā)展,在脆弱性概念框架統(tǒng)一和理論體系構(gòu)建方面亟待加強(qiáng)。

(2)技術(shù)方法上,脆弱性指標(biāo)評(píng)價(jià)應(yīng)注重指標(biāo)體系構(gòu)建與脆弱性機(jī)理聯(lián)系,結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況篩選指標(biāo)；脆弱性評(píng)價(jià)應(yīng)關(guān)注關(guān)鍵要素閾值,分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能變化的根本驅(qū)動(dòng)因素。因此,應(yīng)整合利用多源數(shù)據(jù),從時(shí)間序列和橫向空間兩個(gè)角度動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)脆弱性關(guān)鍵要素閾值,綜合生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及生境等特征建立脆弱性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系,運(yùn)用合理的脆弱性方法進(jìn)行區(qū)域長時(shí)序脆弱性動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià),真正實(shí)現(xiàn)脆弱性評(píng)價(jià)方法由靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、由定性到定量的轉(zhuǎn)變。

(3)實(shí)際應(yīng)用上,脆弱性研究重點(diǎn)應(yīng)注重將評(píng)價(jià)理論與實(shí)踐研究相結(jié)合,研究脆弱性關(guān)鍵要素及其相互關(guān)系,關(guān)注人為活動(dòng)影響,體現(xiàn)其對地區(qū)發(fā)展和規(guī)劃的指導(dǎo)意義。未來脆弱性研究應(yīng)關(guān)注關(guān)鍵要素對脆弱性的影響,研究關(guān)鍵要素閾值及基準(zhǔn)線范圍,關(guān)注其生態(tài)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等方面的研究意義。從單一要素和系統(tǒng)整體出發(fā),構(gòu)建脆弱性動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)、監(jiān)測和預(yù)測系統(tǒng),促使脆弱性評(píng)價(jià)系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化,使之更好的服務(wù)于區(qū)域研究和發(fā)展,從而為國家有關(guān)部門提供指導(dǎo)和參考,滿足國家和地區(qū)可持續(xù)發(fā)展需要。