自然災害與公共安全
——我國的現狀與差距

國家氣象中心 郭安紅 延昊 李澤椿 王月冬 諶蕓

自然災害與公共安全
——我國的現狀與差距

Natural disasters and public safety

國家氣象中心 郭安紅 延昊 李澤椿 王月冬 諶蕓

本文為中國工程院院士范維澄主持的中國工程院重大咨詢研究項目“國家公共安全科技發展戰略研究”之課題二“自然災害監測預警科技發展規劃研究”中的部分內容縮編。課題二由工程院院士李澤椿主持。專題二主要針對氣象災害、地質災害、海洋災害、地震災害、生物災害等自然災害的監測預警與應對，分析我國當前的技術優勢與不足、國際先進技術手段以及當前科技發展趨勢與科技需求等，凝練重大技術問題，提出自然災害監測預警科技發展規劃研究領域關鍵技術選擇建議。

公共安全：是指多數人的生命、健康和公私財產的安全。涉及的范圍包含生產安全，信息安全，食品安全，公共衛生安全，公眾出行規律安全、避難者行為安全，人員疏散的場地安全、建筑安全、城市生命線安全，惡意和非惡意的人身安全和人員疏散等。公共安全是國家安全和社會穩定的基石，是預防與應對各類重大事件、事故和災害、保護人民生命財產安全、減少社會危害和經濟損失的基礎保障，是政府加強社會管理和公共服務的重要內容。

自然災害：我國地形地貌復雜，自然災害多發，影響機理復雜。這里所說的自然災害主要包括氣象災害、地質災害、海洋災害、地震災害、生物災害等。

氣象災害

我國是一個氣象災害較多的國家，各地在不同的季節都會發生氣象災害，幾乎每年都會由此造成嚴重的人員傷亡和財產損失。氣象災害造成的損失占所有自然災害損失的70%以上，平均每年氣象災害造成的損失相當于GDP的2.12%，農作物受災面積平均每年為4518.7萬公頃；平均每年氣象災害受災人口3.84億人次，平均每年造成3761人死亡（圖1），

隨著全球氣候、生態、環境等的變化，我國極端性天氣氣候事件增多，暴雨、洪澇、干旱、雷電、大風、冰雹、強降水、沙塵暴、冰凍、大霧等氣象災害越來越頻繁，波及交通、通信、民航、鐵路、商業等多個領域，對公共安全造成了重大影響。例如，1998年長江發生全流域性大洪水，持續性暴雨導致江西、湖南、湖北、浙江等省發生嚴重洪澇災害；2008年初中國南方持續性低溫雨雪冰凍災害給貴州、湖北、湖南、安徽、江西、廣西等20個省（區、市）造成重大災害，受災人口達1億多人，直接經濟損失達到了500多億元，特別是對春運期間的交通運輸、能源供應、電力傳輸、通訊設施、農業及人民群眾生活造成嚴重影響和損失；2012年“7·21”北京特大暴雨引發房山地區山洪暴發，拒馬河上游洪峰下泄，房山轉移2萬多受災群眾，全市受災人口達190萬人，其中79人遇難，經濟損失近百億元。

圖1 1991-2012年氣象災害造成的GDP損失和死亡人數

建國以來，特別是改革開放以來，我國十分重視天氣預報、氣候預測和氣候變化、氣象災害預警以及交通、環境等應用氣象領域的技術發展，氣象預報和服務能力不斷提升。例如近5年來，24、48、72小時暴雨預報準確率提高了2.1%～6.5%，臺風路徑預報誤差下降了約13%～18%，精細化溫度要素指導預報準確率提高了約10%，臺風24、48小時路徑預報和沙塵暴數值預報水平達到了世界先進水平。氣象預報預測為國家防災減災宏觀決策、保障國家糧食安全和民眾衣食出行提供了方方面面的服務。但是相對于國家氣象防災減災需求和國際先進水平而言，我國在基于天氣預報的氣象災害預警方面仍存在較大差距。主要表現在：（1）天氣預報的準確率和精細化水平仍有待進一步提高。（2）高時空分辨率的災害性天氣種類、強度和落區，以及精細化氣象要素預報技術有待實現。（3）數值預報的變分同化技術、模式物理過程的優化改進以及模式產品的解釋應用水平與世界先進水平有較大差距。（4）氣象災害預警信息的發布需要進一步擴充渠道。（5）群眾對氣象災害的認知能力和防范能力需要進一步提高。

針對上述不足與差距，未來幾年亟需進一步發展以數值預報技術為重點的客觀天氣預報技術方法，開發衛星、雷達等遙感資料在天氣預報中的綜合和定量應用技術，研究災害性天氣演變的細致規律、物理模型、發生發展機理，開展基于交叉學科和建模的專業氣象和氣象災害風險評估技術體系建設，強化氣象信息質量監控和網絡系統的結構功能，以及專業平臺的技術集成、運行效率的改進和升級。

地質災害

由于我國山地（33%）、高原（26%）、丘陵（10%）占到了國土面積的69%，再加上地震、雪崩、突發強降水等災害多發、頻發，導致了地質災害點多面廣，防御難度極大。我國每年滑坡、崩塌、泥石流地質災害發生數量一般在2萬起以內，近十幾年造成的死亡失蹤人數基本在1000人以內（2000年前為2000人左右），造成的經濟損失有逐年大幅度增加的趨勢，近十年平均約為50多億元（圖2）。

滑坡、崩塌、泥石流是我國發生數量最多、分布范圍最廣、危害最嚴重的地質災害，主要分布在川滇山地、秦嶺、云貴高原、黃土高原、祁連山、太行山、燕山和長白山等地區。其中，95%以上的山體滑坡、崩塌、泥石流都是由強降水誘發的；此外，強降水誘發的地質災害多發、頻發時間主要集中在每年的汛期（5～9月）。例如，2010年8月7日舟曲發生特大山洪泥石流災害，據監測，8月7日08時至8月8日08時舟曲縣東南部的東山鎮降水量為96.3毫米，且降雨主要集中在7日23時至24時，1小時雨量達77毫米；位于舟曲縣上游的迭部縣代古寺降雨量為93.8毫米，降雨主要集中在7日20時至21時，1小時雨量達55毫米。

圖2 滑坡、崩塌、泥石流地質災害每年造成的死亡失蹤人數和財產損失

伴隨氣候變化和人類社會經濟快速發展，地質災害的發生有加重趨勢。一方面，在氣候變化背景下，極端強降水有頻發、多發的趨勢，因此其誘發的地質災害數量、規模、強度等都有增加和加重的趨勢。二是在經濟社會快速發展背景下，人類活動對地質環境干擾成倍增加，人類居住范圍擴展到地質環境脆弱區域，各種經濟設施更加值錢，使得地質災害對國家公共安全的影響和危害加大，導致的社會經濟損失加重。

我國在地質災害防御上主要采取“以防為主、防治結合”的方針，目前地質災害監測預報能力還不能適應地質災害防御的需要。在監測方面，降水監測站網（包括自動站、雷達等手段）對地質災害隱患點還沒有做到全覆蓋，且地質災害非專業監測的手段有待改進；在地質災害預報方面，對于降水誘發的地質災害預報需要空

間分辨1 km、時間分辨1小時、甚至于10分鐘的降水量值實時跟蹤預報，且需要上述空間分辨的每日降水量值預報，并且預報時效盡可能長，目前對于這種精細化、長時效強降水預報能力還十分有限。此外，在強降水誘發地質災害機理方面、地質災害預報技術、地質災害防御輔助決策系統以及通過教育與科普促進地質災害防治長效機制的建立等方面還有諸多工作要做。

風暴潮過后滿目瘡痍的海邊

海水漫過形成的冰凌

石碑上寫著“潮位+2.75米”，可以想像浪有多高

海洋災害

受氣候變暖及海平面上升的影響，風暴潮、海浪、海冰等海洋自然災害近十幾年來呈現上升的趨勢。“十一五”期間，海洋災害造成沿海地區直接經濟損失為746億元，死亡人數約1037人，相對于“十五”期間，直接經濟損失增加了18%。歷史上出現過多次死亡萬人以上的海洋災害事件，如1922年8月2日，從汕頭席卷而過的一次風暴潮，在幾個小時內吞噬了8萬條無辜的生命，傷殘者無以計數，這也是20世紀中國沿海地區生命財產損失最慘重的一次風暴潮。進入21世紀，隨著海洋預警預報水平和沿海海洋防災減災能力的提高，尚未出現過嚴重的海洋災害，但是潛在的危險仍然很大。如2013年5月26日19時～28日12時發生在渤海和黃海沿海的溫帶風暴潮過程，山東省因災直接經濟損失1.44億元，給沿海地區人們生活和財產造成了較大損失。

目前我國的海洋災害預報預警主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、溢油、赤潮（綠潮）預報和海岸侵蝕等。我國的風暴潮按照引發的天氣系統不同，分溫帶風暴潮和臺風風暴潮；海浪數值預報的預報范圍覆蓋全球大洋到中國近海到近岸區域；海冰的預報范圍包括遼東灣、渤海灣、萊州灣和黃海北部海域；在海嘯預警方面，對于發生在我國近海（渤海、黃海、東海、南海）的海嘯事件，國家海洋環境預報中心（國家海洋局海嘯預警中心）能夠在獲得地震參數5分鐘左右的時間內做出海嘯預警預報。在風暴潮、海嘯數值預報系統建設方面我國具有較強的自主研發能力，業務化應用的數值預報系統性能與國際主流預報機構水平相當，并且具有我國獨特的地域和技術特點，風暴潮漫堤預報、并行海嘯計算模型等方面甚至走在了國際前沿。但在赤潮（綠潮）的預警預測和防災減災研究方面仍凸顯很多問題，與發達國家相比仍存在不小差距。例如，我國近海滸苔的預報系統就是參考美國HAB-OFS來設計的，依靠衛星遙感圖片的解析和風場流場的數值預報對未來3天滸苔發生的水文氣象環境，漂移擴散的空間軌跡以及移動距離和速度進行預報；但是，由于缺乏現場同步觀測數據以及沒有考慮滸苔本身的生長繁殖過程，現階段我國的滸苔預報系統還不能對滸苔的潛在影響范圍和環境影響強度進行預測。對于海岸侵蝕、海水入侵等的監測預報我國才剛剛

開始。

從海洋災害的監測預報和防御來看，今后需要進一步加強海洋綜合觀測數據的獲取、處理、再分析能力和現場觀測能力，加強海洋災害致災機理研究，加強近海（岸）海洋災害預警預報能力建設，開展海洋災害風險評估和區劃。

地震災害

地震災害是世界上造成經濟損失最嚴重和人員傷亡最多的自然災害之一。大地震直接造成人員傷亡和經濟損失。1976年7月28日，唐山市發生7.8級地震，地震的震中位置位于唐山市區。這是中國歷史上一次罕見的城市地震災害，是建國以來造成人員傷亡和經濟損失最慘重的一次地震。2008年5月12日下午2時28分，汶川發生8級大地震，是建國以來破壞性最強、波及范圍最大的一次地震。此外，地震造成的次生災害包括火災、水災、毒氣泄漏、疫病蔓延、海嘯等。例如：地震時電器短路引燃煤氣、汽油等會引發火災；水庫大壩、江河堤岸倒塌或震裂會引起水災；公路、鐵路、機場被地震摧毀會造成交通中斷；通訊設施、互聯網絡被地震破壞會造成信息災難；化工廠管道、貯存設備遭到破壞會形成有毒物質泄漏、蔓延，危及人們的生命和健康；城市中與人們生活密切相關的電廠、水廠、煤氣廠和各種管線被破壞會造成大面積停水、停電、停氣；衛生狀況的惡化還能造成疫病流行等。

我國的地震事業以地震監測預報為基礎，以科技為支撐和引領，進行地震預報的理論探索和科學實踐，在對地震孕育機理初步認識的基礎上，應用經驗性預報方法，在中長期地震預測的十年尺度強震重點監視防御區判定、中期年度地震預測、以及短臨震情跟蹤判定等多方面取得了較好的成績。但是由于地球的不可入性，地殼介質組合的復雜性以及它們之間在受力后互相耦合的非線性，震源孕育邊界的不清晰性，地震現象的多樣性，大震樣本的稀遇性，前兆大小與干擾的同量級性以及干擾的多現性，前兆與非震動態的難區別性等，對于地震預報工作來說都是極大的挑戰和難以克服的。因而，從世界范圍來說，地震預報仍處于探索階段，尚未從科學上真正地掌握地震的孕育過程及發生規律。目前的預報方法主要是根據多年積累的大量觀測資料和震例而作出的經驗性預報，因而這種預報不可避免地帶有很大的局限性。當前對地震的孕育和發生的原理、規律雖然有了一些認識，但并沒有完全了解；能夠對某些類型的地震作出一定程度的預報，但還未能預報所有類型的地震；較大時間尺度的中長期預報具有一定的可信度，但短臨預報的成功概率還相對較低。從地震災害的監測預測以及災害防御來說，今后還有大量的工作要做，包括提升地震快速準確監測能力，探索地震孕育的機理和規律以提升地震預測預報能力，建立健全地震突發事件預警評估體系、加大地震監測預報的宣傳力度，以及發展城市及重大基礎設施主動減災技術和加強災后緊急救援的能力等。

生物災害

生物災害是指生物（包括動物、植物和微生物）過多過快繁殖（生長）而引起的對國家糧食安全、生態安全、經濟安全、公共安全和社會穩定造成危害的自然事件。根據危害對象的不同，大致分為：農作物病蟲害、森林病蟲害、畜禽和水產養殖動物疫病、生物入侵等生物災害。

我國重要的農作物病蟲、草、鼠害達1400多種，其中重大流行性、遷飛性病蟲害有20多種。1991－2013年我國主要農作物病蟲害平均發生面積約45億畝/年，糧棉油損失約6800萬噸/年（圖3）。我國農業有害生物監測預報工作主要由農業植保部門承擔，是目前從監測網絡、技術方法、標準規范、預警發布服務等各個層面較為完善、規范的一個生物災害監測預報預警領域。

新中國成立60年來，農業有害生物監測預警工作為各級農業部門指揮重大病蟲防治工作做出了重要貢獻。

圖3 1991-2013年全國農業病蟲害發生面積及損失

林業防治松毛蟲

東亞飛蝗蟲害

我國現有林業有害生物8000余種，能造成嚴重危害的達292種，年發生面積約1.6億畝，直接經濟損失和生態服務價值損失達880多億元，相當于全國林業總產值的十分之一。林業生物災害是“不冒煙的森林火災”，更是森林的“內傷”，具有很強的隱蔽性、潛伏性、暴發性和毀滅性，嚴重威脅著我國國土生態安全和人民生命財產安全。2007年至今林業有害生物適生范圍不斷擴大，發生期提前，世代數增加，發生周期縮短，發生范圍和危害程度加大，發生面積均維持在1.7億畝至1.8億畝之間。我國林業有害生物監測預報工作主要由林業局森林病蟲害防治部門承擔。

畜禽疫病主要包括口蹄疫、禽流感、炭疽、豬瘟、仔豬流行性腹瀉、豬繁殖與呼吸綜合征（豬藍耳病）、偽狂犬病。其中禽流感、炭疽為自然疫源性人（禽）獸共患傳染病，對我國養殖業和公共衛生的威脅不容忽視。目前中華人民共和國農業部獸醫局負責管理組織動物疫情監測、報告、調查、分析、評估與發布工作。2008年農業部對原《一、二、三類動物疫病病種名錄》進行了修訂，并發布了新定的一、二、三類動物疫病病種名錄。按照《中華人民共和國動物防疫法》要求，縣級以上人民政府按照國務院的規定，根據統籌規劃、合理布局、綜合設置的原則建立動物疫病預防控制機構，承擔動物疫病的監測、檢測、診斷、流行病學調查、疫情報告以及其他預防、控制等技術工作。

隨著國際貿易和旅游業的快速發展，有害生物入侵我國的頻次增加。目前入侵我國的外來生物已經確認有544種，其中大面積發生、危害嚴重的達100多種；在國際自然保護聯盟公布的最具危害性的100種外來入侵物種中，中國有50多種，涉及農田、森林、水域、濕地、草地、島嶼、城市居民區等幾乎所有的生態系統。由于中國南北跨度5500 km，東西距離5200 km，跨越50個緯度及5個氣候帶（寒溫帶、溫帶、暖溫帶、亞熱帶和熱帶），來自世界各地的大多數外來種都可能在中國找到合適的棲息地。我國長期以來實行進出境對外檢疫與國內檢疫分立的體制。進出境時由質量檢驗檢疫局負責審查，進入國內后檢疫由農業、林業等部門分別管理。在2004年我國建立了由農業部牽頭，環保總局、質檢總局、林業局、海關總署、海洋局等相關部門參加的全國外來生物防治協作組，農業部成立外來物種管理辦公室，專門解決外來入侵物種的問題。

建國以來，我國針對危害農業的幾種重大病蟲害開展了系統研究，包括東亞飛蝗、水稻“兩遷”害蟲等，基本上摸清了這些病蟲害發生演變的規律、預測預報的方法以及綜合防控的技術。但是，針對大多數病蟲害來說，發生演變的機理尚不明確，特別是隨著近年來氣候變化導致的我國降水溫度分布格局的變化，以及人類活動對生態系統的干擾，導致一些次要或偶發農林牧有害生物突發或常發成災，給人民生命財產造成損失；此外，針對大多數林業有害生物、畜禽和水產養殖動物疫病以及外來生物入侵方面的基礎性研究更是相對較少。此外，農林病蟲害的監測自動化程度尚不高，例如林業病蟲害的監測方法主要靠踏查，并且由于林業有害生物隱蔽性較高，監測難度大；同時，基于“3S”技術的農林病蟲害監測管理技術尚不完善，特別是利用遙感技術監測病蟲害的發生發展尚未開展起來。最后，針對目前生物災害預警防控中各職能部門“我管轄、我治理”的體制，迫切需要建立健全多部門、多學科聯合，科研與服務相結合的預報預警機制。