基于可公度方法的陕西及邻近地区重大自然灾害发生趋势探讨＊

延军平,闫军辉,白 晶,王 娟,王新华

(陕西师范大学旅游与环境学院,陕西西安 710062)

一般认为,在全球变化背景下,重大自然灾害的发生频率在加快。陕西位于中国中纬度地区,具有气候变化的敏感性。气候变化将导致一定的重大灾害发生,即气候变化会增加自然灾害的发生频率。本文以陕西(或可能要影响到陕西)重大自然灾害发生趋势为例,对未来几年发生重大自然灾害事件的可能性进行分析,旨在引起人们的关注和预防。

1 灾害趋势研究方法

(1)如果本文应用可公度方法所研究灾害实际发生,就可认为该灾害符合可公度规律,并不是根据可公度规律应该发生。

(2)关于灾害事件的可公度结构选择标准是(其中最少有一组数据达到),6个灾害事件的成组要求是2组以上,9个灾害事件的成组要求是3组以上,12个灾害事件的成组要求是4组以上,20个灾害事件的成组要求是5组以上。如果是双周期规律可以适当放宽要求。

(3)可能性概率的计算:即T=m/n,式中,T为预测年份发生的可能概率,n为用于预测的总灾害事件次数,m为参与实际预测的灾害次数。不参与实际预测的各种周期,只表明该灾害事件的其它可公度规律性,同样也具有实际意义。

(4)不漏报的置信水平计算:即(1-α)=rn/n+1[1],式中,(1-α)为不漏报的置信水平,意为在n次参与预测的事件中,有rn次事件在预先假定的条件下和预测符合。

(5)定性预测的可能性划分:＞99%为基本可能,90%～99%为很可能,66%～90%可能,33%～66%为不完全可能,10%～33%为不太可能,＜10%为很不可能,＜1%为非常不可能。

(6)几种可能不具有可公度特征的情况。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灾害都可以使用该方法。不具有可公度特征的情况主要包括:历史上无大灾害的地方;缺乏历史资料的地方;资料不完整的地方;经计算,历史资料不符合可公度方法的地区及其它不适用的方面。

2 灾害趋势研究步骤

(1)通过可公度方法计算,确定预测目标年份。

(2)研究不同的可公度结构,寻找不同的周期性。

(3)计算预测结果的可能性,检验预测水平。

(4)构建结构关系,绘制具有时间对称性特点的2组以上的“蝴蝶结构图”,探索时间对称性,进一步确认预测年份。

3 物理机理讨论

(1)本文趋势研究中所揭示的可公度规律,可以认为是物理能量释放过程的反映,具有物理规律性。

(2)地壳运动整体观认为[2],自然灾害系统是地球系统的一部分,其规律服从地球系统的发展演化规律和全球变化,并受着太阳及其它天体活动的影响和制约。

(3)太阳能量变化具有周期性,地内能量释放也有周期性。灾害级别不同,能量积累与释放的时间间隔不同,灾害规律也不同。一般来说,太阳系原因可以精确到年,月地系统原因可以精确到月,地球自转速度变化原因可以精确到日。

(4)大气运动或气候变化具有韵律性,可公度规律是天气现象韵律特征的表现之一。

(5)灾害事实的统计规律就是物理基础的表现,是“内病外症”的表现。没有内在的物理基础,就没有外在的可公度规律。

(6)既然过去的灾害事件符合可公度特征,那么,未来的灾害事件,也应该在一定程度上符合可公度规律。

(7)理论物理学认为[3],“我们钻的越深,发现自然显得越简单。”“自然的基本设计是美丽的单纯。”

4 灾害趋势研究实证案例(蝴蝶结构图)

学者们主要研究灾害发生的趋势,职能部门重在做出灾害趋势预测,政府部门则为了减少灾害损失而发布灾害预报。

我们在继续应用可公度方法对陕西省及有可能波及陕西省的重大自然灾害进行趋势研究的基础上[4],就自然灾害的时间对称性结构即蝴蝶结构图进行探讨。文中出现的蝴蝶结构图,均在一定程度上反映出重大自然灾害的时间对称性特点。

所谓蝴蝶结构图,就是形状类似于美丽的蝴蝶;所谓时间对称性,就是蝴蝶结构图反映出的等时间间隔特点。也可以认为,可公度特征是不同长度的周期叠加以后表现出的混合规律,它比周期性更为复杂,是更深层次的规律,需要我们不断去发现和探索其规律性,逐渐发掘它对重大自然灾害的预测功能。

(1)黄河洪水灾害趋势

图1为黄河洪水灾害具有可公度特征的蝴蝶结构图。黄河中下游发生的洪水灾害,也有可能要波及到陕北及关中部分地方。经计算,2010年黄河发生大洪水的可能概率为58.3%。不漏报的置信水平为53.8%。

图1 黄河洪水灾害的可公度结构(图中数据为二者间隔年数,下同)

(2)长江上游洪水灾害趋势

图2为长江上游洪水灾害具有可公度特征双蝴蝶结构图。长江上游发生的洪水灾害,也有可能要波及到陕南部分地方。经计算,2012年长江上游发生洪水灾害的可能概率为42.8%。

图2 长江上游洪水灾害的可公度结构

(3)关中特大干旱灾害趋势

图3为关中特大干旱灾害具有可公度特征的蝴蝶结构图。经计算,2019年关中发生特大干旱的可能概率为66.7%。不漏报的置信水平为57.1%。

图3 关中特大干旱灾害的可公度结构

(4)关中雨涝灾害趋势

图4为关中雨涝灾害具有可公度特征的蝴蝶结构图。经计算,2009年和2013年关中发生雨涝灾害的可能概率分别为53.3%、46.7%。

图4 关中雨涝灾害的可公度结构

(5)川滇地区≥7.2级地震趋势

图5为川滇地区≥7.2级地震具有可公度特征的蝴蝶结构图。川滇地区发生的地震灾害,也有可能要波及到陕西部分地方。经计算,川滇地区2010年发生≥7.2级地震的可能概率为54.5%,不漏报的置信水平为50%。

图5 川滇地区≥7.2级地震的可公度结构

(6)中国大陆≥8级地震趋势

图6为中国大陆≥8级地震具有可公度特征的蝴蝶结构图。中国大陆发生的地震灾害,也有可能要波及到陕西部分地方。经计算,2012年中国大陆发生≥8级地震的可能概率为55.6%,不漏报的置信水平为50%。

图6 中国大陆≥8级地震的可公度结构

5 结论

(1)积极适应自然灾害。适应气候变化首先要适应自然灾害。重大自然灾害的趋势研究是科学研究的重要内容,探索规律性,提高预见性,减少灾害损失是根本目标。同时,在全球变化影响下,自然灾害已经成为常见现象,我们不需要惊慌失措,但要积极面对,不断提高应对自然灾害的能力。加强和重视自然灾害趋势预测工作,就是积极适应气候变化,适应自然灾害。

(2)加强灾害趋势研究。陕西是一个自然灾害比较严重的省份之一,必须从战略高度重视自然灾害趋势研究及灾害预防工作。建议组织有关专家攻关,进一步梳理陕西重大自然灾害的规律,提出趋势研究意见,供政府决策参考。

(3)鼓励低碳消费。适应气候变化与自然灾害是一个重大问题,但必须有老百姓的自觉行动。建议鼓励和刺激低碳生产,倡导低碳消费,降低诱发自然灾害因素的强度,在一定程度上减少重大灾害的风险。

(4)灾害趋势研究为阶段性研究结果。可公度方法是一种灾害趋势研究方法,仍需要不断丰富和完善。我们提出的“蝴蝶结构图”,是可公度方法关于时间结构认识的新的表达,其研究还需要不断深化。

重大自然灾害趋势研究肯定不会这么简单,该文的趋势研究结论,仅为部分阶段性研究结果。

[1] 翁文波.预测论基础[M].北京:石油工业出版社,1984:131.

[2] 高庆华.地壳运动整体观在自然灾害综合研究中的应用[M].北京:气象出版社,2008.

[3] 徐一鸿.可畏的对称[M].北京:清华大学出版社,2005:15,9.

[4] 龙小霞,延军平,孙虎,等.基于可公度方法的川滇地区地震趋势研究[J].灾害学,2006,21(3):81-84.