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气候变化是地质灾害发生的“外强迫因子” 精选

已有 2431 次阅读 2016-8-30 17:06 |个人分类:科普写作|系统分类:观点评述|关键词:地质,灾害,气候,地球,气象,暴雨,洪水| 气象, 气候, 地球, 地质, 灾害

气候变化是地质灾害发生的“外强迫因子”

作者:马志飞时间:2016-06-21 10:56 来源:《中国科技人才》2016年7期


美国著名科普作家比尔·布莱森所著《万物简史》一书中,有句话发人深省:“一个明显的事实是,我们不知道未来的年代是一个严寒气候,还是一个酷热的气候。只有一点是肯定的,我们生活在‘刀刃’上。”


一、气候变暖加速地质灾害发育过程

相对寒冷的大冰期和相对温暖的间冰期,在地球的历史上天然存在、周而复始,并有一定的周期性。

2016年1月13日,德国波茨坦气候影响研究所领头的科学家团队所开展的一项研究表明,在自然条件下,地球或在未来5万年内进入冰川期。然而,全球变暖正在扰乱冰川期的自然交替,很有可能已将下次严寒期推迟至10万年以后。

美国著名科普作家比尔·布莱森在其所著《万物简史》一书中写道:“在我们历史的下一阶段,将会看到大量冰盖融化而不是大量冰盖形成。如果所有的冰盖都融化,海平面将上升60米—有20层楼那么高,全世界所有沿海城市都会被淹没。更加可能的是,至少在短期内,南极洲西部的冰盖会塌陷。在过去50年的时间内,南极洲周围水域的温度增加了2.5摄氏度,冰盖塌陷已大大加剧。这一地区的地质构造特点使得大规模塌陷更有可能发生。一旦这种情况出现,全世界海平面将平均上升4.5~6米,而且速度很快。”该书有句话发人深省:“一个明显的事实是,我们不知道未来的年代是一个严寒气候,还是一个酷热的气候。只有一点是肯定的,我们生活在刀刃上。”

气候变化并非只造成海平面上升。据美国媒体2015年7月30日报道,有地质学家根据一项研究结果做过预测,在未来100年内,美国首都华盛顿的地势将下降约1.8米,这有可能导致它被水淹没,原因并不是海平面上升所导致,而是由于上一个冰河时代,它的附近曾有一个海拔约1.6千米的冰盖使该处隆起,现如今冰盖开始融化,结果导致凸起的土地缓慢下沉。地质学家打比方说:“这就好比是你坐在水床的一边,当你站起来的时候,凸起的部分就自动下沉。”

地质灾害的发生具有自身规律,需要一定的孕育时间。随着全球气候的变化,人们能够发现,很多地质灾害发育的速度明显加快了。许多学者认为气候变化是地质灾害发生的“外强迫因子”,对地质灾害的形成、孕育起到了越来越大的推动作用。根据联合国国际减灾战略机构(UN/ISDR)EM-DAT的统计数据,在1940~2012年间,全球共发生重大崩塌、滑坡、泥石流地质灾害649次,造成6.3万人死亡,有记录的经济损失约86.5亿元,在时间上,灾害发生的频次呈现出总体上升趋势,特别是20世纪80年代以后快速增加。气候变化与地质灾害究竟是一种怎样的关系,值得深思。

我国地质学者程谦恭等人,对中国大陆从公元前2600年至公元1910年这4510年间所发生的重大地质灾害进行统计分析后发现,这些灾害事件发生的频度和强度具有一定的周期性,其中最显著的群发期有10个,将其与太阳活动、降雨、冰川进退、海平面变化等数据对比研究后,得出结论:地质灾害群发时期,恰是中国自然环境演变的相对温暖湿润气候背景条件下,亦即气温升高,冰川消融后退,降雨量增加,黄土中古土壤发育、沙漠化相对逆转时期。学者黄长生等人对我国元朝以来史料记载的地质灾害进行详细研究后发现,自元代以来,我国共有4个地质灾害低发期和3个高发期,地质灾害发生的大周期为274~290年,而这3个高发期分别出现在气候持续降温期或持续增温期中,气候的持续递变,对应着地质灾害不断增强。学者殷志强等人的研究结果也证明了类似的规律,我国在百年尺度上的地质灾害高发期,响应于亚洲夏季风的强盛期;十年尺度上的地质灾害群发期,响应于年平均降水量。


二、极端气候变化诱发新地质灾害

一种地质灾害从孕育到发生,其中经历着复杂的过程,受到内外界多种因素影响。比如滑坡,影响滑坡的内部条件,包括岩土的性质、结构、构造和产状等;外部条件则主要有水的作用、坡面加载及振动、坡下不合理的开挖等,比如泥石流、沟谷的形态、汇水面积、岩土性质、植被覆盖情况以及降雨情况等都是重要的影响因素。通常它们之所以集中发生在每年夏季汛期,正是由于受到了外部条件降水的影响。短时强降雨,是最常见的极端气候现象,历史上由此而造成的地质灾害屡见不鲜。最典型的例子之一是,2010年8月7日发生于甘肃舟曲泥石流灾害,在一个多年平均年降水量不足200毫米的干旱地区,竟然在40分钟之内降了97毫米的大暴雨,如此罕见的极端气候条件直接诱发了特大泥石流灾害。

然而,近些年来,随着极端气候条件的变化,这种趋势稍微有所变化。我国西部一些山区在每年2月底之后便开始进入地质灾害的高发期,并诱发了一些新的地质灾害。究其原因,应与当地岩土性质或结构发生变化不无关系,最明显的就是冻土层的变化。

冻土层,是一种含有冰的各种岩石和土壤,广泛分布于世界高寒地区,原本此为一种相对稳定的岩土环境,然而近年来却灾情频发。

2002年9月20日夜,在俄罗斯北奥塞梯的科巴峡谷,发生了一起极其严重的滑坡灾害,150米厚的巨大冰块沿峡谷滑下,移动距离约20千米,结果造成100多人丧生。灾难之后的研究表明,这次滑坡缘于山体下部的永久冻土消融导致的冰川松动。2015年9月24日,《中国科学报》发表的一篇文章指出,美国阿拉斯加大学费尔班克斯分校的地质工程学家,对沿道尔顿高速公路的43处类似冻土碎裂面进行分析,而后证实阿拉斯加的气候变化促使滑坡形成,其中一个高度达20米的滑坡,每天平均移动1.4厘米,大规模、慢速移动的滑坡对道尔顿高速公路产生严重威胁,而这一切都是由于气候变化软化了它们原来的冻土支撑。地质工程学家称它们是“悬在头顶的严重地质灾害风险”。

相对于气候变化而言,地质灾害的发生往往具有一定的滞后性,这意味着无论是全球气候的持续变暖还是极端气候的反复出现,不会立即在地质体上反映出来,从气候影响到地质灾害需要经历一定的时间和一系列复杂的过程。这便给人类防灾减灾提供了准备和行动的时间,同时也给了人们广阔的研究空间。在对重大地质灾害进行治理的时候,我们不能仅仅局限于地质灾害现状,而需用长远的目光预测它们的发展趋势。正如有学者在《中国气象报》撰文探讨气候变化对我国重大工程的影响和挑战指出的那样:“在气候变化的背景下,重大工程的安全性、稳定性、可靠性和耐久性,以及运行效率和经济效益都受到一定影响。”因此,我们不仅需要加强这方面的研究,更需要在重大工程建设方面充分考虑气候变化及由此引发的地质变化,合理调整工程设计标准,提高人们对地质灾害的抵御能力。


三、地质灾害是防汛救灾防范重点

有一种雨,叫南方强降雨。有一种热,叫南方烘烤。今年入汛以来,我国南方多个省市都遭遇了强烈的暴雨袭击,边下雨边升温,高温多雨的天气让人们有点不知所措。这一切都与一场发端于2014年9月被称为“史上最强的厄尔尼诺”事件有关。由于赤道太平洋中东部的海水大范围持续异常偏暖,大气环流系统的相互作用对全球气候产生了深远影响。

与之形成鲜明对比的是,今年春节期间,罕见暴风雪天气重创了美国东北部地区,我国也出现了大规模寒潮天气,以至广州的天空都飘洒了几片雪花。当人们已经形成全球正在变暖的共识之后,反复出现的这种忽冷忽热的极端天气,不禁让人们怀疑全球究竟是变暖了还是变冷了。然而不可否认的是,这种极端天气的变化频率和强度有愈发强烈之势,这正是全球气候变化的集中反映。

防汛救灾,不仅仅是要抵御肆虐的暴雨和洪水,随之而来的地质灾害也是人们需要防范的重点。天气的变化对地质灾害具有直接的诱发作用,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷,这些突发地质灾害通常集中爆发于持续降雨和短时强降雨等极端天气条件下,在不同的月份,地质灾害发生的概率明显不同,所以,每年的汛期都是对地质灾害防治工作的严峻考验。从长时间的气候变化角度考虑,比如不同的年份、不同的十年、不同的百年,这些时间段的气候变化对地质灾害的影响究竟有多大,未来我们需要采取哪些措施应对这种变化,迄今为止,关于这方面的研究成果还很少。



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