中国科学院院士  陈顒

过去篇

1  地震灾害

作为人类面临的一种主要自然灾害，天然地震(Earthquake)的历史源远流长。中国最早关于地震的报道是在公元前1831年。更早的地震文字记载包括象形文字记载是在中东和阿拉伯，在这些地区，我们可以把地震记载追溯到公元前4000年。地震给人们的印象就是一场灾难。大的地震导致历史上一些最重大的灾害，没有其他自然现象能在那样大的面积、那样短的时间里，造成如此大的破坏。希腊历史学家希罗德(Herodotus, 公元前484～ 425)在他所著的《历史》一书中，选出了一些世界的宏伟建筑，并称之为人类奇迹。后来，不少希腊历史学家继承了这一

工作，在公元前2世纪时，从他们知道的北非、中东和地中海沿岸地区的城市中，挑选了七大宏伟建筑，合称为古代世界的七大奇迹(Seven Wonders of the Ancient World, 图1)。今天，在古代世界的七大奇迹中，除埃及的金字塔尚残存外，其余的六大奇迹都被地震彻底摧毁了。地震的威力可见一斑。

地震到底是怎么回事呢？这是人们一直在思考、探索的问题。古代日本人认为是一种鲇鱼(catfish)翻身造成了地震；印度人认为是地下的大象发怒引发了地震；古代中国人则把地震归因于抽象的“阴阳失调”，当然这些都是在科学前时代对于地震的某些想象罢了。真正对地震的科学认识始于东汉132年张衡候风地动仪的出现。候风地动仪是基于一种对于地震本质性的科学理解，即地震是一种远方传过来的地面震动。而这一概念直到18世纪才被西方科学家所重新确认。候风地动仪的出现以及它所基于的这样一种科学，思想实际上代表了地震科学的开始。而现代地震学则开始于19世纪末精密地震仪的出现。从地震科学诞生之日起，它一直沿着两个方向发展：第一个方向是认识地震；第二个方向则是利用地震。

 

 

 

 

图1  今天，在古代世界的七大奇迹中（巴比伦空中花园、阿波罗青铜巨像、土尔其卡里亚王陵、希腊月亮女神庙、宙斯雕像、埃及亚历山大灯塔、金字塔），除埃及的金字塔尚残存外，其余的六大奇迹都被地震彻底摧毁了

 

2  认识地震

地震作为一种自然现象，它有大有小，大到可以使山崩地裂、房倒屋塌，小到人体根本感觉不到、只有灵敏的仪器才能记录到。我们把地震的大小也就是地震所释放的能量用震级(magnitude)来表示，通常用到的是里克特震级即里氏震级，它是根据地震仪记录到的地震波幅度的对数来进行标度的。地震释放的地震波能量与震级有下列关系(能量以尔格计)：

从上式可以看出，不同震级地震的能量差别是很大的。震级每大一级，地震的能量就大10^1.531.6倍，即2级地震的能量是1级地震的31.6倍，3级地震的能量则是1级地震的10^1.5+1.5=1000倍。所以，尽管小地震数目比大地震多得多，但总能量中的大部分仍是由大地震释放的。

地震的能量到底处于什么数量级上呢？我们可以来做几个比较。如果把1945年美国扔在日本广岛的原子弹(相当于2万吨标准TNT炸药)埋在地下十几公里处让它爆炸，相当的震级是5.5级；而唐山地震则相当于2800颗这样的原子弹在地下爆炸，可见地震的能量是十分巨大的。我们还可以把自然界中的各种现象在能量上作一个排序。图2是以尔格表示的能量图，最低的能量是10¹⁴尔格，最高的是10³²尔格。天上闪电的能量大概相当于10¹⁶尔格。现在已知最大的能量大约为10³²尔格，这是7000万年前，一个直径10公里的天外星体以每秒20公里的速度撞到地球上，产生了大量灰尘，使地球变成了一个黑暗的世界，有的学者认为正是这场灾难导致了恐龙的灭绝。这个能量是现在我们所知道的最大的。在这样一个广阔的能量图中，地震(图中的红点)大约位于其中部，例如，唐山地震约相当于10²³尔格。可见，地震作为地球上的一种自然现象，它的能量对于人类社会乃至整个自然界的影响都是相当大的。这是我们关于地震的第一点认识。

关于地震方面的第二点认识是我们已经知道地震在地球上的分布不是完全没有规律的，也不是完全有规律的，即地震活动是规律性与随机性共存。从全球地

 

图2  自然界各种事件的能量排序

震震中分布图(图3)上可以看出，地震主要分布在3个地震带上。首先约70%的地震分布在环太平洋地震带，包括日本、台湾、美国加州圣安德列斯断层区等著名的地震活动区。值得注意的是，并没有环大西洋地震带，也没有环印度洋地震带。第二个地震带是从地中海到喜马拉雅的欧亚地震带，其上地震分布的特点是比较分散，不象环太平洋地震带那么集中、那么有规则，欧亚地震带约占全球地震的15%左右。第3个地震带是沿着各大洋洋中脊分布的洋脊地震带，约占5%左右。全球地震的这种成带分布可以用板块学说来解释。板块学说认为，地球的岩石圈是由若干刚性块体组成的，板块内部相对比较稳定，各板块之间则发生俯冲、碰撞、剪切等多种作用，正是板块之间的相互运动造成了地震的孕育和发生，所以，大多数地震都分布在板块的边缘地区。

 

图3  全球强震分布与板块构造（图中的红点代表地震的震中）

全球的地震基本上分布在这3个地震带上，但仍有约10%的地震不是那么有规律，而是分布在这些地震带之外、离板块边界相当远的地方，这就是所谓的“板内地震”。典型的如美国的新马德里地震带，它远离板块边界，却频繁发生大地震，其发生机制仍然是个未解之谜。这些板内地震应当用板块运动以外的机制来解释。

我们对于地震的第三点认识是关于地震频度的。如前所述，地震有大有小，那么到底是大的多还是小的多呢？我们已经知道，小地震比大地震要多，即震级越大地震数目越少，而且这种多少是有一定比例关系的，即9级地震数目与8级地震数目的比值等于8级与7级地震数目的比值，也等于7级与6级地震的比值，这样可以依此类推下去。有趣的是，这种现象我们在自然界中遇到了很多，比如说，千年一遇的洪水与百年一遇的洪水数目的比值等于百年一遇的洪水与十年一遇数目的比值，还有天上的星星一等星与二等星数目的比值等于二等星与三等星的比值，等等，这些比值都是比例常数，都存在一个幂指数关系，这好像是自然现象的一个共同规律。而在地震学中这个现象发现得很早，这就是著名的古登堡─里克特关系(G-R关系)，即若以表示震级大于的地震数目，则与之间有幂指数关系：(其中，为常数)。从中可以容易推出常数。

对于地震，我们没有认识到的东西仍然很多，如地震的形成机制及其发生发展过程等等，尤其是地震预报，依然是一个世界性的科学难题。尽管如此，我们在利用地震方面却取得了长足的进步。这可能会让很多人感到奇怪，因为在一般人的眼里，地震无疑是危害人们生命和财产安全的罪魁祸首。但在地震学家和物探人员的眼中，地震则是“照亮地球内部的一盏明灯”和勘探地下资源的一把利器。

3  利用地震

当前人类早已进入空间探测的时代，人造卫星及航天技术的应用已使得过去“上天无路”的情况变成了“上天有路”，然而，“入地无门”的情况仍然存在。至今为止，人类花费巨资挖掘的几口超深钻井深度不过十几公里，这与地球6371公里的半径相比实在是微不足道。如果将地球比作一个鸡蛋，则这些钻井连蛋壳都还没穿透。所以，对于地下，我们无法通过直接采样来研究地球内部物质的组成及演化。那么，今天我们关于地球内部的知识都是怎么得来的呢？这在很大程度上要归功于地震波。

地震作为地球内部的一种震动，发生的时候会产生一系列波动即地震波，而地震波是目前我们所知道的唯一一种能够穿透地球内部的波。震源发出的地震波会通过地球介质向各个方向传播，从而可以在世界各地通过地震仪记录到。地震仪记录到的地震波形包含了震源性质、地球介质特性和地震仪本身特性等三方面的信息。地震波在不同介质中传播的速度不同，通过分析地震记录，我们不仅可以知道震源的方位、深度、震级的大小，而且可以得到地下介质的分布信息。地震波在地下一些物质分界面上会发生反射、折射和散射，通过分析反射波、折射波，我们还能获得地下各种界面的信息。现在我们已经知道地球可以分为地壳、地幔和地核，地核又包括一个液态的外核和一个固态的内核(图4)。

 

图4  固体地球的内部结构，我们可以将地球大致分成地壳、地幔和地核

获得地球这种分层结构的大事年表可简要列举如下。

1906年奥尔德姆（Oldham, R. D.，1858～1936）首先试图从地震波穿过地球的时间来推断整个地球内部构造。

1909年莫霍洛维奇（Mohorovicic, A.，1857～1936）根据近震初至波的走时，算出地下56公里处存在一个间断面，间断面以上物质的平均速度为5.6公里/秒，以下物质的速度为7.8公里/秒。后来发现，无论是海洋还是大陆，绝大多数地区都存在这个间断面，通常称它为莫霍界面，其平均深度约为30公里，莫霍界面以上的部分称为地壳，以下的部分称为地幔。

1914年古登堡(Gutenburg, B.，1889～1960)根据地震体波的“影区”确认了地核的存在，并测定了地幔和地核之间的间断面，其深度为2900公里。这个数值相当准确，直到现在也改进不多。根据地核不能传播横波(地震波的一种，不能在液体中传播)的特性，地震学家又推断出地核是液态的。

1936年莱曼（Lehmann,I.，1888～1993）通过对体波“影区”的进一步研究，发现了在液态的地核中还有一个固态的地球内核。

1996年中国旅美学者宋晓东通过研究穿过地核的地震波，推断出内核旋转速度要比外核快，这个发现进一步加深了人类对地球的认识，被评为该年度美国十大科学新闻之一。

现在随着全球数字地震台网的建立和更多地震资料的获得，人们正在向着认识地球的细微结构方面发展。

利用地震波的另外一个重要方面是地震勘探，地震勘探的历史可以追溯到19世纪中叶。早在1845年马利特（Mallet,R.）就曾用人工激发的地震波来测量地壳中弹性波的传播速度。而在第一次世界大战期间，交战双方都曾利用重炮后坐力产生的地震波来确定对方的炮位，这些可以说是地震勘探的萌芽。由于地震勘探具有其他地球物理勘探方法所无法达到的精度和分辨率，所以，在石油和其他矿产资源的勘探中，用地震波进行勘探是最主要和最有效的方法之一。各种矿产资源在构造上都会具有某种特征，如石油、天然气只有在一定封闭的构造中才能形成和保存。地震波在穿过这些构造时会产生反射和折射，通过分析地表上接收到的信号，可以对地下岩层的结构、深度、形态等作出推断，从而可以为以后的钻探工作提供准确的定位。

利用地震的方面还很多，例如，2000年8月，俄罗斯库尔斯克号潜艇沉入巴伦支海时，没有人想到要去告诉地震学家。但是，2001年1月，正是地震学家使得这场灾难起因的争论最终得以结束：波罗的海地震台记录到了库尔斯克号上爆炸产生的可说明问题的震动。这一证据表明，这场悲剧是当潜艇在水面上时，艇上的一枚鱼雷意外引起的，随即在深部发生了几枚鱼雷爆炸。而俄罗斯当局早先将这一事件归罪于一艘不明身份外国潜艇的碰撞。又如，图6是2001年，美国纽约世界贸易中心被飞机撞击直至倒塌时，在离它34公里的Palisades地震台留下的记录，从这张记录中可以清楚的了解整个事件的时间进程。

其实，地震学的应用还远不止以上这些。目前用地震的方法预测火山喷发取得了很大的进步；对水库诱发地震的研究可以为大型水库提供安全保障，如在我国正在兴建的三峡工程中，库区地震灾害的研究就是工程可行性论证的重要内容之一；对矿山地震的监测是保护矿山安全的重要手段之一；地震学还可用于对行星的探测，通过对行星自由振荡的研究可以揭示行星内部大尺度结构。因此，地震可以说是一把双刃剑，一方面它给人们带来了深重的灾难，另一方面，如果我们懂得分析利用它，它也能给人类造福。

 

 

图5  利用地震波查明俄罗斯库尔斯克号潜艇的沉没原因（2000年8月，俄罗斯库尔斯克号潜艇沉入巴伦支海时，没有人想到要去告诉地震学家。但是，2001年1月，正是地震学家使得这场灾难起因的争论最终得以结束：波罗的海地震台记录到了库尔斯克号上爆炸产生的可说明问题的震动。这一证据表明，这场悲剧是当潜艇在水面上时，艇上的一枚鱼雷意外引起的，随即在深部发生了几枚鱼雷爆炸。而俄罗斯当局早先将这一事件归罪于一艘不明身份外国潜艇的碰撞）

 

 

 

 

图6 离美国世界贸易中心34公里的地震台，记录了9·11事件的全部时间进程

 

现在篇

1        21世纪是一个 “城市”世纪

联合国的统计资料表明，人口城市化趋势在不断地加速发展。1950年不到30%的世界人口生活在城市；而现在，近一半的人口(25亿)生活在城市。

从1950～1995年，全世界百万人口以上的城市数目由83个增加到325个，差不多增加了3 倍，这种趋势在第三世界国家尤为明显，同一时期城市的数目增加了5倍(图7，表1)。2000年，全世界人口超过100万的大城市已有325个，超过1000万人口的超大型城市有20个。预计到2015年，全世界将有358个超百万人口和27个超千万人口的特大城市。

根据世界人口城市化的趋势，1993年，联合国东京会议称“21世纪是一个新的城市世纪”。

2001年，联合国在纽约召开“Insanbul +5”特别联大，联合国秘书长安南（Kofi  A  Annan）在“全球化世界中的城市”报告中指出：“世界已进入城市千年，现在人类几乎近一半的人口居住在城市，预计城市人口的数量继续保持上升的趋势，特别是在发展中国家。”

图7  全世界的城市化趋势(生活在城市人口的百分比)

表 1 世界百万以上人口城市的数目

 

城市化的问题在中国长期以来并没有引起足够的重视。最近的资料表明，城市化的趋势在中国和全世界是一致的。2000年第5次全国人口普查结果显示，截止2000年，我国大陆地区城市数目已达667个，我国大陆地区居住在城镇的人口为4.56亿人，占全国总人口的36.09%（中国人口统计年鉴，2001），图8为中国大陆地区城镇人口比例变化图。

图8　中国大陆地区人口城市化趋势（中国人口统计年鉴，2001）

从整体上看，中国城市化水平低于世界平均水平。1990年，城市化水平为26%，而世界1990年平均水平为30%。但是，中国的城市化进程已进入了“加速阶段”：2000年城市化为36.1%。和发展中国家城市化发展势头迅速而猛烈一样，中国城市化率到2025年预计在55%～60%左右，城市人口从2000年的4.56亿增加到2025年的8.3～8.7亿，几乎要翻一番。中国将成为世界城市化的重要推进器。

图9  中国城市数目随时间的变化

诺贝尔经济奖获得者斯梯格利茨（Stiglize）2000年7月在世界银行中国代表处说：“中国的城市化和美国的高科技发展将是深刻影响21世纪人类发展的两大课题。”

2  灾害损失比GDP增长得更快

随着城市化发展速度逐渐加快，社会财产价值不断增长，包括地震在内的各种自然灾害越来越严重。我们分别对50，60，70，80和90年代每10年的自然灾害进行了统计，结果见表2和表3。

表2  20世纪后50年每10年重大自然灾害的统计

时间	1950～1959	1960～1969	1970～1979	1980～1989	1990～1999
灾害数目	20	27	47	63	82
经济损失(亿美元)	385	690	1242	1929	5358

资料来源：慕尼黑再保险公司，2002。

表3  20世纪后50年每10年自然灾害的相对比较

时间	1990:1980	1990:1970	1990:1960	1990:1950
事件数目比	1.3	1.7	3.0	4.1
经济损失比	2.8	4.3	7.8	13.9

资料来源：慕尼黑再保险公司，2002。

灾害的定量统计与对比是一个十分困难的问题，由于灾害性质（天灾、人祸）和统计指标体系的不同，不仅在中国，而且在世界其他国家，都存在灾害定量化的问题。世界上大的跨国再保险公司，对于全球的自然灾害统计，有比较统一的指标体系，而且，灾害的理赔必须要求有定量化的基础，所以，再保险公司的数据相对客观和可信。图10 是德国慕尼黑再保险公司统计的1950～2002年的全球各种自然灾害，图中的实线是保险公司实际的赔偿损失，而虚线是估计的灾害损失。从图10可以看出，在过去的半个多世纪中，随着人口的城市化和社会财富的增加，自然灾害越来越严重，自然灾害造成的损失越来越增加。

值得注意的是，过去半个多世纪也是全球经济迅速发展的时期，是否灾害损失和经济发展保持同步的增长？

为了比较经济发展和自然灾害的增长速度，我们采用国内生产总值(GDP-Gross Domestic Product)作为社会财富的一种度量（Chen等，1998），经济越发达，GDP就越高。世界银行的年度统计报告中提供了全世界以及各个国家的社会财富多少（World Bank，2002）。另一方面，从全球再保险公司可以获得每年自然灾害造成的经济损失。1980～2001 年间的统计结果见表4。

图10  过去半个多世纪全球自然灾害造成的损失（据慕尼黑再保险公司，2002）

表4  全球自然灾害造成的损失与全球GDP(1980～2001)

表中以美元(1999年不变价)为单位，只取两位有效数字。

用最小二乘法对表4的数据进行回归，得到自然灾害造成的损失与GDP之间的关系为：

灾害损失 = a + b×GDP + c×GDP²

式中a，b和c 均为常数，分别是

                            a = 4×10¹³(美元)

                            b =－5000

                            c = 2.5×10^－7(美元^-1)

从上式可以看出随着社会财富GDP的增长，自然灾害损失也不断增长。由于公式中有GDP²一项，损失的增长远比线性增长要快得多。人们的最初感觉是，灾害损失可能与经济发展同步增加，但上述分析表明，灾害损失比GDP增长得更快，减轻自然灾害的问题，越来越成为了社会关注的主要话题。

 

3  城市抗灾能力越来越脆弱

全球经济的发展，创造了大量的社会财富，人口的城市化，使的越来越多的社会财富集中在城市。城市化过程聚集财富也聚集风险，使得地震灾害袭击的对象发生了巨大的变化；改变了社会的易损性，城市在遭受地震袭击方面，变得越来越脆弱。

城市抗御灾害能力变得越来越脆弱的一个证据是：近年来在许多国家，地震灾害造成的损失的历史记录不断被刷新。例如，1994年美国北岭地震使美国自然灾害损失历史记录得到突破；1999年台湾集集地震造成的损失创下了台湾地区地震损失的新纪录；2001年印度古杰拉特邦7.7级地震是迄今为止记录到的最大的板内地震之一，也是印度历史上伤亡最惨重的地震之一，造成的经济损失使印度经济受到了沉重的打击。表5列出了20世纪一些重大地震灾害，这些事件造成了100亿美元以上的经济损失，或造成1万人以上的人员伤亡，或产生了较大的社会影响。从表5中可以看出，在20世纪，随着时间的推移，地震灾害造成的损失有越来越大的趋势。

表5  1990年以来的一些重大地震灾害

城市抗灾能力越来越脆弱，其主要原因是：随着高新技术的广泛应用，特别是随着信息时代的到来，城市变成了一个相互联系的高科技的复杂系统，城市的正常生产和生活对通讯网络、金融网络、生命线网络（水、电、煤气、道路等）依赖程度日益增强。而这些网络的维护和修理，需要的技术性和专业性极强。我们还可以从另一个角度来分析城市的抗灾能力。城市的财富大致可以分成硬财富和软财富两大类。硬财富是指社会的基础设施和建筑物（包括其中的财产），灾害对硬财富造成的损失是一直被重视的。但是长期以来，对于软财富则重视不够，软财富是指主要包括社会功能、社会生产能力在内的财富，如金融中心、信息中心、物流中心、高科技制造业中心等。随着城市的大型化和现代化，软财富往往大于硬财富。灾害对软财富造成的损失要比硬财富更大。如1995年日本阪神地震使得大阪和神户的金融、信息和物流中心的功能受到严重影响，这方面的经济损失高达500亿美元之多；又如台湾集集地震，新竹科技工业园生产半导体芯片的能力受到破坏，影响到全世界笔记本电脑生产下降1/3达半年之久。如何提高社会软财富的抗灾能力，这是上一个世纪留给21世纪的重要问题。

将来篇

1  从工程灾害到社会灾害

    人口城市化给减轻各种自然灾害带来了一系列的新问题。特别重要的是对灾害的本质性的认识和思考。这要求我们认真地对减灾方面的一些传统概念进行更新。

长期以来，房屋、建筑物破坏等造成的工程损失一直是地震灾害损失中最主要的部分，也是地震学中研究较多的一个重点，但随着城市化的发展，地震损失越来越不限于工程损失，商业中断、社会功能瘫痪、信息丢失等非工程损失所占比例越来越大。1995年1月17日日本阪神地震，造成了6000多人死亡和超过1000亿美元的损失，其中建筑物和设施破坏等工程损失480多亿美元。由于日本人口众多、经济发达，而且处于震中区的大阪是日本第一大港口，因此，由震后交通中断、经济瘫痪、进出口贸易中断等因素造成的经济损失达500亿美元之多，而且造成了严重的社会心理动荡、失业及人民对政府救灾不利引起的对政府信任度下降。由此可见在经济发达、城市化水平高的地区，一旦发生破坏性地震，将会造成巨大的社会综合损失，损失也不再局限于简单的工程损失。1995年RMS（Risk Management Solution Inc.,）曾经对1923年日本关东大地震在原地以同样大小重复发生将会产生的后果进行模拟，分析结果有了惊人的发现，地震综合损失达到2.1万亿美元，而建筑物及内部设施的损失仅为1万亿美元，不足50%。表6为此报告的损失预测。

对于大多数地区而言，工程灾害损失仍是地震灾害中最主要的部分，但在城市化程度较高、经济发达的地区或毗邻区域发生破坏性地震，工程灾害所占比例会明显下降，所造成的社会灾害损失越来越严重。随着人口向城市大量集中和社会

表6　重复1923关东大地震损失预测（RMS，1995a）

经济迅速发展，这种以社会损失为主体的灾害必将打破长期以来形成的以建筑物破坏为代表的工程灾害占主导的震灾损失格局。因此，有必要提出地震造成的“社会灾害”这一概念，它应当是指一次地震对人类社会的综合影响，既包括建筑物破坏等工程灾害，也包括商业、交通中断等非工程灾害和后续对经济、社会、民众心理等的长期影响。

随着经济的发展和城市化水平的提高，面对各种灾害，工程损失只是总损失的一部分，而且对于人口密集、经济发达的城市地区今后工程损失很可能只是一小部分。2001年9月11日美国遭受的恐怖袭击是一个明显的社会损失远远大于工程损失的例子，虽然这并不是一起自然灾害，但它在一定程度上可以反映出在经济高度发达、人口高度集中的城市，一旦发生突发性的地震的后果。“9·11”事件之后1个月，联合国发表的报告指出，若不计生命损失，“9·11”事件给美国带来约400亿美元的财产损失，恐怖袭击不仅破坏了美国的航空、保险、旅游和金融领域的经济活动，而且其破坏性也蔓延到制造业、零售业、技术产业等领域，估计最终的经济损失将达2000亿美元，相当于美国国民生产总值的2%，但它可能造成的心理影响更为深远，使美国人对经济及政治的安全感被大大削弱。

从工程灾害到社会灾害的概念转变，具有重要的意义。工程灾害的减轻，主要是专业减灾。而社会灾害的减轻，需要全社会的动员和参与，需要各级政府的领导。

2  矩阵式的灾害管理——以社区为中心

 城市可能遭受的灾害，可能是自然灾害，如地震、台风等；也可能是人为灾害，如恐怖事件、暴乱、公共卫生事件、特大刑事案件等，总之，是多种多样的，但各种事件都造成不可估量的损失。对城市可能遭受的各种灾害一并考虑，有其演变的历史过程。1989年，第83届联合国大会确定，将20世纪的最后10年，定为“国际减轻自然灾害十年{IDNER：International Decade for Natural Disaster Reduction}”（图11） 当时考虑的重点在于减轻自然灾害。1994年在日本横滨召开的联合国减灾大会已经认识到，自然灾害是世界安全问题的一部分，因而，从更大范围考虑灾害问题，提出了减灾的目标是建设一个更加安全的世界。各种灾害都是安全问题的组成要素， 2001年9月11日美国遭受的恐怖袭击，2003年SARS传染病的蔓延等例子使人们认识到，不管是自然灾害，还是人为灾害，它们都会造成不可估量的损失。从减轻自然灾害到重视社会安全，反映了国际社会在减灾概念上的发展和深化。下面是联合国一些重要的减灾活动，反映了从减轻自然灾害到关心社会安全的减灾概念的发展和深化

 

        1989

International Decade for Natural Disaster Reduction

联合国大会：国际减轻自然灾十年

1994

Yokohama Strategy and Plan of Action for a Safer World. 1994

联合国减灾横滨宣言和行动计划：建设一个更加安全的世界

1999

TOWARDS SAFER WORLD IN 21st CENTURY WITH HOPE，

联合国教科文组织：满怀信心建设21世纪的更加安全的世界

2001

Community Oriented Strategy for Disaster Reduction

国际减灾日行动口号：发展以社区为核心的减灾战略

综观目前的灾害管理，多数都是以条条为主的垂直管理。如地震、气象、海洋、地质、公安、消防、交通、市政、卫生等部门各自分管相关的灾害和应急事件，而且，与这种条条式的管理相适应，我国已有不少相关法律，如“防震减灾法”、“防洪法”、“传染病防治法”、“戒严法”等。我国的这种管理，基本上与20世界末期国际的做法是接轨的，如美国、墨西哥等在20世纪90年代初就建立了地震灾害管理系统或编制地震应急预案，取得了明显的实效。我国也在“九五”期间要求对重点大中城市作地震应急预案并颁布了《中华人民共和国防震减灾法》。这种垂直为主的做法，在地震灾害管理中也起到了很好的作用。其在技术上主要通过GIS，RS，GPS等技术，配合平时对各种建筑物分布、人口数据、重要生命线工程分布等等资料的积累，在灾区的紧急信息传来后，迅速制定相应的应急对策。

但是，灾害的垂直管理也存在一些不足，如各灾种的管理之间相互独立，缺少统一的整体协调，当发生水灾时，防汛部门很少会利用消防系统的人力资源、信息资源和设备资源。又如缺乏完整的社会、经济、人口和建筑物基础数据库和经常性的快速定量评估分析工具，经常出现各灾种间重复建设的情况，特别是在基础地理信息、通讯网络、救灾设备和队伍的建设方面，低水平重复建设的情况是普遍而大量的，这影响了国家在减灾方面投入的有效性和合理性。特别值得指出的是，对城市安全有影响的各种灾害中，小灾多，中灾少，大灾就更少。以地震为例，7级大震，我国大约2～3年1次，6级中震，平均每年3～4次，5级小震，1年约20～30次； 以洪水为例，百年一遇的大洪水，1年发生的概率是1/100，10年一遇的中洪水，1年发生的概率是1/10，而1年一遇的小洪水，平均1年发生1次。对待不同的灾害，应采取不同的管理方式，其中一种是：小灾靠自救，中灾靠互救，大灾靠国家。目前的垂直管理，将过多的管理责任集中到了中央政府。当然，大灾，特别是破坏性严重的大型灾害和重大事件，中央政府可以集中全国的各种资源（包括人力、物力和信息资源等），及时有效的布置减灾及应急活动。但是对于那些数量巨大的中灾和小灾（这些灾害的影响多是局部的，而非全国性的），倘若也要中央政府来管，也要北京来管，不仅难于做到，而且也难于做好。

联合国在新世纪开始时提出的减灾口号是：发展以社区为中心的减灾战略，我的感觉是，这是针对大量的中小型灾害和事件的，是以块块为主的灾害管理。1976年唐山大地震时，震中区的农村房屋倒塌严重，但救灾技术简单，村民的自救意识强，发挥了基层社区的作用，很短时间内，救出了大量的压在倒塌房屋下的人员。这是社区发挥救灾作用的实际例子。美国加州是个多地震的地区，在加州居住的居民，社区都会给你分配一些减灾方面的任务，如经常维护几个防火用的沙堆，或日常保持通往地震避难场所的道路通畅等。提高社会公众的防灾意识和安全意识，人人各守其位，各司其则，是十分重要的。受到以社区为中心战略的影响，在许多条条为主的管理方式中，也加入了多种灾害综合减灾的做法，并考虑了社区作用的发挥。如美国的“紧急事务管理系统”（EMS），欧洲的尤里卡（EUREKA）计划中的“重大紧急事件智能管理系统”（MEMbrain）和日本的“灾害响应系统”（DRS）等，虽然起始于地震灾害，但逐步扩展为针对多种自然灾害，在灾害管理中起到了很好的作用。

灾害管理集自然科学、工程科学和社会经济科学为一体，有效的灾害管理依赖于一系列行动的完成。条条为主和块块为主是灾害管理的不同方式，条条管理方式比较适用于大灾，有利于发展适合不同灾种的高新技术。经过多年的努力，我国已经建立了适合条条方式管理的体制和机制。块块管理的方式，有利于调动整个城市和整个社区的力量，有效地、综合地减轻包括自然灾害和人为灾害以及各种突发事件的影响。而适合块块管理的体制和机制尚未完善，急待建立和完善。整个灾害管理，是由条条和块块组成的矩阵式的管理，条条和块块，缺一不可。当前，加强块块管理的一个重要问题，就是加强城市的灾害管理。急待开展的工作有：开展减轻城市灾害和灾害应急管理的立法，并与各种条条的已有的法律衔接和互相补充；发挥各级政府的领导作用，建立多层次的城市灾害管理和救援体系，构建统一多层次的灾害管理指挥协调机构，形成城市灾害管理的合力。、

3  高科技在减轻城市地震灾害中的应用

    科学技术的发展对于提高城市抗御灾害能力和灾害应急管理能力，有着关键性的作用。下面以地震灾害为例，说明高科技在未来减轻城市地震灾害中的应用。

    减轻地震灾害，有3个重要环节：预测、预防和应急救灾。不仅对地震灾害，对于其他自然灾害，这3方面的工作也是很重要的。

    地震学是一门观测的科学，地震仪对于地震学就象望远镜对于天文学一样的重要。最近几十年来随着计算机技术和各种观测技术的飞速发展，地震学领域也发生了巨大的变化，各种新技术、新概念、新方法不断涌现，给地震学带来了新的发展和活力，地震观测已经开始进入了数字化阶段。尽管目前地震预报科学水平还不高，但利用地震产生的地震波，科学家不久就可以得到城市下方的三维地下地图，对那些可能对城市造成破坏的潜在地震在地面产生的震动图像（shake map）做出预测；对那些在城市下面的可能的活动断裂做出预测。科学技术的新进展将为城市的减灾规划提供科学基础。

    

图12  2003年9月26日，日本北海道8.0级地震在震中附近几个观测点记录的地面震动反应谱

灾害的预防也是极为重要的。2003年9月26日，日本北海道附近近海发生8级强烈地震，几乎大半个日本都感到了这次地震产生的震动，图12给出了地震震中附近几个台站记录到的地面震动，从图12可以看出，地面不但震动强度大，而且震动的主要周期集中在1 秒左右，这个周期非常接近高层建筑物的自振周期，是非常危险的。但这次地震仅造成1人死亡，财产损失也很轻微。这次地震是被媒体称为“大震级，小损失”的一次事件。与之形成鲜明对比的是，1973年6月17日，也是在日本北海道附近近海发生7.4级强烈地震，死亡多达数百人，并造成严重的财产损失。两次地震，位置几乎相同，而第二次地震比第一次还大，为什么损失比第一次要小的多？这是因为，从1973～2003年之间，工程抗震设计、建筑材料和施工技术都有了巨大的进步，改变了北海道建筑物易损性，30年间，地震知识的宣传和普及，提高了北海道居民和政府对地震灾害的预防意识，提高了整个社会结构在灾害到来之前，作好了各种预防准备。这是应用科学技术成果在灾害预防上的成功的例子。

1997年Stanford大学的Rachel Davidson在其博士论文中发表了一套地震灾害风险指数（Earthquake Disaster Risk Index, EDRI），用以分析对比全球不同城市地震灾害风险并描述了不同因素与地震危害的关系：地震危险性(Hazard)、震区资源（Exposure）、易损性(Vulnerability)、外部因素（External Context）、应急反应和重建能力（Emergency Response and Recovery）。根据收集的数据对全球10个城市进行了应用分析。1999年，作为诊断城市地震灾害的风险评估方法RADIUS（Risk Assessment Tools for Diagnosis of Urban Seismic Disasters）减灾计划的一部分，全球城市地震灾害调查计划（Understanding Urban Seismic Risk Around the World）将EDRI方法应用到全球范围20个城市，只是数据来源采用对参与城市的地震专家的调查问卷。EDRI的发表将关于地震灾害的各方面知识集合为一体，提供了3个好处：首先，在地震灾害损失预测以前的研究，多集中在一个方面或一个地区。EDRI提供了一种系统化的方法可对许多地区和城市的地震灾害危险性各个方面进行直接比较。其次，分类化的EDRI指数将增加一个城市地震灾害危险性所依赖的大量因素的警惕性，从预期的地面振动震级、到人口密度、到一个城市的应急反应能力。一个全面的EDRI将突出这样一个现实：地震可能发生在一个低危险性的城市地区，如果发生了，城市的许多其他特征可能使一个地震事件演变成大的灾难。第三，指数能图解城市灾害管理与城市减灾重要部门的相互联系。周期性的重新确定这套指数能用于持续监视地震灾害危险性趋势和管理。对现代大城市进行灾害风险指数的分析，可以对城市这样的复杂系统找出薄弱环节并加以改进。

灾害的应急和救灾依赖于坚实的信息基础、最佳信息管理和有效的危险性分析、危害性分析理论和工具。随着现代科技的发展和不同学科的交叉，地震学家们也将诸多的新技术与新方法带入地震灾害损失预测与估计的研究中。其中最主要的体现是计算机技术和地理信息系统的应用。20世纪80年代美国联邦紧急事务管理局组织开发了地震破坏和损失估计系统（FEDLOSS），它是一种基于计算机模拟模型，应用工程学方法和资料进行实际的或设定地震的破坏、损失和伤亡估计。对经济影响的估计是在FEDLOSS结果的基础上，使用一个联合经济供求影响模型并对之进行计算机模拟求得的，称为联邦紧急事务管理局地震影响模拟系统（FEIMS）。但这套系统要求把地震对设施的破坏或损失情况作为输入，还要求经济部门提供相互匹配的设施资料（设施类型）与结构清单资料（结构类型），这使得这套系统不易推广。

20世纪90年代以后，计算机技术、GIS技术和互联网飞速发展，使得许多地震学家得以将其理论和方法实现，与地震灾害减轻相关的空间数据和信息的在线传输现在也已经成为一个现实。在中国，遥感和地理信息系统GIS在震害预测和损失评估中日益得到广泛的应用。中国地震局95-02重点项目所完成的国家防震减灾指挥中心的地震应急快速响应系统就是建立在地理系统基础上，由数据库、震害分析、应急对策和决策辅助等功能组成的集成系统。我国现已建立了基于GIS的适用于各种尺度、满足不同需求的震害预测和评估应用系统。

其他许多国家也有类似的软件系统，随着技术的发展和新理论的深入研究，Internet应用将成为未来减灾、救援和应急反应的途径。综合多种理论与软件系统优点的基于网络的分布式实时决策支持系统也被提了出来，用于对强震反应和预期破坏及损失估计。在能够得到详细资料的地区采用易损性清单方法，在经济快速发展和详细资料较难取得的地区采用宏观经济指标的方法，当地震警报触发系统后实时的进行灾害损失预测并向决策者提供决策支持方案，向群众提供灾情通报和救灾咨询，利用网络进行救灾指挥与管理。在这一方面，我们作了一些尝试，将地震灾害损失宏观指标预测方法与GIS和网络结合起来，作了一个网络“地震灾害损失预测与评估系统”，可以方便的查询依据此方法得出的地震灾害损失预测、危险性预测及设定地震损失快速评估，图12为系统的主页面。

图12　地震灾害损失预测与评估系统网络主页面

随着经济的发展，地震灾害已经由单纯的工程灾害转变为包括工程灾害在内的综合性的社会灾害。虽然目前总体来讲，工程灾害仍是地震灾害损失中最主要的部分，但在经济发达、城市化水平高的国家和地区，地震的非工程灾害已经越来越占据重要比例，因此，我们提出了地震的社会灾害这一概念。同时，随着科学技术的发展，新方法和新技术不断应用到地震灾害损失预测中去，对地震灾害研究的发展起到了重要的推动作用。在未来的地震灾害研究中，提高数据、信息和知识的收集管理并使之系统化、一致化；提高信息的在线传输以及对社会灾害更系统化的研究将成为重要的研究方向。地震灾害管理、预测和快速评估与地震灾害的社会影响研究，成为自然科学研究与社会科学研究的结合点，也是地震灾害损失研究继工程抗震之后又一个能够产生社会效益的方面。

 

参考文献

吴良镛，吴唯佳，武延海.论世界与中国城市化的大趋势和江苏省城市化的道路，科技导报，2003，9，3～6。

陶希东，刘君德. 21世纪初期长江大都市圈空间整合研究，科技导报，2003，9，7～9

United　Nations，1990，World Demographic Estimates and Projections( 1950-2025)，Press of United Nations, New York.

国家统计局，China Daily，1999年10月1日，第一版

Research and development Geoscience Research Group, 2000, Topics 2000, Special Issue, Munich Re Group, Munich German, 42～52

Committee on Status and Research Objectives in Solid-Earth Sciences, 1993. A Critical Assessment. Solid Earth Sciences and Society, National Academy Press, Washington. D. C. New York. 120～125

Chen Yong et al, 1996. Estimating losses from future earthquakes in China, in Earthquake Hazard and Risk , eds. by V. Schenk, Kluwer Academic Publishers, 49～56

Chen Yong, J. Liu., L. Chen., and L.S. Chan, Global seismic hazard assessment based on area source model and seismicity data, Natural Hazards, 17: 251～267, 1998

Chan. L. S., Chen Yong, Q. Chen., L. Chen., W. Dong and H. Shah., Assessment of global seismic loss based on macroeconomic indicators, Natural hazards, 17: 269～283, 1998

World Bank, 1999. World Development Report 1998, Oxford University Press, New York, 15～40

Active Tectonics Committee, 1993. Active Tectonics and Society, Boulder, Colorado, National Science Fundaction Repot No.95-137, Menlo Park, Calfornia, 15～30, This document can be find on the internet http://www.muohio.edu/tectonics/ActiveTectonics.html

Gupta, H. K.，2000, Vulnerable continents, 2000 Western Pacific Geophysics Meeting http://www.agu.org/meetings/wp00spss.html

Silver, P. G., Bock, Y., Agnew, D.C. et al, 1999.A plate boundary observation, EOS Transactions, American Geophysical Union, 16: 2, 3～9

李晓波译，大陆动力学——美国的国家研究计划，中国地质矿产信息研究院.1993，20～45

Liu, M., Yang, Y., Steun, S., Zhu, Y., and Engeln, J., 2000. Crustal shortening in the Andes: Why do GPS rates differ from geological rates? Geophysical Research Letter, 27: 3005～3008

Gordon, R. G. and S. Stein, 1992. Global tectonics and space geodesy,  Science, 256, 333～342

方剑，许厚泽.中国及临区岩石密度三维结构，地球物理学进展，1999,14(2):89～93

陈顒，陈棋福，李娟. 活动构造研究的一些进展，中国地震，2001(4):250～255