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作者:金磊 当前章节:15645 字 更新时间:2026-6-28 04:54

在一定条件下,由于直接灾害、次生灾害进一步造成的各种社会性灾害,如停工停产、社会秩序混乱、饥荒、瘟疫等属诱发灾害。上述不同成灾机制形成的不同,灾害可或此或彼、或长或短地连锁而成系列,被称为“灾害链”。地震的历史经验表明,一次强震发生后,因直接灾害将造成一定的人员伤亡和经济损失,但由直接灾害引发的次生灾害和诱发灾害所造成的伤亡和损失往往大于直接灾害所造成的伤亡和损失,甚至是数倍到10倍。

1923年日本关东大震,震级8.2,是日本历史上死伤最多、损失最惨重的一次大震灾。地震发生在当地时间中午11时58分,正值午炊用火之际。剧烈的震动使横滨近10万所房屋倒塌,于是众多倾翻的炉火和化学药品的爆炸使全市60处同时起火燃烧,在消防灭火设备及输水管道遭地震毁坏的情况下,无法控制的火势迅速蔓延,烧毁了地震时未倒的全部房屋。在首都东京,地震的直接破坏轻于横滨,但同样的原因造成东京近200处同时起火并迅速蔓延,当天正通过东京上空的一条冷锋所引起的地面大风,使火势得到进一步加强。火借风势,风助火威,整个东京成了一片火海,三天三夜的大火直烧到无可再烧为止。在关东地震死亡14万和下落不明的4.3万人中,因房倒屋塌压死者不到总数的10%,绝大部分是在火魔疯狂的翻卷中,被大火四面包围无路可逃而被活活烧死、烤死,还有许多人因大火造成的严重缺氧被窒息而死,仅军事被服厂门前广场这一个地点,有4.4万人因此惨死。

1960年5月22日智利大震,震级8.9,震群中7.0~7.9级地震10次,8.0~8.9级地震3次,此次地震以震级高、释放能量大、持续时间长、波及面广及史无前例的地震海啸而著称于世。地震使智利南北600平方公里范围内的建筑物成为一片废墟。从首都圣地亚哥到蒙特港全长800多公里海岸的城镇、港口、仓库、公用和民用建筑、船舶,不是陷入海中,就是被巨浪摧毁,交通和通讯全部中断。地震后海底的大幅度变形使海洋水体扰动,引发了惊人的海啸,海啸巨浪以6米、9米甚至25米高的浪头反复冲刷海岸,沿岸的一切荡然无存。海啸巨浪以每小时700多公里的速度横扫太平洋,于震后23小时抵达离震中1.7万公里的日本,使夏威夷、菲律宾、新西兰及日本相继遭灾。在日本海岸,海啸浪高达4米,沿海的海港、码头横遭破坏,冲毁房屋3258所,800人丧生,15万人无家可归。有一艘大船被海浪抛到高出海平面2.4米、距海岸46米已遭破坏民房的残垣断壁之中。激浪翻腾的太平洋在一个月后才逐渐恢复平静。

1995年1月17日日本阪神地震,震级7.2,震源深度10公里。此位于城市下方的“城市直下型”地震,使约3700座建筑物倒塌,约20万幢各类建筑和民居严重破坏,房倒屋塌造成6000余人丧生,35万人无家可归,城市生命线工程遭严重破坏,引起500多处起火燃烧.熊熊烈火持续了二三天。地震造成的经济损失达1000亿美元,是1923年关东地震后70多年来破坏最重大的一次灾害地震。地震造成的财产损失是关东地震损失的5倍,是1976年我国唐山地震的37倍。

1920年12月26日在我国西北甘肃与宁夏交界处的海原县发生了8.5级地震,在大地十几分钟疯狂的颤抖中,使东起固原经西吉、海原、静宁,西迄景泰的约2万余平方公里的极震区内,山崩地裂,房倒屋塌,山河改观,劫尘弥天。地震有感范围遍及北京、上海、广州及越南的西贡。极震区烈度12度,区内海原、固原、静宁和西吉四县城全部被毁,海原县城除一座钟楼外,其余建筑物和崖窟、拱窟尽数倒塌,居民被压于瓦砾、土块之下,死伤十之八九,多有全家遇难及几乎全村被埋所剩无几者。震后灾区人民“无衣、无食、无住,流离惨状目不忍睹,耳不忍闻;苦人多依火坑取暖,衣被素薄,一日无所,复值严寒大风,忍冻忍饥,瑟瑟露宿,匍匐扶伤,哭声遍野,不待饿殍,亦将僵毙。”大批遇难者的尸骨遍布四野,伏尸累累而无力掩埋,数十里内人烟断绝,鸡犬灭迹。而当时的北洋军阀政府不采取有力措施救灾,致使灾情进一步加重,灾民们呼天不应,哭地不灵,共死亡近24万人。空前惨重的灾情令世界怵目惊心,海原地震遂成世界著名大震。

城市地震灾害震级相近,结果天壤

2003年岁末,两场自然灾难降临人间。一场是在伊朗马姆,另一场是在美国加利福尼亚州,但是这两场震级相似的地震造成的后果却大不相同。地震在伊朗造成了重大灾难,而在美国只引起轻微损失。原因何在?

在2003年,有案可查的大地震有好多次,其中最为突出的是伊朗、美国,还有日本的地震,但后两者的死亡人数很少,使人几乎没有关注到这两个国家发生了强烈地震。而地震结果的差异使人们看到的不仅是天灾,更多的是人祸。

2003年12月26日,里氏6.6级地震降临伊朗古城巴姆,此后巴姆又经历了十多次余震,而死亡人数随着救灾的展开和深入节节攀升,随着救援人员清点出来的尸体,死亡人数从20000上升到25000,再增加到28000。而现场救援人员和专家的预测表明,死亡人数可能达到50000。然而,在伊朗的巴姆发生地震的前几天,美国的加利福尼亚州也发生了与伊朗相似的地震,震级为里氏6.3级,震中位于地下16公里,但是死亡人数仅有2人。两者相比,天壤之别。还有,同年9月,日本监测到里氏8.0级的地震,却只有500人受伤,无一人死亡。与美国和日本相比,伊朗的地震造成的人员死亡是一个巨大灾难。

参与了伊朗和美国地震救援的专家经过对比指出,伊朗的悲剧原因很简单,首先伊朗的巴姆绝大多数房屋使用的是土砖结构,而美国和日本的房屋大多是钢筋混凝土结构,所以前者造成大量人员死亡,后者保护了大量人员。由于巴姆地处沙漠,气温较高,当地人们喜欢用土砖建房。因为土砖建的房子冬暖夏凉。此外,土砖还相当廉价,当地建筑使用土砖十分普遍和广泛。由于土砖很容易碎裂,许多即使在地震中幸存下来的人也会被闷死,破碎的土砖实际上就像一个坟墓,起到了活埋人的作用。

意大利国家防震地球物理研究所所长认为,伊朗的房屋本质上都是泥土做的。当钢筋混凝土的建筑倒塌时,由于有钢筋和混凝土的支撑,还会留下容纳空气的空间,埋在房子和废墟中的人可以呼吸和生存二三天,幸运者甚至可以生存五天。但是,泥土房屋倒塌后破碎的泥土就全部把人严严实实地埋了起来,窒息的人们死亡得更快。

土砖房屋倒塌没有预警,人们事先不会有感觉。因为土砖的柔韧性不够好,只要震动到一定强度,一旦弹性丧失,又没有钢筋支撑,也无混凝土承重,建筑物就会顷刻间全部坍塌。相反,钢筋混凝土在震动开始时会掉一些泥土和砖,以提醒人们,并且可以赢得逃离的时间。

专家认为,土砖结构只是这次灾难原因的一个重要方面。在德黑兰市钢筋混凝土结构的建筑也很多,但正如专家们警告过伊朗人的,他们那里的钢筋混凝土房屋的抗震能力达不到标准,对于里氏6.0级地震的抵御力也是脆弱的。专家提出,至少要达到7.0级的抗震能力才能保护大多数的人生命。此外,如果使用更适宜和科学的建筑方式,还可以使城市经受更大的强度的地震。地震当然危险,但更危险的是建筑物的结构。伊朗地震造成的人员伤亡遭遇重大伤亡还在于其房屋和建筑设计标准与美国和日本大不一样,因而地震后的结果就完全不一样。在伊朗,房屋设计简陋,建筑材料粗糙,并且忽视建筑标准,正因为这一切,才造成了人员大量死亡的悲剧。尽管伊朗在最近十多年内不断遭遇地震,死亡人数成千上万。有关方面也逐渐总结经验教训,并加强了建筑标准,但不幸的是,这些标准并未得到完全强制性实施,所以酿成悲剧。伊朗德黑兰大学地球物理学教授巴赫拉姆·阿卡谢便持以上观点。 他认为,美国和伊朗的建筑结构是完全不一样的。尽管伊朗也有建筑标准和法规,但是得不到严格执行。法律在伊朗只是理论上的东西,没有人注意它和实施它。而且政府也不检查和监控建筑物。伊朗总统穆罕穆德·哈塔米在地震后才说,必须对任何违反国家法规的人进行处罚。他说,“我们要调查最近一些年建造的房屋,特别是政府建筑。这些房屋是不应当倒塌的。那些有错误的人一定要受到严厉的惩处。”

但是,伊朗一些官员却认为伊朗有严格的建筑标准和法规,只是建筑商没有严格执行才酿成了这样的惨祸。一位叫莫森·雷扎伊的官员说,伊朗的政策和建筑法规并没有任何缺点,问题出在建筑管理者,他们没有执行建筑法规。而且建筑和工程监督也不充分和到位,这才是悲剧的主要原因。德黑兰的民用工程学教授阿里·巴克什同样指出,一些建筑商无视法规,只是为了赚取较大利润。

除了上述原因,所有人都认为,伊朗地震发生的时间是造成重大伤亡的原因。2003年12月26日凌晨,巴姆城几乎所有人都还在床上酣睡,这时地震发生了。所有在床上熟睡的人毫无知觉,同样也毫无防御能力,结果死亡几万人的悲剧产生了。

城市地震灾害少震地区,强震为何损失大

埃及开罗是一个令人神往的地方,它之所以有无数得天独厚的建筑艺术遗产,一个重要原因就是地震少。有人说,开罗的地震属“千年难遇”(历史记载1847年曾发生过一次破坏不大的地震)。然而公元1992年10月12日下午3时09分,在这里发生了一次5.9级中强地震,终于给开罗一向平静的历史打上了一个醒目的惊叹号。仅到10月17日统计,埃及已有550人在地震中丧失,6500人受伤,直接损失3亿美元。

一次中强地震损失如此之大,主要是人为因素:

危房陋屋年久失修,地震中惊慌的人群互相践踏踩死多人;新建楼房工程质量低劣;作为一个国际著名的旅游城市,为多接纳游客,随意在旧房顶上加层;约80%的工程不符合抗震安全规范。还有一点,埃及是少震国家,缺少地震科普教育知识就在开。在开罗动物园里,大象愤怒地用脚踢地,平时安详温顺的骆驼也在场内狂奔乱跳,但无人警觉。结果,5分钟后地震降临。

这个教训国人应该汲取。研究表明:一般地震致伤致死数目与震中区人口密度十分相关。如1995年元月17日日本阪神7.2级大地震中,死亡率(死亡人数与全市人口总数之比值)为0.4%;在前苏联萨哈林岛北部7.6级地震中,死亡1989人,死亡率竟高达57%;而在太平洋岛国西萨摩亚1995年4月7日发生的8.0级地震中,仅有8人受伤。可见,地震的危害度是受多重因素制约的。作为人口及财产猛增的中国大城市,控制人口密度的无序增加是与抗震有着直接联系的事情。

城市地震灾害“金字塔法则”,巨大的抗震效益

我国有80%的国土面积位于抗震设防区,抗震设计是建筑结构设计中的一个重要组成部分,抗震设计是否合理直接关系到建筑的抗震质量和水平。应该达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的标准,保证人们的生命财产安全。按照安全效益的“金字塔法则”原理:设计时考虑1分的安全性,相当于加工和制造时的10分安全性效果,而能达到运行或使用时的1000分安全性效果。

抗震设计关键在把关

我们国家的抗震规范在世界上还是比较先进的,但是在抗震设计方面还存在着一些问题。我们的建筑设计市场比较混乱,有的业主为了节省开支找的设计部门也不是很规范,设计水平不高,还有一些业主迷信国外的设计事务所,请一些水平不是很高的国外的建筑师进入中国市场。这些建筑师有的来自非地震区,对我国地震区建筑的特点、对建筑结构的设计概念尤其是结构抗震的概念等方面并不是很了解。

建筑设计存在问题还在于,一开始在制定方案阶段,有的业主或建筑师并不注重建筑的结构合理性,只重视建筑的外形观形式,在建筑方案设计之初没有结构工程师介入,从而导致建筑在结构设计中存在一定的问题。正常的程序应该是建筑师在做方案时结构工程师做参谋。同时,建筑物的抗震设计存在的问题,也有的属于结构工程师自身的原因,他们对抗震概念不很清楚,对规范理解也不很深入,不知道哪些问题需要解决,哪些因素是不需要考虑的,在这种情况下硬要建一些很复杂的建筑,那就很难做好。还有一个问题就是有的业主把钢筋混凝土建筑建得很高,从而使其梁柱变粗变大,墙就又多又厚,致使结构自重很大。结构越重,地震的反应也就越大,建筑的安全性能就很难保证。

要解决类似的问题,质量审查部门要严格把关,国家建设部的有关部门在这方面做了很多工作,取得了较好的效果。通过安全审查方式可以保证我们建筑工程抗震的最低目标,有利于提高建筑的质量。对于一些复杂的建筑还可以通过组织专家论证会加以解决,专家会针对问题提出宝贵的意见,也有助于工程建筑抗震能力的提高。最重要的是我们自身要充分重视建筑物的抗震设计,要不断地借鉴和总结国外的先进做法,取长补短。我们现在有专门的抗震审查和施工图审查,但是专门的抗震审查和施工图审查有所不同,对于超限的高层建筑在建筑物的初步设计阶段需要进行抗震专项审查,而每一项施工图均要进行施工图审查;还有一个不同就是施工图审查是由专门的审查机构进行审查,主要针对建筑是否违反国家规定的强制性规范和强制性条文进行审查。而抗震的专项审查是由专家委员会进行审查。如果等到建筑建成再进行审查已经来不及了,这样对于施工图审查和专门的抗震专项审查一定要给予足够的重视,而不能流于形式进行审查,要做到各项审查中各司其职,这样才能保证抗震设计的安全性。

“流行风”要服从“铁规范”

时下的建筑都追求窗子愈开愈大,墙体愈来愈少,这已经成为住宅建设的“流行风”。在砌体结构房屋抗震设计方面的一个问题,即墙体薄了,而窗子却愈开愈大,内纵墙被分割成支离破碎的几段,横墙也由于开间愈来愈大而减少了。

北京地区,原来墙体一般是360毫米厚,经抗震验算能够符合要求。现在由于节能的要求,砌体结构大多采用240毫米厚的砌体另加保温的做法。墙薄了,窗大了,内纵墙不连贯了,横墙也少了,抗震性能肯定不如以前。对量大面广的砌体结构房屋,新的《建筑抗震设计规范》对墙厚240毫米的多层砌体房屋,其层数和总高度的限值仍与原规范相同。譬如对设防烈度为8度时分别为6层和18米,这是根据多次震害的调查得出来的。而现在有些建筑由于“窗变大、墙变少”,同样还是6层18米高,这只有更加精心设计才能达到所需的抗震要求,否则安全无保障。唐山地震和其他历次地震总结出来的经验是:房屋是小开间的,层高在3米以下的体型规正的房屋,在8度区也可保证大震不倒。而如果开间很大、平面奇形怪状,倒塌的就多。

还有一个现象,在房屋的转角部位开角窗,而没有采取可靠措施。从抗震要求来说,房屋的四个角都是非常重要的,特别容易发生震害,尤其是砌体结构房屋。如果四个角坍塌了,楼板就难以支承。目前有些设计单位迫于业主的压力──业主认为这样好卖,你不设计我就找别人去设计,有的建筑师不得已就照业主要求去设计了。当然,不管业主怎样要求,建筑师也不应该设计出不安全的房子。除了规范对计算有要求外,还有构造措施方面的要求,不能简单认为计算够了就没有问题了。唐山大地震之后的一段时间内大家都非常谨慎,谁也不敢乱来。现在好像感觉唐山“7.28”地震是遥远的事了,加上业主的短期行为,只要房子卖掉了,就什么都不管了。国家有规定,业主、设计、施工、监理等单位对工程要终身负责,但是如果没有更详细的规定或者限制来约束种种不规范的行为,问题本质上难以解决。

奇形怪状的建筑加大了抗震设计的难度。目前,国内许多建筑工程造型各异,的确改变了过去千篇一律的状况。但“多姿多形”也带来了新问题。现在一些大中城市在大量建造一些大体量的公共建筑,这些大型公共建筑很多采用国际招标,有些建筑的体型奇形怪状,这在国外的地震区是很少建造的。因为抗震的基本原则是要求建筑的平面应尽可能地规则、对称,建筑的立面和竖向也尽可能地规则,而那些奇形怪状的建筑是不符合抗震的基本原则的。要想做好这种不规则建筑的抗震设计,除精心设计外,还要舍得较高的投资。

规范是抗震安全设计的生命线。抗震设计规范是我们建筑工程抗震设防的“标尺”, 1949年以来,我国一直都很重视抗震设计规范的研究制定和修改完善工作。1959年和1964年两次起草并于1964年颁布了我国第一部抗震设计规范——《地震区建筑抗震设计规范草案》。1974年对其进行修订,发布了《工业与民用建筑抗震设计规范(试行)》。1976年唐山大地震后,建设行政主管部门和工程技术专家认真分析了震害情况后,又对1974版的规范进行了修订,于1978年发布了《工业与民用建筑抗震设计规范》。改革开放以后,积极借鉴国外标准规范的先进经验,全面修订了1978版的规范,于1989年发布了《建筑抗震设计规范》,并于1993年进行了局部修订。现行的《建筑抗震设计规范》从1997年开始修订,2001年修订完成,于2002年1月1日正式施行,这实际上已是中国第四代规范。

抗震设计规范作为国家的强制标准在保障建筑结构安全以及建筑的正常使用方面起着非常重要的作用,直接涉及到人民生命财产安全。日本北海道8级地震,倒的房子不多,很关键的一点就是其建筑的抗震性能非常好。在我国地震区建设中,在我国地震区建设中,要严格约束房地产开发公司为追求利润、速度,随意突破规范的行为。

“流行风”要服从“铁规范”,人民生命重于泰山!

城市气象灾害祸不单行的气象灾害

目前我国是世界上受气象灾害影响最严重的国家之一,气象灾害对我国造成的经济损失占GDP的2%左右。在各类自然灾害造成的总损失中,气象灾害造成的损失占70%左右。在影响中国的20多种自然灾害中,除地震以及与人类活动有关的次生灾害与气象无直接关系外,其余均与气象灾害有关。台风等热带气旋夏季经常在我国东南沿海登陆,随着这些地区经济的发展,造成的损失逐年增加。2004年夏季,中国各类气象灾害共造成近千人死亡,1.1亿人受灾,约占全国总人口的8%。

气象灾害有一些总的特点:

一是具有明显的季节性。由于气候变化的周期性和季节性,城市气象灾害也多呈周期性和季节性。如台风、暴雨、龙卷风和雷电等重大灾害性天气都发生在夏季,大雪、冰冻、大雾等灾害性天气都发生在冬季,春季和秋季灾害性天气相对比较少。因此夏季是一年中防汛减灾的最重要时期。

二是具有连锁性。城市里交通、通讯、供水、供电、供气等工程之间联系十分紧密,一旦发生气象灾害,损害其中的某一个系统,很容易造成连锁反应,产生一系列次生灾害和衍生灾害,出现祸不单行的现象。次生灾害是由气象灾害引发的新的灾害,是气象灾害的连锁反应。比如:气候因素不仅是农业、林业病虫害发生发展的环境条件,也是许多灾害的触发或诱发机制;暴雨不仅可以形成洪涝,而且常引发泥石流和塌方等;台风除了造成大风、洪涝灾害外,又是引起巨浪和风暴潮的因素;干旱、大风是形成森林、草原火灾的重要条件等。

三是具有集中性。城市由于人口和经济集中,发生同等剧烈程度的气象灾害,损失要比周边地区大。根据国内外数十年的资料统计,城市气象灾害造成的损失占城市综合致灾损失的70%左右。城市渍涝灾害大于郊区。以北京市为例:从城区两个雨量站(松林间和右安门)平均每年降水量与四个平原郊区气象站(通县、丰台、大兴、昌平)平均每年降水量的差值的每五年平均值变化趋势可以看出,随着城市化发展,城区降水量大于周边郊区降水量的趋势是同步增大,特别是1979年后,这种城区降水量增大趋势有一个跃升,到90年代初,平均每年城区要比郊区多60毫米(相当于一个暴雨日的雨量)。

四是种类多。根据气象灾害的成因、性质及其危害人民生命财产等情况来看,气象灾害大致可划分成洪涝、干旱、热带气旋(或台风)、冷冻害、风暴、连阴雨及其他,共7类18种之多,细分可达数十种,甚至上百种。

五是范围广。在一年四季中,无论是在平原、高山、高原、海岛,还是江、河、湖、海以及空中,凡是有人类活动的地方,都可发生气象灾害,只是各地、各季节出现灾害的种类、频次和危害程度有所不同。

六是频率高。近40年来,我国每年平均出现旱灾7.5次,涝灾5.9次,冻害2.9次。特别是每年平均登陆我国的热带风暴和台风有7个之多,约为日本、美国的2倍,菲律宾的1.5倍,居世界各国的首位。

七是持续时间长。有些气象灾害常常连季或连年发生。江准地区梅雨期长达50多天,致使发生严重洪涝灾害。近40年内华北地区出现春夏连旱或伏秋连旱的年份达16年,特别是在80年代几乎连年少雨干旱,华北明珠白洋淀及许多河流干涸数年,也是历史上少见的。华西秋雨和江南低温冷害、干旱等灾害都有连年发生的记载。

八是群发性突出。由于气象灾害是在大范围环境流场的背景影响下发生的,因此许多地区或许多灾害往往在同一时间内发生。1983年4月25日至30日,由于强寒潮的侵入,全国大部地区相继出现了暴雨、冰雹、大风、冻雨、结冰、严重沙尘暴,近海大风持续了3~5天,造成85人死亡,数亿元的经济损失。

联合国公布的“1947~1980年全球10种主要自然灾害”中,有5种是气象灾害,其余部分多数与气象关系密切。因此,了解气象灾害特点,加强减灾科技发展,是提高减灾效益的重要环节。在监测预报灾害性天气方面,目前中国城市特别是大城市灾害性天气监测预警系统存在三大不足:大城市及周边地区小尺度探测系统能力相对较弱,不能满足小尺度监测预警需求;软件系统的相对滞后和探测产品的集成度不高;突发灾害性天气事件发布窗口不畅,没有一个及时、有效、畅通的信息发布渠道。专家们建议,加强大城市灾害性天气监测预警,应制订主要针对大、中城市的“城市气象灾害监测预警条例”,从法律体系上确立监测预警工作的地位;同时在大力加强大、中城市及周边区域的综合探测系统硬件建设的同时,重点加强软件系统建设,包括实时动态监测、临近预警服务体系等。

城市气象灾害越演越烈的热岛效应(1)

什么是热岛效应

“城市尚余三伏热,秋光先到野人家”,这句古诗说明早在陆游那个时代,人们就已察觉城市暖于郊区。

城市热岛效应是一种城市化的发展导致城市中的气温高于外围郊区的现象。在气象学近地面大气等温线图上,郊外的广阔地区气温变化很小,如同一个平静的海面,而城区则是一个明显的高温区,如同突出海面的岛屿。由于这种岛屿代表着高温的城市区域,所以被形象地称为“城市热岛”。

随着经济的发展和城市化进程的加剧,世界上很多大城市都不同程度地受到了城市热岛效应的威胁,给城市带来了许多负面效应,特别是在夏季,热岛效应影响了人们的工作、生活和健康,增加能源消耗,破坏了城市生态环境,因此城市热岛效应的产生是城市化进程中不可回避的问题,并已成为制约城市健康发展的重要因素之一。如何缓解城市热岛效应,改善城市环境,已成为目前国际社会普遍关注的热点问题。

那一座座热岛

报载:《酷热罕见刷新记录,珠三角艰难承受城市热岛效应》。根据广东省各级气象台的监测,2004年6月27日始出现的高温酷热天气,持续天数已刷新多项记录,成为有气象记录的历史最热时期。从6月28日至7月3日,气象部门共发布红色预警信号23次。建国以来广州市的年平均气温是22.0℃,而近几年的年平均气温呈上升趋势:从1998年22.8℃到2003年23.1℃,气候变暖已经是不争的事实。

报载:《“火炉”南京连日“高烧”不退》,南京城区城郊温差4℃~6℃。

据气象部门观测,福州市夏天最高气温有25天高居全国各大城市之首,福州已进入“火炉”城市之列。

打开卫星遥感气象观测图,上面红绿相间:上海、南京、杭州、苏州……一座城市就是一片红,每座城市周边绿汪汪的。红色的区域表示高温,这说明,城市的温度明显高于郊区。借助卫星遥感等高科技手段,专家们发现,城市热岛效应已成为北京越变越热的诱因。最新公开的一项科研成果显示,在北京1040平方公里的规划市区内,热岛面积已占到五分之一。北京市园林科学研究所李延明首次定量分析了15年来北京城市热岛的分布、强度,认为规划市区内共有5个强热岛和6个次强热岛。

据悉,市区温度一般比郊区高0.4℃~0.7℃。夏天的傍晚最明显。国际上最高的差别值是11℃。从年代看,呈逐年递增的趋势。以福州市为例,60年代市区仅比郊区高0.16℃,70年代市区也仅比郊区高0.17℃,70~80年代稍高一些,为0.2℃。80年代后,城市温度与郊区之差骤然增加。从风速看,市区的风速为34米/秒,比郊区风速低0.7米/秒。

住在城市中的居民都会感到,夏季越来越热,让人无法忍受。事实确是如此。据气象观测,近年来我国各大城市温度都有不同程度的升高。除具有“火炉”之称的南京、武汉、重庆外,近年来长沙、合肥、济南、福州、郑州等城市温度每年都在上升,有的已经成了名副其实的“火炉”。

英国气象局的一项新分析表明,全球变暖使气温升高的现象,在城市地区比乡村地区严重得多,城市居民将经历更多的炎热夏日。如果大气中二氧化碳含量增加一倍,城市热岛效应的强度会增加两倍。目前城市地区平均每平方米释放热量的功率为20瓦,将来会升到60瓦以上。英国气象局的这一分析结果,与美国《全国科学院学报》最近发表的一项对中国东南地区的调查结论一致。中国东南地区经济较为繁荣、城市化程度高,调查显示这一地区每10年气温上升的幅度,比中国农村地区同期内气温上升幅度高0.05摄氏度。

热岛效应的形成

城市热岛的形成,与城市化的发展密不可分。北京市园林科学研究所高级工程师李延明将其形成的直接原因概括为四个方面:

一是城市下垫面(大气底部与地表的接触面)特性的影响。城市内大量人工构筑物如铺装地面、各种建筑墙面等,改变了下垫面的热属性,这些人工构筑物吸热快而热容量小,在相同的太阳辐射条件下,它们比自然下垫面(绿地、水面等)升温快,因而其表面的温度明显高于自然下垫面。比如夏天里,草坪温度32℃、树冠温度30℃的时候,水泥地面的温度可以达到57℃,柏油马路的温度更高达63℃,这些高温物体形成巨大的热源,烘烤着周围的大气和我们的生活环境,怎么能不热呢?

二是城市大气污染。城市中的机动车辆、工业生产以及大量的人群活动,产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉尘等,这些物质可以大量地吸收环境中热辐射的能量,产生众所周知的温室效应,引起大气的进一步升温。

三是人工热源的影响。工厂、机动车、居民生活等,燃烧各种燃料、消耗大量能源,无数个火炉在燃烧,都在排放热量!

四是城市里的自然下垫面减少了。城市的建筑、广场、道路等等大量增加,绿地、水体等自然因素相应减少,放热的多了,吸热的少了,缓解热岛效应的能力就被削弱了。

气象专家、南京大学余志豪教授说,受热面的大小,受热材料的差异,是造成城郊温差的主要原因。“同样一万平方米的地面,在郊区,可能是一望无际的田野,吸热慢,温度上升慢;而在市区,高楼密集,建筑物顶面和侧面都成受热面,受热面积要远远大于郊外。而钢筋、水泥等建材,热容量小,一旦受热,温度上升很快,并向四周大量散热,带动周边气温升高……”

现在气象学家在城市规划中暂时缺位。城市建设常常缺乏基本的生态设计常识,给城市的环境和生态带来了明显的负面影响,城市大面积的“水泥化”就是最典型的一种。“水泥化”是泛指使用混凝土、沥青、花岗岩、大理石、釉面砖、硅酸盐等建筑材料来硬化城市的现象,硬化的表面包括地面、墙面、屋顶和水体。这种硬化设计的初衷本是希望减少城市粉尘,增加建筑的美感、提高水体的清洁度等。然而,这类硬化设计带来的真实效果却是加重了城市的热岛效应,增加了粉尘治理的难度,使水体水质恶化,使雨水资源流失,使城市植被不健康,使城市的噪音污染加剧,使城市的居住舒适度变差。

与其他因素相比,“水泥化”给城市环境带来的问题所涉及的方面是最广、最为多样的:

(1)水泥化建材能吸收大量的太阳辐射热,在夏季的阳光下,混凝土平台的温度可比气温高8℃,屋顶和沥青路面高17℃,因此,水泥化会使城市热岛效应重,悬浮颗粒物沉降难,使空气质量难以改善。

(2)水泥化表面会反射辐射热和噪音,进而加重城市的热效应和噪音污染,直接影响城市居住的舒适度和居民的健康。

(3)水泥化衬砌河道、河岸和湖体会使水体生态系统受到毁灭性破坏,水体因此而丧失自净功能,其结果是水质下降,水体出现发绿发臭,甚至病菌和蚊蝇大量滋生等问题,使水体污染加重

(4)水泥化铺路会使城市地面吸收雨水和雪水的机会被阻,城市的地下水位回升难。这样的地面不下雨时极为干燥、尘土飞扬,而一遇下雨就满地积水,地表径流污染严重,进入雨水排放口后,这些污染的径流会直接进入河道或湖体,从而污染河水、湖水。在冬季,水泥化地面易结冰,引发行路和行车的安全问题。为化雪需要大量使用融雪剂,使雪水受到污染。因此水泥化会严重危害城市的水资源。

(5)水泥化铺路还会减少土地中微生物的生存机会,因而毁灭地表生态、减少地面土层补充有机质的机会,从而加重城市土地的沙化。

(6)水泥化铺路还阻断了城市地面的生物通道,对城市的生物物种和生物多样性十分有害。硬化的铺地方式会直接影响城市植被的根系发育。在栽种了树木的地面进行水泥化铺设会使树木最终因树根不能呼吸而死亡或倒伏。

(7)水泥化城市难以带来人与自然和谐共存的生态景观。

城市气象灾害越演越烈的热岛效应(2)

热岛效应的危害

环保专家余志豪说:“城区温度高,就容易造成空气上升,而郊区较冷的空气又流向市区。如果郊区有工厂,那工厂中排出的污染物就会一并集中到城市的中心。这种‘城市风’的出现会加重市区的大气污染程度。”

中国环境学会大气环境学委会副主任李宗恺认为,这种温差之大足以影响到市民的居住条件,使城市中心越来越不适宜生活。

在“热岛效应”的影响下,城市上空的云、雾会增加,使有害气体、烟尘在市区上空累积,形成严重的大气污染。天气变化的幅度正在加剧,出现的频率和灾害力度也令人关注。这主要是城市热岛效应强度增加而引起的关联气象效应。比如由“热岛效应”带来的城市“雨岛效应”、“雾岛效应”等等。

人类有许多疾病就是在“热岛效应”下引发的。医学研究表明,环境温度与人体的生理活动密切相关。环境温度高于28度时,人们就会有不舒适感;温度再高就易导致烦躁、中暑、精神紊乱;气温高于34℃,并伴有频繁的热浪冲击,还可引发一系列疾病,特别是使心脏、脑血管和呼吸系统疾病的发病率上升,死亡率明显增加。此外,高温还可加快光化学反应速率,从而提高大气中有害气体的浓度,进一步伤害人体健康。

在“热岛效应”的作用下,城市中每个地方的温度并不一样,而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内,空气密度小,气压低,容易产生气旋式上升气流,使得周围各种废气和有害化学气体不断对高温区进行补充。在这些有害气体的作用下,高温区的居民极易患上消化系统或神经系统疾病。此外,支气管炎、肺气肿、哮喘、鼻窦炎、咽炎等呼吸道疾病人数也有所增多。

用“绿岛”拯救“热岛”

国内外许多专家都在积极进行这方面的探索和研究,目前已有多种方法可供选择。例如可将城市建筑物表面颜色由深变浅,以减少对太阳辐射的吸收;在路边、花园和屋顶栽种上花草树木;加强城市规划,选择合理的城市结构模式,统筹安排工厂区和居民区;将城区分散的热源集中控制,提高工业热源和能源的利用率,减少热量散失和释放,也是一项很重要的措施。

专家呼吁:城市规划要增加气候论证,立体绿化更是治本之策。既然城市中人工构筑物的增加、自然下垫面的减少是引起热岛效应的主要原因,那么,在城市中通过各种途径增加自然下垫面的比例,是缓解城市热岛效应的有效途径之一。

绿地是城市中最主要的自然因素,城市绿化覆盖率与热岛强度成反比,绿化覆盖率越高,热岛强度越低,因此,建立规模化的集中绿地是最能直接削弱城市热岛效应的做法。

据科学统计,每公顷绿地平均每天可从周围环境中吸收的热量,相当于189台空调的制冷作用;平均每天吸收1.8吨的二氧化碳,显著削弱温室效应的产生。此外,每公顷绿地可以年滞留粉尘2.2吨,将环境中的大气含尘量降低50%左右,可有效抑制大气升温。

“热岛”时代的城市绿化,不是一个简单的数量增加。中国林学会理事、南京林业大学汤庚国教授强调,一个城市绿化怎么样,不仅要看绿地率、人均绿地率以及绿地覆盖率,更要看绿量——树上每片树叶的面积之和。单纯追求绿地率,容易急功近利。“弄几吨草种撒一下,过几天,就能增加一大片绿地。”这样的“地毯”很漂亮,但从生态价值来看,难与树木相比,“十亩草相当于一亩树”。一个合理的城市绿化体系,应该层次丰富:在城郊建森林。上海、广州、南京等大城市,均已开始行动。南京在周边准备投入100多亿元,培植140万亩的连片林地。当然,这个森林物种搭配比例要合理。在29平方米空间内,一般栽1棵乔木,6棵灌木,20平方米草坪。汤庚国强调,各个城市一定要保护现有的大树。“像树冠很大的梧桐树,有的城市最多曾有2万株,因为给城市建设让路,现在只剩2000多株。这里面损失的绿量难以计算!”其次,城市中间,不仅要见缝插绿,而且尽量多栽树木,形成几百亩哪怕是几亩大的森林。绿化覆盖率达到30%以上,绿地才有缓解城市热岛效应的作用;绿化覆盖率达到40%以上,热岛面积可减少3/4;绿化覆盖率达到60%以上,热岛效应才能基本被控制。

南京大学大气科学系教授余志豪提出,“减少热量排放、增大绿化面积是减弱热岛效应的根本途径”。园林专家介绍说,立体绿化“能吸收大气污染物、增湿、滞尘、降噪,遏制‘热岛现象’加剧,变‘热岛’为‘绿岛’,降温效果好,如地毯式的屋顶或爬满常春藤和爬山虎的墙壁在盛夏可使室内温度下降2℃~4℃,节约空调耗电量20%~40%。经计算,屋顶绿化相当于地面绿化效益的60%。”

风、水面等自然因素也可有效缓解城市的热岛效应。风是热岛效应的“天敌”,当风刮起来的时候,热岛就失去了存在的理由,通过大气环流,热岛与周围地区的空气进行交换,以此降低自身的温度。水面不仅构成了城市美丽的景观,当温度升高时,它的蒸发作用能冷却空气,使环境温度降低。因此,使建筑低层化和合理分散化、市内道路宽敞,从而畅通城市的“通风道”,并尽可能扩大城市水面,是改善热岛效应的有效途径。

缓解热岛效应是一项长期的、综合性的系统工程,需要各方面的努力和配合。加强城市规划,选择合理的城市结构模式,树立城市生态学观念,尤其是要加强绿化,增加植被面积,通过植物吸收热量来改善城市小气候,河湖净化、空气质量监测等生态建设活动,一样都不能少。

目前,各级政府和广大群众都非常重视城市环境质量的提高,正在开展城市绿化、污染控制等生态建设活动。相信通过全体人民的努力,在不远的将来,我们将逐渐远离热岛效应的困扰,把自己的家园建设成一个个环境优美、生态良好、舒适惬意的现代化城市。

城市气象灾害伤亡惨重的台风风灾

城市风灾一般指台风和雷暴大风。在我国造成风灾的天气首推台风。台风是发生在热带洋面上的一种强烈的气旋性风暴。据世界气象组织(WMO)报告,全球每年死于台风的人数为2万~3万人,西太平洋沿岸国家平均每年因台风造成的经济损失约为40亿美元。我国东临西北太平洋,大气风暴灾害频度很高,是世界上发生台风最多的地区。我国每年平均有8次台风登陆,有的可深入内地1500千米。有的台风虽然没有登陆,但从近海地区移过,对沿海城市仍可造成重大影响。1994年有11个台风在我国登陆,造成的直接损失在550亿元人民币。这一台风于1994年8月21日~23日在浙江省瑞安登陆,强风持续12个小时以上,属百年罕见。其中乐清市日降雨量为620毫米,突破浙江省日雨量历史之最。与此同时,在温州沿海,掀起巨浪有十几米高。台风使1200人丧生,200多万人被洪水围困,倒塌房间20多万间,造成的直接经济损失120多亿人民币。

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