第一部分 基础理论
第1章 自然灾害
1.1 引言
当1976年唐山7.8级大地震极其惨烈的罹难场面仍记忆犹新时，2008年5月12日，一场地动山摇的8.0级特大地震在汶川发生了，四川省的13个市、县顷刻间变成残垣断壁，满目疮痍。汶川地震造成8万余人遇难，直接经济损失超过1万亿人民币。
我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一。灾害种类多，分布地域广，发生频率高，造成损失重。70%以上的城市、50%以上的人口分布在气象、地震、地质和海洋等自然灾害严重的地区。近15年来，我国平均每年因各类自然灾害造成约3亿人（次）受灾，倒塌房屋约300万间，紧急转移安置人口约800万人，直接经济损失近2000亿元①。
自然灾害同时也是一个全球性灾害。全球1/4人口生活在自然灾害频发地区，涉及160个国家。世界上的三大地震带依次使美国、加拿大、墨西哥、哥伦比亚、秘鲁、智利、新西兰、裴济、印度尼西亚、菲律宾、中国、日本、俄罗斯等国家的许多地区成为地震区。仅2002年前9个月全球就有80多个国家1700多万人遭受水灾。1968～1973年，非洲大旱，波及36个国家，受灾人口达2500万之多，逃荒者逾1000万。世界上有50多个国家存在泥石流的潜在威胁。
人类从诞生的那天起就开始了与自然灾害的斗争。几千年来，自然灾害历来是中国的严重社会问题，它不仅直接危害人类生命，造成财产的损失，而且对社会生产产生了巨大的破坏作用；并由此引发一系列的社会问题，涉及政治、经济、文化、生活等方面，甚至成为直接诱发社会动乱，导致改朝换代的因素。此外，自然灾害的发生还会导致生态系统的破坏，威胁到人类生存环境和文明的发展。
中国文明起源的神话传说如女娲补天、后奕射日等，都是与自然灾害斗争的写照。《孟子？滕文公上》载：“当尧之时，天下犹未平。洪水横流，泛滥于天下；草木.茂，禽兽繁殖，五谷不登；禹疏九河，渝济、漂而注诸海；决汝、汉，排淮、泅而注之江。”这是距今四千多年前尧舜时期的禹与洪水斗争的概括总结。就我国历史而言，几乎从有文字记载那天起，就有了自然灾害的记录。从汉朝司马迁的《史记》到清朝组织撰写的《明史》，中国古代各朝撰写的，上起传说中的黄帝（公元前2550年），止于明朝崇祯十七年（公元1644年），计3213卷，约4000万字的二十四史中，就大量记载频频发生的洪涝、干旱、地震、虫灾等自然灾害。
例如，《宋史》卷92，《河渠志二》记载：宋神宗熙宁十年（1077）七月十七日，黄河大决于滑州曹村，擅渊北流断绝，河道南徙，东汇于梁山、张泽烁，由此分为两派，一合南清河入于淮，一合北清河入于海，“凡灌郡县四十五”。
《元史》卷51《五行志》记载：元至正二十二年（1362年），河南洛阳、孟津、偃师三县大旱，人相食。
《汉书》卷27《五行志》记载：本始四年四月壬寅地震，河南以东四十九郡，北海琅琊坏祖宗庙城郭，杀六千余人。四十九郡，北海琅琊坏祖宗庙城郭，杀六千余人。后人推算出，这次地震发生在公元前70年6月1日，震中在山东的诸城昌乐一带（北纬36.3°，东经119.0°），震级为里氏7.0级，震中烈度为Ⅸ度。
《魏书》卷112《灵征志》记载：高祖太和五年七月，敦煌镇蝗，秋稼略尽。六年七月，青、雍二州？？害稼。八月，徐、东徐、兖、济、平、豫、光七州，平原、枋头、广阿、临济四镇，蝗害稼。
我国最早从事自然灾害科学研究的是物候学家竺可桢，他从地理学和气象学的角度研究自然灾害，发表了“中国之雨量及风暴说”（《科学》，第2卷第2期，1916年）、“吾国地理家之责任”（《科学》，第6卷第7期，1921年）、“论我国应多设气象台”（《东方杂志》，第18卷第15期，1921年）、“气象与农业之关系”（《科学》，第7卷第7期，1922年）、“南宋时代我国气候之揣测”（《科学》，第10卷第2期，1925年）等相关文章。
随着自然科学和社会科学的发展，尤其是计算机技术和遥感技术的飞速发展，为人们分析和观测自然灾害这样的大系统提供了便利条件，使自然灾害的研究在20世纪90年代进入了快速发展的时期，逐步形成了一些有一定共识的研究和管理自然灾害的基本概念和描述方法。
1.2 自然灾害的基本定义
什么是自然灾害（naturaldisaster）？这似乎不是个问题，最简单的回答甚至可以说成是与“自然现象”有关的“灾害”就是自然灾害；网络资料中大量引用的则是维基百科中的表述：“自然灾害，指自然界中所发生的异常现象，这种异常现象给周围的生物造成悲剧性的后果，相对于人类社会而言即构成灾难。”在陈？院士和史培军教授合著的《自然灾害》（北京师范大学出版社，2007年）一书中，干脆就避而不谈这个问题，而是在介绍地球和地球活动的能量来源后直接介绍自然灾害的特点。
“自然灾害”这一概念，与现代数学中最基本的概念“集合”不一样，并非无法寻找更基本的概念来给出一个确切的定义，并非只能通过列举进行描述性定义。况且，就是“集合”这样的概念，也存在由康托给出的非描述性定义：“将具有某种特征或满足一定性质的所有对象或事物视为一个整体时，这一整体就称为集合，而这些事物或对象就称为属于该集合的元素。”
定义（definition）其实就是用已知的概念描述所定义的概念，定义的作用就是明确概念的内涵。
为厘清“自然灾害”的内涵，便于相关内容的表述，我们先对“概念”、“内涵”和“外延”
这三个术语进行说明。
1.概念（concept）
对于客观世界存在的对象，存在着一个“认知主体”。人们通过对客观对象的观察和思考，认识到认知主体的存在。经过思维的抽象，在思想中产生了“概念”。概念是思维的产物，在思维领域，概念用来反映思维对象特有属性或本质属性。
例如，“直角三角形”这一概念反映对象的本质属性是“三角形，其中有一个内角是直角”，至于三边的长短及其他两个锐角的大小都是特殊的、次要的、非本质的属性。
任何一个概念都是用词语表现的。概念的两个基本逻辑特征是内涵与外延。
2.内涵（intension）
概念的内涵就是这个概念所反映对象的本质属性的总和。
例如，“平行四边形”这个概念，它的内涵包含着一切平行四边形所共有的“有四条边，两组对边互相平行”这两个本质属性。又例如，“青菜”是一个概念，它是一种植物，绿色，一般叶子直立，可食用。这是这个概念的内涵。
大量的数学概念采用内涵方式来定义。
3.外延（extension）
概念的外延就是适合这个概念的一切对象的范围。
例如，“平行四边形”这个概念，它的外延包含着一切正方形、菱形、矩形以及一般的平行四边形。“青菜”这个概念的外延包含油菜、菠菜、芹菜、芥菜、葱等。
从数学上来讲，有一个概念，相应地应有一个对象的集合。例如，有狗的概念，就有全部狗的集合。给这个集合下定义有两个方法：一是把狗的性质一个一个地叙述出来，狗有四只脚，大约有多重等，即用集合的内涵给集合下定义；另一办法则是把所有的狗都列举出来，即用外延给集合下定义。
一个概念的内涵越广，则其外延越狭；反之，内涵越狭，则其外延越广。
当母亲把狗的概念教给孩子时，并不采用经典数学的上述两种方法，内涵和外延都没有指出，只说这是狗，那不是狗，让孩子看几次以后，区别就清楚了。这样，母亲没有把全世界的狗都领给孩子看；也没有给孩子讲清狗的严格定义，而只靠极少数几个实例代表全体，就教会了孩子掌握狗的概念。表面上看，这是一种不同于内涵和外延的第三种方法，也是人类思考事物的独特的特点。但其实它是两种方法的组合。人脑中储存的与日常生活相关的概念，大多是把感觉到的事物的共同特点抽出来，加以概括而形成，本质是以外延为基础，以内涵为导向的概念学习法。
用外延的方式定义“自然灾害”或许比较简单，似乎列举出大量文献提及的自然灾害，如洪涝灾害、旱灾、地震灾害、虫灾等就可以了。事实上，自然灾害举不胜举。而且，一些看似非自然灾害的现象，其实掺杂有自然灾害的成分。例如，煤矿中的瓦斯大爆炸，主要与生产安全管理不到位有关，一般不归入自然灾害研究的范围。但是，引起大爆炸的瓦斯却是来自自然界，瓦斯大爆炸也有自然灾害的成分。如果以外延方式定义“自然灾害”，是否要列举这类灾害现象，就成了问题。如果我们将煤矿中的瓦斯大爆炸以现行管理体制为由排除在“自然灾害”的集合外，这就意味着人们可以随意更改“自然灾害”这个概念。如果在这样的概念上建立自然灾害风险分析的理论和风险管理的体系，其科学研究结果的客观性和真实性将受到质疑。
用内涵的方式定义“自然灾害”则要求简洁明了，用词准确，具体地揭示概念所反映的对象的本质。要对“自然灾害”作出一个正确的定义，不仅要具备有关的科学知识，掌握下定义的逻辑方法，还必须遵守如下的四条规则。
规则1相称性规则，即定义概念和被定义概念的外延相等例如，“两组对边分别平行的四边形叫做平行四边形。”这个定义的定义概念是“两组对边分别平行的四边形”，被定义概念是“平行四边形”。它们指的是同一类对象，所以它们的外延完全相同。
如果违反了这条规则，就会犯“定义过窄”或“定义过宽”的逻辑错误。例如，“企业就是从事现代化生产的经济活动部门”，就犯了“定义过窄”的逻辑错误。而“正方形是四角相等的四边形”就犯了“定义过宽”的逻辑错误。前者的错误是将“传统化生产的经济活动部门”刨除在了企业之外；后者的错误是正方形包括了“没有直角的四角相等的四边形”。
由上可见，无论定义过宽或窄，都不能准确揭示概念的内涵。
规则2非循环规则，即不能循环定义在一个定义中，被定义概念是不明确的，正因为如此，我们才用定义概念去明确被定义概念。如果定义概念中直接或间接地包含被定义概念，这就等于用一个不明确的概念去说明不明确的概念。
例如，“太阳是白昼发光的星体，而白昼就是有太阳的光照着的时候。”这是相互联系的两个定义。其中，第二个定义的定义概念“有太阳的光照着的时候”，就用到了第一个定义的被定义概念“太阳”。这就等于是先用“白昼”去定义“太阳”，后来又反过去用“太阳”
去定义“白昼”，这样就犯了“循环定义”的错误。
规则3非否定性原则，即定义一般不能用否定判断给概念下定义就是要揭示概念的内涵，说明它具有什么本质属性。如果定义是否定的，只能说明被定义的概念不具有什么属性，这样就达不到下定义的目的。例如，“故意犯罪不是过失犯罪。”这个定义没有正面揭示概念的内涵，不是正确的定义。
规则4清楚确切规则，即定义应清楚确切这条规则就是要求定义概念必须采用科学术语，不能用含混的概念，也不能用比喻。否则不能使人明确概念的内涵，达不到下定义的目的。例如，“生命是通过塑造出来的模式化而进行的新陈代谢。”其中，“通过塑造出来的模式化”就是一个含混模糊的概念。
我们用上述规则来判断下面5个“自然灾害”的定义是否合理：（1）自然灾害是与自然现象有关的灾害；（2）自然灾害，指自然界中所发生的异常现象，这种异常现象给周围的生物造成悲剧性的后果，相对于人类社会而言即构成灾难①；（3）自然灾害是自然致灾因子影响的后果［1］；（4）自然灾害是能造成灾难性后果的任何自然事件或力量，如雪崩、地震、水灾、森林火灾、飓风、雷击、龙卷风、海啸和火山爆发②；（5）自然灾害指自然界中发生的、能造成生命伤亡与人类社会财产损失的事件［2］。
第1个定义不符合规则1。这个定义的定义概念“与自然现象有关的灾害”其外延比被定义概念“自然灾害”的外延要广许多。例如，有研究表明，人类的疾病发病率、犯罪率、交通事故率，甚至是饮食量的变化都与月相盈亏有关。事故率在满月之前的两天会达到顶峰。月相盈亏是一种自然现象，是否与此有关的交通事故就是自然灾害呢？显然不是。因为造成交通事故的主要原因不是月相变化。
第2个定义不符合规则4。我们姑且不说是否异常才可能造成灾害，这个定义中用到模糊概念“异常现象”就不符合要求清楚确切的规则。什么样的自然现象才能能称得上“异常”，并没有明确的边界，“异常现象”就是一个含混模糊的概念。
第3个定义是联合国统计署曾推荐使用的。由于“影响”和“后果”这两个概念均过于抽象，须进一步定义，所以这个定义只能在很小的人群中使用，甚至于在2009年版联合国国际减灾战略减轻灾害风险的术语中，也只有“naturalhazard”（自然致灾因子）的条目，而没有“naturaldisaster”（自然灾害）的条目。
第4个定义是新编的韦氏字典（Webster摧sNewMillennium）对“自然灾害”这一词条的解释。虽然该字典相当于中国的《辞海》，在释词方面具有权威性，但它并不按逻辑学的方式来定义概念，给出的词条大多数不满足科学定义的要求。上面的表述只涉及了造成“自然灾害”的外因，与承受灾难性后果的对象无关，并不能揭示“自然灾害”这一概念所反映的对象的本质。
第5个定义是作者在2005年由科学出版社出版的《自然灾害风险评价――理论与实践》一书中给出的，问题在于定义中“自然界中发生的”这一限定词使定义概念的外延过广，因为人类社会存在于自然界中，人类遭遇的种种灾难自然是发生在自然界中，但并非所有这些灾难都是自然灾害。
为此，本书将第5个定义中的限定词“自然界中发生的”进行修改，使定义概念和被定义概念的外延相等，形成了一个更为合理的定义：定义1.1自然灾害是由自然事件或力量为主因造成的生命伤亡和人类社会财产损失的事件。
这里，“自然事件或力量”指明了原因，“生命伤亡和人类社会财产损失”指明了后果。
换言之，自然灾害并是不自然事件或力量本身，而是由其造成的后果。因此，地震、洪水本身不是自然灾害，而是自然现象，只有由它们为主因造成的生命伤亡和人类社会财产损失才是自然灾害。煤矿中的瓦斯大爆炸造成的灾难，其主因是生产安全管理不到位，因此这种灾难不是自然灾害。战争造成的生命伤亡和人类社会财产损失与自然事件和力量均无关，战争灾难不是自然灾害。雷电引起的森林火灾，主因是自然事件“雷电”，而森林被视为人类社会财产的一部分，所以这类火灾是自然灾害。
笔者曾在全国减灾救灾标准化技术委员会工作，该会在2009年7月提交的《自然灾害管理基本术语》国家标准报批稿中，自然灾害的术语是：由自然因素为主引起，对人类生命、财产、社会功能等造成危害的事件或现象。包括气象灾害、地震灾害、地质灾害、海洋灾害、生物灾害、森林或草原火灾等。与本书给出的定义1.1相比，该术语使用了较为抽象的“自然因素”概念，涉及“社会功能”，列举了7种自然灾害。本质上这两者是一致的，但该委员会建议的术语与严格的定义尚有一些差距，主要是该术语涉及的“社会功能”不符合“清楚确切”的规则，但由于“管理”的需要，放在这些术语中也是可以的。换言之，该委员会建议的自然灾害的术语，是与自然灾害管理较为密切的术语，并不是自然灾害的基本定义。
本书之所以在定义“自然灾害”这一概念时引入了一些逻辑学的研究成果，主要是作者提倡对纷杂的自然灾害问题也要采取平和的逻辑推理分析方法，反对跑马圈地，信口开河，好大喜功式的研究风格。只有这样，我们才可能固守着流失的岁月和苍桑的变迁，经受住历史的考验。
根据自然灾害的内涵我们可以推知，不论其成因和机制存在多大的差异，自然灾害都有下述三大共性：共性一自然灾害均发生在地球表层。由于地球表层的物质圈是人类赖以生存和发展的环境，所以，只有发生在地球表层，诸如岩石圈、生物圈、水圈、大气圈的自然事件或力量才可能造成自然灾害。因此，我们必须深入研究地球表层系统，才能对自然灾害的危险性有正确的认识。
共性二一种自然灾害常诱发或伴生其他的自然灾害。自然灾害是在由自然系统和人类社会系统组合成的高度复杂系统中发生的现象，所以，一种自然事件或力量常常会导致另一种自然事件或力量的出现，一些生命伤亡和人类社会财产损失会导致另一些生命伤亡和人类社会财产损失。例如，地震会诱发崩塌、滑坡、海啸等其他自然灾害。一个地区的水灾往往伴生另一地区的旱灾，旱灾又容易诱发虫灾等。地震中大量人员的伤亡可以诱发流行疾病等生物灾害。地震一旦使燃气管道发生泄漏并同时使地下电缆外壳损坏，就有可能引发重大火灾和爆炸事故。因此，我们必须全面研究灾害链，才能对复杂的自然灾害获得更好的理解和控制。
共性三自然灾害的强度与发生频率呈反比。由于巨大自然力量的积累需要相当长的时间，并且人类具有躲避自然灾害的本能，所以，任何种类的自然灾害，巨灾发生的频率都很低，而轻微灾害却可能频繁发生。例如，在任何地震区内，超过7级以上的地震发生的频率都很低，而中小地震却频繁发生。人们选择水色丰润之地而耕作，远离沙漠而居住，所以，严重的旱灾偶有发生。虽然沙漠中十分缺水，但由于没有村庄和城市，并不会出现严重的旱灾。
因此，我们必须认真研究灾害强度与发生频率的关系，才能合理使用有限的防灾减灾资源。
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