【导读】7月30日凌晨，北京大部分地区出现强降雨，迎来入汛最强一轮降雨天气。在湖南湘潭县，强降水更是激励了决堤险情。凭据中央景色台音信第四色网，展望异日三天，云南、广西、重庆、四川、京津冀及东北等地区有暴雨灾害风险，各地已脱手防汛抗洪救灾使命部署。放眼众人，比年来当然灾害频发，尤其是与征象变化酌量的灾害数目显贵加多，这对日常生计和宏不雅决策齐产生了久了的影响。那么，征象变化是若何影响当然灾害的呢？面对这些由征象变化激励的灾害风险，咱们又该若何粗鄙呢？

本文指出，征象变化正在使灾害呈现出新的特质和趋势。由于东说念主类步履的影响，众人征象正在以前所未有的速率变暖。地表平均气温、沿海海平面、多年冻土步履层厚度等征象变化计议均创下了历史新高。随之而来的是高温、强降水等极点天气事件的频率和强度齐在加多，这使得灾害的发生也呈现出新的趋势。

对此，本文进一步分析了当然灾害在多个方面的新变化轨则，包括强度、频率、继续时辰、触发时辰和位置、限制及影响规模等。商量发现，众人和区域性征象系统正在发生剧烈变化，巨灾变得更加庸俗，不同灾害之间的互相作用也在加强，灾害的复合风险和级联风险显贵加多。尽管众人征象变化酌量灾害效应的商量取得了一些进展，但仍存在不少局限性。

本文原载《科学通报》2024年第2期，原题目《征象变化的灾害效应与科学挑战》。受篇幅所限，仅节选部天职容，注目从略。仅代表作家不雅点，供读者参考。

征象变化的灾害效应与科学挑战

征象变化在地球系统各个圈层，包括大气圈、岩石圈、水圈、生物圈和冰冻圈，均有迹可循；各圈层的互相作用共同影响着征象系统的变化（图1）。当然灾害是地球系统各圈层互相作用最剧烈的一种推崇，对东说念主类社会有着久了的影响。在外营力征象变化驱动下多圈层互相作用加强，所激励的地球表生灾变经由推崇出多介质多经由复合重复、多灾种养殖链生的特质，灾害风险与破损程度更加显贵。

图1：征象变化下五大圈层互相作用和灾害效应

在内能源地震与外营力强降雨的共同作用下，2022年9月上旬，四川省甘孜州泸定县遭受地震与震后山洪泥石流，形成近百东说念主遭难。征象变暖与格外天气共同作用于笔陡且易断裂的地形和地质条款下，导致2021年2月7日发生了印度杰莫利地区的高位冰-岩坍塌事件，激励了大限制泥石流，致使卑劣两处水电站遭到破损，至少150东说念主遭难。众人变暖加重了征象系统的不褂讪性，2021年7月中旬，台风“烟花”和格外西太平洋副热带高压的共同影响，以及太行平地形对水汽的抵触作用，形成郑州“7·20”特大暴雨灾害，并引起城市内涝、山洪、滑坡等次生灾害，导致1478.6万东说念主受灾，因灾弃世失散398东说念主。

比年来，不同类型巨灾频发，与征象变化酌量当然灾害的数目激增是形成灾害总额飞腾的主要原因，严重胁迫了东说念主民的人命财产和居住环境安全。征象变化导致灾害出现新特质与新趋势。东说念主类步履致使众人征象以前所未有的速率变暖，地表平均气温、沿海海平面、多年冻土步履层厚度等多项征象变化计议破碎了历史不雅测记录，高温、强降水等极点天气征象事件的频率与强度均在增高，征象变化导致灾害也呈现出新特质与新趋势。

征象变化对灾害的影响主要响应在5个方面。（1）强度：如每年1%的沿海风暴加多会导致年最高温度和洪活水位显贵飞腾；（2）频率：强降雪、龙卷风、洪水等灾害的发生次数显明加多；（3）继续时辰：高温日数加多、贯穿干旱时辰延长、热带气旋安身时辰延长等；（4）触发时辰：春季霜冻提前，季节性降雨延迟、融雪洪水提前等；（5）限制或影响规模：海洋热浪和热带气旋限制扩大，暴雨洪涝影响规模扩张等。

再者，众人和区域性征象系统发生剧烈变化，巨灾更加庸俗，不同灾害间的互相作用加强，灾害复合风险和级联风险显贵加多。举例，2010年5月，热带风暴阿加莎侵袭危地马拉，形成该地区大规模强降雨，雨水下渗并溶解地下岩层，形成大规模千里洞坍塌；同期，帕卡亚火山爆发，火山灰和碎屑掩盖了危地马拉大部分地区，防止了排水管说念，加多了热带风暴期间的洪水强度，同期形成大规模火山泥流，导致多东说念主遭难。此类复合灾害突发性强，轨则不清，触发因子不解，难以灵验预测。

比年来，征象变化灾害效应商量取得了新进展，但仍存在很大局限性。征象变化的灾害效应一直是学术界十分暄和的科常识题，酌量商量不错追意料20世纪90年代初，商量主要聚焦于识别征象变化对灾害的影响。比年来，该标的侧重于开发预测模子和风险治理策略，以便更好地准备和粗鄙征象变化条款下当然灾害的新变化，提倡更好的适合性措施，减少灾害风险。

但面前对征象变化的灾害效应意识依然有许多不及，跨圈层多因子耦互助用下，极点天气、强震、东说念主类步履等巨型灾害及复合链生灾害的形成、演化与防治商量如故防灾减灾学科的前沿；对表里能源耦合驱动下的台风、海啸、山洪泥石流、冰湖溃决与滑坡等当然灾害的物理机制和经由意识不解，难以定量分析征象变化的灾害效应、减少复杂因素作用下灾害风险预测的不笃定性。

这些防灾减灾商量的不及，严重制约了当然灾害风险表面和风险防控时期的发展。因此，亟须系统地意识征象变化对当然灾害的影响机理、当然灾害对征象变化的响应特质，遣散征象变化下当然灾害高精度预测与灵验粗鄙，减少当然灾害牺牲，保护东说念主民的人命和财产安全，匡助社会霸术征象变化适合性措施，减少征象变化下灾害对社会发展的不利影响。

▍比年来征象变化对当然灾害的影响

（一）征象变化的致灾特质

比年来众人显贵升温的格外态势，超出了昔时数百年、数千年的征象系统当然变率。相较1850~1900年，2001~2020年的平均名义温度升高0.99°C；其中陆面增温1.47°C，海面温度升高0.79°C。冰川消融加重，相对1979~1988年，2010~2019年北极海冰面积9月（3月）减小了40%（10%）驾御。峻岭区雪线上移，冻土退化严重。2002~2014年间众人平均海平面飞腾2.74±0.58mm/a，其中海温升高形成的热扩张孝敬为1.38±0.16mm/a；冰盖和冰川的孝敬约为1.37±0.09mm/a。20世纪下半叶，海温变化形成北半球的大部分热带风暴旅途发生了极向转移，强度有所加多，但频率有所下落；风暴潮高度变化，极点海平面采集升高，海岸洪水风险加多30%以上。

此外，变暖导致征象波动性变大，形成水轮回加快，水的再分拨经由偏向极点化，干（湿）季更干（湿），时空各异均有加多的趋势，极点降雨频次与降雨强度均显明加多，多地出现新的天气与征象特征。有记录以来，极点干旱的非洲撒哈拉沙漠区域鲜有降雪事件，而2016年以来却发生屡次强降雪经由。其中，2018年降雪量高出40mm；2021年底遭受极点天气，不仅不雅测到了降雪，部分地区还遭受了强降雨，以致是冰雹天气。在面前众人平均增暖~1.1°C的近况下，十年一遇的极点高温事件频率将加多2.8倍，强度加多1.2°C；十年一遇极点降水事件频率加多1.3倍，强度加多6.7%；十年一遇干旱事件（如农业干旱、生态干旱等）频率加多1.7倍，干旱指数加多0.3。商量标明，在更暄和柔湿润的条款下，风化破碎会加快。任何与风化酌量的系统，如地球的碳轮回、名义侵蚀或生物经由，在更暄和柔更湿润的征象下齐存在加快岩石破碎经由的影响，故意于加多峻岭区平地灾害物源条款。

同期，抑遏大气波动的环流配景场也发生显明变化，其中自20世纪80年代以来，北半球哈得来环流蔓延，会使沃克环流位置和强度均有很大变化，并进一步导致极点厄尔尼诺厄尔尼诺事件加强。辛苦有商量指出，极点厄尔尼诺事件会引起包括中国在内大齐区域的暴雨、洪涝等当然灾害的发生。也有商量发现，征象变暖使北大欧好意思经向环充军松，北大欧好意思瞬变波的免强作用放松，中高纬西风加快放松，最终导致青藏高原等地区的极点降水事件加多。21世纪，东亚季风与南亚季风等季风系统可能有显贵增强的趋势，而季风增强与西风放松的协同作用有助于高亚洲山区局部强降水成。总之，征象变暖使得地球系统各圈层环境向易于成灾的趋势演化，当然灾害风险显贵加多。

（二）征象变化配景下当然灾害步履特征

尽管不同当然灾害的形成条款和主要驱能源具有显明各异，但总体可分为3种类型：热力主导、重力主导以及水力主导。受高温或高热力梯度驱动的高温热浪、热带气旋、龙卷风、失火等是常见的热力主导型灾害。重力主导型灾害多为地势落差较大的平地灾害，如坍塌、雪崩、滑坡、泥石流等；由海底畅通形成的海啸也属于重力型灾害。干旱、区域洪水、海平面升高级灾害主要由于水力条款变化引起的。而在圈层互相作用下，部分灾种受多种作用劲共同驱动，如山洪形成时，重力和水力齐是必要条款。此外，不同当然灾害步履具有显贵的时空标准各异（图2），其中重力主导型以小标准、短时灾害为主，然则暴发倏得、破损力强；水力主导型灾害时空跨度相对较大，影响规模广。征象快速变暖形成大大齐灾害的孕灾时辰裁汰，灾害步履特征发生显明变化。

图2：当然灾害的主要类型与那时空标准特征

升温导致众人高温热浪事件频发，日间和夜间复合高温热浪事件的影响显贵飞腾。2020年，Wang等东说念主指出，1960~2012年，北半球夏日复合热浪事件频率和强度均显贵增长，分别为~1.03d/10a和~0.28°C/10a。同期，风暴潮、台风等极点海洋征象事件发生频率增多，强度加大。1982年以来，众人规模内海洋热浪的发生频率加多了1倍，且规模更广，继续时辰更长；近30年占众人70%的弱台风不管在众人标准如故海盆标准上也出现显明的增强趋势。在沿海住户优先居住的低海拔平坦区，海平面飞腾速率将比众人平均速率快4倍，复合型洪水风险显明飞腾。

同期，水轮回的加快也加重了众人旱涝时空分散的极点化，使得雨季的降水变得更多，旱季的干旱会更为严重；同期，旱涝/涝旱急转事件的历时、烈度和强度呈加多趋势。区域旱涝灾害时空分散以致出现新态势。好意思国西部的水资源高度依赖融雪径流，但该地区春季雪旱灾害的概率从1985年的20%飞腾到2016年的40%。中国西北干旱半干旱区，在极点降水加多与融雪径流加重的双重作用下，比年来洪水灾害频发，举例2002年塔克拉玛干沙漠洪灾、2012年吐鲁番洪灾、2017年塔里木河等区域屡次发生沙漠洪水灾害，2021年7月中旬，塔克拉玛干沙漠北缘受洪水伏击，团结面积达300多泛泛公里，影响严重。而2022年长江流域出现旱涝并存的地点：汛期长江上游降水偏多，区域性洪涝频发；而中卑劣降水偏少，旱情严重。旱涝新特征主控因子不解，显贵加多了酌量灾害预测难度。

海拔依赖性增温的峻岭区以及热岛效应显贵的城市区对征象变暖的响应均存在显明的放大效应。其中，冰冻圈的退化改变了峻岭区水文地质条款和地表孕灾环境，加重了以重力主导的平地灾害的频率、限制和复杂性；灾害步履总体空间特征具有高强度与高频性、突发性、季节性、群发性、周期性等特征。而城市的三维几何结构不利于热量荒疏，以及东说念主为热量的开释，使得城市高温日数加多、热浪频次加多；热岛效粗鄙一些超大城市的升温孝敬更为显贵，其中城市化对中国东部城市高温热浪的孝敬不错达到30%~50%。城市热岛效应导致大气更不褂讪、垂直飞腾和水汽辐合畅通加强，导致在昔时30年来，城市短历时极点强降水加多35%，增幅比附近郊区高3倍以上。城市下垫面硬化形成浸透材干放松，径流增强，城市洪水风险增大。城市化不仅使洪水峰值显明升高，也裁汰了洪水事件中洪峰出现的时辰；同期，城市化也使山洪影响规模与洪泛区面积显明扩张。

▍当然灾害风险演化异日发展趋势

（一）孕灾环境异日趋势与影响揣摸

若空虚施大限制温室气体减排措施，展望增暖将在众人和区域规模内快速加重，同期引起热力、水力、重力（地貌改变形成的局地位能变化）等孕灾条款的变化。有商量指出，在刻下排放延续情景下，2100年北半球夏日复合高温热浪事件频率展望将比2012年加多8倍，强度也将是当今的3倍以上。自2000年起，北半球峻岭区，如落基山脉和青藏高原的最大雪水当量展望21世纪末减一丝将是历史基准线的4倍。21世纪末，积雪掩盖减少，展望将使其附近区域的雪旱灾害频率加多2倍以上；众人陆地上的年降水量在SSP1-1.9。低排放情景下展望将加多2.4%，而在SSP5-8.5高排放情景下为8.3%（0.9%~12.9%），欧洲和北好意思洲等部分区域强热带风暴的强度展望将是面前的3倍以上。2015年，Winsemius等东说念主指出，21世纪末洪水灾害风险展望将加多20倍，尤其是在东南亚和非洲地区。异日海洋和大部分陆地区域的挥发量均将加多；挥发量的加多将使地中海、北好意思西南部、非洲南部、南好意思西南部和澳大利亚西南部的泥土水分减少，干旱风险加多。展望到21世纪末，干旱区将扩张至众人陆大地积的50%~56%。

再者，变暖促使征象系统中的多个要素加快接近突变点，将形成弘大的灾害风险：众人增温1.5~3°C时，格陵兰冰盖溶化隐没，会形成海平面温度升高2~7m；平均增温3~5°C时，西南极冰盖消融，将形成海平面飞腾5m。这些均可能导致沿海海洋与城市巨灾发生，径直胁迫沿海地带东说念主居环境。众人增温3.5~5°C时，亚马逊热带雨林大规模烧毁，径直导致大规模生态牺牲灾害。升温4~6°C时，北部冻土快速消融，会开释CH4和CO2等温室气体，进一步加重征象变化的幅度。此外，印度地区局地升温达到0.5°C时，就会引起印度季风快速突变放松，形成区域降水减少，特大干旱灾害的频率与幅度加多。因此，掌抓征象变化轨则、合理节能减排，是灵验粗鄙征象变化灾害风险的前提。

（二）暴露度和脆弱性的变化加多大齐区域灾害异日风险概率

征象变化径直导致致灾因子危境性不停加多，况且众人化带来的东说念主口增长、城市化、地盘哄骗变化等社会因素也逐步影响灾害风险的暴露度、脆弱性和危害。跟着众人东说念主口不停增长和城市化进度的加快，越来越多的东说念主口将生计在当然灾害易发区域。这意味着即使灾害的概率莫得加多，由于东说念主口密度和城市化程度的加多，灾害带来的牺牲也将更加严重。此情景下易受影响的地区包括东说念主口繁多的城市和近海沿线的城市等。而征象变暖放大效应显贵的高寒山区，冰川与雪盖面积减少、水利工程扩张、旅游业快速发展等变化导致山区灾害暴露度和脆弱性均有显明飞腾。

此外，跟着东说念主类步履的不停扩张，地盘哄骗姿色也发生了变化，包括林地开荒、耕地扩张、水资源过度开发等。这些变化可能会导致生态系统的破损和当然灾害的加重。举例，丛林开荒和过度采伐会导致地盘侵蚀和滑坡，耕地扩张和水资源过度开发可能导致干旱和水患等。此情景下易受影响的地区包括经济发展较快、地盘哄骗变化显明的地区。

值得考究的是，异日灾害风险变化的程度和趋势也具有显贵区域性各异。有商量指出，征象波动形成的社会脆弱性增大在发展中国度推崇比较杰出，尤其在孟加拉国、印度尼西亚和非洲等国度。此外，跟着征象变化导致海平面飞腾，风暴潮和海啸等灾害风险加多，沿海城市和岛屿等低洼区域的灾害风险更大；高温与干旱共同影响下，异日丛林失火风险加多，其中在北好意思洲和欧洲等区域的风险较高；而冰冻圈溶化消融形成的山体滑坡、冰岩崩、雪崩等的灾害风险在峻岭区更为杰出。由于当然灾害风险受多因素的影响，风险品级取决于异日温升水平、脆弱性、暴露度、社会经济发展水温和适合措施，针对异日灾害风险的定量化预估存在很大不笃定性，粗鄙征象变化的灾害风险仍具有极大的挑战。

▍粗鄙征象变化灾害风险的科学挑战

征象变化自身的复杂性，与其形成的当然灾害新特征、新趋势以及复合与链生灾害风险的升高，使当然灾害预测预警和风险预估的难度极大，为众人粗鄙征象变化灾害风险带来新的科学挑战，如图3和表1所示，主要包括以下几方面实质。

图3：多圈层作用下征象变化的灾害效应与粗鄙其风险的科学挑战

表1：粗鄙征象变化灾害风险的科学挑战偏激重要因素与中枢粗鄙决策

（一）征象变化驱动的圈层互相作用和表里能源耦合致灾机制

固体地球里面畅通（内能源作用）导致的物资交换和能量传输，不错改变地表温度，并将地球里面的碳、氮等物资带至海洋圈和大气圈中，对征象系统起到一定的更变作用。而众人变暖导致水轮回和碳轮回等经由加快，各圈层互相作用加强，在表里能源共同作用下，小限制、大影响的极点事件与其复合事件增多。因此，在圈层互相作用下，揭示表里能源耦合孕灾、成灾、致灾机理是预测戒备紧要灾害风险的基础和亟待惩处的前沿科常识题。内、外能源均具有长久积蓄与瞬时强扰动的时辰耦合特征，而两者的空间耦合更是加快了地质体褂讪性演变。但面前对构过错用-地形遽变-征象变化综互助用下孕灾环境的演化偏激对地表灾害驱动的定量关系仍意识不清，对宏不雅（区域）、中不雅（坡体）和微不雅（岩土体）多标准融通的难题仍有待破解。

（二）跨时空标准灾害发育轨则

征象变化促使孕灾环境易于成灾，当然灾害发育特征的时空标准变化增大，部分当然灾害的孕灾机制与形成轨则发生改变。关联词，由于景色的高度变异性、物理上的不行接近性以及地球圈层之间复杂的互相作用，重复多标准征象系统扰动，触发灾害的重要参数偏激阈值难以笃定，定量关系不解确，戒指了对当然灾害形成与演化的意识及预告。此外，在征象变化-当然灾害商量中，征象变量降标准到灾害时空标准的经由中存在诸多不笃定性，不仅局地短临灾害性天气事件预告痛苦，而且面前空间大标准长久征象预测精度仍自傲不了当然灾害演化商量和应用的需求。不同致灾因子时空关联度与轨则不清，进一步影响不同灾害在时辰上的群聚和空间上的群发机制与特征。因此，买通不同标准空间关口和时辰纯正，揭示复杂下垫面陆-气耦合系统变化轨则偏激灾害效应，深化意识跨时空标准灾害发育轨则，亦然异日重要科学挑战之一。

（三）极点事件信息感知与数据驱动的风险判识

极点灾害事件是一类罕见的十分规突发事件，其态势演化是救急救灾的首要问题。从概率的角度来讲，极点灾害事件属于小概率事件，但其形成的破损和牺牲频频十分严重。其中，“黑天鹅”事件样本量少，影响因子不解，重要信息无法感知；“灰犀牛”事件缺少完善信息统计，量变到质变的更变机制和突变因子难以笃定。由于极点灾害事件信息高度缺失、时滞和失真，笃定极点灾害面前处于什么现象、异日将若何演化等问题是制约极点灾害事件风险预测的重要科常识题。极点灾害风险事件预测问题应以极点灾害胁迫的承灾体功能属性行动商量方针，深入分析极点灾害事件的形成、演化及致灾机制。并在此基础上，聘请贝叶斯极值表面进行建模，定量描画极点灾害风险事件与特征因素的关联关系，以遣散时域上潜在极点灾害风险事件预测以及空间上同类型极点灾害风险事件预测的目的。

（四）灾害能源学与风险演化轨则

主导征象变化的物理系统是一类高度非线性的能源系统，其在外力的微扰作用下常演化出难以抑遏的腌臜效应。从宏不雅角度看，征象系统的腌臜效应推崇出极强的内禀立时脾气，从而使得由征象变化指点的灾害风险预测具有显明的不笃定性。况且东说念主类对征象系统的外皮立时插手越大，东说念主类所濒临的灾害风险就越高，灾害风险预测的不笃定性更加杰出。面前，灾害能源学系统主要以笃定论为带领进行构建，并已取得了很大的跨越。然则复杂多项介质多场耦合灾害的多物理经由解耦难度大，同期其多界面特征断绝灾害畅通和结构信息的得回，导致以笃定论构建起来的灾害能源学表面难以接洽多项-多场-多介质耦互助用下灾害形成、演化及致灾经由中的不笃定因素。因此若何定量形色灾害风险的立时要素和预测的不笃定性仍然是灾害能源学发展的一个科学瓶颈。

（五）灾害风险治理与韧性社会构建

灾害风险系统是复杂的，孕灾、致灾和成灾要素互相酌量、互相依赖并互相影响。众人化使得征象变化驱使下的灾害风险通过社会、经济和环境系统传播和扩散，风险款式正在快速变化，带来越来越大的影响。

通过灾害风险治理，责难征象变化灾害风险影响，是异日灾害风险科学的主要方针。而社会经济各异增大了征象变化灾害风险的复杂性。全国景色组织（WMO）指出，1970~2021年间，全全国由于极点天气、征象导致的弃世东说念主口中，90%以上在发展中国度。是以在接洽社会经济作用的灾害风险治理体系时应当暄和公道性和包容性，与发达国度比拟，发展中国度更看重绿色转型的本钱效益。

从灾害风险治理的“戒备-野心-响应-规复”4个维度来看，制定适当区域特质的灾害可接收风险水平挨次是面前灾害风险治理戒备和野心阶段的首要挑战。这主要体当今风险评估要领的不笃定性、区域特征的各异性、经济利益和社会参与以及东说念主文因素的影响。而灾害风险治理的响应与规复阶段，则需要要点暄和确立和灵验训诲社会的灾害韧性，构建一个能适合征象变化的韧性社会。韧性社会具有承受灾害事件的打击并从中规复的材干。韧性为包括征象变化在内的战略制定和治理提供了一个十分实用的框架并以发展为风险治理的一个重要理念。IPCCAR6中提倡的征象韧性发展框架便是对灾害风险治理和征象韧性社会开拓的探索。

总而言之，本文最初通过对征象变化的致灾特质与当然灾害步履特征等的归纳转头，量化不同种类灾害的步履变化趋势；其次，通过主要驱能源的各异来诀别灾害类型，分类先容灾害对征象变化的响应机制，并强调了同类型灾害在不同区域的空间各异；再者，主要围绕当然灾害的当然属性先容灾害风险演化趋势与影响；终末，围绕征象变化的灾害效应第四色网，提倡五大科学挑战。本文提倡以提高当然灾害预测预警的准确性和灵验性、责难征象变化灾害风险为方针，加强新表面、新要领、新时期的研发，包括清洁能源和绿色减灾时期等的翻新，减缓征象系统的扰动，并通过调治社会系统、经济系统和生态系统等来适合征象变化。建议通过抽象、千般化的要领惩处不同挑战中的重要问题，灵验粗鄙征象变化带来的灾害风险。