“链式灾害”的技术解读

　　水是最重要的滑坡和泥石流诱因，这也使“高危地区”往往在夏季经历最为严峻的考验

　　《瞭望东方周刊》记者张欣 | 北京报道

　　进入8月，甘肃舟曲、四川绵竹和汶川、云南贡山等地相继发生山洪泥石流灾害。根据国土资源部数据，在今年1至7月，中国已发生地质灾害26009起，其中滑坡19101起、崩塌4756起、泥石流911起；造成人员伤亡的地质灾害248起，843人死亡、失踪，直接经济损失33.44亿元。

　　中科院水利部成都山地灾害与环境研究所(下称“成都山地所”)灾害评估与减灾研究室主任孔纪名在接受本刊记者采访时表示：“5.12”地震导致的滑坡---泥石流灾害链滞后效应，在今年极端气候条件下呈现大规模群发特点。而西南五省春季大旱中“久渴”龟裂的土地骤逢强雨也为滑坡、崩塌等地质灾害发生或演变提供了充分条件。

　　地形、地震、干旱、暴雨⋯⋯多种因素叠加于一个链条上，其结果往往就是一场猛烈的地质灾害。对于生活在多变夏天的中国人来说，只有了解链条上的每一个环节，才有可能避免悲剧的发生。

　　高速远程滑坡呈增长趋势

　　滑坡是今年夏天中国最主要的自然灾害类型之一。中国地质环境监测院的《全国地质灾害通报》显示，1至6月，全国有26个省(自治区、直辖市)共发生滑坡14614起，占地质灾害总数的75%。此前，已有国土资源部地质灾害专家指出，高位发生、滑动距离长、滑后冲击力大的“高速远程滑坡”造成的群死群伤、特大地质灾害在中国呈逐渐增加趋势。

　　根据国家科技部、原国家计委、原国家经贸委灾害综合研究组的研究成果，滑坡与泥石流主要分布在中国第二、三阶梯以及第一、二阶梯的交汇处，且点位分布与中国的一些主要山脉走势一致。

　　其中，尤以西南地区、长江上游地区最为密集。西北半干旱、干旱和极干旱地区，以及东北部地区是中国滑坡与泥石流灾害分布相对比较少的地区。

　　滑坡灾害最为严重的是中国自然地势第二级阶梯中后部，大致以秦岭为界，其南部为川滇高原地区，北部为黄土高原地区。中等滑坡灾害地区主要是川东及川鄂黔高原山区。泥石流的空间分布虽然与滑坡类似，但是深受降雨强度和降雨量大小的影响，例如最为严重的是西南印度洋流域---西藏东南部、云南南部。

　　中科院力学研究所“非连续介质力学及其工程地质灾害中—英联合实验室”主任李世海告诉本刊记者，近年山地滑坡体现出潜伏性、突发性和不可预见的特点。

　　2010年6月28日14时发生在贵州省关岭县岗乌乡的滑坡，被认定为“特大滑坡碎屑流复合型灾害”。它呈现高速、远程滑动的特征：下滑山体前行约500米后，与大寨村永窝村民组的一个小山坡发生剧烈撞击，偏转90度后转化为高速碎屑流呈直角形高速下滑，滑动距离长达1.5公里，导致当地村民99人死亡。

　　孔纪名告诉本刊记者，高势能是大型远程滑坡的基本特点。“从启动到停止高差较大，供给坡体滑动的斜坡坡面较长，在滑动过程中，滑体下部界面具有利于滑动的滑垫面，界面滑带土的摩擦阻力较小，土体含水”都是大型远程滑坡产生的“有利条件”。

　　孔纪名说，按照滑坡成因机理及运动特点可将地震滑坡分为震滑型和崩滑型两个大类。前者分为整体滑动型和碎裂滑动型两个亚类；后者分为块体坠落—滑动型、块体倾倒—滑动型和坠落—弹射—滑动型三个亚类。

　　“5.12”地震中的大部分堰塞湖都是由整体滑动型滑坡形成。其特点是滑动规模大，滑坡分级、分块明显，一般滑坡发生后滑速较快，伴随地震发生，容易造成河道(沟道)堵塞，形成堰塞湖。

　　映秀牛栏沟滑坡则属碎裂滑动型。滑动高差大、坡体在滑动中解体碎裂、坡体碎裂物质在滑动中无拌合现象是主要特点。同滑体将树木“包饺子”不同，这里的高山杜鹃、松树成排直立，既不倒伏，更未被卷入滑坡体内。

　　极端气候诱发地震灾害链

　　水是最重要的滑坡和泥石流诱因，这也使“高危地区”往往在夏季经历最为严峻的考验。李世海告诉《瞭望东方周刊》，水在滑坡中的作用主要表现在：软化、潜蚀岩土，降低软弱结构面的强度，增大孔隙水压力，使处于极限平衡状态的滑坡体产生滑动。

　　中国地质环境监测院的统计数据证实：降雨类型的滑坡约占滑坡总数的70%。

　　以四川为例，多日连续强降雨为形成山地灾害链创造了条件。8月12日8时到15日8时，绵阳、成都、阿坝等16个市州共有180个乡镇降雨量超过100毫米，437个乡镇降雨量为50至100毫米，451个乡镇降雨量为25至50毫米。

　　“地震滑坡发生后，大量的滑坡物质堆积在坡面、坡脚、沟谷，甚至堵塞河道，形成堰塞湖”，孔纪名告诉记者，成都山地所曾对都江堰—茂县长约120多公里的岷江河道进行低空航拍，发现有三分之一的河段内堆满了滑坡物质或被滑坡物质掩埋，总物质量达到3.8亿立方米。而位于该河段的紫坪铺水电站有效库容量才11亿立方米。

　　国土资源部环境司副司长陶庆法在接受中央广播电台采访时也曾表示，甘肃舟曲特大泥石流源于4大因素的合力作用：一是舟曲地区山高坡陡谷深，植被很少，地层比较破碎。第二就是舟曲县是汶川“5.12”地震的重灾区之一，受地震影响，山体松动、岩石裂隙增加，破碎程度加大。

　　此外，该地区属于半干旱区，且去年入秋以来至今年初夏持续干旱，这种情况下，干裂的岩土遇水后更易形成崩塌、滑坡。第四，瞬时暴雨和持续降雨引发了泥石流灾害。

　　而在8月下旬四川省政府新闻办召开的新闻发布会上，四川省蜀通岩土工程公司总工程师、教授级高级工程师何平也表示，特殊的地质环境条件、“5.12”特大地震巨大影响、强降雨诱发是近期多起特大山洪泥石流灾害形成的共同原因。

　　孔纪名说，大量滑坡物质在雨季可能转化为泥石流，堰塞湖因溃决可能形成溃坝洪水或泥石流，形成“地震山地灾害链”，而“受地震破坏而开裂的岩体尚未完全脱离母岩，在外力作用下，形成崩塌或落石”。连日大范围降水无疑成为诱因之一。

　　何平也表示，地震后，虽然在泥石流堆积体、滑坡堆积体、崩塌堆积体以及比较破碎的斜坡体上均能长出茂盛的植被，但植被下面的岩土体仍然是松散的。在局地强降雨及其他地质应力的作用下，仍然容易产生崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。

　　去年灾区降雨量还不足常年的一半，所以地质灾害相对“稳定”。而今年的极端气候使得无论是灾害数量和规模都呈现“爆发”趋势。

　　滑坡往往“出人意料”

　　关岭滑坡提供了另外一种形式的“灾害链”。

　　在6月26日开始降雨前，关岭滑坡区已有近9个月没有下雨。孔纪名通过对3天降水情况进行分析后指出，26日和27日一直下小雨，降雨沿岩层节理和长期干旱形成的裂隙下渗，扩展和连通了部分地下水流通道，为后期暴雨迅速下渗创造了条件。

　　6月27日21时至28日14时，当地17小时累计雨量达253毫米。高强度的降雨沿碳酸盐岩迅速下渗，地下水位猛增，下部非碳酸盐岩含水量迅速饱和，孔隙水压力不断增大，进一步促进了裂隙的发育和滑动面的形成。

　　“这种久旱久雨的天气情况，使得斜坡经历大量失水到大量渗入的过程，斜坡岩土物理力学性质和坡体重量在此期间发生急剧变化。”他说，久旱后，持续长时间的强降雨更容易快速渗入山体下部的泥岩和砂岩中，是斜坡发生滑坡的诱发因素。

　　李世海对重庆577个滑坡的降雨资料进行统计分析后发现：32.4%的滑坡发生当天降暴雨。“虽然28.4%的滑坡发生当天没有降雨，但在这些滑坡发生的前10天内都有降雨。”他说。

　　“从汶川地震后的地质调查结果来看，震前已经判定为危险滑坡体的几乎都没有在地震期间形成灾害；高烈度区出现的深、大顺层岩质滑坡危害远远超出了人们的预料，致使村庄掩埋、形成堰塞湖。”李世海说，200 多万立方米的次生滑坡体覆盖了整个北川中心区，致使1600多人死亡。

　　“这说明传统意义上的地质灾害安全评估办法已经遭遇挑战。 ”他说，以三峡库区为例，经过十几年、数百位专家的考察和论证，曾筛选出1000多个重点滑坡。但2003年三峡库区蓄水1个月后发生的千将坪大型岩质滑坡，并没有被列入地质灾害防治和监测的重点。

　　四川省国土资源厅地质环境处副处长蒋俊8月在接受媒体采访时也表示，确实有一些当初评估没有问题的重建点，现在都被泥石流淹没。

　　“地质灾害的形成是一个时间和空间的演化过程，灾害体宏观变化的范围和位移的尺度越来越大，而与之对应的时间尺度越来越小。”李世海认为，在地质灾害的演变过程中，不良地质体通过既有破坏、局部破坏、贯穿破坏、碎裂破坏和运动性破坏等几个阶段最终演变为地质灾害体，与此相对应的是地质灾害的孕育、成行、演化、发生和发展阶段。

　　“要将地质灾害成灾阶段预测转化为地质体渐进破坏状态的判断。”他说，这样才能不囿于地质体表面、局部以及个别时段的特性，从已知局部去推演全局，从而预测地质灾害。

　　孔纪名则认为，一些滑坡的前期变形迹象其实是明显的，如果早期进行群测群防可以避免重大人员伤亡和财产损失。“滑坡等山地灾害的预测预警技术还不成熟。因此，提高群众防灾意识，做好前期的防灾科普，群测群防还是避免类似灾害事件发生的最有效方式。”

　　蒋俊则说：“省长强调，要把群防群测落实在操作层面上。”

　　追踪中国降雨带

　　近十年来，“梅雨锋”移动的不规律情况越来越明显

　　《瞭望东方周刊》记者李静 | 北京报道

　　从3月的江西开始，这个夏天的中国似乎被暴雨所“占据”。到夏末，就连干旱少雨的西北地区也因暴雨引发大规模泥石流。

　　今年夏天中国境内的降水强度为何如此剧烈？本刊记者专门采访了中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室主任刘黎平、副主任林永辉。他们向《望东方周刊》描述了整个夏天中国降雨带的移动和变化情况。

　　目前，这一实验室正在组织对今夏中国降水的特点进行观察分析，“还处于一种探讨，并非完全结论性的”。

　　“北极涛动”再次影响中国 

　　虽然今年的暴雨自夏季开始，但对于气象专家而言，早在西南地区干旱迷漫的春天，一些地区的暴雨已初现威力。

　　3月初，江西东北地区连续遭遇大到暴雨，并开始爆发洪水。到4月中旬，福建中西部地区发生暴雨，闽江流域出现第一场洪水，部分支流出现超警戒水位洪水。

　　这些发生于“前汛期”的暴雨主要在江南、华南一带。林永辉说，从去年年末开始，发源于北面西伯利亚的冷空气就以相当活跃的状态进入中国，其移动路径与常年相比偏东，直接影响到中国整个东部地区的降水。

　　活跃的冷空气进入中国后首先以暴雪的形式出现。春天开始后，冷空气按照偏东路径，继续向南一直移动，在南方遭遇暖空气形成降水、雨夹雪，这使得江南、华南地区的降水异常偏多。“这种活跃的冷空气和路径变化，可以说是今年上半年，也就是前汛期的主要天气背景。”他说。

　　至于冷空气为何异常活跃并且偏东？林永辉表示，目前重点实验室的气象专家们正在探讨其形成的原因。有一种观点认为，冷空气的活跃很可能与作用于北半球的“北极涛动”的异常有关。“2008年南方暴雪的时候，国内有人提出过它异常的影响，今年冬天开始又有人提出它有点异常。”

　　“北极涛动”是一种天气系统。它发生作用时，北极地区和北半球中纬度地区的气压会出现一种类似跷跷板的现象，例如今年冬天，当北极地区的气压增加时，北半球中纬度地区的气压就会减小，来自北极地区的冷空气就源源不断地南下，导致冷空气相当活跃。

　　在正常年份，“北极涛动”的气压中心会维持在一个相对固定的范围内。如果偏离就会发生异常。这种位置的异常对冷空气移动路径变化有一定影响。但林永辉表示，它对今年气流移动路径的具体影响过程，尚不明确。

　　异常云团带来南方夏季暴雨 

　　5月开始，南方暴雨猛烈地进入人们的视线。广东、江西、福建、湖南等地陆续出现。“今年5月到6月，华南、江南大部与常年同期相比，降雨量偏多两成以上。江西大部、福建西北部、广东北部、湖南南部，降雨量偏多五成到一倍。”林永辉表示。

　　刘黎平告诉本刊记者，南方降水之所以偏多，有一个天气背景很值得注意：就是“梅雨锋”在长江地区停留的时间比常年同期要多出一周时间。

　　通常情况下，江南地区6月15日入梅，7月9日出梅。然后雨带会从长江以南向北移动。但今年7月17日才出梅。

　　主雨带迟迟不愿北移，不仅引发了南方暴雨，也变相导致了河北地区在7月几乎都处于高温酷暑之中。而导致“梅雨锋”移动缓慢的原因是西太平洋副热带高压北移时间推迟。

　　林永辉说，近十年来，“梅雨锋”移动的不规律情况越来越明显。今年“梅雨锋”还有一个特殊的现象：从锋面里生成的云团特别多。云团就是一种小天气系统，通常大的降雨都是从中产生。

　　频繁生成的云团，沿着锋面或离开锋面后，就开始发展。“今年云团一发展就很强盛，马上就能带来强降水。”如此，南方的降水体现出一个主要特点：发生频次高，且强度大。

　　究竟是什么原因导致云团在今年迅速变强？林永辉说，从专业的角度理解，首先要有充足的水汽，其次大气是处于不稳定的状态中，最后还得有强烈的辐合上升运动。

　　今年云团变强的一个最重要条件就是：5月以来，从南半球越过赤道，转向孟加拉湾和中南半岛，向中国南方输送的越赤道暖湿气流比往年更加强烈。与此同时，从南海和西太平洋地区不断向南方输送的暖湿气流，强度也在增加。这些暖湿气流的加强，使得云团迅速增强，最终为南方的降水带来特别充沛的水汽。

　　进入7月，以东北三省为主的北方地区也出现大范围降雨。林永辉表示，这一情况出现的原因尚无定论，但与“东北冷涡”的异常有关联。

　　东北地区在夏天主要受到一种叫“东北冷涡”的天气系统影响。它处于中高纬度，通常从西边的蒙古高原向东移动，到东北地区后形成一个涡旋系统，类似于一个台风的闭合涡旋系统。这个系统的异常就会导致东北地区天气的异常。

　　灾害天气国家重点实验室观察发现，今夏“东北冷涡”活动特别频繁，次数、强度都超过往年。频繁活动的冷涡，沿着逆时针方向旋转，可以源源不断地把高纬度的冷空气卷入冷涡里面。同时，旋转也不断把南边比较暖的气流旋转进去。暖气流和北面冷的气流在冷涡里汇合，容易形成暴雨。

　　一般情况下，“东北冷涡”抵达东北地区后，有合适的水汽才会形成降雨。但中国东北的水汽一直并不充沛，本来无法形成强度特别大的降水。

　　但是，往年主要东西走向的“梅雨带”今年的走向变化为西南至东北，就形成了近似于纵向分布的降雨带。这时候，雨带的一侧是西南气流，另一侧则是偏东北气流，沿着纵向的路径，非常有利于水汽源源不断地从南边输送到北方，为“东北冷涡”形成强降雨提供了充足的水汽。

　　局地暴雨预测有望精细化

　　今夏，从南方的贵州、云南、四川、重庆到西北地区的甘肃等省都发生了不同程度的山洪、泥石流、滑坡等次生灾害，这也让人们关注到局地降雨偏多的现象。

　　“为什么局地降雨在全国整体偏多，现在不太好下结论。但就某一次局地降雨的过程可以做一些分析。”刘黎平说。

　　比如，甘肃舟曲是一个常年少雨的地方，年均降水量只有400至800毫米。而在8月7日23时至24时的一个小时内，当地降水就达到77毫米。

　　“为什么在1小时之内能降这么大雨？看了雷达回波图以后，就非常清楚。一个小时之内有7个云团经过舟曲。”刘黎平说，“云团经过时，如果是横着排列就没事。但这次云团是竖着走，一个云团接着一个云团，从同样一个地方通过，你下10毫米，我下10毫米，集中起来就不得了。一般的话，一个云团下10毫米，7个云团的降水就能达到70毫米。”

　　林永辉表示，局地强降雨在气象领域是尺度很小的降雨。具体到每个地区，发生的原因都有所不同。而从基本条件来看，一些特殊的地形条件，会对局地降水的加强，产生很大影响。

　　比如，汶川地震灾区所出现的强降雨。如果云团通过一个平原，一般不会出现剧烈降雨。但汶川地区地形分布不均匀，高低起伏不定，降雨会有一个加深、加强的过程。同时，这个地区临近青藏高原，存在强烈的对流活动。其实川西地区的天气几乎都受到变化起伏较大的高原系统影响。

　　对于气象界而言，局地暴雨在某地发生的具体原因，仍显得难以解释。因为从理论上讲，局地暴雨是一个非线性系统：其变化就像烧水一样，在加热过程中，突然一下就沸腾起来，即积累到一定程度突然爆发。而这个爆发点出现在哪，是一个随机过程，任何一个微小的变化都会让它发生位移。所以，局地性暴雨何时发生，发生在哪个区域，也很难做出预报。

　　刘黎平说，虽然这种时间短、强度大的暴雨天气很难预测，但现在国内一些发达地区正在尝试，在暴雨、冰雹等灾害性天气发生前的十几分钟发布预警。

　　这种小尺度的天气系统在国际上的预警也不可能提前一两天，最多也只能做到提前一小时，美国的龙卷风也就提前几十分钟发布预警。只要能做到提前几十分钟，尽快将信息发给公众，就能避免不少灾害的袭击。

　　这种做法在气象上算是精细化预报。刘黎平表示，这种预警也会出现误报，但至少已经开始做这个事情。“明年报准30%，后年报准40%，精确的提前预警得有个过程。”