人们常说,祸不单行。从自然灾害的角度来讲,这句话说的就是自然灾害之间往往存在着联系。靠什么联系呢?陈颙院士科普巨著《自然灾害》中曾以能量为主线来关联各种自然灾害。笔者认真研读《自然灾害》之后发现,各种自然灾害之间除了能量关联之外,还有另一条关联线索,那就是“水”!以下从水的线索简要论述自然灾害之间的关联,为防灾减灾抗灾、守护宜居地球提供参考。
说起自然灾害,人们立即就会联想到风(台风、龙卷风)、霜(霜冻)、雨(暴雨、洪水、滑坡、泥石流与干旱)、雪(暴雪)、雹(冰雹)、地震、火山与海啸等。它们的威力已经通过电视、电影、网络等媒体给我们留下了深刻印象,也通过局部地区的亲身体验留下了刻骨铭心的记忆。
那么,你知道自然灾害因何而来?又向何处去吗?我们今天就从水说起吧。
2 地球是水球众所周知,我们居住的地球是迄今为止发现的唯一适合人类居住的星球。地球表面的大部分,大约71%,是被大洋水所覆盖的;而大洋又由地表水总量的97%和岩石圈水总量的50%所组成。如果削平地球上的陆地填到大洋盆底,那么整个地球将被3 km厚的水层所覆盖。如果不是有陆地露出水面,毫无疑问,地球就是一个水球!
3 水生万物地球是我家!水存在于各个角落,不管是沙漠还是海洋。山有多高,水有多高。水是生命和环境的基本组成要素,对水的使用和保护影响着社会经济可持续发展的各个环节。任何忽略水质水量的人类活动都会引发环境问题。
水是生命的载体,是组成我们生命的物质。科学研究表明,我们人体重量的70%是由水组成;由于年龄不同,人体含水量还会出现变化。新生儿的细胞几乎95%都是由水组成,而老年人身体的含水量就会降低到65%以下。人体含水量的多少决定了人体老化的程度。人在缺水的状态下一般存活5—7天,但是如果有水喝1个月不吃食物也不会死。水是维持生命不可或缺的物质。
自然界的一切过程都有水的参与。从风化、沉积、变质到熔融成为岩浆的各种地质作用过程中,发生着物质量的变化的地球物理循环和质的变化的地球化学循环。地球物理的循环过程以往建立的是基于固体地球的模型,但是越来越多的观测结果表明,基于该模型已经不能解释所观测的结果,于是科学家在固体地球模型中加入流体(水)的作用,之后观测结果就能得到更好的解释了。地球化学循环的各个环节离开了水都无法进行。大气中的水经过降雨来到地面,岩石经过风吹雨打发生风华(风化作用环节),风化作用形成的粘土随水流到低洼处进行沉淀和堆积(沉积作用环节),沉积过程中不断压实脱水形成更加坚硬的沉积岩;沉积岩在地质历史过程中进一步脱水变质(变质作用环节)形成变质岩;进入地球深部的岩石在地球内部特定的区域,如板块俯冲带等,又因脱水变质、高温熔融而形成岩浆(岩浆作用),最终火山喷发又把含有大量水的岩浆带到大气中。天上地下水相连!
上述地球物理与地球化学循环过程就好比我们吃进了食物喝了水,经过牙齿的咀嚼之后送入胃里装起来,然后经过脾胃的腐熟与消化进入肠道进行消化吸收,废弃物最终由肠道排出体外,这一切过程都是人体维持正常生命力的生理过程。地球发生的从沉积到火山喷发的过程也是地球维持其独特星球的生命力的自然过程。无论是人体的生理过程还是地球的自然演化过程,水都起了积极的作用,无可替代。
再看看大自然,只要有水存在,就会生机盎然!那是不是水越多就越好呢?
4 水多水少都成灾维持地球生命力的自然过程为何都成了自然灾害呢?成为自然灾害,是因为人类赖以生存的地球在完成其生命力过程中对人类的生命力造成了损害。这个损害的程度又取决于地球自然过程的强度和人类承受的能力。这个过程中水的多少起到了至关重要的作用。
天气预报向人类提供降雨信息,但是过量、过少乃至任何不规律的降雨,只要影响了人类的生存就成了气象灾害。
在沙漠,肯定是水越多越好。有足够的水,沙漠可能会变成绿洲。但是在一些水多的地方,某些适应干旱气候的植物却不适合生长,就好比我们给花盆里的植物浇水过多,植物烂了根就死了。
洪水、滑坡、泥石流与水的密切关系就更不用说了,一场大雨到来,一片水土流失。若是水渗入岩层裂隙再深一点,历经日月,滑坡面成熟,随着大雨的降落,滑坡的发生就成为必然。若滑坡发生区域无人类聚居,对人类的生命和生存环境没有造成损害,那这个滑坡的发生其实就是地球在给自己局部减负,就像我们人类在风雨中抖落的雨滴或者风雪中抖落的雪花一样。只是当这个滑坡体巨大,威胁到了人类的生存空间,导致了人类生命和财产的损失,滑坡灾害就产生了。泥石流则是顺流而下的水裹着泥沙碎石进入河流而形成的破坏性较强的洪流。
就是发生于地下10—20 km的地震也离不开水的作用。随着科学技术的发展,科学家在地震发生后的断层上打钻,勘察穿过地震断层面的钻孔中究竟是什么样子,是什么神奇的魔力让地层岩石发生了那么大规模的错动。通过科学深钻,科学家从1999年我国台湾岛南投县集集镇的7.6级强震的车垄埔断层、2008年我国四川省汶川8.0级地震的龙门山断裂带和2011年日本本州9.0级特大地震的断裂带深钻中都发现了水的作用。这些地震破坏的一个共同点就是断层破裂长度大,余震多,灾害特别严重。
火山喷发也离不开水的作用。位于地下深部的岩石要熔融形成岩浆需要3个条件:减小压力、降低熔点和增加温度。当深度保持不变时,改变压力和温度比较困难,但是只要有少量的水和其他挥发性的物质进入就可以大幅降低岩石的熔点。比如干的花岗岩和湿的花岗岩其熔点相差可以达到200 ℃以上。也就是说,有水的参与岩浆就更容易生成。这一点在地球板块俯冲带就可以轻而易举地实现。
水不仅可以降低岩石的熔点温度,还改变了岩石的物理性质和化学活性,使得断层带上的断层泥的物理化学性质发生改变而更容易变形,最终导致地震、火山等自然灾害的发生。
水的流动带着地球生理过程的能量传输实现了地球的物理循环与化学循环。生生不息的水沟成了地球生命力独特的景观。宜居的地球环境常因水量的多少变化而改变着人类的生存空间。国际减灾十年计划(1991—1999)于1997年把“水,太多太少都会导致自然灾害”作为活动的主题。既然水是一切自然灾害的源头,为何还有“上善若水”之说呢?
5 上善若水,趋利避害;珍惜地球水资源,从源头减少自然灾害风险水善于滋润万物而不与万物相争,所以形容人之善应如水一般。然而上面已经说了,一切自然灾害都因水而起。如何理解呢?
一切自然“灾害”本身只是生生不息的地球自己补充“食物”消化“食物”排出“垃圾”的过程,就像人需要吃喝拉撒一样。只是当地球的“吃喝拉撒”与人类的生存空间发生冲突,对人类生命造成损害,这个自然过程就成为了影响人类的自然灾害。如果我们把聚居地选择在与地球的“吃喝拉撒”过程不相矛盾可以和谐共存的地方,那么就可以免去承受自然灾害的苦果。要达到这个目标,必须了解水的来源和去处,掌握水的特殊性质和运动规律,因势利导,合理支配水资源,既不过度深采、超采和透支地下水储量,也不过度囤积于地表而逼其走投无路引发关联性灾害过程。那么,上善若水就是地球最美颜值的状态。
水,存在于大气、地表和地下,于是地球的结构就由地壳、地幔与地核变成了大气圈、水圈、生物圈和岩石圈。即使是大气圈和岩石圈也是有水的,天上(大气)地下(岩石)水相连,通过蒸发、蒸腾、降水、地表径流和地下径流,完成了地球的水循环,也铸就了地球生命的欣欣向荣。
珍爱地球,减轻灾害风险,守护美好家园,从爱惜地球水资源做起。
谨以本文献给陈颙院士八十寿辰!