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自然灾害Natural disaster第1章 地球系统和自然灾害 第2章 地震灾害 第3章 海啸灾害 第4章 火山灾害 第5章 气象灾害 第6章 洪水灾害第7章 滑坡和泥石流灾害 第8章 空间灾害 第9章 减轻自然灾害1. 地球的圈层划分2. 板块的边界类型、特征及实例3. 地球活动的能量来源4. 全球及我国地震带的分布5. 地震灾害的特点6. 为什么说中国不是世界上地震最多的国家，却是地震灾害最严重的国家7. 什么是海啸、海啸的产生过程8. 海啸产生的条件9. 海啸的类型、特点10. 中国海啸的特点11. 火山喷发的形式、喷出的物质12. 火山与板块构造的关系13. 台风的概念、形成台风需要具备的条件14. 沙尘暴的概念及我国沙尘暴的分布规律15. 沙尘暴的危害16. 世界和我国的高温酷暑天气的地域性分布特点17. 2008年中国低温雨雪冰冻灾害的成因：18. 冰雹的特征19. 我国冰雹灾害的分布格局20. 预防雷电的方法21. 全球气候变暖的原因22. 城市热岛效应及其成因23. 洪水三要素及其涵义24. 洪水等级及其衡量标准25. 洪水的形成原因26. 我国18世纪以来不同时段的水灾格局及其变化原因27. 长江为何近年来洪灾频繁28. 洪水灾害风险性评价的主要内容29. 发生滑坡的影响因素30. 泥石流的形成条件31. 我国滑坡、泥石流发生的时空特征32. 滑坡和泥石流对人类的危害33. 试述滑坡和泥石流灾害预防和减轻的原则及方法34. 太阳活动类型主要包括哪些，其中与空间灾害关系最密切的是35. 空间灾害的概念及其对人类的影响36. 试述空间灾害减轻的思路及方法37. 21世纪自然灾害的特点38. 灾害预防的原则及措施2010年造成死亡人数最多的自然灾害分别是海地大地震、俄罗斯大火和巴基斯坦洪水。学科发展：国外：美国史坦福大学等几所著名大学，陆续开设了有关自然灾害的大学公共课程，目前国内尚无大学开设关于自然灾害的课程。国内：陈隅院士2004年在中国科学院研究生院开设了“新闻中的自然灾害”，第二年改为“自然灾害中的物理学”，最后定为“自然灾害”；史培军教授在北京师范大学也讲授了类似的课程。学科性质：自然灾害涉及自然科学、工程科学和社会经济科学，学科跨度大、综合性强。第1章 地球系统和自然灾害地球是由大气圈、水圈、生物圈和岩石圈组成的，这些圈层每时每刻都在发生着运动和变化，其能量主要来源于外部的太阳能和内部的地热能，从能量的角度认识各种自然灾害的起因，是减轻自然灾害的重要基础。地球的圈层：1、外部圈层：包围着固体地球表层的组成部分，分为大气圈、水圈、生物圈。外圈是一切生命活动必不可少的环境要素，也是外动力地质作用的动力来源。2、内部圈层：地球内部的有两个一级不连续面，即莫霍面和古登堡面，它们将地球分为三大部分，即地壳、地幔和地核。软流圈之上的由固体岩石组成的上地幔的一部分和地壳合称为岩石圈。岩石圈包括花岗质岩层、玄武质岩层和超基性岩层，它是地球的一个刚性外壳，“浮”在具塑性状态的软流圈之上。地质学研究的各种地质作用几乎全发生在岩石圈中。 1）大气圈：从卫星上看到的蓝色地球大气层。大气层中的气体对蓝色光的散射最强，而且离地面越远气体变得越稀薄，所以由于空气中有水汽和其他散射粒子的存在，在太阳光照耀下，可以看到地面以上一个蓝色逐渐变浅的大气层。有人把离地面100km的地方看成是地球大气与外界空间的边界，把它叫做Karman line。包围着地球外部的气体，其总质量约为60001012吨，由于地球引力的吸引，大气密度以地表附近最大，随着高度的增加迅速减小，最后过渡到星际空间，大气圈没有明显的上界（3000公里）。对流层：平均厚11-13公里，该层质量占总质量的70-75%，几乎全部的水气、尘埃，具对流运动，风、雪、云、雨等复杂的天气现象，人类影响最显著。平流层：对流层顶至35-55公里，该层质量占总质量的20%，水平运动为主，含多层臭氧层。不含水蒸气和尘埃。中间层：平流层顶至85公里。无臭氧，气温随高度增大而下降，至顶界-83C-113C。暖层（热层）：中间层顶至800公里，空气稀薄，质量占0.5%.温度再次升高。散逸层：800公里以上,空气极为稀薄,温度升高,大气圈与星际空间的过渡带。（2）水圈：地球表面四分之三以上的面积被海洋、冰层、湖泊、沼泽、河流中的水体覆盖。地面以下的土壤和岩石缝隙中也充填着大量的地下水，以及大气水，它们共同构成一个连续而不规则的圈层，称为水圈。 水的循环动力主要来自太阳辐射能和重力能；水圈是外动力地质作用主要动力来源；（3）生物圈：生物圈是地球表层生命物质（包括动物、植物和微生物）组成的一个封闭圈层，地球所特有的圈层。 生物圈的分布范围上可达大气圈内的12km的高空中，深可到地表以下3km深处和深海底部。所以，生物圈和其它两个外圈的界线并不是截然分开的。生物在地球上分布虽然很广，但大量的生物主要集中在地表和水圈中，特别是阳光、空气充足和温暖潮湿的地区。植物负责固定太阳能、合成有机物,属于生产者；动物负责分解有机物、释放热能，属于分解者；2、内部圈层：地球内部的有两个一级不连续面，即莫霍面和古登堡面，它们将地球分为三大部分，即地壳、地幔和地核。莫霍面（南斯拉夫，莫霍洛维契奇，1909）：大陆上平均深度33km。地震波穿 过该界面时，波速突然增大，VP 由67km/s突增8.0km/s为地壳、地幔分界。古登堡面（美国，古登堡，1914）：深度2898km，地震波穿过该面，波速突降， VP 由13.3km/s降至8.1km/s，无横波通过幔、核分界。低速带：60-250公里之间。地震波波速降低。软流圈之上的由固体岩石组成的上地幔的一部分和地壳合称为岩石圈。岩石圈包括花岗质岩层、玄武质岩层和超基性岩层，它是地球的一个刚性外壳，“浮”在具塑性状态的软流圈之上。地质学研究的各种地质作用几乎全发生在岩石圈中。许多星体都像一个刚体一样在宇宙空间运动，而这个刚体本身没有任何变化。漂浮于软流圈上的岩石圈不是一个刚性整体，而是由各种断裂和构造活动带分割的块体组成的，即由板块组成。每个板块都在运动着，边生长，边移动，边消亡。板块内部较为稳定；板块间的交界处则是地壳上较活动的地带。地球的各个圈层在宇宙空间运动的同时，也发生着相对运动和相对变化，甚至是激烈的运动和变化地球是个不断变化的球体板块边界类型：发散、汇聚、转换表1-1 板块边界的类型、特征和示例边界类型两侧的板块地貌特征地质事件示例发散边界海洋海洋大洋中脊海底扩张大西洋、太平洋的大洋中脊浅源地震岩浆溢出火山陆地陆地裂谷裂开成深谷东非裂谷地震岩浆上涌火山汇聚边界（俯冲型、碰撞型）海洋海洋岛弧和海沟俯冲，深地震西阿留申群岛岩浆上涌火山，变形海洋大陆山脉和海沟俯冲，深地震亚洲东部日本海沟喜马拉雅山岩浆上涌火山，变形大陆大陆造山带深地震岩石变形转换边界海洋海洋错断洋中脊地震太平洋洋中脊美国圣安德列斯断层大陆大陆形变小的山脉沿断层变形地震岩石变形板块运动的驱动力：地球内部地幔物质的对流3、地球内部的运动地磁场及其变化地磁场地球周围空间存在的磁场。两极处磁场强度几乎是赤道处的两倍，并且各地的磁倾角同磁纬度近似满足一定关系，表明地磁场近似地是一个地心偶极磁场。地磁三要素：磁偏角地理子午线与地磁子午线的交角。（指北针偏地理北方的东侧，叫东偏角，符号“+”，反之为“-”。我国大部分为西偏，甘肃酒泉以西为东偏） 磁倾角磁力线与水平面的交角。（纬度越高，倾角越大，在磁极上为直角，赤道处为零。南半球北针上倾为负，北半球下倾为正） 地磁场强度地球上某一点的磁场强度。北极0.68个奥斯特，南极0.58个奥斯特，赤道0.31个奥斯特在地心偶极子的假定下，由古偏角和古倾角即可确定古地磁极的位置。磁场是星球的脉搏。脉搏停止，从演化角度来说，星球就接近死亡了。木星的磁场强度是地球磁场的20-40倍，星球的磁场是由其内部组成的相对运动产生的。3、古地磁古地磁，又称自然剩磁，是指人类史前（地质年代）和史期的地磁场。各地质时代的岩石常有一定的磁性，指示其生成时期的磁极方向。 古地磁一般分为两种，即热剩磁和沉积剩磁。 1）岩浆岩中带磁性矿物所表示的磁性，称热剩磁； 2）沉积岩中带磁性物质所表示的磁性，称沉积剩磁。后来科学家们又发现在山熔岩和大陆与海底的地质沉积物当中，能够找到更加久远的历史上的地磁记录。所有这些数据都告诉我们，地球磁场的空间分布非常复杂，反映了它的产生机制也非常复杂，决不是可以简单地想象为由一根南北向的磁铁棒所发出的；而地磁场的方向与强度在漫长的历史当中随着时间而发生的变迁，也是充满了未解之谜。三、地球活动的能量来源（1）地球内部由增生作用和放射性元素衰变所留下的原始能量地球内部的热提供了地震和火山的能量（2）地球外部太阳的能量导致了台风（飓风）灾害的产生（3）其他：重力能量、来自太空的小行星撞击、月球引力泥石流、滑坡、潮汐等地球内部是个大锅炉，越往里面越热，热从内部往外散失。地球内部在单位时间内、单位面积上向地球外部传播的热流量：q-k（ T/ h），单位：W/m2k为热导率，反映物质的热传导能力。地面附近大陆的平均垂直地温梯度是30/Km。海洋平均热流是80 W/m2 ，大陆平均热流是62W/m2 ，全球平均热流是74W/m2 ，洋中脊的热流很高，向外逐渐减少到与大陆相当。根据地球的表面积，全球热流值为3.21013W。地球内部的能量，是驱动板块运动的动力源，地震和火山的能量均主要来自地球内部。地热资源：按温度可分为高温、中温和低温三类。温度大于150的地热以蒸汽形式存在，叫高温地热；90150的地热以水和蒸汽的混合物等形式存在，叫中温地热；温度大于25、小于90的地热以温水（2540）、温热水（4060）、热水（6090）等形式存在，叫低温地热。高温地热一般存在于地质活动性强的全球板块的边界，即火山、地震、岩浆侵入多发地区，著名的冰岛地热田、新西兰地热田、日本地热田以及我国的西藏羊八井地热田、云南腾冲地热田、台湾大屯地热田都属于高温地热田。中低温地热田广泛分布在板块的内部，我国华北、京津地区的地热田多属于中低温地热田。 2、太阳能太阳是一颗庞大炽热的气质球体，直径约140万千米，占太阳系质量的99以上。地球距离太阳约1.5亿千米，地球大约每秒钟从太阳接受到40万亿卡的能量，相当于700万吨煤产生的能量太阳是地球外面的一部巨大热机，它不断改变着地球的表面，这种变化有时很慢，像岩石的风化和土地的沙漠化那样；有时很快，像台风和洪水泛滥太阳向地球大气层辐射的太阳能在赤道能量最大，大气层的温度由赤道向两极逐渐减少。温度的差别，加上地球的自转，产生了大气层运动，可能形成台风、风暴潮等灾害；热的不平衡在海洋中产生洋流。大气运动和洋流，就像一部巨大的热机，把热由地球的这一部分传到那一部分。太阳能：太阳每秒钟照射到地球上的能量相当于500104t煤。优点：免费使用，无需运输，对环境无任何污染缺点：能流密度低，其强度受各种因素影响而不能维持常量在温室中，短波的阳光能透过花房周围的玻璃，室内的长波辐射却逃不出去。大气也具有这种特性，我们称之为温室效应。大气中二氧化碳含量的增加减弱了地面向太空的长波辐射，使大气温度升高。 四、自然灾害的特点1、灾害的地理分布：自然灾害在地球上不是均匀分布的，特定种类的灾害集中发生在某些特定的地区灾害大小和灾害发生的频度呈幂指数关系大量观测资料表明，灾害大小L和灾害发生的频度F（或灾害的平均发生周期T）之间存在着定量的幂指数关系：F正比于L-D或T正比于LDD为与灾害类型和灾害地区有关的常数，经常不是整数，在分形几何学中叫作分数维（L1000/L100）D （L100/L10）DT1000/T100T100/T1010因此： L1000/L100 L100/L1010-Dl 千年一遇的灾害大小与百年一遇的灾害大小之比等于百年一遇的灾害大小与十年一遇的灾害大小之比l 如果常数D已知，可以由十年一遇灾害的大小推论百年一遇灾害的大小L100L10-D自然界中许多其他现象的事件大小和频度的关系也是幂指数关系，如天文学中星星的亮度与各种亮度星星的数目，地理中河流的长度和数目等。研究这种幂指数关系及其背后的物理机制，一直是近代物理学的一个课题。幂指数关系将灾害学的研究与物理学联系了起来。五、灾害类型快速：地震、火山喷发、风暴潮等自然灾害 缓慢：撒哈拉的干旱、温室效应、酸雨、地下水水质变化、臭氧层的破坏和全球变暖第2章 地震灾害中国最早关于地震的报道是在公元前1831年，最早的地震文字记载包括象形文字记载是在中东和阿拉伯地区，可以追溯到公元前四十世纪。东汉132年张衡候风地动仪的出现标志着人类对于地震的本质性科学理解，地震是一种远方穿过来的地面震动。一、地震1、什么是地震：美国工程师Reid的提出了地震的弹性回跳假说。地震是地壳运动的一种形式。当地壳岩体内积累的地应力超过了岩石圈能够承受的应力强度时就发生地震，这就是通常所说的构造地震。人类活动也能诱发地震，如地下核爆炸、兴建大型水库、地下注水等活动均可诱发地震。 地震的主要参数震源：地下首先发生震动并释放能量处。震中：震源在地面上的垂直投影。依震源深度划分为：浅源地震（震源深度070公里）、中源地震（震源深度70300公里）、深源地震（震源深度大于300公里）。震中距：震中到地震台的距离。震源距：震源到地震台的距离。震级：表示一次地震释放能量的大小。地震烈度：指地震对地面及房屋建筑物的影响和破坏的程度。大小与震级的大小、震源的深浅以及震区的地质构造有关。地震序列：由最先出现到趋于稳定的一系列地震构成。主震：在地震序列中最强烈的一次地震。前震与余震：主震之前的地震为前震，之后的地震为余震。2、地震波：（1）体波：P波：跑得最快的波，可以在固体、液体和气体中传播，质点沿波的传播方向作压缩和拉伸运动；S波：比P波慢，只在固体中传播，质点的运动方向与S波的传播方向互相垂直（2）面波:沿地球表面附近传播的一种弹性波。面波的传播速度比体波慢。Rayleigh波和Love波3、地震是照亮地球内部的一盏明灯地震波的多种应用；地震勘探；为国防建设服务，监测全球地下核爆炸其他：预测火山喷发、水库诱发地震、保护矿山、研究行星内部结构二、地震的特点1、地震的大小：（1）用地震所释放的能量来表示震级：地震矩 MoAD是介质的剪切强度，A是断层面的面积，D是断层两盘相互滑动的距离。用能量定义的震级叫做地震的矩震级Mw。Mw与地震矩Mo的关系是：MwLogMo/1.5a，a为常数实际确定的地震的震级，是根据地震仪记录到的地震波幅度的对数来进行标度的，即里克特（里氏）震级地震释放的地震波能量E与震级M有下列关系：lgE11.81.5M. 震级每大一级，地震的能量就大101.5（约31.6）倍2、地震带l 约70的地震分布在环太平洋地震带上l 从地中海到喜马拉雅的欧亚地震带约占全球地震的15，比较分散l 沿各大洋洋中脊分布的洋基地震带，约5l “板内地震”：10，美国的新马德里地震带，中国大陆发生的地震l 地震在我国大陆地区的空间分布上表现出不均一性，基本上是沿活动性断裂带分布，有一定的方向性，其优势方向在中国东部为NNE向，西部为NW向，中部为近NS向和EW向；l 地震在我国大陆地区具有明显的西强东弱、西多东少的发育分布规律；l 地震活动经常发生在断裂带应力集中的特定部位上；l 绝大多数强震往往发生于活动性的深大断裂带和断陷盆地边缘地带，而断块内部则基本上没有强震分布；l 我国地震活动的周期性和重复性呈现出成群分布、活跃高潮与低潮相互交替的活动格局3、地震的频度：时间上具有周期性，活跃期与平静期交替出现三、地震灾害国外10次大地震年份国家和地区（震级）死亡人数经济损失/亿美元1906美国旧金山（8.3）60 00051923日本关东（8.9）140 0001960智利（9.5）591964美国阿拉斯加（9.2）1994美国北岭（6.7）554001995日本阪神（6.8）6 3481 0002001印度古吉拉特邦（7.7）14 000452003伊朗巴姆（6.5）41 000452004印度尼西亚苏门答腊（8.9）300 0002005巴基斯坦与印度交界处（7.6）88 0001920年宁夏海原中国地震现场考察的开始1966年河北邢台地震地震预报实践的开始 1975年辽宁海城地震第一次成功的地震预报地震造成的直接灾害由地震的直接作用，如地震波引起的强烈振动、地震断层的错动和地面变形等所造成的灾害称为地震直接灾害，它主要包括以下一些现象：1. 建筑物破坏： 强烈地震时，房屋等建（构）筑物因强烈振动或地面变形，遭受破坏，这是地震最普遍、最常见的现象。建筑物在地震时按破坏程度可以分为五个等级：基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、毁坏。建筑物的破坏程度即与地震烈度有关，也与建筑物所在地的场地条件、建筑物本身的类型及质量等因素有关。2. 生命线工程破坏： 对社会生活和生产有重大影响的交通、通讯、供水、排水、供电、供气、输油等工程系统称为生命线工程，它就象人体的血管和神经一样，非常重要。强烈地震可能使桥梁断裂、路面开裂下陷、铁路扭曲、电缆拉断、管道破裂，也可能使发电厂、变电站、水库、大坝、配气站、油库、自来水厂、电信局、电视台、电台等要害部门遭到破坏，从而使现代化的城市瘫痪。3. 地面破坏：地震常常会造成滚石、山崩、滑坡、地裂缝、地面鼓包、地基沉陷、砂土液化、喷砂冒水等地面破坏现象。地震时出现的地裂缝小的几十米、几厘米宽，甚至更小；大的可长达几十米，宽度从几厘米到几十厘米。这些地裂缝往往成组出现，按一定方向有规律排列，有时还伴随地面鼓包现象。地震产生的次生灾害：由地震引发的火灾、水灾、有毒物质泄漏、和疫病流行等灾害，称为地震的次生灾害。地震时，由于电线短路、煤气泄漏、油管破裂、炉灶倒等原因，往往造成火灾。地震造成的人员伤亡，既可能由直接灾害引起，如房屋倒塌造成的伤亡等，也可能由次生灾害引起，如地震火灾与地震水灾等。 地震灾害的特点：(1)突发性强：地震发生十分突然，一次地震，持续时间往往只有几十秒钟，在如此短暂的时间内造成大量房屋倒塌、人员伤亡，这是其它自然灾害难以相比的。(2)破坏性大： 发生在人口稠密、经济发达地区的大地震，往往可能造成大量人员伤亡和巨大经济损失。据有关资料记载，1556年中国陕西省华县八级大地震，死亡83万人；1976年中国河北唐山7.8级大地震，死亡24万多人。据统计本世纪以来，全世界因地震死亡的人数达100多万人，占各种自然灾害死亡总数的54%，平均每年所造成的经济损失高达几十亿美元。(3)社会影响深远: 大地震由于突发性强、伤亡惨重、经济损失巨大，往往会产生一系列连锁反应，对于一个地区甚至一个国家的社会生活和经济活动造成巨大冲击，因此往往会引起社会、政府乃至国际上的高度重视。同时，一次地震的破坏区虽然有限，有感范围却很大，波及面广，对人们心理上的影响也比较大，这些都可能造成较大的社会影响。(4)防御难度大: 与洪水、干旱、台风等气象灾害相比，地震的预测要困难得多。同时，建筑物抗震性能的提高，需要大量资金的投入，这也不是短时期能够做到的。要减轻地震灾害，需要各方面的协调和配合，需要全社会长期艰苦细致的工作。因此，对地震灾害的防御，比起其它一些灾害来说，可能更困难一些。 地震之最：1.中国最早有记载的地震：中国尧舜时代(公元前23世纪)，发生在蒲州(现称)的地震。 2.世界上引起最大火灾的地震：1923年9月1日的日本关东8.3级大地震，木屋居多的东京有36.6万户房屋被烧毁，死亡和下落不明者达14万人，其中多数人是被地震引发的大火烧死的；横须贺市有3.5万户房屋被烧毁；横滨市有5.8万户房屋被烧毁。 3.中国引起最大水灾的地震：1786年6月1日发生在中国康定南的7.5级地震，因山崩使大渡河截流，10日后决口，发生了特大洪水，造成几十万人死亡。 4.世界历史上最大的地震： 1960年5月22日19时11分发生在南美智利的地震，震级达到8.9级。从5月21日开始，一个月内发生的地震，3次超过8级，10次超过7级，其规模之大，释放能量之多，实为罕见。 5.世界上第一次成功预报并取得明显减灾实效的地震：中国的地震工作者成功地预报了1975年2月4日海城7.3级地震，被世界科技界称为“地震科学史上的奇迹”。6.世界上最大的地震海啸：1960年5月22日智利8.9级地震。7.目前世界上有仪器记录的最大地震:1960年5月22日发生在南美智利的8.9级地震。 8.世界上第一台地动仪的发明人： 世界上第一台地动仪(候风地动仪)是我国东汉科学家张衡发明的，于公元138年记录到陇西大地震。 9.我国自建最早的地震台和地震遥测台网：1930年我国第一个地震台北京西山鹫峰地震台，在李善邦和秦馨菱先生主持下建成，1937年日寇发动侵华战争后停止观测。1966年北京遥测台网建成，有8个子台。 10.死亡人数最多的地震：1556年1月23日陕西华县的8.0级地震，死亡人数83万多人。四、减轻地震灾害l 中国不是世界上地震最多的国家l 中国是世界上地震灾害最严重的国家原因：1、全球地震大多发生在海洋，对人类造成灾害的主要发生在大陆的地震，中国大陆地震占全球大陆地震的1/31/4；2、中国建筑物质量较差；3、灾害意识差，依赖思想强1、高质量建筑能化解地震灾害 “小震不坏、中震可修、大震不倒”地震灾害的预报 ：预报方法主要依据地震前兆的出现和变化的时空规律以及临震模式来进行。 地震前兆异常 :各种地球物理异常（重磁场、地温场、电场、地震波速、地形变异等），地球化学异常（氢气、氡气、活动性强的地球化学元素），地下水异常，动物异常，气候异常等。 注意“两性”：“围空性”：指的是在过去曾发生过地震的地区之间，常存在后期相对宁静的无震区（围空区），这些围空区常是今后相继出现地震的地区（填空性）。“免疫性”：指的是一次大地震后，该地段在一定时间内不再发生类似强度的地震，以及一断裂系上发生大震，相邻的平行断裂系将长期无大震发生。 地震安全守则：地震时:1.不要惊慌 2.若正在屋内，应躲到桌子下、床下等寻求保护 3.若正在屋外，应迅速离开建筑物、电线附近，站到空旷处，切莫通过建筑物4.若正在行驶的车辆中，应尽快停车，不要离开车内，车辆可对地震波起缓冲作用，对人具有保护作用地震后:1.检查所有设备，但不要开启，若嗅到异常气味，应打开窗户，关闭所有设备（如空调器、冰箱等），撤离屋内，若自来水系统遭破坏，应关闭总阀，切断电源 2.打开收音机或电视机，以了解是否有紧急通告或地震预报 3.电话询问有关情况 4.远离遭受损坏的建筑物，以防伤人第3章 海啸灾害1、什么是海啸:由海底地震、火山喷发、泥石流、滑坡等海底地形突然变化所引发的具有超长波长和周期的大洋行波。Tsunami：日文，tsu汉字是津，表示港湾；nami汉字是波，表示波浪。港湾中的波浪大部分产生于深海地震，能量巨大。海啸是海洋中的浅水波，波长海水深度，海啸波的周期可达1小时，波长可达700km2、海啸的产生过程（a）俯冲板块向上，覆板块向下运动；（b）两个板块亲密接触，俯冲造成上覆板块缓慢变形，不断积蓄弹性能量；（c）能量积蓄到达极限，紧密接触的两个板块忽然滑动，上覆板块弹起了巨大的水柱；（d）水柱向两处传播，形成海啸。原生海啸分裂成两个波，一个向深海传播，一个向附近海岸传播。向海岸传播的海啸，受大陆架地形的影响，与海底发生相互作用，速度减慢，波长变小，振幅变得很大，对岸边造成巨大的破坏。3、海啸产生的条件：海啸的产生需要满足三个条件：（1）深海：深海海底上面具有巨大的水体，地震释放的能量可以转变为巨大水体的波动能量（2）大地震：只有7级以上的大地震才能产生海啸灾害，小地震产生的海啸形不成灾害。太平洋海啸预警中心发布海啸警报的必要条件：海底地震的震源深度小于60km，同时地震的震级大于7.8级。并不是所有的深海大地震都产生海啸，只有那些海底发生激烈的上下方向位移的地震才产生海啸。3）开阔并逐渐变浅的海岸条件：海啸的产生是一个比较复杂的问题，具备了上述三个条件但只有一部分地震（约占海底地震总数的1/51/4）能产生海啸，多数人认为只有伴随有海底强烈垂直运动的地震才能产生海啸3、海啸的类型：（1）近海海啸：本地海啸，海底地震发生在离海岸几十千米或一二百千米以内，海啸波达到沿岸的时间很短，只有几分钟或几十分钟，很难防御，灾害极大。（2）远洋海啸：从远洋甚至横越大洋传播过来的海啸波，波长可达几百千米，周期为几小时，在传播过程中能量衰减很少，因而能传播到几千千米以外仍能造成很大的灾害。1755年里斯本地震海啸是本地海啸，1960年智利地震在夏威夷造成的海啸属于远洋海啸。二、海啸的特点1、海啸波的波长非常长 2、能量大3、传播的速度快 4、海啸与其他海水中的波动的区别根据恢复力的不同，海水中的波动可分为：重力波、潮汐波、涟波、声波海啸与海浪和风暴潮的不同:成因不同;波长不同;传播速度不同;激发的难易程度不同三、海啸灾害1755年里斯本地震和海啸:地震震级8.48.7之间，非洲板块与欧亚板块的碰撞产生1960年智利大地震及其引发的夏威夷海啸:这次地震，是世界上震级最高、最强烈的地震，震级高达89级，烈度为11度，影响范围在800公里长的椭圆内。2004年印度尼西亚地震海啸灾害:深海地震发生在印度尼西亚苏门答腊岛附近海域，印度澳洲板块和欧亚板块的俯冲带上地震参数:发震时间：2004年12月26日08时58分 震中坐标：北纬3.9，东经95.9 震源深度：28.6km 震中海深：1500m以上 震级：Mw9.0震源错动方式：断层带走向129 ，倾角83 ，滑动方向和水平面倾角87 ，断层两盘几乎相互垂直运动日本的海啸:日本地处环太平洋地震带之上，最容易受到海啸的侵扰，公元684年1983之间，日本共发生62次损失严重的海啸。中国的海啸l 亚洲东部有一系列岛弧，从北往南有勘察加半岛、千岛群岛、日本群岛、琉球群岛、菲律宾群岛，这一系列岛弧屏蔽了中国的大部分海岸线l 中国海域大部分是浅水大陆架地带，向外延伸远，海底地形平缓开阔，不像印度尼西亚等地震海啸影响程度较大的地区，海底逐渐由浅变深，中间没有一个平缓的缓冲带。我国台湾东部海域陡峭的海岸地形，不利于远震海啸波浪的堆积。但是台湾东部的堆积物形成不稳定的斜坡，一旦发生大规模的海底山崩，很有可能引发致灾的海啸。1960年智利9.0级大地震引发的海啸虽跨越太平洋灾夏威夷及日本造成重大灾情，但台湾并没有受到影响。台湾北部和西部如果在海底浅处发生近源大地震则可能造成海啸灾害，如1867年在基隆北部的海中发生7级地震引起海啸，有数百人死亡或受伤。四、减轻海啸灾害1、海啸灾害的预测:海岸地区海啸灾害的大小，主要受海底地貌和陆地地形的影响，如果海水水深由海洋向陆地减小很快，而且海岸陆地平坦且海拔高度很低，那么即使是不大的海啸波，也容易形成大的海啸灾害。2、海啸早期预警系统夏威夷：太平洋海啸警报中心建立海啸预警系统的科学依据：l 地震波比海啸波速度快，地震波大约每小时传播3104km，海啸波每小时几百kml 海啸波在海洋中传播时，其波长很长，会引起海水水面大面积升高全球灾害预警系统l 建立全球的预警系统比建立各国和区域的预警系统更有效和更经济l 由于发生频率很小，建立综合的各灾种的综合型预警系统更合理l 预警系统应采用最先进的技术l 预警系统不是万能的，本地海啸的预警要比远洋海啸困难的多，除了预警系统外，一定不要忽视灾害的预防和救援3、把海啸灾害减到最小第4章 火山灾害一、什么是火山火山(Volcano)一词源于意大利西南部一岛屿 Vulcano，意思为锻冶之神的烟囱。和一般的连绵不断的山脉形状不同，火山大多呈孤立的圆锥形，它由火山喷发时喷出的熔岩、火山灰和碎石落下后堆积而成。火山中心有火山口，下面有岩浆囊，火山口时地下深处熔化的岩石喷出地面的通道，它为火山喷发准备了条件火山的成因：板块俯冲，洋壳拉裂火山喷发的形式、剧烈程度 1裂隙式喷发：岩浆沿着地壳上巨大裂缝溢出地表，没有强烈的爆炸现象，喷出物多为基性熔浆，冷凝后往往形成覆盖面积广的熔岩台地。现代裂隙式喷发主要分布于大洋底的洋中脊处，在大陆上只有冰岛可见到此类火山喷发活动，故又称为冰岛型火山。 2中心式喷发：地下岩浆通过管状火山通道喷出地表，为现代火山活动的主要形式宁静式：火山喷发时只有大量炽热的熔岩从火山口宁静溢出，顺着山坡缓缓流动，好象煮沸了的米汤从饭锅里沸泻出来一样。溢出的以基性熔浆为主，熔浆温度较高，粘度小，易流动。含气体较少，无爆炸现象、夏威夷诸火山为其代表，又称为夏威夷型。爆烈式: 火山爆发时，产生猛烈的爆炸，同时喷出大量的气体和火山碎屑物质，喷出的熔浆以中酸性熔浆为主。因熔岩粘性大，所含气体多，爆发力强，常喷出大量气体、熔岩、火山碎屑物和火山灰，它破坏性大，对人类危害严重。1902年12月16日，西印度群岛的培雷火山爆发震撼了整个世界。它喷出的岩浆粘稠，同时喷出大量浮石和炽热的火山灰。这次造成26000人死亡的喷发，就属此类,也称培雷型。3中间式: 属于宁静式和爆烈式喷发之间的过渡型此种类型以中基性熔岩喷发为主。若有爆炸时，爆炸力也不大。可以连续几个月，甚至几年，长期平稳地喷发，并以伴有歇间性的爆发为特征。以靠近意大利西海岸利帕里群岛上的斯特朗博得火山为代表该火山大约每隔2-3分钟喷发一次，夜间在50公里以外仍可见火山喷发的光焰，故而被誉为“地中海灯塔”。又称斯特朗博利式。有人认为我国黑龙江省五大连池火山属于这种类型。 火山喷出的物质: 熔岩流（冷却后生成火成岩）、火山泥石流、火山灰火山的大小：用其喷出的岩浆或火山灰的多少来衡量二、岩浆 1 、岩浆的成分表4-3 火成岩的主要类型岩浆岩SiO2的含量未喷出地面形成的深成岩喷出地面形成的岩石65%花岗岩花岗岩 2、岩浆的流动性:岩浆是否容易流动，主要受三个因素影响：温度、SiO2含量、固态矿物含量 表44 三种火山岩类型比较火山岩类型玄武岩安山岩流纹岩岩石描述褐色至暗灰色，含钙长石、辉石和橄榄石中灰色至暗灰色，含角闪石、辉石、中性钙钠长石浅色，含石英、钾长石、黑云母和钠长石占地表的体积80%10%10%SiO2含量455555656575岩浆温度100012508001100600900 粘度低（融化的冰激凌）高（牙膏）岩浆含水量0.112346气体逃逸难度容易难喷发类型平静爆发3、岩浆的形成l 岩石周围压力的减小。在地下32km处，玄武岩的熔点是1430，在压力为0的地面，玄武岩的熔点只有1250 .l 岩浆中加入水或其他挥发性物质引起岩石熔化l 受到加热三、 火山与板块构造的关系:环太平洋火山带、大洋中脊火山带、东非裂谷火山带、阿尔卑斯喜马拉雅火山带 1、发生在汇聚边界的火山:环太平洋火山带,阿尔卑斯喜马拉雅火山带 全球60的火山、现今地球上80的活火山集中在这两个带上“太平洋火圈” 世界上最高的活火山智利的尤耶亚科火山，海拔6723米2、发生在发散边界的火山大洋中脊火山带“地幔柱”留在原地不动，太平洋板块从它上面经过并继续移动。火山岛在移动过程中逐渐下沉就形成了沉没的海底火山链。夏威夷群岛就是实例。这些火山的物质来源于更深的地幔深部。四、火山作用1、给人类创造土地资源，夏威夷岛全是火山喷发出来的，太平洋中许多岛屿基本都是火山喷发形成的，火山喷出的火山灰使土壤肥沃，往往形成重要的农业区2、可以形成很多矿产资源。金属资源：金矿、铜矿和火山作用有关非金属资源：建筑材料，玄武岩、花岗岩、长白山产的浮石、火山灰、火山渣；宝石3、重要的旅游资源.我国的41个地质公园，其中7个与火山有关；中国五大连池和长白山、日本的富士山、夏威夷岛的火山群、美国的黄石公园、法国的维希公园；温泉资源4、火山是地球的窗口，携带大量的深部信息，有助于了解地球内部组成、深层结构日本富士山日本富士山（火山）典型的圆锥型的外貌。富士山是一座休眠火山。自公元年有文字记载以来，共喷发过次，最后一次是年，此后变成休眠火山。海拔米五、中国的火山中国大陆的活火山分布。长白山：1668年、1702年喷发；五大连池火山：1720年、1721年喷发；腾冲火山：1609年(?)喷发；琼北火山：1883年(?)喷发我国西南最典型的第四纪火山，是世界上最年轻的新生代休眠火山群，也是我国火山锥、火山口、火山湖保存的最完整和最壮观的火山群第5章 气象灾害气象灾害是一种发源于地球大气圈的自然灾害，全球大气在不停的运动之中，它常表现为各种波状和涡旋运动，使得大气中的动能、热能不断积累和释放，从而构成了各种气象事件，其中有些气象事件所产生的天气现象会对人类生存、社会、经济发展造成威胁和损害。台风、暴雨、沙尘暴、干旱、冰雹、龙卷风、寒潮等.一、地球的大气圈和天气系统1、地球的大气圈大气圈的平均总质量为51018kg，其中水蒸气的质量约为1.31015kg大气压： 海平面上平均的大气压力约为101.3kPa，5.6km的高空大气压约为海平面的50，说明5.6km以内大气质量为整个大气圈的一半； 约90大气圈的质量集中在离海平面16km的大气圈之中，普通商业飞机的飞行高度为10km左右 约99.99997的大气圈质量集中在离海平面100km的大气圈之中，这个边界叫做Karman线，1963年X15型飞机曾经创下飞行高度108km的世界记录气压随高度的变化遵循指数关系，即每上升5.6km，气压减少一半2、全球尺度大气的运动:大气运动的能量有多种来源，其中最重要的是太阳能。在赤道和低纬度地区，吸收的能量大于向外辐射的能量；在两极和高纬度地区，吸收的能量小于向外辐射的能量。引起了大气的对流，在全球年度范围内，热空气由赤道向两极运动，冷空气则从高空由两极流回赤道。这个过程具有全球性和长期性。3、季风:大范围盛行的风向随着季节有显著变化的风系。由于东亚位于世界上最大的大洋（太平洋）和最大的大陆（欧亚大陆）之间，海陆气温对比最为显著，同时青藏高原的隆起加剧了东亚季风的强度，因此东亚是世界上最著名的季风气候区。由于海陆的物理性质不同，特别是热力作用的差异，冬季亚洲大陆是冷空气的源地，形成冷高压，冷空气从大陆向四周辐散；夏季陆地加热迅速，形成热低压，暖湿空气从四周海洋吹向低压中心。这种冬夏相反的盛行风向的变化，带来了明显的气候季节变化，这一变化就形成了中国的季风气候。 季风气候特征:中国气候的形成与演变受大气环流（包括季风环流）及其季节变化的影响。其基本特点如下：干湿季明显，四季分明。冬季受高纬度来的偏北季风控制，气候干冷、风大。夏季主要受来自海洋的偏南气流影响，气候湿热、多雨。过渡季节即为这两种控制气流相互作用，天气冷、热、晴、雨多变。雨季起迄规律性明显。南方早，北方迟，东部早，西部迟。雨季结束，北方早，南方迟，东部早，西部迟。由于受季风影响，东部近海多雨，西部干旱少雨，南方比北方多雨。季风雨的多少及来临迟早均对农业生产产生深刻影响，甚至会引起大范围的水旱灾害。中国北部冬干冷、夏湿热，温度年变化与日变化比南方大。中国南北各地温度和湿度相差大，冬季比夏季相差更大。冬季中国东部地区比同纬度世界各地气温低.如：北京1月平均温度比同纬度美国的纽约和希腊的布尔萨气温各低410；汉口比同纬度的其他地区低10左右。夏季的气温比较高，但不如冬季的差距大。4、气团局部性天气系统从地表广大区域来看，存在着水平方向上物理性质(温度、湿度、稳定度等)比较均匀的大块空气，它的水平范围常可达几百到几千公里，垂直范围可达几公里到十几公里，水平温度差异小，一千公里范围内的温度差异小于1015，这种性质比较均匀的大块空气叫做气团。 锋是两种性质不同的气团相互作用的过渡带，因而锋两侧的温度、湿度、稳定度以及风、云、气压等气象要素具有明显差异，可以把锋看成是大气中气象要素的不连续面。 锋附近空气运动活跃，在锋中有强烈的升降运动，气流极不稳定，常造成剧烈的天气变化。因此，锋是重要的天气系统之一。 我国境内的锋面活动有五大特点：(1)因我国大部分地区处在中纬，是冷暖气流交汇的重要场所，所以我国锋面活动非常活跃，并且它与气旋结合一体，以锋面气旋的形式影响着我国广大地区。(2)我国锋面活动以冷锋最为显著，特别是在冬季更为突出，势力强，范围广。(3)我国地域广大，地形复杂，锋面特点和锋面天气具有明显的地区差异。(4)我国锋面活动主要集中在南、北两带，与气旋活动分布相一致。(5)冬季南北两个锋带基本上是发生在极地大陆气团与变性的极地大陆气团之间(昆明准静止锋和华南准静止锋除外)，夏季锋带主要发生在极地大陆气团与热带海洋气团之间。二、台风热带气旋是地球上破坏力最大的天气系统。世界上位于太平洋西岸的国家和地区，几乎都受到过热带气旋的影响。台风和飓风台风和飓风是指中心附近最大风力达到12级或以上（风速在32.6m/s以上）的热带气旋，在大气中绕着自己的中心急速旋转的同时又向前移动的空气漩涡，在北半球逆时针方向转动，在南半球顺时针方向转动。因海域的不同称谓有别，在大西洋、加勒比海地区和东太平洋称为飓风（hurricane），西太平洋地区称为台风（typhoon），在印度洋地区称为旋风（cyclone）风力等级名称风速陆面地面物象/ms-1/kmh-10无风00.232.6117摧毁极大1337.041.41321481441.546.114911651546.250.91661821651.056.01832001756.261.2201220注：1.本表所列风速是指平地上离地10m处的风速值 2.每秒60m（或每小时220km）的风速是非常快和非常罕见的风速，但还不是有记录以来最大的风速。例如， 1956年7月26日5612号台风的最大风速达每秒90米（相当于每小时322m）表5-3 热带风旋（saffir simpson）分类表 分类风速/kmh-1引起的海浪高/m描述热带低压1181531.2基本无破坏热带气旋1541771.8轻微破坏热带风暴1782102.7破坏强热带风暴2112494.0严重破坏台风2495.5毁坏性破坏1、台风的起源:台风起源于热带的海洋。在温度高的热带海域内，如果大气里发生一些扰动，热空气开始上升，地面气压降低，外围的空气就源源不断的流入上升区，又因地球转动的关系，流入的空气便像车轮那样旋转起来。使上升空气膨胀变冷，其中的水汽冷却凝成水滴时，要放出热量，这又助长了低层空气不断上升，使地面气压下降的更低，空气旋转的更加强烈，在这一种不断增强的失稳过程中，就形成了台风。形成台风需要具备的条件：（1）要有广阔的高温、高湿的大气。热带洋面上的底层大气的温度和湿度主要决定于海面水温，台风只能形成于海温高于2627的暖洋面上，而且在60米深度内的海水水温都要高于2627；（2）要有低层大气向中心辐合、高层向外扩散的初始扰动。而且高层辐散必须超过低层辐合，才能维持足够的上升气流，低层扰动才能不断加强；（3）垂直方向风速不能相差太大，上下层空气相对运动很小，才能使初始扰动中水汽凝结所释放的潜热能集中保存在台风眼区的空气柱中，形成并加强台风暖中心结构；（4）要有足够大的地球自转偏向力作用，地球自转作用有利于气旋性涡旋的生成。地转偏向力在赤道附近接近于零，向南北两极增大，台风基本发生在大约离赤道5个纬度以上的洋面上。 2、台风的能量:1966年亚洲东南部出现HERB台风，台湾地区平均降雨量为30004000mm，此雨量乘以凝结潜热及台湾面积后，可得到总能量约