生態(tài)安全預(yù)警研究綜述

生態(tài)安全預(yù)警研究綜述

隨著生態(tài)安全研究的積極開(kāi)展，生態(tài)安全警報(bào)也是必然的。生態(tài)安全警報(bào)是一個(gè)復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)過(guò)程。要結(jié)合災(zāi)害信息理論和生態(tài)安全評(píng)估體系，建立災(zāi)害信息指標(biāo)體系，合理設(shè)計(jì)預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，形成多段預(yù)測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)各區(qū)域的現(xiàn)狀進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，為決策提供依據(jù)。本文綜合評(píng)述了生態(tài)安全預(yù)警的涵義、研究方法及國(guó)內(nèi)外進(jìn)展。1環(huán)保安全警報(bào)1.1警度與組織準(zhǔn)備階段預(yù)警(Early-Warning)一詞源于軍事,生態(tài)安全預(yù)警主要由兩個(gè)部分構(gòu)成:預(yù)警分析、預(yù)控對(duì)策。預(yù)警分析是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的逆化演替、退化、惡化等現(xiàn)象進(jìn)行識(shí)別、分析和診斷,并由此做出警告;預(yù)控對(duì)策是根據(jù)預(yù)警分析的活動(dòng)結(jié)果,對(duì)系統(tǒng)演變過(guò)程中的不協(xié)調(diào)現(xiàn)象或可能發(fā)生的生態(tài)危機(jī)表現(xiàn)出的征兆進(jìn)行早期控制與矯正,總體的內(nèi)容構(gòu)成詳見(jiàn)圖1。明確警義就是明確監(jiān)測(cè)預(yù)警的對(duì)象,警義就是指警的含義,一般從兩個(gè)方面考察,一是警素,即構(gòu)成警情的指標(biāo)是什么,二是警度,即警情的程度;在該階段需要運(yùn)用模型來(lái)判斷什么是警義,是否發(fā)生警情。尋找警源,即是尋找警情產(chǎn)生的根源;在該階段,需要運(yùn)用模型尋找、辨別導(dǎo)致警情產(chǎn)生的原因。分析警兆,即是分析警素發(fā)生異常變化導(dǎo)致警情發(fā)生的先兆;在該階段,需要運(yùn)用模型來(lái)進(jìn)一步分析警源與警情及警源與警源之間的各種關(guān)系。預(yù)報(bào)警度即預(yù)報(bào)警情發(fā)生的程度;在該階段,需要建立關(guān)于警素的普通模型,先做出預(yù)測(cè),然后根據(jù)警限轉(zhuǎn)化為警度,或者建立關(guān)于警素的警度模型,直接由警兆的警級(jí)預(yù)測(cè)警素的警度。日常監(jiān)控是對(duì)預(yù)警分析活動(dòng)中所確立的警情指標(biāo)和警兆指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視與控制的對(duì)策活動(dòng),同時(shí),預(yù)測(cè)警情的可能?chē)?yán)重程度及可能出現(xiàn)的生態(tài)危機(jī),以防患于未然。危機(jī)管理,是指日常監(jiān)控活動(dòng)不能有效扭轉(zhuǎn)逆境現(xiàn)象的發(fā)展,而使系統(tǒng)陷入生態(tài)危機(jī)狀態(tài)時(shí)所采取的一種特別管理活動(dòng),它是一種“例外”性質(zhì)的管理,是在正常的管理行為已無(wú)法控制局勢(shì)時(shí),以特別的危機(jī)計(jì)劃、危機(jī)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)和應(yīng)急措施進(jìn)行的一種特別管理方式。一旦系統(tǒng)恢復(fù)正?？煽貭顟B(tài),它的任務(wù)便告完成,由日常監(jiān)控履行預(yù)控對(duì)策。組織準(zhǔn)備,是指為開(kāi)展預(yù)警管理活動(dòng)的組織保障活動(dòng),它包括對(duì)整個(gè)預(yù)警管理系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)與運(yùn)行方式的規(guī)定,制定和完善對(duì)應(yīng)的規(guī)章制度,以及為流域突發(fā)危機(jī)狀態(tài)下的管理提供各種對(duì)策(即對(duì)策庫(kù))。目的在于為預(yù)控對(duì)策活動(dòng)提供有保障的組織體系。在整個(gè)預(yù)警活動(dòng)中,預(yù)警分析活動(dòng)行使的主要職能是“找錯(cuò)、識(shí)錯(cuò)”;預(yù)控對(duì)策活動(dòng)行使的主要職能是“糾錯(cuò)、治錯(cuò)”。兩者是明確的時(shí)間順序與邏輯順序關(guān)系。1.2黃蘇葉警情分析預(yù)警方法預(yù)警理論最早是應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。借助經(jīng)濟(jì)預(yù)警的方法分類(lèi),區(qū)域生態(tài)安全預(yù)警的方法可分為五類(lèi):黑色預(yù)警方法、紅色預(yù)警方法、黃色預(yù)警方法、綠色預(yù)警方法和白色預(yù)警方法,每一種預(yù)警方法都有一套基本完整的預(yù)警程序,只是在具體應(yīng)用不同方面的有所區(qū)別。如:黑色預(yù)警方法是通過(guò)對(duì)某一具有代表性指標(biāo)的時(shí)間序列變化規(guī)律分析預(yù)警,對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警,從系統(tǒng)序化的觀點(diǎn),確定代表性通過(guò)對(duì)某一具有代表性指標(biāo)的時(shí)間序列變化規(guī)律分析預(yù)警,對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警,從系統(tǒng)序化的觀點(diǎn),確定代表性指標(biāo)的警戒線(xiàn),并與這些指標(biāo)現(xiàn)狀、過(guò)去與未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行對(duì)比,并對(duì)現(xiàn)狀預(yù)警、趨勢(shì)預(yù)警和突變預(yù)警進(jìn)行評(píng)價(jià),從而獲得對(duì)策,地下水水位變化大體在1年左右一個(gè)周期,根據(jù)這種循環(huán)波動(dòng)長(zhǎng)度及遞增或遞減特點(diǎn),可以使用或不使用時(shí)序模型對(duì)警情的走勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè);黃色預(yù)警方法又稱(chēng)為灰色分析。根據(jù)警情預(yù)報(bào)的警度,是一種由因到果逐漸預(yù)警的過(guò)程,是目前最常用的預(yù)警分析方法,操作起來(lái)具體可分為下列6種:(1)指數(shù)預(yù)警:通過(guò)建立預(yù)警指標(biāo)體系,利用反映警情的一些指標(biāo)進(jìn)行預(yù)警,需對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行指數(shù)合成或擴(kuò)散指數(shù)。如許榕等對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行一些研究;劉邵權(quán)等運(yùn)用指數(shù)加權(quán)合成,確立不良狀態(tài)預(yù)警、負(fù)向演化趨勢(shì)預(yù)警及惡化速度預(yù)警的數(shù)學(xué)模式和數(shù)學(xué)參數(shù),從而對(duì)農(nóng)村聚落自然演替狀態(tài)和必要調(diào)控狀態(tài)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及演化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)警分析。(2)統(tǒng)計(jì)預(yù)警:通過(guò)一系列警情指標(biāo)與警情關(guān)系的統(tǒng)計(jì)處理,根據(jù)計(jì)算得到的分?jǐn)?shù)預(yù)測(cè)警情程度。如尹豪等運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)可持續(xù)發(fā)展預(yù)警方法進(jìn)行概括性的闡述,通過(guò)對(duì)云南省1979~1998年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,確定警情變量的警限和警度,結(jié)合警兆和警情之間存在密切的因果關(guān)系和相關(guān)關(guān)系,確定警兆變量的警限和區(qū)間,進(jìn)行外推預(yù)警。(3)模型預(yù)警:是在統(tǒng)計(jì)預(yù)警方式的基礎(chǔ)上對(duì)預(yù)警的進(jìn)一步分析,目前常見(jiàn)的生態(tài)安全預(yù)警多采用這一方法。劉樹(shù)楓建立環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)層次分析法模型,通過(guò)理論分析和實(shí)踐研究的基礎(chǔ)上,對(duì)環(huán)境預(yù)警的影響因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得出各影響因素的相對(duì)重要性排序,確定了影響因素的具體權(quán)重,對(duì)區(qū)域的環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)有重要的作用。李如忠等用物元分析法建立有關(guān)水資源的承載力預(yù)測(cè)的模糊物元模型。(4)紅色預(yù)警方法。這種方法是一種環(huán)境社會(huì)分析方法,特點(diǎn)是重視定性分析,對(duì)影響生態(tài)環(huán)境的有利因素和不利因素進(jìn)行全面分析,然后進(jìn)行不同時(shí)期的對(duì)比研究,最后結(jié)合專(zhuān)家學(xué)者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)警。紅色預(yù)警方法經(jīng)常用于一些復(fù)雜的預(yù)警。周南等對(duì)生態(tài)城市人口預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行研究,通過(guò)承載力分析對(duì)昆山市的人口進(jìn)行預(yù)警。(5)綠色預(yù)警方法。類(lèi)似黑色預(yù)警方法,通常借助遙感技術(shù)測(cè)得研究趨于生長(zhǎng)、變化的情況,從而進(jìn)行生長(zhǎng)、變化趨勢(shì)預(yù)警。如地下水系統(tǒng)趨勢(shì)變化的綠色程度,預(yù)測(cè)地下水系統(tǒng)的未來(lái)變化狀況;預(yù)測(cè)農(nóng)作物的生長(zhǎng)趨勢(shì)。如李如忠等基于灰色動(dòng)態(tài)模型建立的河流水質(zhì)預(yù)測(cè)模型很好的反映了河流水質(zhì)的變化。(6)白色預(yù)警方法。對(duì)產(chǎn)生警情的原因十分了解,對(duì)警情指標(biāo)采用計(jì)量技術(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè),目前采用這種方法比較少,還處于探索階段。各種預(yù)警方法之間的比較見(jiàn)表1。在實(shí)際應(yīng)用中,主要是運(yùn)用黑色、黃色和紅色的預(yù)警方法,尤以黃色預(yù)警方法居多,本文采用黃色預(yù)警方法中的模型預(yù)警。綠色方法主要借助于遙感技術(shù)。這幾種方法的分類(lèi)也不是絕對(duì)的,在分析解決問(wèn)題時(shí)可以綜合考慮兩種或兩種以上的分析方法。1.3生態(tài)安全預(yù)警(1)國(guó)外研究進(jìn)展。國(guó)外生態(tài)安全預(yù)警研究主要建立在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、生態(tài)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)之上的。BHKmpOB把俄羅斯科學(xué)院地理所編制的全俄尖銳生態(tài)狀況分布圖(1:800萬(wàn))作為國(guó)家生態(tài)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ),圖中將全俄分成災(zāi)難性、危機(jī)性和臨界性共3級(jí)生態(tài)狀況,200余個(gè)生態(tài)狀況尖銳區(qū)。歐美國(guó)家許多學(xué)者分別從不同側(cè)面開(kāi)始進(jìn)行生態(tài)預(yù)警方面的研究。如美國(guó)為了防治西南部大草原的沙化,開(kāi)始把植物之間的裸露區(qū)指數(shù)、牧草蓋度、營(yíng)養(yǎng)性繁殖體蓋度等作為沙漠化的早期預(yù)警指標(biāo),采用衛(wèi)星監(jiān)測(cè)和地面觀測(cè)相結(jié)合的方法確定草場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)由正常發(fā)展到有風(fēng)險(xiǎn)和沙漠化不同階段的臨界值。(2)國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展。國(guó)內(nèi)的生態(tài)安全預(yù)警研究雖不多見(jiàn),但預(yù)警的思想源遠(yuǎn)流長(zhǎng),像最早的歷代人民預(yù)報(bào)天氣的諺語(yǔ),特別是惡劣天氣的預(yù)報(bào)諺語(yǔ),都是預(yù)警思想的具體體現(xiàn)。從20世紀(jì)80年代中期,我國(guó)政府及學(xué)術(shù)界才逐漸開(kāi)始組織宏觀經(jīng)濟(jì)預(yù)警研究,并逐步建立了有關(guān)我國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)預(yù)警體系方面的研究和預(yù)警系統(tǒng)。生態(tài)安全預(yù)警研究隨著生態(tài)安全的研究深入而日益受到學(xué)術(shù)界的重視,許多學(xué)者在不同的領(lǐng)域進(jìn)行預(yù)警研究。郭中偉認(rèn)為生態(tài)安全預(yù)警是一種社會(huì)公益性的服務(wù),應(yīng)該由國(guó)家組織實(shí)施。中國(guó)科學(xué)院將“國(guó)家生態(tài)安全的監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)與預(yù)警系統(tǒng)”研究作為2000年的重大項(xiàng)目。傅伯杰、陳國(guó)階等對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境預(yù)警的原理和方法進(jìn)行了較深入的研究;蘇維詞等分階段地對(duì)烏江流域內(nèi)的39個(gè)縣(市、區(qū)、特區(qū))的生態(tài)環(huán)境做了預(yù)警評(píng)價(jià);邵東國(guó)等以甘肅省河西走廊疏勒河流域?yàn)槔?對(duì)干旱內(nèi)陸河流域生態(tài)環(huán)境預(yù)警進(jìn)行分析研究,建立了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)安全預(yù)警模型,給出了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量量化與預(yù)警分析方法;張大任對(duì)洞庭湖生態(tài)環(huán)境預(yù)警做了地理學(xué)與國(guó)土研究;文傳甲對(duì)三峽庫(kù)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警分析;許學(xué)工應(yīng)用生態(tài)環(huán)境交錯(cuò)帶理論分析了黃河三角洲的生態(tài)環(huán)境,提出環(huán)境潛在指數(shù),對(duì)黃河三角洲的生態(tài)環(huán)境做了預(yù)警研究;王龍對(duì)山西煤炭開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境預(yù)警做了研究;鄒長(zhǎng)新對(duì)內(nèi)陸河生態(tài)安全預(yù)警研究并以黑河為例具體做了分析。但是整體來(lái)說(shuō)生態(tài)安全預(yù)警研究還處在探索階段,理論體系尚不完善,關(guān)于生態(tài)安全預(yù)警研究的比較少。2預(yù)警方法與模型的比較(1)預(yù)警模型的行業(yè)適應(yīng)能力不高。一些預(yù)警模型局限于某一個(gè)領(lǐng)域,比如貨幣危機(jī)、外債危機(jī)等,在對(duì)其他領(lǐng)域進(jìn)行預(yù)警時(shí),比如國(guó)際貿(mào)易摩擦與爭(zhēng)端預(yù)警時(shí),就缺乏足夠的適應(yīng)能力。(2)多采用單一預(yù)警方法,較少采用多種預(yù)警方法的綜合運(yùn)用。不過(guò),在運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(NN模型)進(jìn)行預(yù)警時(shí),不少的學(xué)者將之與模糊理論、粗集理論結(jié)合起來(lái),產(chǎn)生了良好的效果。(3)預(yù)警結(jié)論準(zhǔn)確性不高。在對(duì)預(yù)警結(jié)論的分析中,存在著一種悖論:如果預(yù)警模型的結(jié)論是正確的,那么就應(yīng)該在危機(jī)到來(lái)之前采取措施以避免危機(jī),而在采取措施避免了危機(jī)發(fā)生之后,又沒(méi)有證據(jù)說(shuō)明預(yù)警模型是成功的。也許這是導(dǎo)致預(yù)警結(jié)論準(zhǔn)確性不高的重要原因之一。(4)在宏觀預(yù)警過(guò)程中預(yù)測(cè)誤差的修正難以準(zhǔn)確進(jìn)行,且國(guó)內(nèi)有關(guān)預(yù)測(cè)誤差方面的分析和研究文章很少。3對(duì)我國(guó)生態(tài)安全預(yù)警的啟示生態(tài)安全預(yù)警是在對(duì)自然環(huán)境演化規(guī)律和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的作用機(jī)理深刻認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建一種能對(duì)各種可能出現(xiàn)的警情具有預(yù)防和糾正功能,并對(duì)同質(zhì)性警源導(dǎo)致的事故具有免疫功能的自組織體制,從而達(dá)到