生态安全预警研究综述

生态安全预警研究综述

随着生态安全研究的积极开展，生态安全警报也是必然的。生态安全警报是一个复杂的统计预测过程。要结合灾害信息理论和生态安全评估体系，建立灾害信息指标体系，合理设计预警系统结构，形成多段预测系统，根据各区域的现状进行预测分析，为决策提供依据。本文综合评述了生态安全预警的涵义、研究方法及国内外进展。1环保安全警报1.1警度与组织准备阶段预警(Early-Warning)一词源于军事,生态安全预警主要由两个部分构成:预警分析、预控对策。预警分析是对生态系统的逆化演替、退化、恶化等现象进行识别、分析和诊断,并由此做出警告;预控对策是根据预警分析的活动结果,对系统演变过程中的不协调现象或可能发生的生态危机表现出的征兆进行早期控制与矫正,总体的内容构成详见图1。明确警义就是明确监测预警的对象,警义就是指警的含义,一般从两个方面考察,一是警素,即构成警情的指标是什么,二是警度,即警情的程度;在该阶段需要运用模型来判断什么是警义,是否发生警情。寻找警源,即是寻找警情产生的根源;在该阶段,需要运用模型寻找、辨别导致警情产生的原因。分析警兆,即是分析警素发生异常变化导致警情发生的先兆;在该阶段,需要运用模型来进一步分析警源与警情及警源与警源之间的各种关系。预报警度即预报警情发生的程度;在该阶段,需要建立关于警素的普通模型,先做出预测,然后根据警限转化为警度,或者建立关于警素的警度模型,直接由警兆的警级预测警素的警度。日常监控是对预警分析活动中所确立的警情指标和警兆指标进行监视与控制的对策活动,同时,预测警情的可能严重程度及可能出现的生态危机,以防患于未然。危机管理,是指日常监控活动不能有效扭转逆境现象的发展,而使系统陷入生态危机状态时所采取的一种特别管理活动,它是一种“例外”性质的管理,是在正常的管理行为已无法控制局势时,以特别的危机计划、危机领导机构和应急措施进行的一种特别管理方式。一旦系统恢复正常可控状态,它的任务便告完成,由日常监控履行预控对策。组织准备,是指为开展预警管理活动的组织保障活动,它包括对整个预警管理系统的组织结构与运行方式的规定,制定和完善对应的规章制度,以及为流域突发危机状态下的管理提供各种对策(即对策库)。目的在于为预控对策活动提供有保障的组织体系。在整个预警活动中,预警分析活动行使的主要职能是“找错、识错”;预控对策活动行使的主要职能是“纠错、治错”。两者是明确的时间顺序与逻辑顺序关系。1.2黄苏叶警情分析预警方法预警理论最早是应用在经济领域。借助经济预警的方法分类,区域生态安全预警的方法可分为五类:黑色预警方法、红色预警方法、黄色预警方法、绿色预警方法和白色预警方法,每一种预警方法都有一套基本完整的预警程序,只是在具体应用不同方面的有所区别。如:黑色预警方法是通过对某一具有代表性指标的时间序列变化规律分析预警,对区域农业生态经济系统进行预警,从系统序化的观点,确定代表性通过对某一具有代表性指标的时间序列变化规律分析预警,对区域农业生态经济系统进行预警,从系统序化的观点,确定代表性指标的警戒线,并与这些指标现状、过去与未来趋势进行对比,并对现状预警、趋势预警和突变预警进行评价,从而获得对策,地下水水位变化大体在1年左右一个周期,根据这种循环波动长度及递增或递减特点,可以使用或不使用时序模型对警情的走势进行预测;黄色预警方法又称为灰色分析。根据警情预报的警度,是一种由因到果逐渐预警的过程,是目前最常用的预警分析方法,操作起来具体可分为下列6种:(1)指数预警:通过建立预警指标体系,利用反映警情的一些指标进行预警,需对这些指标进行指数合成或扩散指数。如许榕等对指标体系进行一些研究;刘邵权等运用指数加权合成,确立不良状态预警、负向演化趋势预警及恶化速度预警的数学模式和数学参数,从而对农村聚落自然演替状态和必要调控状态的生态环境质量及演化趋势进行预测和预警分析。(2)统计预警:通过一系列警情指标与警情关系的统计处理,根据计算得到的分数预测警情程度。如尹豪等运用统计学原理对可持续发展预警方法进行概括性的阐述,通过对云南省1979~1998年的统计数据进行分析,确定警情变量的警限和警度,结合警兆和警情之间存在密切的因果关系和相关关系,确定警兆变量的警限和区间,进行外推预警。(3)模型预警:是在统计预警方式的基础上对预警的进一步分析,目前常见的生态安全预警多采用这一方法。刘树枫建立环境预警系统层次分析法模型,通过理论分析和实践研究的基础上,对环境预警的影响因素进行统计分析,得出各影响因素的相对重要性排序,确定了影响因素的具体权重,对区域的环境预警系统有重要的作用。李如忠等用物元分析法建立有关水资源的承载力预测的模糊物元模型。(4)红色预警方法。这种方法是一种环境社会分析方法,特点是重视定性分析,对影响生态环境的有利因素和不利因素进行全面分析,然后进行不同时期的对比研究,最后结合专家学者的经验进行预警。红色预警方法经常用于一些复杂的预警。周南等对生态城市人口预警系统进行研究,通过承载力分析对昆山市的人口进行预警。(5)绿色预警方法。类似黑色预警方法,通常借助遥感技术测得研究趋于生长、变化的情况,从而进行生长、变化趋势预警。如地下水系统趋势变化的绿色程度,预测地下水系统的未来变化状况;预测农作物的生长趋势。如李如忠等基于灰色动态模型建立的河流水质预测模型很好的反映了河流水质的变化。(6)白色预警方法。对产生警情的原因十分了解,对警情指标采用计量技术进行预测,目前采用这种方法比较少,还处于探索阶段。各种预警方法之间的比较见表1。在实际应用中,主要是运用黑色、黄色和红色的预警方法,尤以黄色预警方法居多,本文采用黄色预警方法中的模型预警。绿色方法主要借助于遥感技术。这几种方法的分类也不是绝对的,在分析解决问题时可以综合考虑两种或两种以上的分析方法。1.3生态安全预警(1)国外研究进展。国外生态安全预警研究主要建立在生态风险评价、生态预报的基础之上的。BHKmpOB把俄罗斯科学院地理所编制的全俄尖锐生态状况分布图(1:800万)作为国家生态预报的基础,图中将全俄分成灾难性、危机性和临界性共3级生态状况,200余个生态状况尖锐区。欧美国家许多学者分别从不同侧面开始进行生态预警方面的研究。如美国为了防治西南部大草原的沙化,开始把植物之间的裸露区指数、牧草盖度、营养性繁殖体盖度等作为沙漠化的早期预警指标,采用卫星监测和地面观测相结合的方法确定草场生态系统由正常发展到有风险和沙漠化不同阶段的临界值。(2)国内研究进展。国内的生态安全预警研究虽不多见,但预警的思想源远流长,像最早的历代人民预报天气的谚语,特别是恶劣天气的预报谚语,都是预警思想的具体体现。从20世纪80年代中期,我国政府及学术界才逐渐开始组织宏观经济预警研究,并逐步建立了有关我国宏观经济动态的监测预警体系方面的研究和预警系统。生态安全预警研究随着生态安全的研究深入而日益受到学术界的重视,许多学者在不同的领域进行预警研究。郭中伟认为生态安全预警是一种社会公益性的服务,应该由国家组织实施。中国科学院将“国家生态安全的监测、评价与预警系统”研究作为2000年的重大项目。傅伯杰、陈国阶等对区域生态环境预警的原理和方法进行了较深入的研究;苏维词等分阶段地对乌江流域内的39个县(市、区、特区)的生态环境做了预警评价;邵东国等以甘肃省河西走廊疏勒河流域为例,对干旱内陆河流域生态环境预警进行分析研究,建立了基于神经网络的生态安全预警模型,给出了生态环境质量量化与预警分析方法;张大任对洞庭湖生态环境预警做了地理学与国土研究;文传甲对三峡库区农业生态系统及农业生态经济系统进行预警分析;许学工应用生态环境交错带理论分析了黄河三角洲的生态环境,提出环境潜在指数,对黄河三角洲的生态环境做了预警研究;王龙对山西煤炭开发与生态环境预警做了研究;邹长新对内陆河生态安全预警研究并以黑河为例具体做了分析。但是整体来说生态安全预警研究还处在探索阶段,理论体系尚不完善,关于生态安全预警研究的比较少。2预警方法与模型的比较(1)预警模型的行业适应能力不高。一些预警模型局限于某一个领域,比如货币危机、外债危机等,在对其他领域进行预警时,比如国际贸易摩擦与争端预警时,就缺乏足够的适应能力。(2)多采用单一预警方法,较少采用多种预警方法的综合运用。不过,在运用神经网络模型(NN模型)进行预警时,不少的学者将之与模糊理论、粗集理论结合起来,产生了良好的效果。(3)预警结论准确性不高。在对预警结论的分析中,存在着一种悖论:如果预警模型的结论是正确的,那么就应该在危机到来之前采取措施以避免危机,而在采取措施避免了危机发生之后,又没有证据说明预警模型是成功的。也许这是导致预警结论准确性不高的重要原因之一。(4)在宏观预警过程中预测误差的修正难以准确进行,且国内有关预测误差方面的分析和研究文章很少。3对我国生态安全预警的启示生态安全预警是在对自然环境演化规律和人类活动对生态环境的作用机理深刻认识的基础上,构建一种能对各种可能出现的警情具有预防和纠正功能,并对同质性警源导致的事故具有免疫功能的自组织体制,从而达到