二 文献回顾

（一）级联灾害

传统灾害研究常常聚焦于单一灾害，尚未充分关注多个灾害之间的联系网络。虽然灾害的分类治理对于预防负面事件及其不良后果至关重要，但已经发生的级联灾害表明，针对单一致灾因子的风险治理框架可能对级联灾害的治理效果不佳。自然致灾因子和人类社会脆弱性耦合引发的灾害风险强度、复杂性正在增加，级联灾害的发生频率可能将会变得越来越高。一些学者开展了灾害系统中级联效应的研究^[5][6][7]，但主要集中于工程领域，社会科学领域的研究相对较少。2011年东日本大地震发生后，级联灾害逐渐成为灾害治理领域的热点^[8]，其演化机理研究开始获得越来越多的关注。通过在Web of Science数据库中搜索“级联灾害”（Cascading Disasters）这一关键词可见，有关级联灾害的论文在2011年开始显著增加（如图1所示）。作为一个新兴研究领域，级联灾害的研究成果目前相对不足。

图1 级联灾害相关论文出版年份与数量

资料来源：Web of Science数据库。

在2007～2018年发表的级联灾害相关论文中发现，不同学科的学者针对级联灾害已经给出了一些初步定义（如表1所示）。尽管许多定义的内涵有重叠，但目前对级联灾害的定义尚未达成共识。例如，梅（May）着眼于级联灾害产生的环境，认为级联灾害是一个动态的系统，其分支树结构源于一个主要事件。他对级联的定义遵循了多米诺骨牌原理：第一张多米诺骨牌被推翻，会触发后续一系列多米诺骨牌的全面溃败，直至结束。而倒下的多米诺骨牌可能形成分支网络。每个分支都可以被看作一个新的灾难，并且可能与主要事件相分离，从而产生新的危害性。美可·库玛萨奇（Mieko Kumasaki）认为级联灾害是自然致灾因子的序列。他将日本各自然致灾因子之间的关系划分为四种模式：突发性、破坏性、复合性和封闭性。佩斯卡洛里和亚力山大将级联灾害定义为一种极端事件，其级联效应随着时间的推移而增强，并产生具有强烈影响、不可预测的次级事件。吉安卢卡·佩斯卡洛里和戴维·亚力山大的贡献在于超越了梅提出的多米诺骨牌效应。他们的研究表明，相比于最初的灾害，级联灾害中的次级事件具有放大效应，危机可能会由于物理结构失败以及依赖于这些结构的社会功能缺陷而加剧，包括关键设施和减灾策略的不足，如疏散程序、土地利用规划和应急管理策略上的缺陷。他们认为级联灾害中的次级事件即使没有放大升级，至少也和最初的灾害同样严重。在此基础上，吉安卢卡·佩斯卡洛里和戴维·亚历山大进一步对级联灾害进行深入分析，提出级联灾害是由因果关系控制的事件序列，根植于社会的反馈循环中。需要说明的是，虽然美可·库玛萨奇与吉安卢卡·佩斯卡洛里和戴维·亚历山大等人都强调级联灾害中事件的序列，但两方存在明显区别。美可·库玛萨奇认为级联灾害中的序列主要针对的是自然致灾因子，吉安卢卡·佩斯卡洛里和戴维·亚历山大所强调的事件序列不仅包括自然致灾因子，也包括社会脆弱性以及两者之间的耦合作用。

表1 不同学者对级联灾害的定义

综合比较现有文献发现，目前国内外对于级联灾害的研究相对较少，关于级联灾害具体定义的探讨更是匮乏。但有一些与级联灾害相关的研究已取得较为丰富的成果，例如灾害链和自然技术灾害的相关研究。下面主要对这两个部分的研究成果进行回顾与概述。

（二）灾害链

经典的灾害研究大都建立在致灾因子风险独立性的基础上，较少考虑致灾因子叠加的情况^[9]。但在大多数灾害情境下，致灾因子并不单独出现，而叠加的链式风险往往容易造成更严重的后果。对灾害链的研究，是理解任意一种复合型灾害形成机制与风险防范的基础^[10]。

国外灾害链研究的主要思路是分析一定区域中发生的多灾种（Multi-Hazards）致灾因子之间的相互关联性。在多数情况下，“多灾种”一词与减少风险的目标密切相关。联合国环境规划署（United Nations Environment Programme，UNEP）^[11]在《21世纪议程》中第一次提到这个概念。这份文件提出“多灾种研究”要作为易受灾害地区人类住宅区规划和管理的一部分。西拉·梅诺尼（Scira Menoni）^[12]提出任何灾害的诱发和间接后果都可能产生相互作用和耦合效应，用灾害损失链的概念代替目前使用的灾害耦合损失概念。蒂莫·塔瓦宁（Timo Tarvainen）^[13]和华纳·马尔佐奇（Warner Marzocchi）等^[14]认为不同致灾因子间相互联系、相互影响，由此导致了通常被描述为灾害链的现象。梅兰妮·S.卡佩斯（Melanie S. Kappes）^[15]把多重灾害的风险理解为地球系统内部的相互作用过程，认为多灾种风险分析并不是把单独致灾因子风险进行简单加总。

20世纪80年代，我国学者郭增建和秦保燕^[16]首先将灾害链定义为一系列连续发生的致灾因子。在此基础上，许多中国研究者对灾害链的定义进行了细化。史培军^[17]指出，灾害链是由一种灾害或生态环境变化引起的一系列灾害。倪晋仁等^[18]认为灾害链是由两种或多种灾害因果关系或同源关系而形成接续发生或同步发生的序列，这一定义强调了灾种之间的时序性。门可佩和高建国^[19]指出，严重的自然灾害容易导致连锁效应。这种链式危害可以从一个区域扩展到另一个更大的区域，因为它们形成的危害环境是相互依赖和相互制约的。余瀚等^[20]从综合角度出发，指出灾害链可定义为在时间和空间上复杂的相互作用下，孕灾环境、致灾因子链、承灾体相互耦合而引发一系列灾害的现象。

一些学者从跨学科的视角对灾害链进行了界定^[21]。肖盛燮试图从信息流的角度对灾害链现象进行研究，将灾害链界定为一种物化流信息过程，包括灾害的形成、渗透、干扰、转化、分解、综合以及单个或多个灾害的耦合过程。肖盛燮将人类社会的灾害过程和损害总和称为灾害链^[22]。徐道一^[23]从自组织的角度，将灾害链具有隐性有序性的变量类比为协同学的“序参量”，从而提出“似序参量”，作为表示灾害链演变过程的重要参数。郭海湘等^[24]从城市承灾能力的角度，将灾害链定义为城市各子系统及灾害联系形成的不同模式的灾害连锁反应。除此之外，很多学者还用连锁效应、诱发效应、多米诺骨牌效应等理论，解释原生灾害诱发次生灾害的事件过程^[25][26]。从本质上讲，灾害链是由一种灾害导致另一种灾害发生的现象。

由于形成致灾因子的环境和致灾因子之间的相互作用不同，灾害链种类繁多。郭增建着重研究不同致灾因子之间的联系，将灾害链划分为因果链、同源链、互斥链、偶排链四种。在所有分类中，影响力较大的分类是由史培军提出的。他按照灾害种类对灾害链进行分类，提出了四种常见的灾害链：台风-暴雨灾害链、寒潮灾害链、干旱灾害链和地震灾害链。除此之外，他还基于时空结构将灾害链划分为串发式灾害链与并发式灾害链两种。李智^[27]基于空间和时间演化特征两个方面，将灾害链分为直式灾害链、发散式灾害链、集中式灾害链、循环式灾害链、交叉式灾害链五种类型。

众多学者采用案例研究法对灾害链的发生发展过程进行分析，其目的通常为比较不同灾害链中的多种致灾因子^[28]。关于灾害链的案例研究多以地震和台风为研究对象。例如，门可佩^[29]以地震灾害链为研究重点，综合阐述了地震与相关灾害的关系，验证了地震灾害链的预测方法。张卫星和周洪建^[30]基于“5·12”汶川大地震灾害链案例，提出灾害链风险评估的概念模型，完善了灾害系统理论。潘安定等^[31]通过对登陆广东沿海地区的台风活动特征进行分析，初步探讨了台风灾害链的主要成因和一般规律。陈香等^[32]以2005年“龙王”台风为例，基于灾害系统理论对福建台风灾害链进行了分析。王然等^[33]以2000～2010年台风案例数据为基础，提出了全球台风灾害链分类体系，以此支持应急响应相关策略的制定。

现有灾害链的研究强调多灾种风险，对于理解复合型灾害有重要意义，但仍存在一些问题。灾害链研究侧重分析多个致灾因子导致的风险，对它们之间的连接点和相互作用所产生的影响关注并不全面^[34]。灾害链的研究更多着眼于不同致灾因子之间的转化，对致灾因子的相互耦合作用关注较少。致灾因子的严重性不仅取决于它的规模和频率，还取决于受影响区域的灾害弹性以及关键基础设施的脆弱性^[35]。灾害链研究的主要思路是分析静态的灾害影响，较少考虑到灾害影响的动态变化性，以及时间、空间扩展上的可能性。因此，大部分研究假定灾害链上致灾因子的影响会逐渐衰弱，次生灾害的影响一般不会大于原生灾害。级联灾害作为一种新型灾害，是具有复杂时空扩展属性的灾害。在现实案例中可以观察到，级联灾害不仅表现为致灾因子的耦合叠加，更表现为在灾害进程中，灾害影响随着致灾因子和社会脆弱性的耦合而不断升级扩大，后续事件的实际影响往往大于初始事件，区域性灾害往往会演变为跨界灾害。这些特性在以往的灾害链研究中并未得到充分探讨。

（三）自然技术灾害

学术界对自然技术灾害（Natural and Technological Disaster）的概念界定较为成熟。现有研究通常将自然技术灾害理解为由自然致灾因子诱发技术隐患而造成的事故灾难（Technological disaster triggered by any type of natural disaster），简称Natech事件^[36]。Natech事件既可看作灾害的一种链式反应，也可以看作级联灾害的一种表现。尽管此类事件发生的概率很低，但因其具有高度复杂性，对各国的灾害风险管理构成了巨大挑战。

现有自然技术灾害的研究可以归纳为三类：自然技术灾害损失模型研究^[37][38]，自然技术灾害资产脆弱性研究^[39][40][41]，自然技术灾害风险评估研究^[42][43][44]。帕梅拉·桑兹·肖沃尔特（Pamela Sands Showalter）等^[45]首次提出“自然技术灾害”这一概念，并系统地解释了自然致灾因子与技术事故的耦合作用。奥古斯塔·戴安娜·乔治乌（Augusta Diana Gheorghiu）等^[46]对自然技术灾害进行分类，强调对于自然致灾因子而言，化学品和放射性材料等危险物质会将灾害的响应和恢复阶段变得更为复杂，可能导致对人类和环境的永久性伤害。安娜·玛丽亚·克鲁兹（Ana Maria Cruz）等^[47]认为，自然技术灾害可以产生多个同时发生的后果，例如，输电线路倒塌导致停电，水坝决堤可能引致水浸及山泥倾泻，石油和天然气管道破裂可能导致爆炸和火灾。表2罗列了典型自然技术灾害中的自然致灾因子与技术事故。

表2 Natech事件典型案例

在自然技术灾害中，自然致灾因子包括洪水、地震、火山爆发、海啸、龙卷风等^[48]。技术灾害包括对存放有害物质的工业设施、天然气和石油管道以及生命线系统的破坏，从而对生命、财产或环境造成重大不利影响^[49]。不难看出，和灾害链的研究相比，自然技术灾害的研究突出了致灾因子与技术因素之间的耦合作用。安娜·玛丽亚·克鲁兹等^[50]认为，城市系统和技术网络越复杂，自然技术灾害的破坏力可能就越大。自然致灾因子和技术事故的同时存在，可能给尚未做好灾害准备的地区带来巨大风险。阿迪尔·泰克塞拉·德·阿尔梅达（Adiel Teixeira de Almeida）等^[51]证实了这一观点，他们指出，当自然致灾因子发生在工业区时，容易出现更严重的风险，这增加了发生具有灾难性后果的概率。目前关于自然技术灾害的大部分研究聚焦于重化工行业的单起事故，对灾害的脆弱性评估也局限于化工业，研究对象较为单一，研究规模相对较小。现实表明，具备演化为全球性灾难的多灾种复合型灾害发生频率越来越高，且不只发生于化工业，所涉及的领域具有多样性、复杂性的特点。同时，关于自然技术灾害的研究缺乏对整个灾害事件演化过程系统性的机理分析。

本文认为，级联灾害、灾害链和自然技术灾害是一组内涵相似但不完全相同的概念。级联灾害、灾害链和自然技术灾害的概念都是在“多灾种”背景下展开^[52]，试图把握灾害过程中不同致灾因子复杂相互关系的本质特征而产生的术语，且都属于多灾种灾害中的高影响低概率事件。然而，灾害链和自然技术灾害的研究多集中在致灾因子与工业技术等自然科学领域，对社会脆弱性和不同灾害之间的联系探讨相对不足^[53]。级联灾害的定义内涵更为广泛、全面，不仅关注致灾因子和关键基础设施等自然物理因素，更加关注社会脆弱性对致灾因子的升级放大作用。级联灾害研究的关键在于探讨灾害过程中社会脆弱性与致灾因子耦合而接连不断地被“引爆”的触发点，即级联灾害的升级点^[54]。本文将通过对全球范围内发生的四个案例进行研究，进而对级联灾害的演化机理和升级路径进行分析，探讨使致灾因子最终升级为级联灾害的内在机理。