人类发展既依赖于自然，又要与自然抗争。自然在给人类发展提供丰富资源的同时，也给人类社会和环境带来了巨大的危害。为此，人类必须科学认识这些自然灾害，采取应对措施将危害降至最低。本书主要讨论自然灾害的4大主要来源：引发地震和火山活动的地球内部能流；影响天气和气候变化的外部能流；引发滑坡的重力因素和降雪；小行星和彗星对生活的影响。详细内容主要包括自然灾害与人口、地球内部能量与板块构造、地震、火山活动、海啸、龙卷风、闪电、热浪、寒流、飓风、气候变化、洪水、火灾、块体运动、海岸侵蚀、空间天体的影响等。本书融知识性、实用性、趣味性于一体，图表丰富、清晰，内容浅显易懂，可作为高校地理学、环境学等学科相关专业学生的教材，也可作为大众了解自然灾害并有效应对灾害的科普读物。

Patrick Leon Abbott，美国得克萨斯大学奥斯丁分校地质学博士，圣迭戈州立大学地质学教授，讲授内容包括板块构造、火山活动及其对全球的影响。主要研究方向古大陆位置的重建。曾为美国TBS电视系列片《真实梦幻岛》主持人，2012年春美国“历史频道”地质和气象节目主持人。
姜付仁，教授级高工，1992年、1996年和2001年分别获得工学学士、硕士和博士学位，2003—2005年任日本防灾科学技术研究所特别研究员兼日本京都大学防灾研究所外国人共同研究者（博士后）。现任中国水利水电科学研究院所副总工，中国水利学会水利水电风险管理委员会委员，长期从事防灾减灾等方面的研究工作，作为课题负责人或主要参与者先后主持或参加过国家级、部级和国外大型项目等40余项，获各种奖励10余次，出版专著译著20余部约800多万字，其中译著4部计260万字，发表论文60余篇，撰写决策参考文献20余篇。

序言：能量流 1
第1章 自然灾害和人口 3
1.1 2011年的自然灾害 4
1.2 重大自然灾害 4
1.3 自然灾害的致死人数和经济损失 5
1.3.1 自然灾害中政府的作用 6
1.3.2 人类对灾害的响应 6
1.3.3 自然灾害造成的经济损失 6
1.4 自然灾害风险 8
1.4.1 墨西哥的波波卡特佩特火山 8
1.4.2 量级、频率和重现期 9
1.4.3 人口增长的影响 10
1.5 人口历史概述 10
1.5.1 指数型增长的力量 10
1.5.2 过去1万年的人类历史 11
1.5.3 今天的人口 12
1.6 未来世界人口 13
1.6.1 人口转型 15
1.6.2 城市化和地震致死人数 15
1.6.3 瘟疫 16
1.6.4 承载力 16
1.7 小结 18
复习题 18
思考题 18
第2章 地球内部能量与板块构造论 19
2.1 太阳和行星的起源 19
2.2 地球历史 20
2.3 地球的分层 21
2.3.1 物质的行为 23
2.3.2 地壳均衡论 24
2.4 内部能量源 25
2.4.1 碰撞能量和重力能量 25
2.4.2 放射性同位素 25
2.4.3 地球的年龄 28
2.5 板块构造论 28
2.5.1 板块构造论概念的演化 30
2.5.2 火山岩的磁化 31
2.6 大统一理论 36
2.7 怎样了解地球 37
2.8 小结 38
复习题 38
思考题 38
第3章 地震地质学与地震学 39
3.1 理解地震 40
3.2 断层类型 41
3.2.1 倾滑断层 42
3.2.2 走滑断层 43
3.2.3 转换断层 44
3.3 地震学的发展 45
3.4 地震波 46
3.4.1 体波 46
3.4.2 地震波与地球内部构造 47
3.4.3 面波 48
3.4.4 声波与地震波 48
3.5 探测地震震源 49
3.6 地震的震级 50
3.6.1 里氏震级 50
3.6.2 地震震级的其他测量方法 51
3.6.3 前震、主震和余震 52
3.6.4 震级、断层长度和地震波频率 52
3.7 地震时的地面运动 53
3.7.1 加速度 53
3.7.2 建筑物的振动周期与地基的反应 53
3.8 地震烈度：地震中的感觉 54
3.8.1 你感觉到了吗？ 55
3.8.2 麦加利烈度表变量 55
3.9 麦加利变量案例 55
3.10 多震国家的建筑物 57
3.10.1 剪力墙和支撑 57
3.10.2 建筑物加固 58
3.10.3 基础隔震 59
3.11 小结 60
复习题 60
思考题 61
第4章 板块构造学和地震 62
4.1 板块构造边缘和地震 62
4.2 扩张中心的地震 63
4.2.1 冰岛 63
4.2.2 红海和亚丁湾 64
4.2.3 加州湾 65
4.3 地震带 66
4.4 俯冲带 66
4.4.1 2011年日本3?11大地震 66
4.4.2 2004年印度尼西亚：地震引发的海啸 67
4.4.3 1985年墨西哥城大地震 68
4.4.4 1960年智利地震 69
4.4.5 1964年阿拉斯加地震 70
4.4.6 西北太平洋 70
4.5 陆陆板块碰撞产生的地震 72
4.5.1 中国、巴基斯坦和印度的地震 73
4.5.2 1556年中国：最致命的地震 73
4.6 阿拉伯板块 73
4.6.1 大陆之间碰撞产生的地震 73
4.6.2 1962—2011年伊朗：致命建筑物 74
4.7 断层地震 75
4.7.1 2010年海地地震 75
4.7.2 1999年土耳其地震 75
4.7.3 圣安德烈亚斯断层与地震 77
4.7.4 湾区过去和未来的地震 83
4.8 小结 85
复习题 86
思考题 86
第5章 美国和加拿大的地震 87
5.1 断层的运动方式 87
5.1.1 弹性回跳理论 87
5.1.2 新观点 88
5.2 逆断层地震 89
5.2.1 2011年弗吉尼亚州地震 89
5.2.2 1994年加州北岭地震 90
5.2.3 华盛顿州西雅图 91
5.3 正断层地震 91
5.3.1 华盛顿州皮吉特湾地震 91
5.3.2 皮吉特湾下方的深部地震 92
5.4 新构造运动和古地震学 92
5.5 地震预测 94
5.5.1 长期地震预测 94
5.5.2 短期地震预测 94
5.5.3 预测的风险 96
5.6 人为引发的地震 96
5.6.1 深井处理引发的地震 96
5.6.2 水力压裂技术 97
5.6.3 大坝引发地震 97
5.6.4 炸弹爆炸 97
5.7 地震烈度图 97
5.7.1 你感觉到了吗？ 98
5.7.2 烈度图 98
5.8 加州地震情况 99
5.8.1 年均地震损失 100
5.8.2 地震避险演习 100
5.9 美国和加拿大的地震 100
5.10 北美西部：板块边缘的地震 103
5.10.1 西部大盆地 103
5.10.2 山区地震带 105
5.10.3 里奥格兰德裂谷 107
5.11 板块内部地震：“稳定”的美国中部地区 108
5.11.1 1811—1812年新马德里地震 108
5.11.2 里尔富特裂谷 110
5.11.3 美国中部的古裂谷 111
5.12 北美东北部的板内地震 112
5.12.1 新英格兰 112
5.12.2 圣劳伦斯河流域 113
5.12.3 1886年南卡罗来纳州查尔斯顿市 113
5.13 夏威夷的地震和火山活动 115
5.13.1 1975年地震 115
5.13.2 2006年地震 115
5.14 小结 116
复习题 116
思考题 116
第6章 火山喷发：构造板块和岩浆 117
6.1 如何理解火山喷发 117
6.2 火山的板块构造背景 117
6.3 岩浆的化学成分 120
6.4 岩浆的黏度、温度和含水量 120
6.5 火山是怎样喷发的 123
6.5.1 喷发方式和含水量的作用 124
6.5.2 一些火山物质 125
6.6 火山的黏度、挥发性和体积 127
6.6.1 盾状火山：低黏度、低挥发性、大体积 128
6.6.2 溢流玄武岩：低黏度、低挥发性、大体积 129
6.6.3 火山锥：中黏度、中挥发性、小体积 130
6.6.4 成层火山：高黏度、高挥发性、大体积 130
6.6.5 熔岩穹隆：高黏度、低挥发性、小体积 133
6.6.6 火山口：高黏度、高挥发物、大体积 134
6.7 小结 139
复习题 139
思考题 140
第7章 火山历史案例：杀人事件 141
7.1 扩张中心的火山活动 141
7.2 俯冲带的火山活动 142
7.3 火山过程和杀人事件 150
7.3.1 火山致死人数的历史记录 150
7.3.2 火山碎屑喷发 151
7.3.3 海啸 154
7.3.4 火山泥流 154
7.3.5 岩石崩塌 156
7.3.6 间接饥荒 156
7.3.7 火山气体 157
7.3.8 熔岩流 159
7.4 一些致命喷发事件的爆发指数 159
7.5 火山监控和预警 160
7.5.1 1982年加州长谷火山 160
7.5.2 1991年菲律宾皮纳图博火山 162
7.5.3 即将喷发的征兆 162
7.5.4 火山观测站 163
7.6 小结 163
复习题 164
思考题 164
第8章 海啸与风浪 165
8.1 2011年3月11日日本海啸 165
8.1.1 海啸横渡太平洋 166
8.1.2 地面沉降 166
8.1.3 1700年1月26日地面沉降 166
8.1.4 海浪 167
8.2 风浪 168
8.2.1 风浪为何会破碎 168
8.2.2 疯狗浪 169
8.3 海啸 170
8.4 海啸与风浪 171
8.5 地震引发的海啸 174
8.5.1 2004年印度洋海啸 174
8.5.2 1946年4月1日阿拉斯加 175
8.5.3 1960年5月22日智利 176
8.5.4 1964年3月27日阿拉斯加 176
8.6 火山引发的海啸 177
8.7 滑坡引发的海啸 177
8.7.1 火山坍塌 178
8.7.2 地震引发的运动 179
8.7.3 海湾和湖泊 180
8.8 假潮 181
8.9 海啸和你 182
8.9.1 2004年12月26日西姆尔勒岛 182
8.9.2 1992年9月1日尼加拉瓜 182
8.9.3 人类加剧灾难 183
8.9.4 海啸警报 183
8.10 小结 184
复习题 184
思考题 184
第9章 外部能量、天气和气候 185
9.1 外部能量 185
9.2 地球接收的太阳能 186
9.3 地球出射的能量 187
9.3.1 温室效应 187
9.3.2 反照率 188
9.4 水循环 188
9.5 水和热量 189
9.5.1 对流 190
9.5.2 水汽和湿度 190
9.5.3 潜热 190
9.5.4 绝热过程 191
9.5.5 递减率 191
9.5.6 陆地和水体的温差加热 192
9.6 大气中的能量转移 192
9.7 海洋中的能量转移 193
9.8 低层大气的分层 194
9.8.1 温度 194
9.8.2 气压 194
9.9 风 195
9.9.1 气压梯度力 195
9.9.2 气旋 196
9.10 大气环流 196
9.10.1 低纬度地区 197
9.10.2 高纬度地区 197
9.10.3 中纬度地区 198
9.10.4 观察到的大气环流 200
9.11 海洋环流 201
9.11.1 表层环流 201
9.11.2 深海环流 202
9.12 小结 202
复习题 203
思考题 203
第10章 龙卷风、闪电、热浪与寒流 204
10.1 恶劣天气 204
10.2 暴风雪 205
10.2.1 寒冷 205
10.2.2 降雨 206
10.2.3 东北风暴 207
10.2.4 暴风雪 208
10.2.5 冰暴 208
10.2.6 大湖效应 208
10.3 雷暴的运作方式 209
10.4 气团雷暴 210
10.5 强雷暴 211
10.5.1 超级单体雷暴 212
10.5.2 北美雷暴 213
10.5.3 暴雨和山洪 213
10.5.4 冰雹 214
10.5.5 直行雷暴 215
10.6 龙卷风 215
10.7 龙卷风的形成方式 216
10.7.1 区域尺度 216
10.7.2 超级单体雷暴尺度 216
10.7.3 涡流尺度 217
10.7.4 龙卷风的最后阶段 218
10.7.5 美国和加拿大的龙卷风 218
10.8 龙卷风爆发 221
10.8.1 龙卷风和城市 223
10.8.2 龙卷风摧毁房屋的方式 223
10.9 龙卷风的应对措施 224
10.10 闪电 224
10.10.1 闪电的成因 225
10.10.2 避免雷击 227
10.11 热浪 227
10.11.1 1995年7月芝加哥热浪 227
10.11.2 城市天气 228
10.11.3 2003年和2010年欧洲热浪 228
10.12 小结 229
复习题 230
思考题 230
第11章 飓风 231
11.1 飓风 232
11.2 飓风的成因 232
11.3 飓风的运行方式 233
11.3.1 眼壁和风眼 234
11.3.2 飓风中的龙卷风 235
11.3.3 飓风中的能流 235
11.3.4 飓风的能量释放 235
11.4 飓风的起源 235
11.5 北大西洋飓风 237
11.5.1 佛得角型飓风 238
11.5.2 加勒比型和墨西哥湾型飓风 240
11.6 飓风预报 241
11.6.1 飓风的命名 242
11.6.2 大西洋盆地的飓风趋势 243
11.7 飓风造成的损失 244
11.7.1 风暴潮灾害 246
11.7.2 暴雨和内陆洪水 247
11.8 飓风和墨西哥湾沿岸 247
11.9 飓风和大西洋沿岸 250
11.10 疏散的困境 250
11.11 降低飓风带来的损失 250
11.11.1 建筑规范 251
11.11.2 土地利用规划 251
11.11.3 限制沿海开发 251
11.12 全球海平面上升 251
11.13 飓风和太平洋沿岸 252
11.14 飓风和孟加拉国 252
11.15 小结 254
复习题 254
思考题 254
第12章 气候变化 255
12.1 早期的地球气候 255
12.2 地球的气候历史：百万年时间尺度 257
12.2.1 晚古生代冰期 258
12.2.2 晚古新世暖期 259
12.2.3 晚新生代冰期 260
12.3 冰川进退：数千年的时间尺度 260
12.4 气候变化：数百年的时间尺度 263
12.5 短期气候变化：数年的时间尺度 264
12.5.1 厄尔尼诺现象 264
12.5.2 拉尼娜现象 266
12.5.3 太平洋年代际振荡 267
12.5.4 火山作用和气候 267
12.5.5 火山气候的影响 269
12.6 过去的几千年 270
12.7 20世纪 271
12.8 太阳能量的变化 272
12.9 温室气体和悬浮微粒 273
12.9.1 水蒸气 273
12.9.2 二氧化碳 274
12.9.3 甲烷 274
12.9.4 二氧化氮 275
12.9.5 臭氧 275
12.9.6 含氯氟烃 275
12.9.7 20世纪温室气体的增长 275
12.9.8 悬浮微粒 275
12.10 21世纪 275
12.10.1 最热的年份 276
12.10.2 全球气候模型 276
12.10.3 干旱和饥荒 277
12.10.4 冰川融化 278
12.10.5 海平面上升 280
12.10.6 海洋环流 281
12.10.7 变化信号 281
12.11 减排措施 282
12.11.1 控制大气中的二氧化碳含量 282
12.11.2 减少地球接收到的太阳能 282
12.11.3 其他有效策略 282
12.12 小结 282
复习题 283
思考题 283
第13章 洪水 284
13.1 河流是如何起作用的 284
13.1.1 均衡的河流 285
13.1.2 洪泛区 288
13.2 洪水频率 288
13.2.1 意大利佛罗伦萨，1333年和1966年 288
13.2.2 洪水频率曲线 289
13.2.3 洪水的类型 290
13.2.4 突发性洪水 291
13.2.5 区域性洪水 294
13.2.6 中国的洪水 299
13.3 社会对洪灾的响应 299
13.3.1 大坝、水库和天然蓄水区 299
13.3.2 防洪堤 300
13.3.3 防洪沙袋 301
13.3.4 洪水预测 301
13.3.5 区划和土地利用 301
13.3.6 洪水保险 302
13.4 城市化与洪水 302
13.4.1 洪水过程线 302
13.4.2 洪水频率 303
13.4.3 河道渠道化 303
13.5 最大的洪水 305
13.6 小结 307
复习题 307
思考题 308
第14章 火灾 309
14.1 火 309
14.2 什么是火 311
14.3 火不可或缺 311
14.4 燃烧三要素 312
14.5 燃烧的各个阶段 313
14.6 火的传播 314
14.6.1 可燃物 315
14.6.2 风 315
14.6.3 地形 316
14.6.4 火的行为 316
14.7 可燃物 316
14.7.1 草地 316
14.7.2 灌木 317
14.7.3 森林 318
14.8 火险天气和大风 318
14.8.1 冷锋风 318
14.8.2 下坡风 318
14.8.3 局地风 318
14.8.4 五大湖地区的风与火 319
14.8.5 加州的风与火 320
14.9 房屋设计和火灾 323
14.10 灭火 325
14.10.1 黄石国家公园火灾 326
14.10.2 加利福尼亚和下加利福尼亚 327
14.10.3 2000年的美国西南部 328
14.10.4 计划林火 329
14.11 澳大利亚的火灾 329
14.11.1 厄尔尼诺现象 330
14.11.2 提前撤离和就地避难 330
14.12 火灾和洪水的相似性 330
14.13 小结 331
复习题 331
思考题 331
第15章 块体运动 332
15.1 块体运动中的重力作用 332
15.2 边坡失稳的外因 335
15.3 边坡失稳的内因 335
15.3.1 内部的软弱物质 335
15.3.2 内因中水的作用 336
15.3.3 凝聚力降低 339
15.3.4 不良地质结构 339
15.3.5 块体运动的触发因素 340
15.4 块体运动的分类 340
15.5 崩塌 341
15.6 滑坡 341
15.6.1 旋转滑坡 341
15.6.2 平移滑坡 343
15.7 流动 345
15.7.1 加州葡萄牙湾的土流 345
15.7.2 拉肯奇塔社区的滑坡与泥石流 346
15.7.3 长程泥石流 347
15.8 雪崩 349
15.9 海底滑坡 350
15.10 减灾措施 350
15.11 沉陷 352
15.11.1 灾难性沉陷 352
15.11.2 缓慢沉陷 353
15.12 小结 356
复习题 356
思考题 356
第16章 海岸过程和灾害 357
16.1 泥沙 357
16.2 波浪 358
16.2.1 湍流 358
16.2.2 波浪折射 359
16.2.3 沿岸漂移 360
16.3 潮汐 361
16.4 海岸控制结构 361
16.4.1 海堤 362
16.4.2 海崖加固 362
16.4.3 丁坝 363
16.4.4 防浪堤 363
16.5 小结 364
复习题 364
思考题 364
第17章 太空物体的撞击 365
17.1 能量和碰撞 365
17.2 撞击坑 366
17.3 宇宙碎片的来源 367
17.3.1 小行星 367
17.3.2 彗星 369
17.4 流星体的流入率 370
17.4.1 宇宙尘埃 371
17.4.2 流星 371
17.4.3 陨石 371
17.5 撞击坑的形成过程 372
17.6 撞击坑的形成 374
17.7 切萨皮克湾陨石坑的起源 375
17.8 白垩纪末期的撞击 376
17.8.1 白垩纪末期撞击的证据 376
17.8.2 白垩纪末期的撞击地点 376
17.8.3 小行星的大小和速度 377
17.8.4 撞击角度 377
17.8.5 白垩纪末期撞击对生命的影响 378
17.9 20世纪和21世纪最大的事件 378
17.9.1 1908年西伯利亚通古斯事件 378
17.9.2 最大的“近期事件” 379
17.10 大撞击的频率 380
17.10.1 一生中遭受撞击的风险 380
17.10.2 阻止撞击 381
17.11 小结 382
复习题 382
思考题 382