刘嘉麒：漫谈地球科学（3）

三、人与自然的关系

人类出现以后，人与自然的关系变得非常密切。人类生活在自然界中，自然界有人需要的空气、水、资源、能源等等，自然界的气候环境也影响着人的生存。地球养活人类，人类依赖地球，人类面临的资源、能源、环境、生态、气候、灾害等生存发展的一切问题都要靠地球科学去求索和解决。可以说，地球科学是养活人类的科学，人类离不开自然就是离不开地球科学。

1.人类所需的绝大部分物质，都来源于矿产资源和能源，需要地球科学去研究、寻找、开发

现在人类社会所需的能源大部分是从矿产资源中获得的。资源有可再生和不可再生之分，可再生资源包括生物质能、太阳能和风能等，不可再生资源主要包括煤炭、天然气和其他一些矿产资源。

社会发展的过程就是人类向自然索取资源和能源，并将其转变为财富的过程。从某种意义上说，没有自然资源就没有我们今天的社会和社会发展。资源的消耗量与发展呈正比。

世界是由物质组成的，物质是由材料表征的，材料是人类文明的重要标志，是社会进步的物质基础。从古代石器时代到青铜器时代再到铁器时代，材料的革新促进了社会的发展。19世纪，钢铁的广泛应用使人类进入工业时代。随着材料进一步发展，出现了信息材料、超导材料、纳米材料、复合材料、仿生材料等，人类开始迈入信息社会。尽管出现了这么多新材料，但所有材料最基本的原料还是从岩石和矿物当中获取的。

另外，在所有自然资源中，水资源对人类来说是最重要的。地球上的总水量约14亿立方公里，看似丰富，但实际上97.5%都是海水。地球的淡水资源仅占其总水量的2.5%，而在这适合人类饮用的极少的淡水资源中，又有70%以上被冻结在南极和北极的冰盖中。所以淡水是非常宝贵的资源，寻找水源和节约用水变得尤为重要。随着社会不断发展，人类对水资源的需求量也逐渐增加。据相关资料统计，按照全球人均用水量的标准，全世界有100多个缺水国家，还有几十个严重缺水的国家。我国水资源存在时空分布不均的问题，在空间上是南方多，北方少；在时间上是夏天多，冬天少。国家很重视这个问题，启动了南水北调工程。

2.人类生存的生态环境需要地球科学去研究、保护和改善

我国应该是世界上发展最快的国家，建设日新月异。建设过程中对大量土地资源的使用对生态环境产生了一定影响。所以现在我们已经意识到并反复强调生态文明和生态建设的重要性。

3.人类面临的严重自然灾害需要地球科学去预测、预防和救助

自然灾害危害巨大，可能会造成严重的生命财产损失。联合国教科文组织提到，预防和减轻自然灾害是21世纪最重要最迫切的二十个全球性问题之一。这一问题的规模之大，造成的苦难之巨，采取全球性预防和减轻灾害措施似乎已是必不可少......这些灾害的规模和发生频率迅速增加，以至于国际社会必须担起责任。

结合对国外的了解，我认为我们国家的优越性在救灾防灾方面得到了充分体现。一旦某个地区遭遇灾害，全国都会积极主动支援，而且越是困难的地方越能得到发达地区的帮助。在灾害面前，我国全民都表现出了大爱精神。

当然，应对自然灾害不能光靠救灾，更要想办法防灾，减轻或减少自然灾害。防灾重于救灾，对于居住在有高自然灾害发生风险地区的人，不应通过改造或加固房屋来保障他们的安全，有条件的话最好把那里的老百姓迁出来，避免灾害发生时造成过大的伤亡和损失。

我们现在面临的自然灾害有很多，比如地质灾害、气象灾害、海洋灾害、生物灾害、空间灾害等。地质灾害大家比较熟悉，有地震、火灾、滑坡、泥石流、地面沉降等。还有一种自然灾害叫地球化学异常。所谓地球化学异常，指某个地区的土地、水甚至空气中含有的某种元素、化合物超标或极其缺乏。那么长期饮用该地区的水或长期食用该地区土地培育的粮食和蔬菜就会患上地方病。生活在缺碘的地方的人会得甲状腺肿(大脖子病)，生活在多氟、多硒的地方会得大骨节病。西南有些地方的水土中含砷多，毒性很强，老百姓经常吃当地的庄稼和蔬菜，喝当地的水就有可能中毒。我们要及时发现并尽可能改变这种异常。气象灾害有洪涝、干旱、冰雹、风灾等。海洋灾害是全球气候变暖使海平面上升造成的灾害。生物灾害即虫灾或病毒造成的灾害，比如2003年的SARS病，现在的新冠肺炎疫情。空间灾害大家可能不是很熟悉，也不是很在意。从前我们打电话是有线电话，现在之所以只要有手机不管在全球哪里都可以打无线电话，是因为掌握了空间磁场的规律。但地球空间里的磁场在不断变化，有时会发生磁暴或太阳风，可能造成空间灾害，导致网络失灵。有一次我在新疆遭遇了地震，地震过后赶紧跑出去打电话，大概有二三十秒的时间都拨不通，不但我打不通，周围几个朋友和同事的手机都没信号了。在那几十秒的时间里磁场乱了，试想一下，如果信号丢失的情况持续很长时间会怎么样？现在一旦没有网络，很多事情都没法正常运转，飞机、火车都得瘫痪，所以空间灾害应当受到重视。

4.社会建设的各项重大工程离不开地球科学作支撑

人类社会的重大建筑工程需要地球科学作支撑。以我国为例，改革开放四十多年来，我们修建机场、码头、矿山、水库、工厂、道路、桥梁之前，包括城市电站选址、选线，都需要做大量地质调查和论证，对稳定程度和安全程度等进行评估，然后才能开始动工。开工之后还要做大量工程方面的地理的、遥感的测量。

不仅是地面上的工程，人类对太空的探索也需要地球科学。我国登月工程的原首席工程师欧阳自远先生有一次开玩笑说，上天是我们航天部门的事，你们地质的跟着搀和什么？我说，你们能够上天，但是上天以后干什么你们不清楚，或者说知道的不够全面。我们上不了天，但是知道登月的时候在哪落地，落地之后应该采什么样品、做什么分析。这些事是靠地球科学去考虑的，所以空间科学和地球科学是可以密切结合的。

这些年我们国家完成了很多伟大的工程，简单给大家举几个例子：

新疆塔克拉玛干沙漠公路

塔克拉玛干沙漠是世界第二大沙漠，当年我们去那里考察，开车转一圈至少要十天左右的时间，路难走、沙漠范围大造成路程特别长。后来我们修成了一条长五六百公里的沙漠公路，这条公路很难修，路线如何选、地基怎么打、修成后怎么保护，都必须提前考虑好。因为塔克拉玛干是流动沙漠，公路修好以后，一场风可能就把路埋了，所以我们的车上必须带着铁锹，因为不一定在哪段路上会被沙包挡住。为了防止沙子把路掩盖，我们在路旁栽红柳。现在塔克拉玛干沙漠公路已经有4条，是目前世界最长的贯穿流动沙漠的等级公路。

青藏铁路

青藏高原铁路全线都在海拔4000米以上，最高处达5000多米。其中从格尔木到拉萨的1100多公里铁路，大部分是冻土带和非冻土带，地基比较难打。为了把地基选好打牢，在论证这段铁路时，工程部门打了13000多钻才探明冻土多深、沙土多深、基岩多深等问题。除此以外，还要考虑气候变化，因为现在是冻土的地方可能过几年气候变暖就不是冻土了，所以修筑过程中需要做大量工作。

西气东输

西气东输是我国距离最长、口径最大的输气管道，西起塔里木盆地的轮南，东至上海。我们从俄罗斯、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦等国家买的气也通过西气东输的管道运过来。当初管道的选线、修建、保护，都是地球科学要考虑的问题。

南水北调

南水北调有三条线，东线是从杭州到天津，先疏通古运河，再把长江的水通过古运河输送到北方；中线是把湖北丹江口的长江水和汉江水，经湖北、河南、山西、河北输送到北京；西线在四川和青海，尚在规划探讨中，预想的是把金沙江、长江上游的水灌到黄河，通过黄河上游把水输送下来，解决西北地区缺水的问题。

5.为谋划一带一路做贡献

“一带一路”倡议涉及到跟其他国家在资源、交通、生态环境方面的合作，怎么把战略跟我国的发展相结合，都需要地球科学的知识和技能。