●序言：能量流1
第1章自然災害和人口3
1．12011年的自然災害4
1．2重大自然災害4
1．3自然災害的致死人數和經濟損失5
1．3．1自然災害中政府的作用6
1．3．2人類對災害的響應6
1．3．3自然災害造成的經濟損失6
1．4自然災害風險8
1．4．1墨西哥的波波卡特佩特火山8
1．4．2量級、頻率和重現期9
1．4．3人口增長的影響10
1．5人口歷史概述10
1．5．1指數型增長的力量10
1．5．2過去1萬年的人類歷史11
1．5．3今天的人口12
1．6未來世界人口13
1．6．1人口轉型15
1．6．2城市化和地震致死人數15
1．6．3瘟疫16
1．6．4承載力16
1．7小結18
復習題18
思考題18
第2章地球內部能量與板塊構造論19
2．1太陽和行星的起源19
2．2地球歷史20
2．3地球的分層21
2．3．1物質的行為23
2．3．2地殼均衡論24
2．4內部能量源25
2．4．1踫撞能量和重力能量25
2．4．2放射性同位素25
2．4．3地球的年齡28
2．5板塊構造論28
2．5．1板塊構造論概念的演化30
2．5．2火山岩的磁化31
2．6大統一理論36
2．7怎樣了解地球37
2．8小結38
復習題38
思考題38
第3章地震地質學與地震學39
3．1理解地震40
3．2斷層類型41
3．2．1傾滑斷層42
3．2．2走滑斷層43
3．2．3轉換斷層44
3．3地震學的發展45
3．4地震波46
3．4．1體波46
3．4．2地震波與地球內部構造47
3．4．3面波48
3．4．4聲波與地震波48
3．5探測地震震源49
3．6地震的震級50
3．6．1裡氏震級50
3．6．2地震震級的其他測量方法51
3．6．3前震、主震和餘震52
3．6．4震級、斷層長度和地震波頻率52
3．7地震時的地面運動53
3．7．1加速度53
3．7．2建築物的振動周期與地基的反應53
3．8地震烈度：地震中的感覺54
3．8．1你感覺到了嗎？55
3．8．2麥加利烈度表變量55
3．9麥加利變量案例55
3．10多震國家的建築物57
3．10．1剪力牆和支撐57
3．10．2建築物加固58
3．10．3基礎隔震59
3．11小結60
復習題60
思考題61
第4章板塊構造學和地震62
4．1板塊構造邊緣和地震62
4．2擴張中心的地震63
4．2．1冰島63
4．2．2紅海和亞丁灣64
4．2．3加州灣65
4．3地震帶66
4．4俯衝帶66
4．4．12011年日本3?11大地震66
4．4．22004年印度尼西亞：地震引發的海嘯67
4．4．31985年墨西哥城大地震68
4．4．41960年智利地震69
4．4．51964年阿拉斯加地震70
4．4．6西北太平洋70
4．5陸陸板塊踫撞產生的地震72
4．5．1中國、巴基斯坦和印度的地震73
4．5．21556年中國：最致命的地震73
4．6阿拉伯板塊73
4．6．1大陸之間踫撞產生的地震73
4．6．21962―2011年伊朗：致命建築物74
4．7斷層地震75
4．7．12010年海地地震75
4．7．21999年土耳其地震75
4．7．3聖安德烈亞斯斷層與地震77
4．7．4灣區過去和未來的地震83
4．8小結85
復習題86
思考題86
第5章美國和加拿大的地震87
5．1斷層的運動方式87
5．1．1彈性回跳理論87
5．1．2新觀點88
5．2逆斷層地震89
5．2．12011年弗吉尼亞州地震89
5．2．21994年加州北嶺地震90
5．2．3華盛頓州西雅圖91
5．3正斷層地震91
5．3．1華盛頓州皮吉特灣地震91
5．3．2皮吉特灣下方的深部地震92
5．4新構造運動和古地震學92
5．5地震預測94
5．5．1長期地震預測94
5．5．2短期地震預測94
5．5．3預測的風險96
5．6人為引發的地震96
5．6．1深井處理引發的地震96
5．6．2水力壓裂技術97
5．6．3大壩引發地震97
5．6．4炸彈爆炸97
5．7地震烈度圖97
5．7．1你感覺到了嗎？98
5．7．2烈度圖98
5．8加州地震情況99
5．8．1年均地震損失100
5．8．2地震避險演習100
5．9美國和加拿大的地震100
5．10北美西部：板塊邊緣的地震103
5．10．1西部大盆地103
5．10．2山區地震帶105
5．10．3裡奧格蘭德裂谷107
5．11板塊內部地震：“穩定”的美國中部地區108
5．11．11811―1812年新馬德裡地震108
5．11．2裡爾富特裂谷110
5．11．3美國中部的古裂谷111
5．12北美東北部的板內地震112
5．12．1新英格蘭112
5．12．2聖勞倫斯河流域113
5．12．31886年南卡羅來納州查爾斯頓市113
5．13夏威夷的地震和火山活動115
5．13．11975年地震115
5．13．22006年地震115
5．14小結116
復習題116
思考題116
第6章火山噴發：構造板塊和岩漿117
6．1如何理解火山噴發117
6．2火山的板塊構造背景117
6．3岩漿的化學成分120
6．4岩漿的黏度、溫度和含水量120
6．5火山是怎樣噴發的123
6．5．1噴發方式和含水量的作用124
6．5．2一些火山物質125
6．6火山的黏度、揮發性和體積127
6．6．1盾狀火山：低黏度、低揮發性、大體積128
6．6．2溢流玄武岩：低黏度、低揮發性、大體積129
6．6．3火山錐：中黏度、中揮發性、小體積130
6．6．4成層火山：高黏度、高揮發性、大體積130
6．6．5熔岩穹隆：高黏度、低揮發性、小體積133
6．6．6火山口：高黏度、高揮發物、大體積134
6．7小結139
復習題139
思考題140
第7章火山歷史案例：殺人事件141
7．1擴張中心的火山活動141
7．2俯衝帶的火山活動142
7．3火山過程和殺人事件150
7．3．1火山致死人數的歷史記錄150
7．3．2火山碎屑噴發151
7．3．3海嘯154
7．3．4火山泥流154
7．3．5岩石崩塌156
7．3．6間接饑荒156
7．3．7火山氣體157
7．3．8熔岩流159
7．4一些致命噴發事件的爆發指數159
7．5火山監控和預警160
7．5．11982年加州長谷火山160
7．5．21991年菲律賓皮納圖博火山162
7．5．3即將噴發的征兆162
7．5．4火山觀測站163
7．6小結163
復習題164
思考題164
第8章海嘯與風浪165
8．12011年3月11日日本海嘯165
8．1．1海嘯橫渡太平洋166
8．1．2地面沉降166
8．1．31700年1月26日地面沉降166
8．1．4海浪167
8．2風浪168
8．2．1風浪為何會破碎168
8．2．2瘋狗浪169
8．3海嘯170
8．4海嘯與風浪171
8．5地震引發的海嘯174
8．5．12004年印度洋海嘯174
8．5．21946年4月1日阿拉斯加175
8．5．31960年5月22日智利176
8．5．41964年3月27日阿拉斯加176
8．6火山引發的海嘯177
8．7滑坡引發的海嘯177
8．7．1火山坍塌178
8．7．2地震引發的運動179
8．7．3海灣和湖泊180
8．8假潮181
8．9海嘯和你182
8．9．12004年12月26日西姆爾勒島182
8．9．21992年9月1日尼加拉瓜182
8．9．3人類加劇災難183
8．9．4海嘯警報183
8．10小結184
復習題184
思考題184
第9章外部能量、天氣和氣候185
9．1外部能量185
9．2地球接收的太陽能186
9．3地球出射的能量187
9．3．1溫室效應187
9．3．2反照率188
9．4水循環188
9．5水和熱量189
9．5．1對流190
9．5．2水汽和濕度190
9．5．3潛熱190
9．5．4絕熱過程191
9．5．5遞減率191
9．5．6陸地和水體的溫差加熱192
9．6大氣中的能量轉移192
9．7海洋中的能量轉移193
9．8低層大氣的分層194
9．8．1溫度194
9．8．2氣壓194
9．9風195
9．9．1氣壓梯度力195
9．9．2氣旋196
9．10大氣環流196
9．10．1低緯度地區197
9．10．2高緯度地區197
9．10．3中緯度地區198
9．10．4觀察到的大氣環流200
9．11海洋環流201
9．11．1表層環流201
9．11．2深海環流202
9．12小結202
復習題203
思考題203
第10章龍卷風、閃電、熱浪與寒流204
10．1惡劣天氣204
10．2暴風雪205
10．2．1寒冷205
10．2．2降雨206
10．2．3東北風暴207
10．2．4暴風雪208
10．2．5冰暴208
10．2．6大湖效應208
10．3雷暴的運作方式209
10．4氣團雷暴210
10．5強雷暴211
10．5．1超級單體雷暴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龍卷風215
10．7龍卷風的形成方式216
10．7．1區域尺度216
10．7．2超級單體雷暴尺度216
10．7．3渦流尺度217
10．7．4龍卷風的最後階段218
10．7．5美國和加拿大的龍卷風218
10．8龍卷風爆發221
10．8．1龍卷風和城市223
10．8．2龍卷風摧毀房屋的方式223
10．9龍卷風的應對措施224
10．10閃電224
10．10．1閃電的成因225
10．10．2避免雷擊227
10．11熱浪227
10．11．11995年7月芝加哥熱浪227
10．11．2城市天氣228
10．11．32003年和2010年歐洲熱浪228
10．12小結229
復習題230
思考題230
第11章颶風231
11．1颶風232
11．2颶風的成因232
11．3颶風的運行方式233
11．3．1眼壁和風眼234
11．3．2颶風中的龍卷風235
11．3．3颶風中的能流235
11．3．4颶風的能量釋放235
11．4颶風的起源235
11．5北大西洋颶風237
11．5．1佛得角型颶風238
11．5．2加勒比型和墨西哥灣型颶風240
11．6颶風預報241
11．6．1颶風的命名242
11．6．2大西洋盆地的颶風趨勢243
11．7颶風造成的損失244
11．7．1風暴潮災害246
11．7．2暴雨和內陸洪水247
11．8颶風和墨西哥灣沿岸247
11．9颶風和大西洋沿岸250
11．10疏散的困境250
11．11降低颶風帶來的損失250
11．11．1建築規範251
11．11．2土地利用規劃251
11．11．3沿海開發251
11．12全球海平面上升251
11．13颶風和太平洋沿岸252
11．14颶風和孟加拉國252
11．15小結254
復習題254
思考題254
第12章氣候變化255
12．1早期的地球氣候255
12．2地球的氣候歷史：百萬年時間尺度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冰川進退：數千年的時間尺度260
12．4氣候變化：數百年的時間尺度263
12．5短期氣候變化：數年的時間尺度264
12．5．1阨爾尼諾現像264
12．5．2拉尼娜現像266
12．5．3太平洋年代際振蕩267
12．5．4火山作用和氣候267
12．5．5火山氣候的影響269
12．6過去的幾千年270
12．720世紀271
12．8太陽能量的變化272
12．9溫室氣體和懸浮微粒273
12．9．1水蒸氣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含氯氟烴275
12．9．720世紀溫室氣體的增長275
12．9．8懸浮微粒275
12．1021世紀275
12．10．1最熱的年份276
12．10．2全球氣候模型276
12．10．3干旱和饑荒277
12．10．4冰川融化278
12．10．5海平面上升280
12．10．6海洋環流281
12．10．7變化信號281
12．11減排措施282
12．11．1控制大氣中的二氧化碳含量282
12．11．2減少地球接收到的太陽能282
12．11．3其他有效策略282
12．12小結282
復習題283
思考題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洪泛區288
13．2洪水頻率288
13．2．1意大利佛羅倫薩，1333年和1966年288
13．2．2洪水頻率曲線289
13．2．3洪水的類型290
13．2．4突發性洪水291
13．2．5區域性洪水294
13．2．6中國的洪水299
13．3社會對洪災的響應299
13．3．1大壩、水庫和天然蓄水區299
13．3．2防洪堤300
13．3．3防洪沙袋301
13．3．4洪水預測301
13．3．5區劃和土地利用301
13．3．6洪水保險302
13．4城市化與洪水302
13．4．1洪水過程線302
13．4．2洪水頻率303
13．4．3河道渠道化303
13．5優選的洪水305
13．6小結307
復習題307
思考題308
第14章火災309
14．1火309
14．2什麼是火311
14．3火不可或缺311
14．4燃燒三要素312
14．5燃燒的各個階段313
14．6火的傳播314
14．6．1可燃物315
14．6．2風315
14．6．3地形316
14．6．4火的行為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火險天氣和大風318
14．8．1冷鋒風318
14．8．2下坡風318
14．8．3局地風318
14．8．4五大湖地區的風與火319
14．8．5加州的風與火320
14．9房屋設計和火災323
14．10滅火325
14．10．1黃石國家公園火災326
14．10．2加利福尼亞和下加利福尼亞327
14．10．32000年的美國西南部328
14．10．4計劃林火329
14．11澳大利亞的火災329
14．11．1阨爾尼諾現像330
14．11．2提前撤離和就地避難330
14．12火災和洪水的相似性330
14．13小結331
復習題331
思考題331
第15章塊體運動332
15．1塊體運動中的重力作用332
15．2邊坡失穩的外因335
15．3邊坡失穩的內因335
15．3．1內部的軟弱物質335
15．3．2內因中水的作用336
15．3．3凝聚力降低339
15．3．4不良地質結構339
15．3．5塊體運動的觸發因素340
15．4塊體運動的分類340
15．5崩塌341
15．6滑坡341
15．6．1旋轉滑坡341
15．6．2平移滑坡343
15．7流動345
15．7．1加州葡萄牙灣的土流345
15．7．2拉肯奇塔社區的滑坡與泥石流346
15．7．3長程泥石流347
15．8雪崩349
15．9海底滑坡350
15．10減災措施350
15．11沉陷352
15．11．1災難性沉陷352
15．11．2緩慢沉陷353
15．12小結356
復習題356
思考題356
第16章海岸過程和災害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海岸控制結構361
16．4．1海堤362
16．4．2海崖加固362
16．4．3丁壩363
16．4．4防浪堤363
16．5小結364
復習題364
思考題364
第17章太空物體的撞擊365
17．1能量和踫撞365
17．2撞擊坑366
17．3宇宙碎片的來源367
17．3．1小行星367
17．3．2彗星369
17．4流星體的流入率370
17．4．1宇宙塵埃371
17．4．2流星371
17．4．3隕石371
17．5撞擊坑的形成過程372
17．6撞擊坑的形成374
17．7切薩皮克灣隕石坑的起源375
17．8白垩紀末期的撞擊376
17．8．1白垩紀末期撞擊的證據376
17．8．2白垩紀末期的撞擊地點376
17．8．3小行星的大小和速度377
17．8．4撞擊角度377
17．8．5白垩紀末期撞擊對生命的影響378
17．920世紀和21世紀優選的事件378
17．9．11908年西伯利亞通古斯事件378
17．9．2優選的“近期事件”379
17．10大撞擊的頻率380
17．10．1一生中遭受撞擊的風險380
17．10．2阻止撞擊381
17．11小結382
復習題382
思考題382

人類發展既依賴於自然，又要與自然抗爭。自然在給人類發展提供豐富資源的同時，也給人類社會和環境帶來了巨大的危害。為此，人類必須科學認識這些自然災害，采取應對措施將危害降至大力度優惠。本書主要討論自然災害的4大主要來源：引發地震和火山活動的地球內部能流；影響天氣和氣候變化的外部能流；引發滑坡的重力因素和降雪；小行星和彗星對生活的影響。詳細內容主要包括自然災害與人口、地球內部能量與板塊構造、地震、火山活動、海嘯、龍卷風、閃電、熱浪、寒流、颶風、氣候變化、洪水、火災、塊體運動、海岸侵蝕、空間天體的影響等。本書融知識性、實用性、趣味性於一體，圖表豐富、清晰，內容淺顯易懂，可作為高校地理學、環境學等學科相關專業學生的教材，也可作為大眾了解自然災害並有效應對災害的科普讀物。