综述:生态系统服务评估在灾害风险管理不同阶段中的作用
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时间:2025年12月22日
来源:Ecosystem Services 6.6
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本研究通过系统文献综述,分析了生态系统服务评估(ESA)在灾害风险管理(DRM)各阶段的应用潜力,提出ESA支持风险规划、生态修复、韧性建设等机会分类,并揭示当前ESA与DRM整合不足,呼吁加强跨学科合作。
本文系统探讨了生态系统服务评估(Ecosystem Service Assessments, ESA)与灾害风险管理(Disaster Risk Management, DRM)的整合路径,基于对33篇相关文献的深入分析,构建了ESA支撑DRM各阶段的理论框架与实践指南。研究揭示了当前生态学研究成果与灾害管理体系的对接现状,并提出了具有操作性的整合策略,为构建韧性社会提供科学依据。
### 一、研究背景与核心问题
全球气候变化导致灾害频发,传统风险管理模式面临生态维度缺失的挑战。生态系统通过调节服务降低灾害风险(如洪水缓冲)、支持服务保障灾后生计(如食物供给),以及文化服务维系社区韧性(如传统防灾知识)。然而,现有研究显示仅有5.5%的生态学论文(33/600)直接关联到灾害风险管理各阶段,存在显著的理论与实践断层。
### 二、DRM框架的生态学适配
研究采用螺旋式DRM框架(图1),包含灾害预防、准备、应急响应、灾后恢复与持续风险管控五个递进阶段。该框架突破传统环形结构的局限,强调灾害预防的可能性,同时承认实际灾害发生后的动态调整需求。各阶段特征与ESA的适配机制如下:
1. **灾害预防阶段**(Prevention)
- 生态阈值监测:通过长期ESA建立关键生态系统指标(如森林覆盖率、湿地面积),识别灾害风险积累临界点
- 空间规划优化:利用景观生态学方法划定生态红线区,优先保护具有灾害调节功能的生态系统(如红树林防风固沙)
- 政策衔接机制:将ESA结果纳入国家气候适应计划(NAPs),实现生态保护与灾害预防的协同
2. **准备阶段**(Preparedness)
- 应急资源预置:基于ESA确定区域生态资产价值,优化应急物资储备分布
- 脆弱性图谱构建:整合生态服务供给能力与人口暴露数据,生成动态风险评估矩阵
- 社区能力建设:将生态服务知识转化为社区防灾培训教材,提升本土化应对能力
3. **应急响应阶段**(Response & Relief)
- 生态损毁评估:建立包含17类生态系统服务的损害量化模型(参考IPBES标准)
- 环境友好型救援:制定基于ESA的生态敏感区救援方案,避免次生环境灾害
- 临时替代生计:利用ESA数据设计灾后短期生计支持计划(如替代作物种植)
4. **恢复重建阶段**(Recovery & Reconstruction)
- 生态修复优先级:通过ESA识别关键服务供给区,建立"三色"修复等级制度(高/中/低优先级)
- 绿色基础设施审计:将ESA结果纳入重建项目生态效益评估体系(如碳汇能力计算)
- 社会生态耦合度评估:构建包含传统生态知识(TK)的现代ESA指标体系
5. **持续风险管控**(Mitigation & Ongoing Risk Reduction)
- 生态银行机制:基于ESA开展生态系统服务价值交易,建立区域级生态补偿基金
- 动态监测网络:整合卫星遥感(30m分辨率)与地面观测数据,构建实时ES状态数据库
- 适应性管理框架:开发ESA-DRM整合决策支持系统(如基于GIS的空间优化模块)
### 三、实证研究结果与类型学构建
通过系统文献分析(PRISMA流程),发现当前ESA对DRM的支撑存在显著阶段差异:
| DRM阶段 | 研究案例数 | 典型应用场景 | 方法论创新点 |
|---------------------|------------|----------------------------------|------------------------------|
| 灾害预防 | 3 | 森林火灾风险预警系统 | 混合模型(物理模型+机器学习)|
| 准备阶段 | 8 | 应急物资智能调度平台 | 多目标优化算法 |
| 应急响应 | 2 | 灾后生态损毁快速评估工具 | 超分辨率遥感影像处理 |
| 恢复重建 | 11 | 生态修复工程效益评估体系 | 全生命周期成本效益分析 |
| 持续管控 | 9 | 生态银行交易监测系统 | 区块链技术应用 |
研究构建的ESA-DRM整合类型学(表1)揭示三大应用模式:
1. **基础支撑型**(占42%):通过生态本底调查完善灾害风险图谱
2. **决策优化型**(占35%):利用空间分析工具指导应急管理资源配置
3. **机制创新型**(占23%):建立ES价值交易、生态补偿等市场化机制
### 四、关键发现与理论突破
1. **服务供给-需求动态匹配**(Liyun et al., 2018)
- 建立"服务流"概念,量化区域生态服务供需缺口
- 开发弹性阈值模型,预测极端气候下服务供给波动
2. **多尺度耦合分析**(Wang, 2023)
- 构建城市-流域-区域三级ESA评估体系
- 揭示跨尺度ES价值传导规律(如流域水文服务对城市防洪的影响)
3. **社会-生态系统耦合**(Chamberlain & Jones, 2023)
- 开发文化服务评估指标(CSIs)量化传统防灾知识价值
- 建立"社区生态资本"评估框架,将ES价值纳入脆弱性分析
### 五、实践路径与政策建议
1. **技术集成方案**
- 空天地一体化监测网络:整合卫星遥感(Sentinel-2)、无人机巡查(10cm分辨率)、地面传感器(0.5m精度)
- 智能决策系统:集成ArcGIS Pro与Python的机器学习模块,实现灾害情景模拟(如百年一遇洪水情景推演)
2. **制度创新方向**
- 生态服务保险:开发基于ESA的差异化保费模型
- 环境损害追责机制:建立ES价值损失核算标准(参考Grossman-Hart-Moore框架)
3. **能力建设策略**
- 建立"生态安全官"认证体系,要求应急管理官员掌握ESA基础知识
- 开发DRM专用ESA工具包(包含12个标准分析模块、8类数据源接口)
### 六、未来研究方向
1. **概念扩展**:将NCP(自然贡献)框架纳入ESA评估体系,增加关系型价值(如传统知识)测量
2. **技术创新**:探索量子计算在复杂ES网络模拟中的应用前景
3. **机制完善**:研究ES价值实现路径(如生态彩票、绿色债券等金融工具创新)
本研究证实,通过系统性整合ESA与DRM,可使灾害风险管控成本降低28%-35%(据Lozoya et al., 2011a测算),同时提升生态服务供给的韧性系数达40%以上。建议建立跨学科研究平台,制定《ESA-DRM整合技术导则》,推动形成"评估-预警-响应-修复"的全链条管理体系。
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