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弹性脆弱性和适应IHDP三个核心概念综述
弹性、脆弱性和适应——IHDP三个核心概念综述
第26卷第5期
2007年9月
地理科学进展
PROGRESSINGEOGRAPHY
Vo1.26.No.5
Sept.,2007
弹性,脆弱性和适应——IHDP
三个核心概念综述
方修琦,殷培红L
(1.北京师范大学地理与遥感科学学院,北京100875;2.国家环保总局环境与经济政策研究中心,北京100029)
摘要:
弹性,脆弱性和适应是全球环境变化人文因素计划(IHDP)中三个非常重要的核心概念.
由于各自学科研究传统的差异.不同学科在使用这些概念时其含义有很大差异,有的甚至是不可
比的本文主要根据《Globa1EllViron1TIenta1Challge)2006年第3期发表的IHDP学术委员会专题
研讨会成果.结合UNU关于脆弱性的研究成果.重点介绍了这三个核心概念的演变以及相互联
系等方面的最新研究进展
关键词:
全球环境变化;弹性;脆弱性;适应;人文因素
弹性resillence),脆弱性fvulnerability)和适应fadaptation)~球环境变化人文因素计划
(IHDP)中三个非常重要的核心概念.被作为全球环境变化人文因素研究的4个交叉主题之
一
.它们也被广泛地应用在经济学,工程学,心理学,人类学等众多研究领域中,不同学科在
使用这些概念时所赋予的含义有很大差异.有的甚至是不可比的.为此.IHDP的学术委员会
曾于2005年2月专门以这三个概念为主题举行研讨会.澄清概念.并将会议成果作为一个
专门主题.在同年波恩召开的第六次全球环境变化开放科学大会上正式发表.((GlobalEnvi.
ronmentalChange))2006年的第3期出版了关于弹性,脆弱性和适应的专刊.对关于这三个概
念的认识进行了归纳总结本文对三个概念的综述以该专刊发表的论文为主要依据.结合联
合国大学(UNU)关于脆弱性的研究成果.所列举的参考文献也包括问接引自上述论文中的
重要文献.Janssen等『1]采用作者网络图谱分析法,对全世界在1967~2005年问正式发表的,
具有代表性的2286篇论文进行的作者,发表期刊的学术背景,论文引用关系等内容的分析
结果显示.自1995年起弹性,脆弱性和适应三个重要知识领域的论文发表数量均出现快速
增长的趋势.同时.彼此之问交叉引用的次数也呈现出上升趋势总体上看.弹性方面的研究
具有明显的生态学和数学的学术背景.与脆弱性和适应研究联系较弱.主要侧重理论模型的
研究:
而脆弱性和适应方面的研究主要集中在地理学和自然灾害研究领域.主要侧重于案例
研究和气候变化研究
1弹性
1.1生态系统的弹性
收稿日期:
2007—06;修订日期:
2007—09.
基金项目:
中国气象局气候变化专项项目(CCSF2007—43)资助.
作者简介:
方修琦(1962~),男,吉林省前郭县人,教授,博士生导师,主要从事环境演变影响与适应研究.
Email:
xfang@
12地理科学进展26卷
在生态学领域中,对弹性的理解主要可以分为两大派别.第一类为单一平衡态观点或静
态平衡中心的观点[21,他们把生态系统看作为具有稳定特征和绝对弹性的系统.生态系统的
弹性被理解为系统吸收干扰,保持原有功能不发生变化的能力.该观点适合于线性的,守恒
的系统,人们可以在单平衡态附近预测可能发生的结果,用于自然资源与环境管理方面.则
试图在最理想状态下控制自然资源流量圆.当人为压力消除后.自然界可以通过自我修复重
新回到平衡状态.这种对弹性的解释被称作工程学上的弹性.即系统经受干扰后恢复原状所
需的时间【3】,可以用恢复速度来度量.第二类为多稳定态的或多吸引域的系统观点.这种观
点最早是由Holling于1973年时提出的.该学派认为.任何一个具有生命现象的系统.它总
是在不断发展变化的,因此所谓恢复的系统看上去与过去相似.但事实上它们并不一样圆
他们将弹性理解为生态系统的一种更新,重组和不断发展的能力【5J61
从第二种观点出发的生态系统弹性分析方法主要用于具有适应能力的复杂系统.强调
(系统)非线性动态特征,多个阈值,不确定性和突变等特征,以及渐变与突变相互作用,多时
空尺度交叉影响的动态变化过程圆Tut71认为具有适应能力的复杂系统一般有三种稳定水平
或类型.一是局部稳定态或工程弹性,系统的变化在一个给定的吸引域内变化:
二是在系统
自身稳定景观不变的前提下,系统特征可以在不同的吸引域之间变化.系统保持这种变化状
态的能力就是生态学上的弹性;三是系统自身的稳定景观发生了变化.这种景观上的不稳定
意味着系统结构有发生转型的可能.即从原来的系统转化为另一个不同的系统Gunderson
和Hollingt~等则用"嵌套的适应更新循环"模型来描述具有适应能力的复杂系统的变化特
征.该模型把干扰作为系统发展的一个因素,同时强调系统的发展过程是渐变与快速转换共
存和互补的过程,认为受到不连续事件干扰的生态系统有四个发展阶段或过程:
指数式变化
(即爆发式增长的r阶段);系统稳定的K阶段,此阶段系统变化趋于稳定和刚性;压力释放
后系统重新调整的Q阶段;以及系统重组,更新的阶段.基于以上认识,越来越多的生态
学学者在定义弹性时都尽量避免使用"恢复"(recovery)一词.而是更倾向使用"更新"(renew.
a1),"再生"(regeneration)和"重组"(reorganization)等概念.同样地,也用"系统模式"(regimes)或
"吸引子"fattractors)等词汇代替"稳定状态"(stablestates)或者"平衡"(equilibrium)等术语[sl.
鉴于此.最近提出的生态系统弹性的定义是:
"弹性是系统在承受变化压力的过程中吸
收干扰,进行结构重组,以保持系统的基本结构,功能,关键识别特征以及反馈机制不发生根
本性变化的一种能力".也就是说,只要生态系统没有发生不可逆的变化.适度的结构调整
就是系统具有弹性的表现.许多学者都强调定义中的第一个部分.即吸收干扰的能力,或者
可以解释为生态系统保持一种状态的缓冲能力.Adge一-q也把这一概念用于解释社会系统的
弹性.即人类社会忍受各种环境变化,社会,经济与政治动荡冲击的能力.Andenesn呗4用
鲁棒性(robustness)来解释系统对干扰的不敏感(或惰性)特征.
1.2社会一生态系统的弹性
Gallopin[121将"社会一生态系统"(thesocio-ecologicalsystemorSES)定义为:
"社会(或人
类)子系统和生态(或生物物理)子系统相互作用的系统",Tumer3】也称之为"人类一环境
耦合系统"(coupledhuman—environmentalsystem).Berkes和Folket4】用"社会一生态系统''来
强调人在环境中的思想.社会一生态系统具有强大的交互反馈能力[5,6,15,171这些反馈过程以及
5期方修琦等:
弹性,脆弱性和适应——IHDP三个核心概念综述13
与弹性相关的多尺度交互作用是综合模拟具有多稳定态的,适应者与生态耦合系统的核心
所在I18-221.
在新的生态学弹性概念的分析框架下.适应能力是指人们通过共同行动在社会一生态
系统中构建弹性的一种能力[91.脆弱的社会一生态系统是指失去了系统弹性.失去弹性也就
意味着失去了适应能力.适应能力不仅仅是在一种社会稳定域内的反应能力,它还包括在对
即将发生的变化有所了解的情况下的一种反应能力和干预生态系统变化的能力[6/.多阈值,
在不同尺度下的系统模式转换以及生态,经济和社会等不同稳定域相互作用等特征也同样
存在于区域社会一生态系统中[231
社会一生态系统中的弹性研究的最新进展主要表现在加深对一些社会过程的理解.如
社会学习和社会记忆,观念模式和系统知识整合,可视化情景建设,领导层,行动者,社会网
络,制度和组织的惯性与变化,适应能力,状态转换以及包括基本生态服务管理的系统适应
性协调管理等[2l.表1可以概括地反映不同研究对象和知识领域有关弹性概念内涵的差异.
表1弹性概念的内涵演变[21
Tab.1Asequenceofresilienceconcepts四
2适应
适应一词源于生态学,用于定义对一定范围的环境偶发事件.能够通过适当改变适应新
情况以保证种群生存和延续的一种能力.一个物种,种群或个体可以通过改善自身状况来更
好地适应变化,并通过遗传保留下相应的适应特征.这种能力与人类系统很相似.人类可以
通过学习能力(吸取经验教训)和技术进步不断适应,它包括社会和经济活动的活力以及人
类生活的质量等[241.生物系统对于干扰的反应仅仅是一种被动的反应,而人类系统则存在被
动的和主动的两种反应方式f2_s]
最早将适应的概念应用于人类系统的要追溯到人类学家和文化生态学家JulianStew.
ard,他用"文化适应"这一概念描述"文化核心"(culturalcores),例如一个区域社会.面对自
然环境变化通过各种生存活动所做的调整.O'Brien和H011andr27/把文化适应看作是一种
适应过程,即由社会群体对文化体系不断增加新的内容.并完善应对环境变化的各种方法的
过程.适应是在变化中通过文化实践进行选择的结果,即一种文化通过历史选择生存下来.
在社会科学领域中.将能够使社会生存并繁荣的文化实践看作为一种适应,以区别于以技术
革新为基础的适应文化或社会能够自如地,快速地应对变化被视为具有高度的适应能力或
有能力适应【矧.
在灾害学领域.一些学者,如Burton等[291强调适应包括风险认知,调整和灾害管理.在
14地理科学进展26卷
政治生态学领域,适应的涵义通常很不明确.生态系统和政治经济的关系经常被当作与社会
和政治权力关系,资源利用以及经济全球化等相关的适应性风险管理(adaptivemanagenlent
ofrisks)的主题[3o-321.在权力理论和食物安全领域.适应被看作是一种资源获取和人们应对压
力的响应能力[33,34,10】,这一研究领域的一个突出特征是揭示了个人或家庭的适应能力是怎样
形成的,以及在更高尺度上是如何受到社会,政治和经济过程的限制的在全球环境风险和
社会对风险放大作用的研究中,则把调整与适应放在人文驱动力,生物物理限制以及社会,
经济和政治对降低风险的作用等背景下进行考察[35--37]
在气候变化领域.适应有多个不同的定义『3812001年IPCC定义的适应能力是系统调整
自身以适应气候变化和极端事件和趋利避害的能力适应被定义为"为了应对实际发生的或
预计到的气候变化及其各种影响f不利或者有利的),而在自然和人类系统内进行调整"[391而
Kasperson等【36】则认为,调整与适应是不同的.调整是系统在不改变自身的前提下.应对干扰
和压力时而进行的短期的和相对的系统微调.适应是系统应对干扰和压力时.能够有效地调
整自身.有时甚至是将系统状态转换到一种新的状态下的表现Smit和WandelI3Sl赋予适应
更广泛的含义,他们认为适应是不同尺度系统中(家庭,社区,群体,区域,国家)的一个过程,
一
种行动或者结果,当面对气候变化,压力,灾害以及风险或者机遇时,系统能更好地应对,
管理或调整.适应具有预见性,这种预见性取决于人们的目标和计~lJ[40,411.
对适应能力(adaptivecapacity)和响应能力(capacityofres_D0nse)是否是一个概念以及
它们之间的关系还存在争议.IPCC,Smit和WandelI3SJ以及Adger[421等认为这些概念是相似
的,系统的应对能力或者响应能力都可以称为适应能力[13,431Turner等[131~0将应对能力和响
应能力与适应能力区别对待.认为它们都是系统弹性的组成部分.把适应看作是系统响应之
后的结构重组过程.GallopinI4*l$),为响应能力是系统的一种固有属性.它是系统应对干扰.达
到趋利避害目的的一种调整能力.以及面对系统发生转型时的应对能力响应能力很显然是
先于干扰而存在的一种系统属性一些作者将应对能力理解为仅仅为了生存而采取的短期
性行为.适应能力则用于长期的或者更为持续的调整能力[451.
目前.越来越多的学者强调转型能力对提高社会一生态系统适应能力,在实施适应性协
调管理(adaptivegovernance)方面的重要性[461.转型能力是指当生态,政治,社会和经济条件
变化导致现有系统无法维持现状时.人们重新构建新系统的一种能力[91.适应不仅仅是对当
前条件和短期阶段的一种反应.而且还应包括如何将人类社会一生态系统的发展转换到更
为可持续的发展道路上[21.适应性协调管理至少包括四个核心部分:
①理解生态系统的动态
特征:
②开发实用的管理方法,这些方法能够将不同生态系统的知识整合起来,能够解释和
处理生态系统的反馈作用和不断的学习能力;③加强应对不确定性和意外事件的能力;④在
具有多层次的监管系统中提供灵活的制度保障和社会网络工作系统等
3脆弱性(vulnerability)
3.1脆弱性的研究传统
脆弱性概念的使用具有不同的研究传统[38,421,由于各自研究背景的不同,对脆弱性的理
解也是不同的,因此脆弱性的概念十分不明确.根据研究对象的不同.可将脆弱性研究划分
5期方修琦等:
弹性,脆弱性和适应——IHDP三个核心概念综述15
为针对社会系统,自然,生态或者生物物理系统,以及社会一生态耦合系统三大类[441.
Adge对社会科学和自然科学中的脆弱性概念及研究方法的变化进行梳理f表2).20
世纪80年代初.国际食物安全领域中开始运用权力理论来解释饥饿问题产生的原因【31,481.该
理论认为.食物不安全状况和其他社会危机的发生与人们权利的丧失密切相关.脆弱性被解
释为一系列与经济和制度相互关联的不安全因素.食物安全的脆弱性评价主要关注社会,经
济的获取能力而不是食物需求的有效性.
表2脆弱性研究源流与传统
Tab.2Antecedentandsuccessortraditionsinvulnerabilityresearch[~
灾害学的脆弱性研究中.由于在解释人类社会对灾害表现出的不同脆弱性时各自理论
基础不同.产生了许多学派和对脆弱性的不同解释.主要有权利理论,人类生态学理论和压
力释放模型等.Cutter等[49,5Ol把脆弱性研究分为三种类型:
第~种把脆弱性理解为一种暴露
状况,即使人或地区陷入危险的自然条件:
第二类是把脆弱性看成各种社会因素,衡量其对
灾害的抵御能力(弹性):
第三类则是把可能的暴露与社会弹性在特定的地区结合起来目
前,又出现将环境心理感知因素和社会方面的风险因素引入灾害研究中.将环境风险和人类
的反应整合起来的研究趋势【421
可持续生计和贫困研究领域中的脆弱性研究.主要是在个体和家庭的尺度上.从人的谋
生能力和消除贫困的角度分析脆弱性脆弱性被解释为谋生能力对环境变化的敏感性以及
不能维持生计生计能力评价过程中对谋生技能,资产状况,生态风险和生态服务功能等多
方面内容的分析[421
气候变化中的脆弱性评估主要源于气候变化的影响评价,灾害和粮食安全等研究领域.
16地理科学进展26卷
这里的脆弱性评价使用更为广泛的工具,系统地考察哪些地区或人群是脆弱的.他们对什么
脆弱和为什么脆弱等问题[51,52].IPCC的2001年评估报告中.把脆弱性定义为"脆弱性是指系
统容易遭受和有没有能力对付气候变化f包括气候变率和极端气候事件1的不利影响的程
度.它是系统对所受到的气候变化的特征,幅度和变化速率及其敏感性,适应能力的函数."
0'Brien等[531将气候变化中的脆弱性研究归为"作为结果的脆弱性"和"作为背景的脆弱性"
两个相对的研究传统.Shrtiter等【5?
1还通过一个复合的空间模型说明水一气候一土地利用等
多重压力影响下.脆弱性是如何导致生态系统的服务功能丧失的
3.2脆弱性概念的演变
联合国大学的环境与人类安全研究所(UNU—EHS)在2006年推出了由Birkmannn主编
的"MeasuringVulnerabilitvtoNaturalHazards"一书.书中将目前世界上具有代表性的脆弱性
定义进行了系统的分类(图1),并认为"虽然我们不能准确定义脆弱性.但我们能够度量脆
弱性","一个基本共识是:
脆弱性与社会群体的敏感性,灾害暴露程度以及与社会经济文化
背景相关的应对灾害事件的各种能力相关"[541图1显示了脆弱性概念内涵扩展的变化趋
势.即从单纯针对自然系统的固有(天然)脆弱性逐渐演化为针对自然和社会系统的意义更
为广泛的综合概念:
对脆弱性的关注由以环境为中心.注重自然环境导致的脆弱性评价发展
到以人为中心.注重人在脆弱性形成以及降低脆弱性中的作用:
由仅仅消极或被动地面对和
评价自然或者社会所受到的伤害.变为把人的主动适应性作为脆弱性评价的核心问题
在联合国粮农组织的文献中,脆弱性的概念也是不断变化的.1996年《罗马宣言》中,脆
弱性定义为存在可能导致地方居民出现食物安全问题或营养不良的因素(不安全因素)【55】
在FAO的(2000年世界粮食不安全状况》报告中.脆弱性是指人们处于粮食不安全或营养
不良的各种风险.包括影响其应对能力的各种因素.个人,家庭或人群的脆弱程度取决于其
遇到的风险因素及其应付或承受压力
的能力这一表述.在FAO所属的农
业与经济发展分会(ESA)一份工作报
告中进一步简述为脆弱性是人们风险
暴露程度和承受压力下的弹性的函
数这种系统弹性取决于在维持人群
达到最低福利标准或阻止情况恶化而
导致陷入更深的不安全状况时.灾害
风险管理策略(预防和阻止,减缓,应
对)的可能效果.从相应的指标选择
可以看出.风险暴露程度是人群处于
饥饿和营养不良的状况.而谋生能力
和收入的稳定是抵御各种风险.保证
人群粮食安全的必要手段
气候变化的脆弱性评价领域中.
IPCC的脆弱性概念由早期的表示"系
/多维度的脆弱性包括
自然,社会,经济,
环境和制度等特征
/———,
作为多结构的脆弱性:
敏感性,应对能力,暴露
程度,适应能力等
具有敏感性与应对能力双
重结构的脆弱性
作为可能受伤害的
程度的脆弱性(人类
中心的
./
作为内
因素的
脆弱性
图1世界上代表性脆弱性概念内涵扩展变化趋势[541
Fig.1Keyspheresoftheconceptofvulnerability
5期方修琦等:
弹性,脆弱性和适应——IHDP三个核心概念综述17
统受到伤害的程度","自然或社会系统对气候变化持久性伤害的敏感程度"【581逐渐演变为
"系统容易遭受或有没有能力对付气候变化f包括气候变率和极端气候事件1的不利影响的
程度"【591.IPCC(2007)的第四次评估报告中依然采用2001年定义[6Ol.从IPCC三个定义的细
微变化看.IPCC首先强调了脆弱性评价中.被评价系统所受到的外力干扰与气候相关,是特
定系统对气候变化影响的敏感程度及系统对这种影响的适应能力的综合评价.其次,还强调
了敏感性与脆弱性的不同.高度脆弱的系统是那些对适度气候变化高度敏感的系统,同时又
是适应能力受到严重制约的系统【581.第三,脆弱性随区域差异而不同.不同区域的自然,社会
系统的内在特征,资源条件和法规体系的不同.而具有不同的敏感性和适应能力.第四,
IPCC重点关注的是应对气候变化的适应能力对脆弱性的影响即使在同一区域,气候变化
造成的影响,各自的适应能力以及表现出来的脆弱性也是不同的[391
3.3脆弱性研究中面临的挑战与研究方向
Adger认为当前脆弱性研究中主要面临脆弱性的度量,如何处理人类感知的风险以及
适应性协调管理等三个挑战【421.由于脆弱性具有动态的,多变量的特征,目前还很难缩减变
量,有效地定量评价脆弱性.而且脆弱性及其多个阈值的大小受人的价值观和社会背景的影
响,度量脆弱性不可避免地需要外部的价值判断和对可接受风险的解释而且客观感觉到的
脆弱性和风险与客观存在的也有很多的矛盾.很多情况是事实并不像它本来以为应该那样
的.此外,人们总是对意外的事件表现出脆弱性,而且对不能预见后果的行动很敏感.因此.
环境心理学是处理这类问题唯一的理论.但是经验的,感知的脆弱性更不易度量脆弱性具
有多尺度的特征}l31,脆弱的人群和地区往往被排除在决策过程之外f61】因此降低脆弱性.提
高社会一生态系统弹性的政策研究中需要同时考虑到边缘化,公平性以及脆弱性的体验在
决策过程中的作用,同时还要揭示不同层次区域脆弱性的本质尽管脆弱性研究存在着理
论,数据和方法等因素的种种限制,但是在很多情境下,对脆弱性和弹性的认识还是能够为
决策者提供较为宽泛的适用信息的
4脆弱性,弹性和适应
AdgerI421,Smit和Wandelt.81认为脆弱性一般可以包括干扰和外部压力的暴露状况,对干
扰的敏感程度以及适应能力等几个组成部分.Smit和Wande1138]认为脆弱性是暴露状况,敏
感性和适应能力等各个组成部分在不同空间尺度下相互作用的复杂关系.
Gallopfn删则认为,脆弱性主要包括敏感性和响应能力.不应当把暴露状况作为脆弱性
的组成成分,而是应当把其看作是系统与外力干扰之间联系的一种特征如果系统的脆弱性
可以用敏感性和响应能力来表征,那么系统的暴露状况就可能受其他因素的独立影响也就
是说,面对不同暴露条件,系统表现的脆弱性是不同的.受系统过去所经历的暴露水平的影
响.由于适应能力的存在(降低脆弱性,提高适应能力),系统的脆弱性又会发生变化.
脆弱性不是弹性的对立面.因为弹性是系统在不同吸引域内的一种状态转换.而脆弱性
至少是指系统在同一稳定结构模式(stabilitvlandscaDe)内的结构变化弹性与脆弱性的某一
特性相关,与几个相似的概念如适应能力,应对能力,响应能力等有关.弹性和脆弱性都是系
l8地理科学进展26卷
统自身的属性,先于干扰或暴露程度而存在,但是又与干扰或暴露程度的特征相关,一方面
这两个特性因干扰或暴露而表现,另一方面暴露的历史,即过去受影响的经历对脆弱性和弹
性具有很重要的影~[44,63,64]
Smit和Wandelt3Sl还认为脆弱性各个组成部分之间的关系是动态的,这种关系随时间,
干扰类型,具体地点以及系统特性而不断变化.适应是降低脆弱性的途径.人们可以预测未
来可能发生的环境变化,分析未来情景下的脆弱性,然后通过适应策略的选择,来改善当前
的系统状态,降低脆弱性,从而更好地适应未来变化.适应能力还可以影响到系统的阈值和
应对范围,也就是系统能够处理,提供相应服务,适应和从中恢复的条件.系统的应对范围
(或适应域)因各种社会,经济,政治条件而变化.而且还与气候变化的特点有关,如极端气候
事件以及普通气候事件的累积效应等都可以使适应域变窄
脆弱性评价体现了动态特征以及以人为中心的评价理念作为受到自然和社会系统变
化影响的受众和适应者.人的发展需求以及对适应方式的选择等因素被纳入到脆弱性评价
体系之中.并深刻影响着现在以及未来自然社会系统的脆弱性以及适应策略.IHDP在2005
年1月的研究通讯中推出"交互式脆弱性评估框架"(图2),更能体现将脆弱性形成的时间
和空间的动态变化过程以及包括气候变化和全球化过程在内的多种全球变化过程结合起来
的脆弱性评价理念并且提出要将大多数研究中的一般性指标评价方
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