下墊面條件變化對浙江省氣候的影響分析

鄭鈞瀠

(浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院,浙江 杭州 310002)

1 問題的提出

自20世紀(jì)80年代以來,以氣候變暖為標(biāo)志的全球氣候變化逐漸引起各國政府、國際組織和科學(xué)工作者的高度重視。1979年2月在世界氣象組織(World Meteorological Organization,WMO)的發(fā)起下于日內(nèi)瓦召開了第一屆世界氣候大會(huì),氣候變化問題首次登上國際舞臺(tái)[1]。此次會(huì)議號(hào)召各國政府 “預(yù)見和防止可能對人類福利不利的潛在人為氣候現(xiàn)象”,此后越來越多的國家和學(xué)者開始關(guān)注氣候變化問題,其相關(guān)研究和國際議程也日趨頻繁。如1997年通過了里程碑意義的《聯(lián)合國氣候變化公約京都議定書》(簡稱《京都議定書》或議定書),首次規(guī)定了締約方承擔(dān)的減排量和減排期限,該議定書2005年2月16日正式生效,至此氣候變化問題進(jìn)入京都和后京都時(shí)代;再如2009年12月超過130位國家和國際組織領(lǐng)導(dǎo)人出席了哥本哈根聯(lián)合國氣候變化大會(huì),會(huì)議達(dá)成 《哥本哈根協(xié)議》,這是繼 《京都議定書》后又一具有重要意義的全球氣候協(xié)議書。

氣候變化事關(guān)人類生存和發(fā)展,事關(guān)我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局和人民群眾的切身利益。積極妥善應(yīng)對氣候變化,既是順應(yīng)當(dāng)今世界發(fā)展趨勢的客觀要求,也是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在需要。氣候變化[2-3]不僅和各種自然因素有關(guān),如太陽輻射變化、宇宙沙塵濃度變化、地球軌道變化、大陸漂移、火山爆發(fā)和植被變化等;而且還受到各種人類活動(dòng)的影響,在人類活動(dòng)中除了溫室氣體排放外,還包括城市化、人口膨脹、土地覆蓋和土地管理、區(qū)域和地區(qū)的水源可利用性、水污染和極端水文現(xiàn)象(洪水和干旱)等。上述各種人類活動(dòng)改變了全球地表反照率和生物地球化學(xué)循環(huán)過程,進(jìn)而改變大氣的成分和地表能量交換過程,最終對全球氣候產(chǎn)生了廣泛而巨大的影響。實(shí)際上,水土保持對上述多個(gè)因素都有涉及,甚至?xí)兄匾绊?。比如在城市化過程中的綠化與城市生態(tài)建設(shè)、土地植被的變化、土地利用、水污染和水土流失后激發(fā)的極端水文災(zāi)害。

我國作為一個(gè)負(fù)責(zé)任的發(fā)展中國家,高度重視氣候變化問題,成立了國家應(yīng)對氣候變化領(lǐng)導(dǎo)小組,并于2007年6月印發(fā)了《中國應(yīng)對氣候變化國家方案》。浙江省也是高度重視應(yīng)對氣候變化工作,2007年專門成立了浙江省應(yīng)對氣候變化領(lǐng)導(dǎo)小組,領(lǐng)導(dǎo)小組下設(shè)辦公室,承擔(dān)應(yīng)對氣候變化的日常工作。為全面貫徹落實(shí)《中國應(yīng)對氣候變化國家方案》,組織編制了 《浙江省應(yīng)對氣候變化方案》,明確了浙江省到2012年應(yīng)對氣候變化的目標(biāo)、原則、重點(diǎn)領(lǐng)域及政策措施,以有效推動(dòng)全省應(yīng)對氣候變化工作。筆者從與水土保持有關(guān)的土地利用、植被覆蓋等方面考察了其對浙江省氣候造成的影響。

2 土地利用對浙江省氣候的影響

土地利用是人與自然交叉最為密切的環(huán)節(jié),土地利用以及由此導(dǎo)致的土地覆蓋變化必然影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,并通過生物地球化學(xué)循環(huán)過程,影響大氣中的化學(xué)成分變化,進(jìn)而導(dǎo)致全球性的氣候變化。高學(xué)杰等[4]使用RagCM3區(qū)域氣候模式,嵌套歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)中心在線分析資料,對中國區(qū)域在實(shí)際植被和理想植被分布情況下各歷時(shí)15 a(1987—2001年)的積分試驗(yàn),探討了土地利用對我國氣候造成的變化。研究表明中國地區(qū)冬、夏季的季風(fēng)環(huán)流加強(qiáng);植被改變引起長江以南降水增多,黃淮、江淮氣溫降低,華南氣溫上升;中國北方降水減少,氣溫在西北部分植被退化的地區(qū)升高。這種結(jié)果和我國的氣候現(xiàn)狀基本一致,也可以看出土地利用情況的變化在研究氣候變化時(shí)是相對重要不可忽視的。

浙江省地處東南沿海、長江三角洲南翼,現(xiàn)轄2個(gè)副省級(jí)城市,9個(gè)地級(jí)市,陸域面積10.18萬km2,占全國國土總面積的1.06%。其中丘陵山地占70.4%,平原和盆地占23.2%,河流湖泊占6.4%,素有 “七山一水兩分田”之說。近幾年浙江省土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了一些變化:1990—2002年,土地利用類型主要表現(xiàn)為耕地、牧草地向居民點(diǎn)及工礦用地轉(zhuǎn)化,如耕地面積由1990年的231.086萬hm2減少到2002年的204.609 3萬hm2;牧草地所占的比例相對很小,而且出現(xiàn)逐年降低的趨勢。與此相反,園地和工礦用地面積呈相對增加趨勢,園地由1990年的46.828萬hm2上升到2002年的58.280 5萬hm2;工礦用地面積上升較快,2002年的面積是1990年的1.64倍。沈葉琴等[5-6]在研究中發(fā)現(xiàn)居民點(diǎn)及工礦用地不但沒有帶來相關(guān)的生態(tài)價(jià)值,而且使生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞,損害了整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能。李明陽等[7]的調(diào)查表明,浙江臨安作為長江三角洲唯一緊靠大中城市的重點(diǎn)林業(yè)縣級(jí)市,林分單位面積平均蓄積量從1983年以來一直呈下降趨勢,1983年為38.25 m3/hm2,1989年降到36.60 m3/hm2,1994年僅為31.05 m3/hm2。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速,臨安面臨著一系列嚴(yán)重的森林生態(tài)環(huán)境問題,森林遭到破壞,就會(huì)導(dǎo)致水土流失、農(nóng)田被毀、湖塘淤積,釀成嚴(yán)重的生態(tài)危害。

土地利用情況的改變將引起氣候的變化,因此土地利用的變化是預(yù)測氣候變化時(shí)不得不考慮的因素。根據(jù)資料顯示,近50 a來,浙江省平均氣溫升高近1.2℃,增溫速率為0.24℃/10 a,高于同期全國0.22℃/10 a的增溫速率。尤其是1981—2007年,氣候變暖明顯加快,從季節(jié)變換看,對氣候變暖影響最大的是冬季,春季次之,夏季最小;從地區(qū)分布看,西部地區(qū)升溫不明顯,浙北升溫比較顯著,東部沿海升溫最顯著。據(jù)預(yù)測,與21世紀(jì)初相比,到2030年浙江省年平均氣溫將升高0.65～0.77℃,其中冬季增溫最為明顯,夏季較弱;到2050年,氣候變暖趨勢將進(jìn)一步加劇,全省年平均氣溫上升幅度為0.99～1.70℃,其中冬、夏季節(jié)最明顯,而春、秋季節(jié)較弱。浙江省氣候增暖不僅與中國甚至與全球的氣候變暖趨勢基本一致,然而較之全球又有其特殊性,如浙江省年內(nèi)變化中冬季升溫最明顯,因此也反映出氣候變化的復(fù)雜性。

3 植被覆蓋變化對氣候的影響

植被作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,在全球變化中扮演著重要的角色。一方面,熱量和水分作為植物一切活動(dòng)的能量來源和基本組成成分,是植被生長的決定因素;另一方面,植被通過生物地球化學(xué)循環(huán)對氣候產(chǎn)生影響,而改變的氣候又通過大氣、植被和土壤等的物質(zhì)和能量交換作用對植被生長產(chǎn)生影響?？傊?植被對氣候的影響已被廣泛認(rèn)識(shí),研究認(rèn)為氣候中包含了植被對氣候的反饋?zhàn)饔?。曾紅玲等[10]利用一個(gè)新的陸—?dú)怆p向耦合模式 R42—AVIM,通過有無植被覆蓋的對比試驗(yàn)分析,探討得出全球植被的變化會(huì)對氣候和大氣環(huán)流產(chǎn)生潛在影響,認(rèn)為這種影響不僅局限在陸地表面及近地層,還可以向上延伸到對流層的中高層。呂建華[11]將大氣—植被—土壤之間的物理交換過程和植被生理生長過程耦合起來,動(dòng)態(tài)地模擬大氣—植被—雪蓋—土壤系統(tǒng)物理量 (通量、狀態(tài)變量、參數(shù))以及植被生物特征量 (葉面積指數(shù)、生物量、生產(chǎn)力等)的季節(jié)和年際變化,模擬了沿東北樣帶大氣和植被的梯度特征及其動(dòng)態(tài)變化。研究發(fā)現(xiàn),局地植被覆蓋的變化對降水量及其分布、平均地表溫度、環(huán)流場、土壤濕度和徑流量等氣候都會(huì)產(chǎn)生明顯影響。

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,森林砍伐、城市化、將林地草原變成耕地等人類活動(dòng)已明顯改變了浙江省的地表覆蓋。李洪偉[12]利用中分辨率成像光譜儀 (moderate resolution Imaging Spectrometer,MODIS)數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)信息源,對2000—2006年浙江省植被覆蓋的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行定性、定量的分析研究,并分析了浙江省轄杭州、寧波、溫州、嘉興、湖州、紹興、金華、衢州、舟山、臺(tái)州、麗水11個(gè)市的植被指數(shù)變化趨勢。研究表明,除了舟山、衢州以及麗水市外,其他8市的市區(qū)以及長興、德清縣,慈溪、義烏、溫嶺、瑞安市的植被覆蓋變化很大,2006年較2000年下降了很多。7 a間經(jīng)濟(jì)越活躍的地區(qū)植被指數(shù)下降的程度越大,相對而言經(jīng)濟(jì)發(fā)展較慢的地區(qū),植被覆蓋率略有上升。高大偉[13]利用歸一化植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)對1982—2006年浙江省植被覆蓋時(shí)空動(dòng)態(tài)及其與關(guān)鍵性生態(tài)氣候指標(biāo)(生物熱量指數(shù)和生物干濕度指數(shù))的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:研究期間,浙江省植被覆蓋總體呈緩慢下降趨勢,NDVI顯著減少的地區(qū)約占全省面積的30.71%;生態(tài)氣候指標(biāo)與滯后1 a的NDVI顯著相關(guān),其中生物熱量指數(shù)與NDVI呈顯著負(fù)相關(guān),生物干濕度指數(shù)與NDVI呈顯著正相關(guān),說明研究區(qū)濕度的增加可促進(jìn)植被生長,而過高的熱量對植被生長則具有明顯的抑制作用。一般來說,植被覆蓋對氣候的影響不會(huì)改變?nèi)蚧镜沫h(huán)流型,但局地植被覆蓋的變化對降水量及其分布、平均地表溫度、環(huán)流場、土壤濕度和徑流量等都會(huì)產(chǎn)生明顯影響,從而調(diào)節(jié)了氣候[14]。浙江省位于中低緯度的過渡地帶,洪澇與干旱是主要的自然災(zāi)害,在全球變暖的大背景下,未來浙江省降水和水資源時(shí)空分布可能會(huì)更不均勻,振蕩明顯。沿海、島嶼和金衢盆地因降雨量少而頻發(fā)旱情,局部山區(qū)可能因短歷時(shí)、強(qiáng)降雨而造成山洪等災(zāi)害。

4 結(jié) 語

THOMAS研究了近1 000 a的全球氣溫變化,認(rèn)為工業(yè)革命之前的氣候變化主要由太陽輻射和火山爆發(fā)等自然因素控制,工業(yè)革命之后人類活動(dòng)的影響則成了主要因素。浙江省經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá),尤其是近年來伴隨著城市化進(jìn)程,人類活動(dòng)對環(huán)境的影響日益明顯,且內(nèi)容復(fù)雜,其中土地利用和植被覆蓋變化改變地表反照率和生物地球化學(xué)循環(huán)過程,進(jìn)而改變大氣成分和地表能量交換過程,最終對氣候產(chǎn)生廣泛而巨大的影響。自20世紀(jì)80年代以來,浙江省一方面大力開展以小流域?yàn)閱卧乃亮魇ЬC合治理,另一方面狠抓水土保持監(jiān)督執(zhí)法,對全省各類開發(fā)建設(shè)活動(dòng)加強(qiáng)監(jiān)督檢查,有效遏制人為因素帶來的水土流失對氣候造成的影響。

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