氣候變化對海島影響的研究＊

許蘇清，蔣孟珍

(國家海洋局第三海洋研究所 廈門 361005)

全球氣候變化是指在全球范圍內(nèi)，氣候平均狀態(tài)統(tǒng)計學(xué)意義上的巨大改變或者持續(xù)較長一段時間 (典型的為10年或更長)的氣候變動。氣候變化的原因可能是自然的內(nèi)部進(jìn)程，或是外部強迫，或者是人為地持續(xù)對大氣組成成分和土地利用的改變，如太陽輻射的變化、地球軌道的變化、火山活動、化石燃料的燃燒、森林砍伐、土地利用變化和城市化等，使得溫室氣體排放量增加。變化可能導(dǎo)致海平面上升、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變化、海洋酸化等，直接或間接的危害人體健康，影響經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

海島是指四面環(huán)海水并在高潮時高于水面的自然形成的陸地區(qū)域，包括島陸、潮間帶和海域3個部分，通常由于其面積較小、生態(tài)系統(tǒng)相對獨立，生態(tài)環(huán)境相對較為脆弱，容易遭受自然或人為的破壞。眾所周知，海島對于一個國家具有高度的政治、經(jīng)濟(jì)和社會價值。要經(jīng)略好國家的主權(quán)和權(quán)益必須合理的開發(fā)、利用、恢復(fù)、保護(hù)和管理海島。然而，在自然和人為因素的作用下，全球和局部的氣候在漸漸發(fā)生變化。2000年2月，一場有史以來浪峰最高的潮水幾乎完全吞沒圖瓦盧全國9個珊瑚礁上的所有居民，全球氣候變化給涉海國家?guī)淼恼?、?jīng)濟(jì)損失為我國的海島管理敲響了警鐘。海島在全球變化的適應(yīng)性問題已不再是—個遙遠(yuǎn)的科學(xué)問題，而是一個亟待解決的社會政治經(jīng)濟(jì)問題。我國島嶼眾多，在經(jīng)濟(jì)全球化、國家海權(quán)意識不斷增強，與此同時氣候變化、極端天氣增多的當(dāng)下，應(yīng)該重視氣候變化對海島的影響。

1 氣候變化對海島的危害

1.1 海平面上升

Richard等［1］估計從 1990—2080年，海平面將上升38cm。2011年11月，《第二次氣候變化國家評估報告》發(fā)布，氣候?qū)＜翌A(yù)測:隨著氣候變化，中國海平面將繼續(xù)上升，到2030年全海域海平面將上升30～130mm。2012年7月，國家海洋局發(fā)布的《2011年中國海平面公告》顯示2011年中國沿海海平面比常年偏高69mm，到2050年，海平面將比常年增高145～200mm，全國約有8.7萬km2的地區(qū)受海平面上升影響的風(fēng)險［2］。海平面上升導(dǎo)致海島海岸線侵蝕，海水倒灌，破壞海島淡水資源、養(yǎng)殖業(yè)等，威脅海島經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。中國南沙群島共由200多個島、洲、礁、沙、灘組成，多數(shù)海拔在1m左右，海平面上升也威脅到國防安全［3］。

1.2 氣象災(zāi)害

全球氣溫的升高產(chǎn)生的熱能，為空氣和海洋提供巨大的動能，從而形成大型甚至超大型臺風(fēng)、颶風(fēng)和海嘯等災(zāi)難。研究表明，2004年，在南亞、東南亞強烈地震引發(fā)的特大海嘯災(zāi)難中，12月15—25日，印度尼西亞蘇門答臘島附近印度洋地區(qū)上空存在明顯的氣旋性環(huán)流，海水溫度為29～30℃，較常年同期偏高0.5～1℃。氣候變化將造成威力更大或者次數(shù)更多的臺風(fēng)［4］。這使得那些受臺風(fēng)活動影響的島嶼將受到更大的破壞，威脅海島及沿岸居民的生命財產(chǎn)安全。

1.3 海洋酸化

氣候變化使海洋吸收的二氧化碳量不斷升高，將使海洋不斷酸化，這不但改變了海洋的化學(xué)成分，還破壞了海洋生物的生存環(huán)境，使它們的骨架、外殼等無法正常形成，珊瑚礁等也在腐蝕性環(huán)境中不斷解體［5］。海洋酸化嚴(yán)重影響珊瑚生長和保持穩(wěn)定所需的藻類，這對珊瑚礁的影響是全球性的［6］。持續(xù)的海洋酸化能破壞多種海洋生物的感知能力，使其無法找到合適的生境與定居點，威脅種群的延續(xù)性，影響海洋生物多樣性［7-8］。海洋酸化威脅沿海和島嶼國家的漁業(yè)食品安全，使海島海洋產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)遭受打擊［9］。

1.4 生態(tài)系統(tǒng)破壞

由于海島面積小、環(huán)境相對獨立、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力弱，對氣候變化具有一定的脆弱性［10］。溫室氣體濃度增加導(dǎo)致氣溫、降雨形態(tài)以及海水溫度變化，可能導(dǎo)致海島的物種不適應(yīng)氣候的變化、群落結(jié)構(gòu)改變或者外來物種入侵，容易造成生態(tài)系統(tǒng)退化、物種消失、遺傳資源破壞［11］。Loope 等［12］提到熱帶高壓區(qū)域某海島的森林，它的生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化最為敏感和脆弱，大氣環(huán)流的一個小改變，可能引發(fā)大范圍的降雨、云量、濕度變化，冰雹、風(fēng)暴的年發(fā)生率增加，導(dǎo)致外來物種入侵，給當(dāng)?shù)匚锓N造成壓力。然而，小氣候和森林對變化的高度敏感性有助于觀測人為因素導(dǎo)致的全球氣候變化。

2 海島氣候變化研究概況

2.1 氣候變化對海島的影響

Adrianto等［13］對不同的海島進(jìn)行海島生產(chǎn)總值 (GIP)和綜合脆弱性指數(shù) (CVI)的計算，得出海島的人均收入越高，經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，越容易受到氣候變化的影響，原因是人口、農(nóng)業(yè)用地和基礎(chǔ)設(shè)施等都集中在海岸帶以及海島的面積較小，容易受海平面上升、氣象災(zāi)害的影響。Knutson等［14］利用氣候模型對二氧化碳和氣溫分壓與降雨強度和頻率的關(guān)系進(jìn)行模擬實驗，得到二氧化碳分壓越大、氣溫越高，降雨強度和頻率越大。Kerr［15］指出氣候變暖是影響海島可持續(xù)發(fā)展的因素之一。Ganzey等［16］表示地震、海嘯以及氣候變化引發(fā)的極端天氣對于面積較小的島嶼影響較大，連續(xù)發(fā)生的短期的氣象災(zāi)害甚至導(dǎo)致不可逆的景觀格局變化、環(huán)境重組以及景觀不穩(wěn)定，改變地質(zhì)地貌和沉積物。Uyarra等［17］認(rèn)為氣候變化極端天氣可能導(dǎo)致海島海岸、周邊海域等環(huán)境特征的變化，改變了原有的自然環(huán)境特色，不利于海島旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2.2 氣候變化評價

2.2.1 國內(nèi)氣候變化評價

王國慶等［18］以黃河中游三川河流域為例，基于對天然徑流過程的模擬，采用流域水文模擬途徑分析評估了氣候變化和人類活動對該流域徑流量的影響。夏軍等［19］論述了氣候變化對中國水資源影響的適應(yīng)性評估與管理框架，包括未來氣候變化對中國水資源潛在影響的定性分析、半定量與定量分析以及適應(yīng)性對策評估，并選擇中國4個典型案例區(qū)域，確定不同的目標(biāo)進(jìn)行氣候變化適應(yīng)性管理綜合研究。王祥榮等［20］分析了上海氣候變化的背景、上海快速城市化進(jìn)程對局地氣候變化的影響、氣候變化對上海城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的影響，進(jìn)行上海氣候變化脆弱性綜合評價和信息系統(tǒng)構(gòu)建以及氣候變化脆弱性分析與應(yīng)對，提出應(yīng)對氣候變化的低碳城市發(fā)展策略。吳紹洪等［21］分析了中國綜合氣候變化風(fēng)險，包括陸地生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險、糧食保障風(fēng)險等，并進(jìn)行綜合氣候變化風(fēng)險評估、風(fēng)險管理與防范。李慧赟等［22］以澳大利亞南部典型中尺度CrawfordRiver試驗流域為研究基礎(chǔ)，采用NOAA/AVHRR遙感葉面積指數(shù)的Penman-Monteith蒸散發(fā)模型，對原新安江模型和SIMHYD模型進(jìn)行改進(jìn)，借助改進(jìn)的水文模型模擬植被變化后的徑流過程，定量劃分植被變化和氣候變化的徑流響應(yīng)，得出植被變化相對于氣候變化對徑流量的影響更為顯著。

2.2.2 國外氣候變化評價

McTainsh等［23］根據(jù)末次盛冰期的氣候變化信息，運用現(xiàn)代測量手段重新估計塵暴的發(fā)生，定量評價了末次盛冰期氣候變化對澳洲沙暴活動的影響，研究只考慮氣候因素，未考慮沉積物對塵源區(qū)域的供給。Adger［24］構(gòu)建了社會脆弱性的研究體系，來分析研究在越南氣候變化下個人和集體的生存壓力。Bakkenes等［25］構(gòu)建了euromove模型，來評價溫室氣體的增加導(dǎo)致的區(qū)域和季節(jié)氣候模式的顯著改變對物種的多樣性和分布，以及生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的影響。通過多因素邏輯回歸分析，確定大約1400種植物的氣候包絡(luò)，通過氣候預(yù)測來預(yù)測2050年植物多樣性及其分布。Shackley等［26］定性和定量地描述了社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展場景，包括地區(qū)企業(yè)、全球可持續(xù)性、地區(qū)管理工作和全球市場，進(jìn)行未來社會經(jīng)濟(jì)和政策對氣候變化影響和響應(yīng)的研究。

2.3 氣候變化與海島管理

Pelling等［27］指出全球變化的壓力對海島脆弱性的影響通常是不利的，但也有有利的一面，如全球規(guī)模制度化合作進(jìn)一步促進(jìn)國家和地方的合作;城市化、對外投資、文化現(xiàn)代化和認(rèn)同政治能增強管理機制、管理的透明度和責(zé)任感，提高海島的恢復(fù)力。Tompkins［28］闡述了開曼群島政府對加勒比海的一個小島上熱帶風(fēng)暴風(fēng)險的應(yīng)對情況，他指出為了提高熱帶風(fēng)暴風(fēng)險的恢復(fù)能力，需要政府機構(gòu)、國家法律法規(guī)、地方和國際支持，民眾意識以及建立必要的制度和組織機構(gòu)等，為適應(yīng)氣候變化提供指導(dǎo)。Carruthers等［29］研究了亞薩提格島的濕地生境中的生物，包括爬行類、兩棲類和昆蟲，極易受氣候變化的影響，例如對海平面上升導(dǎo)致的鹽度增加，因此可以作為氣候變化的指示生物，指出生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)監(jiān)測和戰(zhàn)略性的長期管理應(yīng)該相互聯(lián)系。

2.4 海島氣候變化其他研究

陳宜瑜［30］指出氣候變化對海島和沿海國家可能產(chǎn)生的影響，提出了開展全球變化區(qū)域適應(yīng)研究的幾點看法。周凌云等［31］利用Modet和墨西哥帽子的小波變換對雷州半島地區(qū)的南部與北部的徐聞和湛江兩地 (1951—2003年)的年均溫和年降水資料進(jìn)行小波分析，得出氣候變化在不同時間尺度上的演變特征。何如等［32］(2010)分析了近50年來廣西近岸海島的氣候特征和變化規(guī)律，表示隨著全球氣候變暖，廣西近岸及海島的氣候發(fā)生了明顯變化。

3 氣候變化研究對海島管理的借鑒

3.1 海島氣候變化監(jiān)測

氣候變化導(dǎo)致海島氣候條件逐漸改變、氣象災(zāi)害加劇，需完善海島氣候變化立體監(jiān)測系統(tǒng)。例如，海水溫度升高以及海島向海域排放的非點源污染，容易增加海島周邊海域赤潮災(zāi)害發(fā)生的頻率和強度，嚴(yán)格控制海島向海域排放廢水，防治海島非點源污染。加強海島氣候變化監(jiān)測，海島氣象災(zāi)害預(yù)報、海島及周邊海域的生物生長規(guī)律和氣候變化對其生理影響機制的監(jiān)測和研究，實時動態(tài)監(jiān)測海平面上升對中國海域島、礁、洲、沙、灘的影響，從而保護(hù)海島的生物和生態(tài)系統(tǒng)多樣性，防止海島養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)損失，保障海島經(jīng)濟(jì)、政治和人的生命財產(chǎn)安全。

3.2 海島氣候變化評價模型

進(jìn)行氣候變化對海島影響機理的理論、實驗研究，構(gòu)建海島氣候變化定量評價模型，有助于為適應(yīng)氣候變化的海島管理提供依據(jù)。例如，氣溫上升對海島各方面的影響、極端氣候事件的影響機制海島氣候變化風(fēng)險評價以及海島對氣候變化的脆弱性評價等。借助GIS空間分析軟件，將海島對氣候變化的脆弱性和綜合風(fēng)險可視化。構(gòu)建適應(yīng)氣候變化的海島管理信息系統(tǒng)。構(gòu)建適應(yīng)決策支持系統(tǒng)，滿足評估海島適應(yīng)氣候變化的需求。為分析氣候變化對海島造成的影響以及為海島適應(yīng)氣候變化方案的制訂提供科學(xué)指導(dǎo)。

3.3 適應(yīng)氣候變化的海島管理

通過科學(xué)技術(shù)手段和政策手段相互支持，形成海島應(yīng)對氣候變化的綜合管理模式。加強氣候變化科學(xué)研究，提供海島應(yīng)對氣候變化的技術(shù)支持，將適應(yīng)氣候變化與防災(zāi)減災(zāi)相結(jié)合，提高適應(yīng)氣候變化的科技能力，加強科研基礎(chǔ)設(shè)施和條件平臺的建設(shè)。增強公眾參與意識和參與度，建立適應(yīng)氣候變化的公眾參與機制，加強氣候變化國際合作，完善海島適應(yīng)氣候變化的政策法規(guī)、加強海島適應(yīng)氣候變化的統(tǒng)籌與協(xié)調(diào)，通過多途徑增加適應(yīng)氣候變化的資金，保護(hù)海島生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定發(fā)展，促進(jìn)社會、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

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