氣候變化背景下海南東寨港紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性評估

顏秀花，蔡榕碩，郭海峽，許煒宏，譚紅建

（自然資源部第三海洋研究所，福建 廈門361005）

近幾十年來，氣候變化背景下全球及我國沿海地區(qū)出現(xiàn)海平面快速上升、海洋變暖顯著、極端事件增多以及海洋酸化加劇等現(xiàn)象［1-3］。由于海平面的快速上升，全球沿海地區(qū)特別是低海拔的海岸帶系統(tǒng)經(jīng)歷了越來越多的洪澇、淹沒，以及海水的侵蝕和風暴潮災害的影響等［4］；同時，還由于人類活動的加劇，特別是，隨著我國沿海地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展，人口快速向海岸帶地區(qū)集中，城市化進程加快，海岸帶歷經(jīng)多次的大規(guī)模圍填海、過度捕撈和陸源污染物排放等影響［5］，我國海岸帶生態(tài)系統(tǒng)也因此受到了劇烈的自然與人類活動的干擾，而且，未來將面臨氣候變化加劇帶來的更高風險。其中，位于海岸帶地區(qū)的紅樹林濕地是陸地向海洋過度的區(qū)域，主要分布在熱帶，并延伸至亞熱帶部分地區(qū)。紅樹林濕地是生產(chǎn)力最高的海洋生態(tài)系統(tǒng)之一，既有抵抗風浪、保護海岸，起到防災減災的作用，還被認為是潛在的重要碳匯，在減緩氣候變化中有重要作用［6-10］。因此，氣候變化背景下紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的演變及其作用成為日益重要的研究對象。

研究顯示，即使全球變暖，如氣溫上升1.5～4.5℃，對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的物種并不會帶來嚴重的影響［11］，但溫度升高疊加其他氣候與環(huán)境要素，則可能對紅樹林產(chǎn)生不良的影響。例如，在降水頻繁地帶，溫度上升對紅樹林而言可能是正效應，反之，則可能是負效應［12］。相對海平面的變化則對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)有明確的影響［11-14］，紅樹林所在海域相對海平面的上升或下降可導致紅樹林向海側(cè)邊界向海推進或后退，當海平面達到0.9～1.2 mm/a的上升速率時，紅樹林生態(tài)系統(tǒng)就會受到脅迫，超過這個速率則無法適應［15］。值得注意的是，氣候變化背景下趨于頻繁的極端事件，如超強臺風暴潮更是直接造成紅樹林的直接損毀和死亡的重要因素，對紅樹林高大樹種的影響尤其嚴重，并會導致紅樹林多樣性指數(shù)的降低［16-17］，風暴潮和海浪的強度、頻度的增加還會加重海岸土壤的侵蝕程度，降低紅樹林濕地的沉積速率［16，18］，增加紅樹林濕地對海平面上升的脆弱性。當諸多不利因素集中在一個時間段發(fā)生時，容易對紅樹林產(chǎn)生毀滅性的影響［19］。如今，人們已認識到，紅樹林生態(tài)系統(tǒng)正在面臨氣候變暖背景下海平面快速上升與極端事件帶來的綜合影響；同時，在疊加人類擾動的影響下，紅樹林生態(tài)系統(tǒng)正呈現(xiàn)出愈來愈顯著的脆弱性［8，10］。

目前，對紅樹林脆弱性特征的研究多采取指標法和動力學模型法。例如，Ellison（2015）通過選取定性和定量評價指標，以及分級賦值的方法，計算脆弱性綜合指數(shù)，評估紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性［20］。近年來，我國開展了有關廣西紅樹林濕地環(huán)境的演變、對海平面上升的響應和脆弱性研究［14，21-22］。其中，丁平興（2016）、李莎莎（2014）等建立了脆弱性指數(shù)公式，定量預估了海平面上升對廣西紅樹林分布面積的影響［14，22］。Ventura等（2014）構建了脆弱性指數(shù)公式，并基于實測樣方數(shù)據(jù)，計算出巴西巴拉那州城市邊緣紅樹林的脆弱性空間分布特征［23］。此外，Doyle等（2003）應用SELVA-MANGRO模型，預測了海平面上升影響下佛羅里達南部紅樹林物種組成和分布面積的變化［24］。Luo等（2010）運用Biome-BGC模型，研究了在氣候變化影響下中國深圳、湛江和瓊山紅樹林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的變化［25］。由此可見，人們研究氣候變化對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的影響，已經(jīng)由定性描述逐漸演變成定量評估，但生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性是系統(tǒng)狀況的綜合表現(xiàn)，能夠表征系統(tǒng)狀況的變量較多。迄今為止，對于如何選取合適的指標來衡量紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性還在探討摸索之中，尚未有統(tǒng)一的方法與標準。

有關我國紅樹林生態(tài)系統(tǒng)定量化的脆弱性評估研究仍較少，且多是預測單因子的變化影響。隨著政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第五次評估報告的發(fā)布，有關氣候變化背景下自然和社會系統(tǒng)的脆弱性和綜合風險理論有了明顯的發(fā)展［4，26］。作為我國成片面積最大、種類最全的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)，海南省?？谑袞|寨港紅樹林多年來一直受到高度的關注。近幾十年來，人們開展了許多調(diào)查研究。結(jié)果表明，東寨港紅樹林濕地面積、群落結(jié)構和優(yōu)勢種群的演替等均有顯著變化，這與氣候及環(huán)境變化、人類活動的影響密切相關［27-28］，但在海平面上升及極端事件背景下東寨港紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性評估及其綜合風險管理仍亟待深入研究。為此，本研究從上述IPCC有關脆弱性及綜合風險的理論框架出發(fā)，以東寨港紅樹林為研究對象，構建了基于“暴露度-敏感性-適應性”的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)二級脆弱性評價指標體系和估算方法；其次，基于海洋大氣的觀測及再分析資料，分析了東寨港地區(qū)氣候與環(huán)境的變化特征，再利用紅樹林的實地調(diào)查數(shù)據(jù)資料，以及所構建的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評價指標體系和估算方法，量化分析了海平面上升和熱帶氣旋或強臺風背景下紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的暴露度、敏感性和適應性的變化，綜合評估了東寨港紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性，以期為氣候變化背景下東寨港紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的保護與管理提供科學依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)資料與研究方法

1.1 研究區(qū)域

我國沿海地區(qū)紅樹林濕地的自然分布范圍，南起自海南省、廣西壯族自治區(qū)和廣東省，向北延伸至福建省北部的福鼎縣（至27°20′N），在臺灣島、香港和澳門等地區(qū)也有分布。由于氣候變暖等原因，紅樹林已被引種至浙江省樂清縣（28°25′N）種植成功［29-30］。本研究的對象為海南省?？谑袞|寨港國家級自然保護區(qū)內(nèi)紅樹林，研究區(qū)域見圖1，自北向南可大致分為塔市、演豐及三江等3個片區(qū)。這也是我國于1988年設立的第一個紅樹林國家級自然保護區(qū)，位于海南島東北部：19°51′～20°01′N，110°32′～110°55′E。保護區(qū)內(nèi)紅樹林面積1 578 hm2，分布有紅樹林植物19科35種，占全國紅樹林植物種類的97%（數(shù)據(jù)來自海南東寨港國家級自然保護區(qū)管理局http：//hndzg.haikou.gov.cn/）。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

氣溫和臺風數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)源自1980—2017年的中國地面國際交換站氣候資料日值數(shù)據(jù)集（V3.0）；統(tǒng)計分析?？诘貐^(qū)的氣溫年平均變化、全年極端高溫（站點日最高氣溫大于35℃）和低溫（站點日最低氣溫小于19℃）的累計時間（單位：d）年變化，以及熱帶氣旋和臺風中心經(jīng)過海口站250 km范圍時，?？谡救兆畲箫L速值的年變化。

海溫數(shù)據(jù)：美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）提供的高分辨率全球每日海表溫度再分析資料（http：//www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.noaa.oisst.v2.highres.html），分辨率為0.25°×0.25°，時間覆蓋范圍為1982年1月—2017年12月；統(tǒng)計期間東寨港海域的海表溫度年平均變化、全年高海溫（＞29℃）時間和低海溫（＜19℃）的累計時間（單位：d）年變化。

圖1 海南省?？谑袞|寨港紅樹林的地理位置及空間分布Fig.1 Sampling sites and geographic positions of Dongzhaigang mangroves in Haikou City of Hainan Province

海平面數(shù)據(jù)：取自2017年《中國海平面公報》［31］，分辨率為逐年；統(tǒng)計分析了1980—2018年間?？诔蔽徽局鹉旰Ｆ矫婢嗥綌?shù)據(jù)，獲取東寨港附近海域海平面的變化趨勢。

紅樹林實地調(diào)查數(shù)據(jù)：2017年12月、2018年7月、2018年11月，共開展了3次東寨港紅樹林的實地調(diào)查。在東寨港的塔市、演豐和三江等3個紅樹林片區(qū)布設了44個樣方，調(diào)查了紅樹林的種類、數(shù)量、胸徑和株高、死亡數(shù)等參數(shù)。

1.3 評價指標體系與估算方法

1.3.1 評價指標體系 根據(jù)IPCC第五次評估報告（IPCC-AR5）［1，4，32］有關氣候變化綜合風險的核心概念，自然和社會系統(tǒng)（亦稱為承災體）的脆弱性（V）是指其易受氣候變化致災因子不利影響的傾向或習性，可看作是承災體暴露在氣候變化致災因子和人類活動的擾動下，而容易受到損害的一種狀態(tài)，還可看成是由暴露度（E）、敏感性（S）和適應性（A）等關鍵要素共同作用的結(jié)果［33-35］。其中，暴露度是指氣候變化致災因子發(fā)生時的不利影響范圍與承災體分布在空間上的交集［26］。敏感性是指承災體在面對氣候變化致災因子和人類活動擾動時，易于感受的內(nèi)在屬性（性質(zhì)），反映了承災體能承受擾動的程度。適應性是指承災體面對多種氣候變化和人類活動擾動時的應對能力，以及受損后的恢復能力。

從上述定義出發(fā)，紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性可表達為：V=f（E，S，A）的函數(shù)，一般認為脆弱性（V）與暴露度（E）和敏感性（S）呈正相關，與適應性（A）呈負相關的關系，這種關系常用變量加減或者乘除的形式，如V=E+S-A或者V=E·S/A表達（以下分別簡稱為加減型和乘除型）。本研究采用這兩種表達式分別計算比較后，結(jié)果表明，2種算法并不會給樣方間的脆弱性等值序列帶來差異，且2種結(jié)果的相關系數(shù)為0.95，這與已有的研究結(jié)論一致［36-37］。其中，加減型的計算結(jié)果，數(shù)值范圍更小、直觀且有利于比較。因此，本研究選擇更常用的加減型表達方式。即：脆弱性（V）=暴露度（E）+敏感性（S）-適應性（A）的函數(shù)表現(xiàn)形式［23，33-34］。

本研究將紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的暴露度、敏感性和適應性視為紅樹林生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的3個一級評價指標，再按其定義及屬性，分別構建了二級評價指標。據(jù)此，首先分析東寨港紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的主要致災影響因子，紅樹林的致災因子主要有氣溫、降水、海平面、熱帶氣旋或臺風等［12，38］。從致災的影響程度出發(fā)，本研究根據(jù)觀測數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，如“2.1”所示，對致災影響因子進行篩選（表1）。其次，由所選取的二級指標變量來分別表示并估算暴露度、敏感性和適應性等3個一級指標（表2），進而綜合評估紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性特征。

表1 東寨港紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的致災影響因子分析Tab.1 Analysis of hazard factors to the Dongzhaigang mangrove ecosystem

1.3.2 脆弱性評價估算方法 基于上述IPCC有關承災體的脆弱性與暴露度、敏感性和適應性的核心概念、定義及相互關系，本研究所指的紅樹林脆弱性的關系采用以下函數(shù)形式［23，33-37］，

脆弱性（V）=暴露度（E）+敏感性（S）-適應性（A），簡化如下：

式（6）中：Vij為第i樣方第j年的脆弱性指數(shù)，Eij為第i樣方第j年的暴露度指數(shù)，Sij為第i樣方第j年的敏感性指數(shù)，Aij為第i樣方第j年的適應性指數(shù)。Eij、Sij和Aij作為一級指標，其下各二級指標分類及具體表達式見表2。由于不同評價指標變量之間存在有性質(zhì)、量綱和數(shù)量級的差異，因此，本研究對于所有指標的原始數(shù)據(jù)采取了除于最大值的標準化處理方式。此處理之后，Eij、Sij、Aij取值區(qū)間為［0，1］，Vij的理論計算范圍位于［-1，2］，對Vij進行一次極差標準化處理后，其值區(qū)間位于［0，1］。

表2 東寨港紅樹林生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評價指標體系Tab.2 Index system for the vulnerability of Dongzhaigang mangrove ecosystem

續(xù)表2

參考Ventura等［23］的脆弱性分級方法，本研究在完成兩級指標指數(shù)的計算后，對獲得的脆弱性指數(shù)進行分級，將V∈（0，0.3］的樣方視為輕度脆弱，V∈（0.3，0.6］視為中度脆弱，V∈ （0.6，0.8］視為高度脆弱，V∈（0.8，1］視為極度脆弱。

2 結(jié)果與討論

2.1 東寨港地區(qū)溫度、海平面和臺風最大風速的變化

2.1.1 地表氣溫 圖2為1980—2017年?？谡镜哪昶骄鶜鉁刈兓厔莺腿昀塾嫺邷兀ㄈ兆罡邭鉁卮笥?5℃）和低溫時間變化情況。由圖可以明顯看出，自1980年以來，年平均氣溫上升了約0.7℃，全年累計高溫時間也存在整體上升的趨勢。尤其是在5、6月份，高溫時間有顯著增加。

2.1.2 海表溫度 圖3顯示，1982年1月—2017年12月期間，東寨港附近海域的海表面平均溫度（SST）為24.53℃，變化趨勢不明顯，僅略有上升現(xiàn)象；但是，2000年以來高、低海溫的年累計時間均波動劇烈，如2008、2014—2016年低海溫和高海溫年累計時間同時出現(xiàn)峰值。這表明這些年份溫度變化相對劇烈，極端海水溫度事件更容易發(fā)生。

圖2 1980—2017年?？诘貐^(qū)的年平均氣溫變化趨勢Fig.2 Changes of annual mean temperature in Haikou City from 1980 to 2017

2.1.3 海平面 全球海平面上升是由氣候變暖引起的緩發(fā)性海洋災害。1880—2009年，全球平均海平面已經(jīng)上升了21 cm，預計到21世紀末，海平面上升將有更加速的趨勢［43-44］。1980—2017年，中國沿海海平面上升速率為3.3 mm/a，高于同期全球平均水平［31，45］。

觀測結(jié)果的分析表明，1980—2018年海南省海口地區(qū)東寨港海域海平面有非常明顯的上升趨勢，上升速率達到了4.6 mm/a（圖4），遠高于全球和全國平均水平。已有的研究認為［15］，如果海平面上升速率達到0.9～1.2 mm/a，紅樹林生態(tài)系統(tǒng)就會受到脅迫，超過這個速率則無法適應。圖4的結(jié)果表明，在東寨港海域海平面上升速率已經(jīng)接近這個數(shù)值的4倍情況下，東寨港的紅樹林濕地已處于海平面快速上升帶來的較大威脅之中，因此，紅樹林生態(tài)系統(tǒng)面對海平面的快速上升等氣候脅迫下的脆弱性是值得高度關注的問題。

圖3 1982—2017年東寨港海表溫度及極端SST累計時間變化趨勢Fig.3 Changes of sea surface temperature（SST）and extreme SST accumulated time in Dongzhaigang from 1982 to 2017

圖4 1980—2018年?？谡竞Ｆ矫孀兓疐ig.4 Sea level changes at Haikou station from 1980 to 2018

2.1.4 熱帶氣旋或臺風最大風速 經(jīng)過?？谡靖浇?50 km內(nèi)，且在東寨港地區(qū)風力大于7級（13.9 m/s）的熱帶氣旋或臺風，主要出現(xiàn)在1993年之前和2006年之后（圖5）。其中，2014年7月18日，超強臺風“威馬遜”正面襲擊海南東北部時，東寨港的紅樹林受損嚴重；2018年9月16日，超強臺風“山竹”在廣東江門登陸，這也是一次對海口地區(qū)有較大影響的臺風事件。

上述分析表明，1980年以來，東寨港地區(qū)的氣溫有明顯上升趨勢，但海溫的變化并不明顯。其次，風速大于7級可影響到東寨港地區(qū)的熱帶氣旋和臺風事件主要出現(xiàn)在1993年之前和2006年之后。再者，較突出的是1980—2018年東寨港海域的海平面上升頗為顯著，遠高于中國沿海地區(qū)和全球海平面的上升速率（1980—2017年中國沿海平均為3.3 mm/a［31］；1993—2015年 的 全 球 平 均 為3.0 mm/a［44］）?，F(xiàn)有研究多認為在雨量豐沛地區(qū)升溫一般不會給紅樹林帶來明確的負面影響［12］，但極端低溫造成的寒害可能會給紅樹林帶來不利影響?；谏鲜龇治觯狙芯恐饕x取了1980—2018年間海平面上升和熱帶氣旋或臺風最大風速作為影響東寨港紅樹林的致災因子。

圖5 1980—2017年熱帶氣旋和臺風在?？谡?50 km內(nèi)經(jīng)過時?？谡救兆畲箫L速的年最大值變化趨勢Fig.5 Annual variation trend of maximum daily wind speed at Haikou station from 1980 to 2017 when tropical cyclone and typhoon tracks felled within 250 km of Haikou station

2.2 東寨港紅樹林的脆弱性評估

本研究利用上述構建的脆弱性指標體系和估算方法，并根據(jù)2018年實地調(diào)查數(shù)據(jù)，計算了東寨港紅樹林樣方的脆弱性兩級評價指數(shù)結(jié)果（圖6～9）。

2.2.1 空間分布 根據(jù)暴露度指數(shù)的構建原則和方法，在同一年度，海平面和臺風極值風速的變化在研究區(qū)域的空間尺度上視為一致，因此，代表空間的樣方暴露度指數(shù)主要體現(xiàn)了樣方與海域的相對位置關系，即越靠近水域，暴露度越大的規(guī)律。如圖6所示，樣方1、41和43等由于同時靠近外海和潮溝（樣方位置可參照圖1），因此，暴露度較大。

圖7為敏感性指數(shù)，指數(shù)值的波動較大，這充分反應了樣方內(nèi)紅樹林物種生態(tài)特征的差異。結(jié)合實際樣方調(diào)查數(shù)據(jù)，指數(shù)較大的5、38樣方物種均為木欖（Bruguiera gymnorrhiza），株高較高，而胸徑較小，且密度較低，更有不少死亡植株，而這些特征均可能導致紅樹林對海平面上升和強臺風更為敏感，尤其是后者。樣方6～8、10～12為低矮的角果木（Ceriopes tagal）和桐花樹（Aegiceras corniculata）等，物種豐富，密度較大，能較好抵御大風的影響，其較小的指數(shù)正好反映出這一特點。樣方41～43較特殊，這是因為樣方內(nèi)的物種為單株海桑（Sonneratia caseolaris），以現(xiàn)有的指數(shù)計算方法被判定為高敏感性，其科學性和樣方代表性有待進一步研究，但考慮到方法的普適性，依舊將其作為一種情形進行探討。

本次研究中適應性指數(shù)的變化較小，這是因為在具體計算時，僅采用了樣方樹林的更新能力，以表征空間適應性的變化，即，死亡植株和幼苗較多的樣方體現(xiàn)出較小的適應能力。潮灘坡度和沉積速率在同一個地區(qū)變化較小，因此，在本研究中取常值，但今后在評估較大尺度范圍，比較不同地區(qū)的紅樹林脆弱性時應考慮取變化值。

圖6 東寨港紅樹林各樣方的暴露度指數(shù)（E）Fig.6 Exposure index（E）of each sample in the Dongzhaigang mangroves

圖7 東寨港紅樹林各樣方的敏感性指數(shù)（S）Fig.7 Sensitivity index（S）of each sample in the Dongzhaigang mangroves

圖8為樣方的脆弱性指數(shù)計算結(jié)果。整體而言，個別樣方的脆弱性指數(shù)分布差異較大，如，樣方6～8、10～12和樣方1、5、38、41、42分別展現(xiàn)了最?。ǎ?.05）和最大（＞0.60）的脆弱性，其余共約三分之二的樣方脆弱性指數(shù)小于0.30，脆弱性指數(shù)平均值為0.31，因此，大部分樣方的紅樹林屬于脆弱性相對較低的等級。

在空間分布上，脆弱性指數(shù)較大的樣方，如樣方1、41～43，既靠近潮溝、又靠近外海，且物種比較單一，而樣方5和38雖然沒有靠近外海，暴露度不大，但因其物種均為較細高的木欖，且死亡成體較多，敏感性高，適應力差，因此，其脆弱性指數(shù)也較高。此外，樣方6～9、10～12位于離外海較遠，靠近陸地的區(qū)域，暴露度低，且其內(nèi)物種為低矮的角果木和桐花樹，物種豐富，密度也較大，敏感性也低，因此，其脆弱性指數(shù)值較低。塔市、演豐和三江3個片區(qū)的樣方脆弱性指數(shù)平均值分別為0.27、0.17和0.44，即三江片區(qū)的紅樹林脆弱性相對最高，演豐片區(qū)最低。本研究實地調(diào)查時，東寨港保護區(qū)管理局工作人員也指出，2014年臺風“威馬遜”造成的損毀最大的片區(qū)為三江片區(qū)，這間接驗證了該片區(qū)相對脆弱性為最高的結(jié)論是合理的。

樣方的脆弱性指數(shù)反映了暴露度、敏感性和適應性3個一級指標的疊加作用，其值的大小對靠近岸邊暴露度大的區(qū)域，以及對臺風敏感的物種特征，均有所體現(xiàn)，因此，這個指數(shù)在紅樹林對海平面上升和熱帶氣旋或臺風等不利影響因素的響應方面有較好的表現(xiàn)。由此可見，本研究構建的脆弱性指標體系和評估方法可較好地反映出紅樹林空間的脆弱性特征。

圖8 東寨港紅樹林各樣方的脆弱性指數(shù)V和脆弱等級Fig.8 Vulnerability index（V）and vulnerability category of each sample in the Dongzhaigang mangroves

2.2.2 動態(tài)變化 在時間尺度上，承災體的脆弱性必然會隨暴露度、敏感性和適應能力的變化而變化。為了評估暴露度的動態(tài)特征，本研究在假定承災體保持不變的情景下，估算了1980—2018年間隨著海平面上升和熱帶氣旋或臺風影響下，東寨港紅樹林暴露度指數(shù)的變化（圖9）。圖9顯示，1993—2006年期間，由于臺風影響較?。L速＜7級）或沒有臺風經(jīng)過，其暴露度主要反映了承災體隨海平面上升而緩慢增加的趨勢，而在其余年份，暴露度則隨最大風速的波動而變化。2種致災因子的疊加影響呈現(xiàn)出的是，暴露度指數(shù)在緩慢增加的背景出現(xiàn)波動的變化特征。根據(jù)IPCC對脆弱性和風險的定義，在系統(tǒng)敏感性和適應性不變的條件下，暴露度的增加將會增加系統(tǒng)的脆弱性，因此，東寨港紅樹林的風險也將隨主要致災因子海平面和臺風的影響而變化。

圖9 1980—2018年東寨港紅樹林暴露度指數(shù)的變化Fig.9 Changes of mangrove exposure index in the Dongzhaigang mangroves from 1980 to 2018

綜上，本研究構建的脆弱性評價指標體系中，暴露度指標的大小主要與樣方位置分布和海平面上升速率、熱帶氣旋或臺風最大風速的變化等有關，敏感性的大小取決于樣方內(nèi)的物種生態(tài)特征和年齡結(jié)構等，適應性指數(shù)的變化則主要由樣方內(nèi)樹林恢復能力和沉積速率等環(huán)境特征體現(xiàn)。3個指標計算得出的脆弱性指數(shù)是承災體系統(tǒng)特征的綜合體現(xiàn)，單獨一個指標的數(shù)值高（低）并不一定導致同樣高（低）的脆弱性。由此可見，本研究構建的脆弱性評估方法可較好評估承災體系統(tǒng)對海平面上升和臺風等致災因子的脆弱性特征。

2.3 討論

本研究構建的承災體系統(tǒng)脆弱性評估方法雖可較好地反映紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性空間分布特征及其動態(tài)變化，但在今后工作中尚有如下幾方面內(nèi)容需要進一步完善和重點研究。①由于觀測和調(diào)查資料所限，本研究尚未充分評估東寨港紅樹林樣方間脆弱性的長期變化特征，承災體系統(tǒng)的適應性指數(shù)也作了相應簡化。②本研究僅考慮了熱帶氣旋或臺風風速的大小對紅樹林的物理損毀，臺風風暴潮和海浪對紅樹林生境的侵蝕作用等未予以充分考慮。今后在評估更大范圍紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性時，需要進一步考慮不同地區(qū)生境的差異，以及致災影響因子的疊加作用，以便更科學地量化不同物種對致災影響因子的耐受性差異。③今后還需根據(jù)災后紅樹林的損失調(diào)查和影響機制研究，修訂完善二級指標的權重值，以期更準確地評估紅樹林系統(tǒng)的脆弱性特征。

由于導致紅樹林生態(tài)系統(tǒng)脆弱并退化的原因很多，其中有許多人為因素，如圍塘養(yǎng)殖、工業(yè)污染、病蟲害、海鴨養(yǎng)殖、船舶興浪等，氣候變化屬于自然干擾因素。在氣候變化背景下，人為擾動加劇了紅樹林本身的脆弱性，如何將各種擾動選取相應的指標科學量化，以期更好地反映出紅樹林的脆弱性特征，進而分析未來氣候變化背景下紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的綜合風險，研究并系統(tǒng)提出降低紅樹林承災體系統(tǒng)的脆弱性和開展風險管理的對策措施，有待更深入的研究。

3 結(jié)論

近幾十年，海南省海口市東寨港地區(qū)的氣候與海洋環(huán)境有較顯著變化，其中，1980—2018年，海口地區(qū)海平面上升速率為4.6 mm/a，高于全球和中國沿海海平面的上升速率；風速大于7級可影響東寨港地區(qū)的熱帶氣旋和臺風事件主要出現(xiàn)在1993年之前和2006年之后。基于紅樹林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構和功能與環(huán)境影響因子之間的關系，以及東寨港地區(qū)氣候與海洋環(huán)境的變化特征，分析結(jié)果表明，海平面上升和臺風是東寨港紅樹林的2個主要致災影響因子。但這2個致災因子變化特征迥異，前者是緩發(fā)性的，而后者屬于極端事件，是一種突發(fā)性災害，要綜合準確評估2種致災因子影響下紅樹林的脆弱性具有一定的難度。以往紅樹林的脆弱性研究多聚焦于單個致災因子的影響，但本研究基于最新的氣候變化綜合風險理論框架，即認為脆弱性是承災體內(nèi)在的一種屬性，是系統(tǒng)應對和抵御環(huán)境綜合風險的特性，進而構建了適合紅樹林承災體系統(tǒng)的“暴露度-敏感性-適應性”脆弱性評價指標體系，從而評估了海平面上升和極端事件綜合影響下東寨港紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性主要特征。

本研究構建的紅樹林暴露度指數(shù)主要取決于樹林的空間分布和致災因子的動態(tài)變化，敏感性主要與系統(tǒng)的物種和年齡結(jié)構等特征相關，適應性的變化則受到生境的沉積速率和系統(tǒng)恢復能力的影響。從時間尺度上看，東寨港紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性主要受海平面上升速率和熱帶氣旋或臺風出現(xiàn)的頻數(shù)、強度的影響?；诒狙芯康膶嵉卣{(diào)查數(shù)據(jù)，計算分析得出的東寨港紅樹林樣方總體的脆弱性指數(shù)平均為0.31，其中三江片區(qū)脆弱性相對最高，脆弱性指數(shù)為0.44，東寨港紅樹林在臺風和海平面上升背景下整體上處于中度脆弱等級。

致謝：參加外業(yè)調(diào)查工作的人員還有自然資源部第三海洋研究所的陳順洋和邢炳鵬，以及北京師范大學的許映軍、龍爽、黃靖玲、周華真和徐粒等人，在此謹表謝忱。