气候变化对局部水域环境的影响

气候变化对局部水域环境的影响天津大学水利工程全球气候系统是由大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈组成的高度复杂的系统，在这个系统自身动力学和外部强迫作用下，气候系统不断地随时间演变，而且具有不同时空尺度的气候变化与变率。现地球气候正经历着一次以全球变暖为主要特征的显著变化。我国是全球气候变暖特征最显著的国家之一。在全球变暖的背景下，近百年来，我国的气候也发生了明显变化，年平均气温升高了0.5～0.8℃，略高于同期全球增温平均值。全球气候变暖的原因是多方面的，既有其自然原因，主要是海洋、陆地、火山活动、太阳活动、气候自然变化等；也有其人为因素，即人类活动的影响，一方面，由于人类对土地的过度开垦或不合理的开采毁坏森林资源，造成植被覆盖率和土地利用的变化，使得吸收二氧化碳的能力下降。另一方面，由于人类对化石燃料的大量使用，使二氧化碳等温室气体在大气中的比重上升而导致气候变暖。气候变化导致极端天气与气候事件增多，水旱等灾害更加严重。气候变化使山地冰川不断退缩，水生态环境更为恶化。1气候变化导致鄱阳湖生态环境改变1.1事件描述鄱阳湖是典型的季节性湖泊，水域面积随季节变化较大。根据对1992~2007年15年间的卫星遥感数据进行分析，发现近十几年来受气候变化影响，鄱阳湖水域面积呈逐渐缩小的变化趋势。鄱阳湖区域气候复杂，生物多样，生态类型众多，不同生态系统之间物质、能量、热量通量交换差异很大，在陆面过程和边界层偶合模式中不同地表植被生态类型水、热通量交换和能量平衡存在显著差异。鄱阳湖持续较长时间的干涸现象，导致了湿地面积的锐减和生态功能的缺失。气候异常是导致鄱阳湖区湿地功能退化和土地沙化的重要原因。2003年特大高温干旱以及2006~2007年的旱情，一度使鄱阳湖部分湖滩、湖床呈裸露现象。同时，人为采砂活动也加剧了对湖滩植被和生态环境的影响和破坏。资料显示，鄱阳湖水域面积最大的年份是1995年，为4786平方千米，最小的年份是2006年，仅为2886平方千米。其中20世纪90年代平均面积为3898平方千米，比2002年~2007年的平均值高11%。特别是2006年8月至2007年4月期间，由于降水偏少，鄱阳湖流域上游来水减少，加上长江上游四川、重庆等地出现严重的高温干旱，导致汛期长江上游来水偏少，长江水位偏低，致使鄱阳湖水位连续9个月突破历史同期最低水位。1.2对策经过多年的发展，江西省已经在鄱阳湖区域建立了综合运用气象卫星、天气雷达、高空探测、地面观测、雷电探测、大气成分与生态监测等多种技术手段于一体的现代气象综合观测系统，实时监测风、温、压、湿、降水、蒸发、土壤温湿度、雷电、紫外线、酸雨、负离子、颗粒物、黑炭等大气物理化学要素；气象卫星观测可实时监测鄱阳湖区域的土地覆盖变化、湖面面积变化、水体浑浊度、湖水表层温度、湖冰等生态环境信息。综合观测网为鄱阳湖区域气象灾害监测、预报、预警、应急服务以及生态环境监测提供了重要基础。作为中国第一大淡水湖泊，鄱阳湖区域气候状况在研究气候变化方面具有重要的指示作用。2气候变化导致黄河源区生态环境恶化近５０年来黄河源区的平均气温上升了０．８８℃，仅最近３０年间黄河源区冰川面积就减少了１７％，直接造成水资源损失２３．９亿立方米。气候变化是黄河源区生态恶性循环的根源所在。全球变暖造成温度升高，致使冰川和冻土消融、湖沼湿地消失乃至土地退化，从而引发多米诺骨牌效应。黄河源区的生态恶化，不仅威胁到黄河源区人民的生活，而且将对黄河全流域产生深远影响。最近１５年间，甘南藏族自治州玛曲县境内约有２０００多个小湖已经干枯。同时，１９８６年到２００４年间河流水域面积减少９％，沼泽湿地减少１３．４％。水域面积的迅速萎缩不但直接减少对黄河径流的供给，更导致气候越发干燥，并使得区内的地下水位普遍下降７至８米，局部地区甚至超过１０米。地下水位的下降又造成了土壤水分的丧失和地表植被的死亡。青藏高原冻土也是生态链中不可或缺的一环，广泛分布的永冻层是黄河源区生态平衡的基础。但在近年来温度逐年升高的趋势下，永冻层在寒冷季节无法及时回冻，导致大片多年冻土退化。冻土退化引起地下水下渗，甚至导致地表水与地下水补排关系发生倒置，从而进一步引发黄河源区湖泊河流水位下降。冻土消融还引起土壤含水量下降，植被覆盖度降低，荒漠化加剧，从而造成冻土进一步退化，形成恶性循环。3气候变化对三江源地区影响三江源地区是长江、黄河和澜沧江的源头汇水区，长江、黄河和澜沧江干流总水量的2%、49%和15%来自于这一地区，素有“中华水塔”之称，是中国最为重要的生态功能区之一，也是世界上海拔最高、面积最大、河湖分布最集中的地区。然而由于全球气候变暖，冰川后退、雪线上升，直接影响了三江源地区高原湖泊的水源补给。人口压力的增加和不合理的生产经营活动，更加速了当地生态环境恶化。为了拯救三江源头生态环境，2005年，三江源自然保护区生态保护和建设工程获国家批准，规划投资75亿元。工程涉及退牧还草、湿地保护和人工增雨等22个子项目，项目实施区主要在玉树、黄南、果洛、海南4个藏族自治州为主体的青海南部，面积超过15万平方公里。经过6年来的大规模保护与建设，青海省在“世界屋脊”开展的生态修复取得了阶段性成效，中科院地理科学与资源研究所中期评估认为“通过工程建设，三江源地区生态系统退化趋势得到初步遏制，局部地区生态状况有所好转”，并呈现了“增水、增草”现象。在近几年降水量增多、地面植被恢复和人工增雨的共同作用下，三江源地区主要湖泊面积净增加245平方公里，其中乌兰乌拉湖增幅最大，达到83.2平方公里，其余湖泊面积增加5.29至23.73平方公里；黄河源头“千湖”湿地开始整体恢复，湿地生态特征和湿地功能整体性明显增强。4气候变化与长三角城市水安全长江三角洲地区20世纪80年代以来洪涝灾害加剧、水环境恶化现象频繁出现，这与该区气候背景、下垫面条件、自然地理状况以及人类活动的改变密切相关。气候变化、城市化发展以及土地利用、覆被变化使得研究区水循环过程发生较大改变，而城市化所引起的河流水系变化则对洪水过程产生显著影响，同时河流水系衰减与河道淤积也使得河流自净能力下降。因而，探讨该地区气候变化背景下的城市化发展与水安全问题具有重要的意义。长三角地处平原河网地区，河道比降小，水流渲泄不畅，同时还受天文、气象等因素的共同影响，易涝、易洪的特征比较明显。该地区在气候上属于亚热带季风气候，常遭受梅雨、台风暴雨、风暴潮以及长江中下游地区洪水的袭击，容易出现外洪、内涝或外洪内涝同时并发的水灾。区域气温升高对水文水资源变化造成了深刻的影响，首先表现在对降水的影响上，气温升高使水循环加快，从而有助于降水量增多。其次是对洪涝灾害的影响。联合国政府间气候变化专门委员会指出，全球变暖导致极端降水事件的增加比降水量的增加更为显著，因此未来长江三角洲发生大洪涝的可能性增大。再次，气温升高还会影响区域水资源的变化，水资源的变化受到降水和温度变化的共同影响。据对长江三角洲的研究发现，温度升高1摄氏度引起当地水资源的减少量，相当于降水量减少3.3%引起的水资源减少量。目前该区降水总量的变化趋势不明显，而通过季节降水量的分析来看，夏季降水明显增加，其余季节降水量表现出一定的下降趋势，说明降水集中于夏季的程度有增大的趋势，这将会进一步加剧该区水资源时间分布不平衡的矛盾，对区域洪旱灾害的防治也存在不利影响，极端降水却都呈现显著增长趋势，未来长江三角洲洪涝和干旱发生的几率会更高，极端气候造成的危害将更为严重。5全球变暖将使美国加州水环境发生巨变加利福尼亚，萨克拉曼多讯（2004.11.16）：最近加州发表了一篇学术论文，文中指出全球变暖会引起加州酷暑和融雪加速等现象，也会导致与炎热有关的各种疾病散播以及危害供水。研究员们利用计算机模型，对相关的政策（比如新能源在城、郊区使用量远多于旧能源）采用与否的推论进行了说明。科学家们说，加利福尼亚可以通过减少二氧化碳和其它释放到空气中的热诱捕气体的排放以避免其所带来的最坏的影响。19位准备此报告的科学家来自斯坦福大学、加利福尼亚、伯克利大学的专家和顾问以及相关科学家协会的成员。大部分电脑模型显现出，极端的热浪周期将是20世纪末洛杉矶的四倍，将使得现今热浪中人口数量的两到三倍致死；内华达州的融雪也将下降30%到70%；高山森林也将萎缩50%到75%。其中最悲观的模型方案显示，在洛杉矶与炎热相关联的死亡人数将提升五到七倍，以及高达六到八倍的热浪。科学家们预测的温度远高于早前的估计，尤其在夏天。融雪量的极端下降和高山区的森林以及扩张的沙漠面积的预言也都远超于早期的预测。竞争企业协会的资深会员马罗·刘易斯说：“这是气候恐慌的另一面。报告绘出了一副令人惊心动魄的画面。”但是，他和公众政策研究国家中心的资深会员邦纳·科恩，对计算机模型的可靠性提出质疑，并且认为报告中似乎忘记了人类的创造性和适应性。报告还指出，春天将会缩短；灌溉的危险也将大幅度增加；渐减的融化雪将被蓄水池收集。政府将更多地依赖日益减少的地下水，干旱将变得更加频繁和严重。6气候变化对鱼类的影响6.1气候变暖或致豚类减少自上个世纪80年代以来，年均气温变暖有加快的趋势。而这段时间也正是白鳍豚和江豚种群数量急剧减少的时段。气候变暖是导致长江豚类数量急剧下降的因素之一，气候变暖从以下三个方面对长江豚类产生了不利影响，一是直接通过影响水循环影响到水环境，从而影响到长江豚类的生存。第二方面是全球变暖导致环境条件改变，加上人类其他活动对水环境影响的叠加，导致水污染加重，影响到长江豚类。三是人类活动对气候的反馈作用，反过来导致全球变暖加剧，从而形成不利影响的恶性循环。6.2气候变暖使鱼类身体变小气候变暖使鱼类、蜉蝣生物和水中菌类微生物的个体变小，这是德法两国科学家对欧洲多个海水和淡水水域调查后得出的结论，这一气候变化的后果也可能适用于人类。德国莱布尼茨海洋学研究所专家乌利希·绍姆和法国里昂的农业和环境工程研究所专家马丁·多弗雷纳最近在美国《国家科学院学报》上共同发表论文称，受全球气候变暖影响，欧洲水域中鱼类的“块头”变得越来越小，一些种类在过去的十多年里个头甚至减小了一半，小巧鱼类所占比例正在逐渐升高。他们同时还发现，欧洲北海和波罗的海，以及江河里的鱼群数量平均减少了60%。两位专家认为，过量捕捞并不能完全解释这一现象，虽然过度捕捞可导致鱼类个头变小，但他们的研究结果表明，气候变暖也是原因之一。马丁·多弗雷纳称，他们观察到鱼类的各种器官也普遍缩小，而且这种现象遍及所有水域。此外，水温升高对鱼群的迁徙和繁衍都会产生影响。通常情况下，在温度较高的水域里生活的鱼类体积较小。7总结20世纪以来，特别是近几十年来，全球正在经历一场以变暖为主要特征的气候变化，对我国的自然生态系统和经济社会系统，尤其是对事关水利发展的水资源供需、生态系统、沿海地带的安全、河流健康等都造成了不同程度的影响。充分重视气候变化，正确认识气候变化，科学监测和研究气候变化，大力节约资源能源，保护生态环境，积极适应和应对气候变化，防御极端气候灾害，保证饮水安全、防洪安全、生态安全、环境安全、维护河流健康，促进人与自然和谐，推动水利乃至社会经济可持续发展，是我们的光荣义务和神圣职责。