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关键词:水文;水资源;气候变化
中图分类号:X143 文献标识码:A 文章编号: 1674-0432(2011)-10-0144-1
气候变化对水文水资源的影响主要通过流域的选择、模型的研究、气候情景三种方法进行研究的,由此可见,气候变化对水文水资源的影响是在预测与现实的双重环境中完成的。气候的变化不仅与自然规律相关,同时也与客观的人为活动密切相关。水文水资源中气候变化的影响主要包括以下两方面:
1 气候变化对水文水资源径流的影响
水文水资源的径流量不仅受时间与空间的影响,同时更与气候的变化密不可分。对于不同区域的水文水资源的流量有着地区的差异性,但在气候的影响下,将导致水文水资源的正常径流。气候变化对水文水资源径流的影响主要包括以下四方面:
1.1 气候变化影响径流区域分配的变化 我国大部分地区都为季风气候,在季风气候的影响下,各区域的年径流量有着一定的差异性。针对于不同地区的气候变化程度不同,各地区的年径流量的分配也有所不同。年径流量递减幅度最大的时段为温度增高和降水开始减少的时期,此时的径流量与降水时的径流量相比,减少了4倍。相反,径流量递增幅度最大的时间为每年的6、7、8三个月,此时各地区也即将进入汛期。可见,对于湿润半湿润地区的径流量与降水量的多少没有太大关系,而与该地区的温度有着密切的关系。对于半干旱地区,其径流量的多少主要由降水量决定的。因此,在气候变化的影响下,水文水资源的分配有着不可避免的差异性。
1.2 气候变化影响年径流量的变化 我国的水文水资源主要分为七个流域,在气候变化的影响下,南北方的径流量发生了一定的改变,北方径流量与南方径流量的增加与减少交替进行,但整体的水文水资源径流量呈逐渐递减的趋势。其中,受气候影响最大的地区是淮河以北,年径流量的递减幅度最大的地区为京津唐地区,而递增幅度最大的地区是辽河一带。对于降水量小的黄河地区,由于受气候的影响,降雨量逐渐递减,进而导致了黄河地区的年径流量随之减少。
1.3 气候变化影响西北山川的径流量 在我国的西北高寒山区,由于受特殊地理环境的影响,其河流的主要补给类型为冰川补给,随着气候的逐渐变暖,不仅导致了我国西北高寒山区的骤减,同时也加快了相应流域的变湿或变干。随着各流域水文情势的转变,水文水资源系统的敏感度也随着发生了改变。
1.4 气候变化影响径流系数的变化 水文水资源的径流系数直接影响着不同区域的干旱与湿润情况,由于不同地区的气候不同,水文情势也会随之有着相应的变化。若该地区的径流系数增加,则表明湿润的指数随之加大,该流域的水文情况为进一步变湿。相反,当径流系数递减时,则该地区的干旱指数增大,该流域的水文情况为进一步变干。可见,在气候不同的影响下,水文水资源的径流数也随之发生相应的改变。
2 气候变暖对水文水资源系统的影响
随着全球气候的逐渐变暖,不仅对生态环境有着一定的影响,同时也对水文水资源的系统有着不可替代的影响。可见,气候的变化不仅与水文水资源的天然径流有关,同时也与水文水资源的用水供求息息相关。气候的变化不仅受自然规律的制约,同时也与人为因素密切相关,并且在其影响下水文水资源的用水需求也发生了一定的变化。气候变暖对水文水资源系统的影响主要包括以下几点:
2.1 气候变暖影响水文水资源的质量 目前,环境问题已经成为人们日益关注的焦点,而且与人们的生活更加密切。全球气候变暖不仅增加了各地区的降水量,同时也加大了各地区的平均温度。可见,气候变暖在一定程度上增加了旱涝灾害的发生率。同时,由于全球温度的升高也降低了河水污染物的分解,这样就严重影响了水文水资源的质量,而且也给人们的正常生活带来一定的不便。由于气候的变化与人为活动的破坏密切相关,因此,应在发展经济的同时,更加应注重环境的保护。
2.2 气候变暖影响水文水资源的用水供求 由于受气候变化的影响,全球的大气环流也发生了一定的变化,这样不仅影响了区域的降水量,同时也制约了人们正常的生活运转。在经济的发展过程中,无论是工业还是农业都有着相当大的用水量,随着气候的变暖,逐渐递减的降水不仅制约了人们正常的生活,同时也限制了经济的正常发展,尤其是在降水量相对较少的地区,这种情况则更为严重。可见,气候变化对供水需求的影响大于对降水量的影响,因此,应在注重经济发展的同时遏制全球变暖的发展趋势。
2.3 气候变暖影响湿润地区与干旱地区的敏感性 在气候变化影响水文水资源径流的前基础上,气候变化也与各地区的干湿度息息相关。在湿润地区,径流对气候的敏感性较强,相反,在干旱地区则相对较弱。全球变暖是气候变化的重要表现之一,在全球温度骤增的影响下,不仅我国的主要七个流域的径流量有所变化,同时,水文水资源的用水需求也随着发生了转变。
3 总结
综上所述,随着经济的不断进步与发展,环境问题也日益暴露出来,气候变化不仅影响着生态环境的发展,同时也限制经济的正常运转。在水文水资源中,气候的变化对其有着不可替代的影响,全球变暖是气候变化最明显的表现,它在一定程度上影响着各地区的降水量与温度。水文水资源是人们生活不可缺少的一部分,气候变化对它的影响也破坏了人们正常的生活。可见,人们在发展经济的同时更应注重环境问题,应在坚持可持续发展的基础上,实现经济稳步、长久的发展。
参考文献
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1981―1990年全球平均气温比100年前上升了O.48摄氏度。导致全球变暖的主要原因是人类是在近一个世纪以来大量使用矿物原料(如煤、石油等),排放大量的C02等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透视性,而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性,也就是常说的“温室效应”,导致全球气候变暖。尽管在全球范围内努力寻求控制措施,但短期内很难控制其增长势头。CO2浓度与气温的增高对农作物产量和品质都会产生深刻影响。
一、温度升高对作物生产的影响
专家认为,温度升高对作物生产来说是一把双刃剑。温度升高可延长全年生长期,对无限生长习性或多年生作物以及热量条件不足的地区有利,而对生育期短的栽培作物来说又是不利的,因为温度高使作物的发育速度加快,生育期缩短,单产下降。温度升高,高温热害、伏旱将更加严重,目前对我国亚热带农业生产的影响已十分突出,暖温带也有程度不同的类似问题。高温胁迫的热害已经限制了作物生产,影响玉米、大豆、高梁、谷子等的种植和产量,水稻、棉花的生育也受到强烈抑制。温度升高对不同的生长季节有不同的效果,其影响程度视作物种类、地区和种植水平而异。在温室效应影响下高温热害加剧,将是影响我国农业生产的严重问题。另外,气温升高冬种面积将扩大,北方夏收和南方小春作物将增产。冬季气温升高对我国的农业意义更突出,对秋播和临冬播种的作物生育有利,小麦、油菜等作物越冬率、分蘖或分枝增加,作物生长发育较充分,有利于产量形成。我国冬种面积约占可以冬种的耕地面积的40%,还有相当大的潜力。因此冬种面积将扩大,夏收和小春作物产量将会增长,这也是利用有利的冬季弥补不利的夏季的有效措施。
二、降水量的变化对作物生产的影响
关于全球变暖对全球备个地区年降水量的影响,应该这样说,全球变暖打破了以往的降水的区域分布平衡状况,使得有的地区年降水量较常年增加了,而有的地区年降水量较常年减少了,造成降水异常。粮食作物对水分的增多与减少反应不同。玉米表现为水分增加产量增加。小麦对降水量的反应表现出缺水和过多都影响产量。水稻的栽培是“以水定稻”,北方水分减少使水稻减产,降水量变化对南方晚稻生产影响极大。晚稻生育期增加水分,可以改善伏旱期的水分供应,减少产量的损失;降水量不增加或减少,由于温度升高,生育期缩短,晚稻将严重减产。甘薯、高梁、谷子在气候变暖、变干或变湿的过程中由于抗逆性较强,将起调节作用,可减少粮食产量的波动。温度、水分变化对作物生产的影响还决定于水、热匹配状况,如气候变暖与变湿相匹配且同季,农作物将增产;如气候变暖、变千,水分不仅限制变暖的效果,而且会加剧不利影响,作物将减产;如气候变暖而水分无变化,在冷凉湿润地区作物将增产,在多熟种植的温暖地区对有的作物生长季有利,有的作物生长季不利。
三、酸雨对农作物的影响
酸雨是指由空气污染而造成的酸性降水,通常认为大气降水与二氧化碳气体平衡时的酸度ph5.6为降水天然酸度,当降水的ph值低于5.6时,降水即称为酸雨。
降水为什么会变酸呢?这主要是空中云层吸收大气污染物并在雨滴内不断反应形成酸性物质的结果。酸雨中含有多种无机酸和有机酸,绝大部分是硫酸和硝酸,以硫酸为主。硫酸和硝酸是由人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化而成的。酸雨会伤害植物的枝叶,从而影响其发育生长,直接影响农作物产量。
我国目前酸雨污染面积占国土面积30%左右,并在一些地区以惊人的速度发展。造成我国酸雨形成的主要来源是以燃煤为主能源消耗过程中排放的大量二氧化硫污染物。因此,要治理酸雨污染,首先要控制二氧化硫排放总量。
四、气候变化对病虫害的影响
自工业革命以来,大气中C02、CH4、和N02等温室气体的含量分别增加了约30%、14%~Ii5%,其结果是对气候产生正的辐射强迫,导致气候变暖。据估计,到2025年,大气中的C02含量将增加1倍,在未来的100年中,全球平均气温可能升高1.0-3.5:C。据统计,我国常年病虫害发生面积2100~2133亿hm
,是耕地面2积的2倍多,每年因病虫害造成的粮食减产幅度占同期粮食生产的 9%,气候变晖后,因病虫害造成的粮食减产幅度将进一步增加,应引起植保部门的足够重视。研究发现气候变暖对农业病虫害的潜在影响有以下几点:
(1)地理范围分布扩大,气候变暖使得分布在地区边缘的昆虫有可能向区外发展。有研究表明,目前受低温限制的种,将来有可能在高纬度地区越冬,因而增加了有害生物向两极扩散的机会。
(2)由于温度升高,害虫发育的起点时间有可能提前,一年中害虫繁殖代数也因此而增加,在新的有利环境条件下,某些害虫的虫口将呈指数增加,造成农田多次受害的几率增高。气候变暖后,在18~27°N(粘虫冬季繁殖气候带)、27~33°N(粘虫越冬气候带)、33~36°N(粘虫春季迁入气候带)及在36―39°N的冀东北、山东半岛、北京等地,粘虫发生世代均将在原来的基础上增殖1~2代。(.3)气候变暖,尤其是冬季温度增高,有利于条锈菌越冬,使菌源基数增大,春季气候条件适宜,将会促使小麦条锈病的发生、流行加重。在气候条件适宜的年份,小麦条锈病将有“南下”发展的趋势。若双季稻种植区的东部向北扩展到35~36°N之间的地区时,将使早、晚稻孕穗末期至抽穗期容易处于温度较低、雨水较多的时期,遇低温的几率加大。而低温和寒露风对穗颈稻瘟病的流行十分有利,因此,双季稻种植区北移后,易造成稻瘟病北上,有利于稻瘟病的发生和加重。
2010年出现的这些极端天气气候事件具有范围广、强度大、致灾重的特点。
全球变暖惹的祸?
2007年,政府间气候变化专门委员会(IPCC)的第四次气候变化评估报告指出,由于全球变暖,已经观测到包括干旱、强降水、热浪和热带气旋强度在内的一些极端天气气候事件的出现频率和强度发生了变化,未来将有可能出现更多更严重的极端天气气候事件。在全球气候变暖的背景下,高温热浪事件对气候变暖的响应尤为突出,特别是自20世纪90年代以来,全球范围内极端高温热浪事件更是频繁发生,部分地区甚至年年都遭受高温热浪袭击,如欧洲极为罕见的在2003年、2006年、2007年和2010年接连出现高强度的高温热浪。美国在过去的近10年内出现的创纪录的高温天数是创纪录的低温天数的两倍以上。
2010年在全球各地出现的高温热浪、洪涝灾害事实似乎也从一个侧面佐证了IPCC的评估结论。在全球气候变暖的大背景下,极端天气气候事件为何频繁出现?
以气温的变化为例,如果某一地区的气温变化在多年平均条件下呈正态分布,那么从概率论上来讲,在平均温度处的天气气候状况出现的概率最大,偏冷和偏热天气出现的概率较小,极端偏冷或极端偏热天气出现的可能性更小。但是,由于全球气候变暖,该地气温的平均值增加了,这时偏热天气出现的概率将明显增加,并且原来很少出现的极热天气也可能会频繁出现,破历史纪录的极端高温等极端事件也有可能会发生。如果气温变化的波动范围保持不变,则这种情况下偏冷天气出现的概率会减小,不大可能出现极端偏冷天气;但如果气温变化的波动范围也增大了,那么极端偏冷天气仍然有可能出现,只是出现概率会比以前减小。
对于强降水的出现与全球气候变暖的关系,从气象学原理上可以这样解释:由于全球变暖使得地表气温升高,较高的温度引起水分蒸发加大,致使水循环速率加快,导致更多的降水在更短的时间内出现,这就有可能增加大暴雨等极端降水事件以及局部地区出现严重洪涝的频率。另外,由于植物、土壤、湖泊和水库的蒸发加快,水分耗损增加,再加上气温升高,一些地区将遭受更频繁、更持久或更严重的干旱。
质疑之声
虽然大多数的科学家都非常认可IPCC第四次评估报告中关于全球气候变暖的结论,仍然有一些科学家对IPCC评估报告提出质疑。
首先,一些科学家质疑全球变暖的趋势是不是仍然存在。2008年初我国南方地区出现持续的低温雨雪冰冻灾害;2009/2010年入冬以来北半球的北美、欧洲和东北亚等地气温异常偏低,冰雪灾害频发,这使得有人认为,全球气候变暖的总体趋势已经停止或发生了逆转,未来全球气候甚至可能会转而进入一个微冰河期。根据英国《每日邮报》2010年1月10日的报道,包括气候学家拉蒂夫(Latif)在内的多位气候变化研究领域的权威科学家宣称,英国当时的异常严寒天气仅仅是全球气候变冷趋势的开端;目前全球气候已经进入了一个“寒冷模式”,全球气温将呈现下降趋势,而且这一趋势至少会持续20~30年。由于海洋中的海水温度变化具有60~70年左右的自然循环周期,他们认为海水温度的这种自然变化可能对全球气温形成比预期要大的影响,海洋的周期性变冷可能会抵消一些全球变暖的效果,这可能导致对进入新世纪以来全球变暖效应的抵消,使全球变暖的趋势停止。
其次,一些科学家认为太阳活动等自然因子才是近百年来全球变暖的主要原因,人类活动并不能解释观测到的全球变暖。他们认为,IPCC报告中气候模式所显示的温室气体浓度升高和全球平均温度变化之间的一致性主要是通过调整计算机气候模式中的物理参数得到的,但这些物理参数的调整具有很大的随意性。另外,二氧化碳浓度和温度的相关性并不高,因此也不能支持是二氧化碳浓度升高引起温度变化的结论,如20世纪40年代之前二氧化碳浓度的上升并不迅速,但全球气温却存在_个变暖阶段;1940~1975年间二氧化碳浓度上升迅速,但这一时期的温度却在下降。IPCC的评估报告则认为,工业化革命以来太阳活动造成的直接辐射强度要比人类活动所造成的小一个量级,太阳活动在这一时期的气候变化中所起的作用很小。IPCC认为,如果仅考虑太阳活动等自然因子的作用,气候模式无法模拟出20世纪中叶以后的全球变暖;只有同时考虑了自然因子和温室气体的作用,才能够模拟出全球气候的变暖趋势,从而证明了近50年的全球气候变化主要是人类活动引起的。
由于IPCC得出人类活动导致全球气候变暖的主要证据来自于计算机模式对气候变化的模拟结果,因此还有一些科学家对计算机气候模式的可靠性提出了质疑,他们认为计算机气候模式的结果并不可信,这主要表现在以下四点:第一,气候模式没有考虑太阳变暗和变亮的影响,如1985年前到达地球表面的太阳辐射较少(全球变暗),1985年后到达地球表面的太阳辐射较多(全球变亮)。但是,当前的计算机气候模式对此并没有考虑。第二,气候模式不能真实地模拟云和气溶胶的作用。各种不同模式的模拟结果之间之所以会存在很大的差异,主要就是由于不同的模式对云的处理和云参数化方案的选择不同。由于人类活动主要集中在北半球,这使得北半球比南半球分布着更多的硫酸盐气溶胶,从理论上讲由于气溶胶的“阳伞效应”使得一部分太阳辐射被反射回太空,因此北半球的变暖幅度应该比南半球更小,但观测结果恰恰相反,北半球的变暖幅度远高于南半球,这说明气候模式所模拟的温度变化趋势在纬度分布上的观测结果并不一致。第三,气候模式对区域尺度方面的气候变化,特别是对区域尺度上降水变化的预测非常差,有时不同的气候模式对同一区域降水变化的模拟结果可能会完全相反,因此不能依靠计算机气候模式对区域气候变化进行可靠的预测。第四,计算机气候模式也不能解释许多
观测到的气候特征,如极区温度变化,特别是南极的温度变化趋势与理论计算值不符。
全球变暖仍将持续
事实上,现有的观测证据表明,全球气候变暖的总体趋势并未停止或逆转,未来全球气候持续变暖的趋势还将持续下去。由于近百年来全球地表平均气温的变化并不是直线式上升的,人们平时所感知到的气候变化实际上是气候的趋势性变化与年际、年代际波动共同影响的结果,在全球气候以变暖为总体特征的变化趋势下并不排除在个别区域或个别时段出现气温下降的情况。例如,过去近百年来我国的全国地表平均气温升高了约1.1℃,但同期我国西南地区(包括云南东部、贵州大部、四川东部和重庆等地)却降低了0.45℃。又如,2010年4月全球地表平均气温比常年偏高0.76℃,为1880年以来同期的最高值,但我国陆地平均气温比常年同期偏低1.2℃,是1961年以来的最低值。因此,应当从全球范围和长时间尺度上来科学认识全球气候变暖。变暖并不意味着全球地表平均气温一定要一年比一年高,也不意味着地球上所有地区同步发生同样幅度的变暖现象。在全球气候呈现总体变暖的趋势下,在个别地区仍然会有可能出现个别较冷的时间段,但出现的次数会更少,冷的程度也不会那么剧烈。例如,2009~2010年的冬季,由于北极地区异常偏暖,暖空气进入加拿大,将冷空气向南推进,加拿大人度过了一个暖冬,但美国大西洋沿岸地区的天气则变得极端寒冷多雪;与此同时,其他一些地区则炎热得异乎寻常。因此,虽然个别地区或个别年份都有可能经历最冷或最热的天气,但作为一个整体,全球气候在最近的30年里一直沿着持续变暖的趋势在发展。
根据美国国家海洋大气管理局(NOAA)的最新观测资料,IPCC第四次评估报告以来的这3年(2007~2009年)全球平均气温也都处于有仪器记录以来的最暖10年之列,2010年3~6月是1880年以来最暖的几个月份,其中2010年6月是1985~3月以来连续第304个比20世纪平均温度偏高的月份。从今年的观测事实来看,2010年很有可能是1850年以来最热的年份。
目前,大气中温室气体二氧化碳的浓度仍然在以每年2个ppm左右的速度增加,2010年6月二氧化碳浓度已经超过392ppm;并且,由于海洋的热惯性作用,即使大气中温室气体的浓度能够保持稳定,未来一段时间内全球的气温仍然会继续上升。
难以准确预测的气候变化
大家都知道,在天文学中像日食、月食等天文现象是可以提前很多年就准确预报出来的,在海洋科学或水文科学中像是潮汐、洪峰等水文现象也可以提前作出准确预测,但对气候变化,人们却很难提前准确预测,只能预估出一个大致的趋势。
这是因为,在天文学中,太阳、地球和月球的运动是都可以作为一个质点来处理的,这些质点之间仅通过万有引力发生作用,万有引力的大小又仅取决于它们本身的质量和它们相互之间的距离;因此,决定这些质点运动状态的控制方程就非常简单,提前很多年就可以准确预测它们的运动状态。海洋中的海水流动虽然不能简单地作为质点来处理,但海水的运动也是遵从流体力学原理的,在已知的外力(如月球、太阳的引潮力)作用下,其运动状态也是容易预测的。
大气的运动就完全是另外一回事了。虽然大气从本质上看也是流体,但它是气体,气体是可压缩的(遵从气体状态方程);大气的组成中除了成分相对稳定的氮气、氧气等气体外,还有状态多变的水汽,水汽在大气中存在多达几十种的相变方式,通过不同的相变来成云致雨,这些都决定了大气运动状态的控制方程组会非常复杂,再加上大气所受到的外力也是难以准确预测的,因此人们不可能通过风洞或水槽之类的实验设备来研究气候变化,只能通过计算机气候系统模式来模拟和预测。
就目前的科学发展水平来看,计算机气候系统模式是最重要的气候预测和预估工具,气候系统模式本身以及利用模式来预估未来气候变化的趋势都是可靠的,但却难以提前对气候变化作出十分精确的预测。
因为气候系统从本质上看是一个混沌系统,这决定了它的运动状态存在一个可预报的时间尺度,超过这个时间尺度之后,由于混沌系统内非线性的误差增长会超过初始信号的强度而使预测结果失去意义。发现大气具有混沌特性的洛伦兹曾经打过一个比喻:南美的一只蝴蝶拍一下翅膀,其产生的气流扰动经过放大,最后会引发纽约的一场风暴。也就是说,即使初始误差很小,这个误差经过非线性放大,最后也会达到惊人的地步。
另外,对于混沌系统的预测同样具有不可重复性,即使是在相同的初始条件下采取同样的计算方法和计算步骤,最后得出的结果也是不会完全相同的。这好比一个人在高山上滑雪,虽然他每次都是从山顶的同一个位置滑下来,但到达山底的位置每次都是不同的。
此外,地球的大气还受到大气以外的其他因子变化的影响,这些系统目前并没有被我们很好的认识,因此,在气候研究和模拟中要对未来气候状况作出像日食、月食或潮汐预报等那样精确的长期预测几乎是不可能的。
让时间来检验
2010年2月23日,国际科学理事会(ICSU)了一份关于围绕IPCC第四次评估报告争论的声明,声明认为IPCC评估报告反映了当前对有关气候系统、演变过程以及未来预估的科学认识,肯定了IPCC评估报告是国际社会前所未有的、最全面的关于气候变化的科学评估结论。5月7日,美国《科学》杂志也刊登了255名美国科学院院士联名发表的公开信,信中对IPCC的评估结论给予明确支持,并指出科学结论总会有某些不确定性,科学永远不能绝对地证明任何事情;但最近的这些事件丝毫没有改变有关气候变化的根本结论。
气候变化是一门科学,其正确与否需要经过时间的检验。这让人们想起了有关爱因斯坦的一个故事,据说爱因斯坦的相对论发表以后,有100个教授签名联合反对相对论;爱因斯坦知道后说:如果能证明我错了,一个教授就足够了。
从这个意义上说,时间,也将会成为检验全球气候持续变暖论断正确与否的标准。尽管如此,面对频繁出现的极端天气气候事件,我们需要迅速行动起来,采取措施来降低气候变化对人类的威胁。
相关链接
“全球变暖”35年
35年前,也就是1975年8月8日,美国著名的气候学家、地球化学家华莱士・布勒克教授在《科学》杂志发表了题为“我们是不是处在全球变暖的紧要关头?”的文章。在文章中他预测,地球即将转入由于二氧化碳增加导致的全球变暖期。这篇文章的发表正式宣布了“全球变暖”概念的诞生。
关键词:干旱半干旱 全球变暖 气候变化
引言
举世瞩目的IPCC第四次综合评估报告指出,全球变暖已是不争事实。在整个20世纪,全球气温升高了0.6℃。
我国的干旱半干旱区主要集中在西北华北地区,占全国陆地面积达30%。自建国以来的气象观测数据显示,我国华北地区持续干旱化,于此同时西北和东北北部地区降水却趋于增加。80年代中期,全球变暖对我国的影响明显加快。我国干旱半干旱区的气候变化呈现出新的特点。
我国所属的东亚地区气候对外界变化的响应有敏感和脆弱的特点。近年来众多气象学者已经就建国以来的我国气候做了全面细致的分析。本文将就50年来我国干旱半干旱区的气候变化做专门的分析。
一、资料与方法
1.1研究区域和资料
对干旱半干旱区的划分依据主要是降水量。年降水量在200mm以下地区称为干旱区200到500mm称为半干旱区。本文将重点分析新疆,青海,河西走廊,宁夏,陕北和内蒙古等干旱半干旱地区。选用共25个气象站自1960到2009年共60年来的气温,降水量等气象观测资料进行分析。
1.2主要分析方法
1.2.1气候倾向率气候要素的趋势系数变化可用一次线性方程表示,即
Y=A0+A1*T, T=1,2,3……,N年
A1*10称为气候倾向率,单位为某气象要素/十年。
1.2.2函数拟合曲线用Cubic函数曲线形式,把各气候要素写成时间t的非线性函数
Y=B0+B1*T+B2*T^2+B3*T^3, T=1,2…..n年
通过三次拟合曲线可以很好的反应序列变化的阶段性特征,可以分析较短的时期如十年左右的阶段性变化特征。该函数上的阶段性极值可以定性分析要素变化的转化特征,极小值对应为要素值由下降转为上升的转型时间,反之为由上升转为下降的转型时间。
二、气象要素分析
2.1年降水量
表1 干旱半干旱区降水量距平(mm)
表1是我国干旱半干旱区具有区域代表性的7个站点的十年降水量平均距平值。通过计算各站点的降水量变化率,可以得出;50年来我国干旱半干旱区的大部分地区降水量有所增加。其中尤以北疆地区,青藏高原东北部最明显,例如乌鲁木齐和西宁分别达到了29.82mm/10a和16.75mm/10a。与此同时陕北高原,宁夏平原和内蒙古的中东部分降水量有减少的趋势。尤其是黄土高原北部降水量减少最显著,延安的递减率达到-23.36mm/10a。从时间上来看,80年代各地普遍经历了一次降水的突然减少,进入90年代降水又普遍增加。
2.2年均温度
表2 干旱半干旱区温度距平(℃)
50年来我国干旱半干旱区均表现出显著的升温。其中最显著的是内蒙古中东部,变化率达到0.4——0.5℃/10a,柴达木盆地和南疆盆地东部也在0.3——0.6℃/10a之间。青藏高原东北部升温幅度最小。
50年温度变化率显示我国干旱半干旱区在80年代普遍经历了一次气温突然降低的变化,此后温度快速上升。而90年代中期以后内蒙古西部、陕北和新疆温度迅速升高。进入2000年以后温度更是明显高于有气象记录以来的任何一个年代。
三、全球变暖的影响
3.1温度对全球变暖的响应
近100多年来,全球平均气温经历了:冷暖冷暖四次波动,总的看气温为上升趋势。全球气温在80年代中期突然升高。
50年来我国平均气温每十年上升0.22度。尤其是80年代中期以来我国大部分地区升温变得明显。80年代以前,我国干旱半干旱区的气温变化不大,甚至没有明显的上升趋势。宋燕,季劲均等认为80年代中期是我国气候变暖转折点。也就是说,80年代中期开始我国干旱半干旱区温度对全球变暖的响应更加显著。
在60到80年代,整体来看这一时间段,我国干旱半干旱区气温变化幅度不大。在1983~1984年,我国干旱半干旱区普遍发生了一次气温突然降低的过程。1984年之前的24年间各站点温度变化仅有0.2到0.5度左右,而84年之后的26年各站点升温幅度大多超过1度。银川更达到2摄氏度。变化率也与之对应,84年之前变化率多在0.2c/10a以下。84年之后普遍达到0.5c/10a以上的水平。多数站点后25年温度变化标准差大于前25年。较大的气温波动幅度意味着更多更频繁的极端气候事件,这与我国近年来极端气候事件越来越频发的观测结果相一致。这与宋燕,季劲均等的研究结果一致。证明80年代中期是我国气候变暖的转折点,也是从这个时期起,全球变暖对我国的影响更加明显。
理论来讲,气温升高必然导致蒸发量增加,而温度与降水的关系较为复杂,在降水没有显著增加的情况下,温度升高必然导致干旱,这对我国必然不利。另一方面,气温升高加快了高原冰川冻土融化,短时间内可能使内陆河流量增加,对于内陆灌溉农业区较为有利。在高原地区和山脉,雪线上升,扩大了高山植被的生存范围,使高原地区植物生长期延长。综合来看,气温升高对我国干旱半干旱地区有着巨大影响,具体的利弊关系还需进一步研究。
3.2降水对全球变暖的响应
降水对于维持我国干旱半干旱地区脆弱的生态系统有着决定性作用。也把握着干旱半干旱区经济发展的命脉。
近50年观测结果表明,我国干旱区的降水普遍有所增加,部分地区增加十分显著,如新疆北疆地区,青藏高原东北部。而半干旱区的降水却是减少的趋势,在半湿润和半干旱区附近的站点降水量基本上呈现减少的趋势。虽然各个区域的降水变化细节上并不相同,但总体来看,干旱区降水增多,半干旱区降水减少是近50年来我国降水变化的基本特征。尤其是80年代以后这种特征更加明显。
从地理位置来看的话,基本可以得出:50年来我国干旱半干旱区的降水量在贺兰山以西普遍有所增加,贺兰山以东地区则有不同程度的减少这样一个结论。
综合来看,我国干旱半干旱区的降水在80年代中期全球变暖显著影响我国后,降水的变化剧烈,极端天气事件的增多。这与我国近年来极端干旱和极端降水事件频发的观测结果一致。
四、小结
(1)近50年来我国干旱半干旱区温度有显著的升高趋势。气温线性拟合倾向率在0.087~0.626℃/10a之间。气温升幅最大的地区是柴达木盆地和南疆盆地东部。升温最小的地区是青海湟水流域。
(2)我国大部分干旱半干旱区的降水量都有显著的增加。除陕北,宁夏以及内蒙古中东部降水量50年来总体减少。其他地区都有不同程度的增加,其中北疆和青藏高原东北部增加最为显著。
(3)对全球变暖的响应。80年代中期是我国气候明显转暖的转折点。我国干旱半干旱区的温度在80年代中期以后显著升高。
降水的变化滞后于温度的变化。90年代之后贺兰山以西地区降水普遍有所增加,以东地区则是减少趋势。
参考文献:
[1]宋燕,季劲均.20世纪80年代中期全球变暖前后亚非夏季风特征分析.北京林业大学学报.2009,(2),pp:47-51.
关键词:气候变化;全球变暖;极端天气;海洋渔业
中图分类号:S915文献标识码:A
一、全球变暖与海洋渔业
全球变暖,顾名思义,就是说气温升高。由于人类大量使用化石燃料和乱砍滥伐树木,导致大气中二氧化碳、甲烷等温室气体的浓度升高,全球平均气温总体上升。相关资料显示,2015年全球平均气温为14.4摄氏度,为有记录以来的第15个高温年份,相比于整个20世纪,平均气温高了0.5摄氏度。这样的数据显示全球变暖已经变成大趋势。
对于全球变暖的科学论证并没有太多,最多的科学论证就是“温室效应”是导致全球变暖的主要原因,主要表现在人类生活、生产活动中排放大量的二氧化碳。温室效应是否是全球变暖的主要原因有待商榷,但是全球变暖对于海洋渔业的影响是明显的。
全球变暖导致两极冰山融化,主要是南极大陆的冰雪融化,北冰洋冰山变矮。两极冰雪是整个地球很大一部分的淡水资源储备,冰雪导致淡水大量流入海洋。文献资料显示,近半个世纪我国的沿海海平面比全球海平面上升的速度还要快,可想而知我国的海洋渔业面临的问题有多么严重。海平面上升将会影响到海水养殖面积,海平面上升得越快,海水养殖业面临的挑战就越大,生存环境就越艰难。
全球变暖导致海洋的含氧量降低,由于海水表面温度上升,海水的表层温度和其他部分的温差、内部之间的混合作用就会减弱,从而降低了海洋中氧气的含量,全球气温越往上升,海洋的含氧量就会越往下降。海水的含氧量下降,就会影响到海水中的鱼类资源,这将会对海洋渔业带来不小影响。
全球气候变暖导致两极的大量淡水流入海洋中,因此导致海水的盐性稀释。相关资料显示,密西西比河每年流入海洋的淡水为500立方千米;全球最长的河流亚马孙河流入海洋的淡水有5000立方千米。海水变淡也会影响到海洋鱼类的生存,从而影响海洋渔业的发展。
石油、煤等化工燃料的大量燃烧导致海洋发生化学反应,燃放排出的二氧化碳和海水进行化学反应,会破坏海水的酸碱平衡。有关数据显示,自工业革命以来,表面的海水酸性增长30%,这一变化是存在普遍性的。有研究认为,海洋的酸化将会影响到贝类等软体动物,而这些是鱼类主要的食物来源。如果贝类减少甚至消失,将会直接影响到海洋鱼类资源,对捕捞行业造成影响。同时珊瑚礁受海洋酸性影响也很大,对海洋旅游业的发展和影响也会很大。酸性增强使得贝类和珊瑚礁对酸碱敏感度高的物种生长发育越来越困难,这将对海洋渔业的发展带来巨大影响。
全球变暖导致海水的温度上升,会带来很多类型的病害发生。在长期处于平均温度高的环境下,海水养殖会出现充血病、溃疡病、烂鳃病这类病毒性疾病和寄生虫引发的指环虫病、孢子虫病、锚头蚤、车轮虫病等常见细菌性疾病,该类病害的出现对渔业发展会产生不利影响,还会使养殖户出现经济危机。相关研究表明,在全球变暖环境下,日本海域出现的海蜇数量越来越多,这会在捕捞过程中,出现“海蜇潮”堵塞渔网现象,影响海洋捕捞业的发展。高温环境还容易诱发大面积的“赤潮”,养殖时,鱼池会出现“水华”现象,捕捞时,海域出现“赤潮”现象。赤潮能够覆盖大片海域,争夺鱼类生长的氧气,从而导致一定海域大量的鱼类死亡。同时赤潮生物死亡分解大量的有毒物质,会对鱼类生存产生恶劣影响。
当然,气温升高和海水变暖对海洋渔业也会有一些有益的促进作用。气温的升高会缩短海水鱼类胚胎和胚后发育周期,缩短海洋渔业整体的生产周期。水温的不断的升高也可促进海水养殖活动中鱼类的新陈代谢,从而大面积提高养殖产量。水温的升高也会延长水产养殖时间,鱼类的个体成长更快,养殖产量提高。水温的升高也会使低纬度地区的养殖鱼类向中纬度和高纬度推广成为可能,改变海区生物群落和生物地理学的结构,使得一些有高经济价值但是又受区域限制的鱼类养殖摆脱区域限制成为可能。
二、极端天气与海洋渔业
极端天气指的是灾害性天气,主要由台风、暴风、龙卷风、暴雨和一些反常的自然天气组成。暴雨会降低海洋的表层盐度,淡化养殖区域的海水,形成不适应鱼类生存的环境,从而导致鱼类的大量死亡。同时暴雨、暴风等环境容易对养殖的鱼塘形成破坏作用,造成养殖户财产损失,严重的话还会危及生命。冬季寒潮来临,超过鱼类生存忍耐的极限,导致养殖的鱼无处可逃,最后被冻死;或者出现冷空气降临,海水结冰,冰块覆盖养殖的水塘和网箱,导致养殖鱼类缺氧而死;海冰遮挡阳光,海藻类植物消亡,以海藻为食的海洋鱼类和养殖生物因食物短缺而减产。
极端海洋气候以“厄尔尼诺”和“拉尼娜”为主要代表。海洋和大气两者之间由于不稳定的相互作用,从而形成“厄尔尼诺”现象,在赤道东太平洋附近洋面出现海水异常增温现象。全球的气候变化越来越大,“厄尔尼诺”出现的频率也越来越高,“厄尔尼诺”的发生周期一般是3到5年,每次的持续的时间也不是固定的,持续的时间是在一年以上。现阶段全球极端气候并没有得到改善,“厄尔尼诺”的出现频率和间隔时间形成反比,持续的时间更长,覆盖范围更广,危害程度更大,这使得“厄尔尼诺”对海洋渔业的发展影响更大。“拉尼娜”现象是和“厄尔尼诺”现象相反的,在“厄尔尼诺”出现过后,“拉尼娜”就会紧随出现,在中国,“拉尼娜”现象的出现使华南地区秋冬季东北季候风得到加强,冬天明显比正常年份更冷,所以说“厄尔尼诺”和“拉尼娜”对海洋渔I的发展影响都很大。
三、海洋渔业的应对策略
气候变化对海洋渔业的影响是长远而深久的,这需要我国的渔业相关部门采取相关举措加以研究,并提出应对措施,以促进海洋渔业的长远可持续发展。
渔业相关部门要做好自然灾害的信息收集工作,迅速而准确地灾害预警,以预防为主;及时收集自然灾害方面的信息,集中人力物力进行抗灾抗害,把自然灾害的影响损失降到最低。收集信息是非常重要的,因为在没有防备的时候灾难突然降临,造成的后果是严重而可怕的。
只有多开展抵抗自然灾害的建设活动,进行资源的储备工作,健全预防灾难应对体系,面临自然灾害时才不会出现人手匮乏、资源短缺现象。
针对不同区域的灾害问题,根据实际情况采取相对应的举措。出现海冰、“赤潮”等现象时,开展人工破冰和打捞工作,通过破冰增加养殖水池的氧气摄入量,为藻类植物创造良好的生存环境,从而给以藻类植物为食的养殖品种提供充足的食物来源。
四、结语
全球的气候变化影响着全球的海洋渔业资源,我国的极端天气现象相比其他国家和地区来说更加严峻,相关渔业部门应该重视环境影响因素,通过与环境部门的通力合作,共同维护我国的生态环境,使其向着更好的方向发展,并且制定实际有效的服务政策,为我国的海洋渔业保驾护航,从而促进该方面的经济发展。
参考文献: