全球变暖对博州地区气候与生态环境的影响

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  【摘要】博州地区气候变化与生态环境的历史演变过程及未来可能变化趋势是博州地区可持续发展必须面对的问题。通过利用博州地区4个气象站在近45a的气温、降水逐年月资料,采用相关分析及线性趋势分析等统计方法,分析了在全球变暖的大背景下,博州地区生态环境演变特征及其与气候的关系,指出了未来的气候与生态环境变化对社会经济发展将产生重要影响。研究表明:博州地区目前的生态环境正转向好的态势,山区、平原和荒漠区普遍存在升温的趋势,尤其是平原区升温比较明显。博州地区在升温的同时,其降水量也呈现上升的趋势。
  【关键词】气候变化;生态环境;全球变暖;可持续发展;博州地区
  【Abstract】The climate change and ecological environmental evolution in Boertala and their trends in the future are the important scientific issues for the sustainable development of economy and society.Thispaper analyzes the long-term (1960-2005) data of the annual and monthly temperature and precipitation observed by 4 meteorological stations on the statistical methods.The study resultsalso reveal that the ecological environment in Boertala is currently trending towards a good situation,and the temperature and precipitation increase will universally continue in the valley regions and the plains in Boertala.ome suggestions are put forward for the ecological environment conservation and the sustainable development bas ed on the characteristics of climatic change and ecological environm ental evolution in Boertala.
  【Key words】InBoertala;climaticchange;Ecologicalenvironment;global warming;sustainable development
  
  【中图分类号】G40-052.2【文章标识码】E【文章编号】1000-8594(2010)02-0025-03
  
  全球气候变暖已是不争的事实。在全球变暖的大趋势下,不同地区呈现出不同的响应。随着气候的波动,博州地区以正逆交错过程发生着变化。博州地区西向东依海拔高度的不同,降水、热量和土壤等自然条件具有明显的差异,从而形成了一个由山区--平原--荒漠构成的脆弱自然生态系统。人类活动和工业化过程使地球环境严重恶化,改变了大气成分,演化了生态环境。随着全球性变暖,地球环境的许多要素也发生了变化,这在博州地区地区反映明显,如湖泊萎缩、河道断流、沙漠化加剧、生物多样性受损等,导致水资源短缺,旱灾、洪灾、雪害、滑坡、泥石流等自然灾害增加。因此,维护博州地区自然生态系统的相对稳定,对维护绿洲的生态平衡和社会经济的可持续发展具有不可估量的作用。
  一、资料与方法
  联合国政府间气候变化工作组最新完成的一份报告草案称,从l860年到现在,北半球的气温已经平均升高了0.4~0.8℃,其中的20世纪是l 000 a来北半球气温升高幅度最大的一个世纪,而l990~1999年是l 000 a来北半球平均气温最高的l0a。20世纪的全球气候变暖己成为大气科学研究的个热点。利用中国气温等级资料研究了进l00a中国气温变化规律,表明中国的气温变化与全球有相同的时候,却并不总是一致。近百年来中国气温上升了0.4~0.5℃ ,略低于全球平均的0.6℃,中国与全球气温的相关系数在0.3~0.4之间。中国东北、华北及新疆的变暖可能与北半球一致,新疆从20世纪80年代以来,气温变化与全国、全球气候增暖趋势是一致的,也存在明显的季节差别和地区差别,冬季最为明显,北疆增暖幅度大于南疆。这里将利用博州地区温泉、精河、博乐、阿拉山口4个气象5站在近45a的气温、降水逐年月资料,用相关分析及线性趋势分析等统计方法,分析在全球变暖的大背景下,博州地区气候与生态环境演变的趋势。
  二、结果与讨论
  1、博州地区气候的年际变化。
  博州地区属中温大陆干旱气候,水资源缺乏但较为稳定,生态环境极脆弱,是经济开发的主要制约因素,由于独特的地理环境,形成立体型的多态气候,自西向东,年平均气温从-3.8℃上升到8.6℃,年平均降水量从228mm下降到104mm,从而形成了山区、平原和荒漠等多种气候态,有利于合理开发多种产业。
  全球性气候变暖在博州地区反映明显,呈明显变暖和变湿趋势,同时,春季低温冷害、夏季暴雨洪水等灾害性天气气候增多,洪旱频率增大,突发性天气气候事件增多,寒潮冷空气明显减少,沙尘暴减少。90年代平均气温与前30a平均气温相比,平均偏高0.6℃[7];冬季偏暖幅度最大,冬季平均气温比前30a平均偏高1.3℃。20世纪90年代年降水量与前30a平均值相比,平均增长了9.4%,主要是夏季和冬季。预计暖湿总趋势将维持一个相当年代期。如果预测正确,将会对经济发展带来一定的影响,但干旱总体特征不会改变,原因是升温导致蒸发增加,可抵消甚至超过降水增加的作用,助于解决干旱缺水的程度。
  博州地区的年平均气温具有缓慢上升的趋势,各区域振幅变化具有较好的同步性(图1左)。表1中列出了博州地区三大代表性区域年平均气温与降水量趋势方程及相关系数,在0.05的信度下,区域内的年平均气温趋势方程的相关系数均通过了显著性检验(t检验),说明了在博州地区的增温趋势明显;山区、平原和荒漠地带年平均气温趋势方程的相关系数分别为0.39、0.63和0.52;而它们的信度分别通过0.01、0.05的显著性检验。随着气温的上升,博州地区年降水量也有所增加,且各区域振幅变化具有较好的同步性,年平均降水量的变化除了平原区外没有明显变化趋势(图1右),其年平均降水量趋势方程的相关系数很低,不能通过0.05的显著性检验,山区和荒漠区年平均降水量趋势方程的相关系数通过了0.01、0.05的显著性检验。通过博州地区气温与降水量变化趋势方程可预测未来50 a气温与降水量的估计值。2050年博州地区山区、平原和荒漠区年平均气温预测值分别为5.2、9.0、8.1℃ ;而其年平均降水量预测值分别为368、260、172mm。可见,如果预测正确的话,未来50a博州地区降水量的增加比例要大于其气温增加的比例,这表明未来气候变化趋势对平原荒漠植被的恢复有利。但随着气温的增加地面蒸发量也会增加,因此干湿变化总趋势不会有太大的变化。
  表中相关系数的显著水平均采用t检验
  博州地区是典型的干旱半干旱地区,水资源是生态环境系统的核心。水资源的补给主要是山区自然降水和冰川融水。由于气候变暖,博州地区高山冰川融化量增加,水资源的增加将暂时有利于经济发展,但冰川如长期萎缩,将会严重影响冰川固体水库调节功能,并诱发灾害。90年代以后,博州地区突发性大降水增加,造成洪水频发,1994、1995、1998、1999、2001、2002年都出现了“暴雨、融雪型”洪水,这可能是地球气候变暖在博州地区的反映。博州地区是在向“变暖变湿”方向发展,但不可能改变整个地球的干旱特征。气候变化是有周期性的,而且由于研究尺度的不同,其周期长度也是不同的,现在全球出现的气候增暖的情形,是属于什么尺度周期的变化,仍在研究之中。
  2.2博州地区生态环境演变的总体趋势。
  气候变暖是一个全球性问题,它带来了一系列的环境演变,这必然对博州地区的生态环境产生较大影响。博州地区生态用水远远低于国际惯例要求,水资源处于生态环境系统的核心地位。受全球气候变化和干湿周期性变化的双重影响,博州地区的降水量普遍有所增加,十分有利于生态保护和工程建设,并促进了自然生态系统的修复过程。但由于该地带降水分布极不均匀,造成地表径流空间分布极不均匀,是形成山地、平原和荒漠三大生态环境系统和不宜于人类活动及生物生长的沙漠、戈壁的主要原因[8]。生态环境系统的原初相对平衡状态极易遭到破坏而恶化,又极难恢复或建立新的更加优化的相对平衡状态[9]。特别是最近20a中博州地区气候增暖、增湿,总体上说,有利于生态环境的保护与建设。但人类活动对生态环境有正、负两方面的效应。正效应是:由于开荒造田、兴修水利、营造防护林带、建设人工草地、控制排污量以及立法、执法检查等,扩大和稳定了绿洲;改善了小气候条件;提高了土地的生产性能;发挥了水资源的利用效益;增加了环境的人口承载能力。负效应是:由于盲目毁林开荒、毁草开荒、过度放牧、大水漫灌、“三废”增加以及没有树立可持续发展观、有法不依、违法不究、执法不严等,造成水量失衡、水盐失衡、水土失衡、自然生态失衡。具体表现为:河流断流,湖泊、水库干涸,地下水位下降;土地沙漠化;水土流失,土壤盐渍化和盐碱化;林地破坏;草地沙化、退化;水质咸化、矿化度提高;野生物种减少;大气污染指数上升。总体上说,绿洲化和沙漠化并存。既有人进沙退现象,也有沙进人退现象,在绿洲扩大的同时沙漠也在不断扩大。绿洲与沙漠之间的缓冲带在不断缩小。绿洲生态环境得到了改善,但潜伏着盐渍化、沙漠化和污染的威胁,绿洲以外的山地生态环境和平原荒漠生态环境总体上还是平衡失调甚至有恶化趋势。全球变暖对艾比湖水量的增加有密切的关系。 未来气候与环境变化对西部经济有重要影响[10],博州地区生态环境脆弱,未来降水量增加也不可能彻底改变这种状态,原因是虽然降水量有所增加,但由于随着气温的增加,地面蒸发量与植被蒸腾量也会增加,即该地区总的趋势不会有太大的变化[11]。将来受环境变化最大的是农业与农村,农业问题面广量大。传统农业生产的资源消耗量大,过度开垦、过牧超载等生产方式不利于可持续发展,也不利于迅速提高劳动生产率和农业经济水平,传统农业的抗灾能力很弱,对未来气候变化的适应能力较差,草原畜牧业尤为突出。必须充分估计未来气候变暖和自然灾害增加对农村经济社会发展的影响。
  三、结论
  近45a来博州地区的生态环境处于“局部好转,整体恶化”的状态,而未来半个世纪气候变暖对生态环境和社会经济将产生多方面的影响。生态环境系统是由互相联系、相互作用的大气、气候、水、土地、森林、草地、湖泊、生物等元素和山地、绿洲、荒漠三大部分组成,要坚持系统的整体性、层次性、结构性、专业性、阶段性、开放性、综合性。博州地区气候变化与生态环境演变的趋势表现在:
  (1)气候及生态近45a的总体趋势是温度上升、降水增多、植被增加、湖泊恢复。从2O世纪9O年代开始气温、降水与径流变化尤为突出,普遍向增加的趋势发展。根据遥感监测结果,艾比湖湖水面由1962年的499km2增加到2002年的1000km2,即近40a来波动回升了半个湖水面。
  (2)近45a整个博州地区总体植被指数提高了3.72%,绿洲区和前山带,植被指数增长>5%,总体植被指数在增长,但山区高覆盖度和中覆盖度的草场数量却在减少,其主要原因仍是过度放牧。
  (3)近45a农药、化肥使用量逐年增加,其污染程度亦逐年加重,应该引起高度重视。
  (4)博州地区生态环境保护以及经济可持续发展的核心问题是水资源问题,水在区域性水循环中的运动及转化、人类活动与全球变化对水循环的影响从根本上制约着博州地区生态环境的演变和经济的发展。
  (5)博州地区目前的生态环境转向好的态势主要是由于气候波动而进入多雨丰水期,此丰水期能够持续多长仍然在研究当中。但可以肯定的是本次气候波动并没有从总体上改变干早、生态脆弱的局面。
  
  【参考文献】
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  (作者单位:博州水文水资源勘测局)
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