下垫面条件变化对浙江省气候的影响分析

郑钧潆

(浙江省水利水电勘测设计院,浙江 杭州 310002)

1 问题的提出

自20世纪80年代以来,以气候变暖为标志的全球气候变化逐渐引起各国政府、国际组织和科学工作者的高度重视。1979年2月在世界气象组织(World Meteorological Organization,WMO)的发起下于日内瓦召开了第一届世界气候大会,气候变化问题首次登上国际舞台[1]。此次会议号召各国政府 “预见和防止可能对人类福利不利的潜在人为气候现象”,此后越来越多的国家和学者开始关注气候变化问题,其相关研究和国际议程也日趋频繁。如1997年通过了里程碑意义的《联合国气候变化公约京都议定书》(简称《京都议定书》或议定书),首次规定了缔约方承担的减排量和减排期限,该议定书2005年2月16日正式生效,至此气候变化问题进入京都和后京都时代;再如2009年12月超过130位国家和国际组织领导人出席了哥本哈根联合国气候变化大会,会议达成 《哥本哈根协议》,这是继 《京都议定书》后又一具有重要意义的全球气候协议书。

气候变化事关人类生存和发展,事关我国经济社会发展全局和人民群众的切身利益。积极妥善应对气候变化,既是顺应当今世界发展趋势的客观要求,也是我国实现可持续发展的内在需要。气候变化[2-3]不仅和各种自然因素有关,如太阳辐射变化、宇宙沙尘浓度变化、地球轨道变化、大陆漂移、火山爆发和植被变化等;而且还受到各种人类活动的影响,在人类活动中除了温室气体排放外,还包括城市化、人口膨胀、土地覆盖和土地管理、区域和地区的水源可利用性、水污染和极端水文现象(洪水和干旱)等。上述各种人类活动改变了全球地表反照率和生物地球化学循环过程,进而改变大气的成分和地表能量交换过程,最终对全球气候产生了广泛而巨大的影响。实际上,水土保持对上述多个因素都有涉及,甚至会有重要影响。比如在城市化过程中的绿化与城市生态建设、土地植被的变化、土地利用、水污染和水土流失后激发的极端水文灾害。

我国作为一个负责任的发展中国家,高度重视气候变化问题,成立了国家应对气候变化领导小组,并于2007年6月印发了《中国应对气候变化国家方案》。浙江省也是高度重视应对气候变化工作,2007年专门成立了浙江省应对气候变化领导小组,领导小组下设办公室,承担应对气候变化的日常工作。为全面贯彻落实《中国应对气候变化国家方案》,组织编制了 《浙江省应对气候变化方案》,明确了浙江省到2012年应对气候变化的目标、原则、重点领域及政策措施,以有效推动全省应对气候变化工作。笔者从与水土保持有关的土地利用、植被覆盖等方面考察了其对浙江省气候造成的影响。

2 土地利用对浙江省气候的影响

土地利用是人与自然交叉最为密切的环节,土地利用以及由此导致的土地覆盖变化必然影响生态系统的结构和功能,并通过生物地球化学循环过程,影响大气中的化学成分变化,进而导致全球性的气候变化。高学杰等[4]使用RagCM3区域气候模式,嵌套欧洲数值预报中心在线分析资料,对中国区域在实际植被和理想植被分布情况下各历时15 a(1987—2001年)的积分试验,探讨了土地利用对我国气候造成的变化。研究表明中国地区冬、夏季的季风环流加强;植被改变引起长江以南降水增多,黄淮、江淮气温降低,华南气温上升;中国北方降水减少,气温在西北部分植被退化的地区升高。这种结果和我国的气候现状基本一致,也可以看出土地利用情况的变化在研究气候变化时是相对重要不可忽视的。

浙江省地处东南沿海、长江三角洲南翼,现辖2个副省级城市,9个地级市,陆域面积10.18万km2,占全国国土总面积的1.06%。其中丘陵山地占70.4%,平原和盆地占23.2%,河流湖泊占6.4%,素有 “七山一水两分田”之说。近几年浙江省土地利用结构发生了一些变化:1990—2002年,土地利用类型主要表现为耕地、牧草地向居民点及工矿用地转化,如耕地面积由1990年的231.086万hm2减少到2002年的204.609 3万hm2;牧草地所占的比例相对很小,而且出现逐年降低的趋势。与此相反,园地和工矿用地面积呈相对增加趋势,园地由1990年的46.828万hm2上升到2002年的58.280 5万hm2;工矿用地面积上升较快,2002年的面积是1990年的1.64倍。沈叶琴等[5-6]在研究中发现居民点及工矿用地不但没有带来相关的生态价值,而且使生态系统遭到破坏,损害了整个生态系统的生态功能。李明阳等[7]的调查表明,浙江临安作为长江三角洲唯一紧靠大中城市的重点林业县级市,林分单位面积平均蓄积量从1983年以来一直呈下降趋势,1983年为38.25 m3/hm2,1989年降到36.60 m3/hm2,1994年仅为31.05 m3/hm2。随着工业化进程的加速,临安面临着一系列严重的森林生态环境问题,森林遭到破坏,就会导致水土流失、农田被毁、湖塘淤积,酿成严重的生态危害。

土地利用情况的改变将引起气候的变化,因此土地利用的变化是预测气候变化时不得不考虑的因素。根据资料显示,近50 a来,浙江省平均气温升高近1.2℃,增温速率为0.24℃/10 a,高于同期全国0.22℃/10 a的增温速率。尤其是1981—2007年,气候变暖明显加快,从季节变换看,对气候变暖影响最大的是冬季,春季次之,夏季最小;从地区分布看,西部地区升温不明显,浙北升温比较显著,东部沿海升温最显著。据预测,与21世纪初相比,到2030年浙江省年平均气温将升高0.65～0.77℃,其中冬季增温最为明显,夏季较弱;到2050年,气候变暖趋势将进一步加剧,全省年平均气温上升幅度为0.99～1.70℃,其中冬、夏季节最明显,而春、秋季节较弱。浙江省气候增暖不仅与中国甚至与全球的气候变暖趋势基本一致,然而较之全球又有其特殊性,如浙江省年内变化中冬季升温最明显,因此也反映出气候变化的复杂性。

3 植被覆盖变化对气候的影响

植被作为陆地生态系统的重要组成部分,在全球变化中扮演着重要的角色。一方面,热量和水分作为植物一切活动的能量来源和基本组成成分,是植被生长的决定因素;另一方面,植被通过生物地球化学循环对气候产生影响,而改变的气候又通过大气、植被和土壤等的物质和能量交换作用对植被生长产生影响。总之,植被对气候的影响已被广泛认识,研究认为气候中包含了植被对气候的反馈作用。曾红玲等[10]利用一个新的陆—气双向耦合模式 R42—AVIM,通过有无植被覆盖的对比试验分析,探讨得出全球植被的变化会对气候和大气环流产生潜在影响,认为这种影响不仅局限在陆地表面及近地层,还可以向上延伸到对流层的中高层。吕建华[11]将大气—植被—土壤之间的物理交换过程和植被生理生长过程耦合起来,动态地模拟大气—植被—雪盖—土壤系统物理量 (通量、状态变量、参数)以及植被生物特征量 (叶面积指数、生物量、生产力等)的季节和年际变化,模拟了沿东北样带大气和植被的梯度特征及其动态变化。研究发现,局地植被覆盖的变化对降水量及其分布、平均地表温度、环流场、土壤湿度和径流量等气候都会产生明显影响。

随着经济的高速发展,森林砍伐、城市化、将林地草原变成耕地等人类活动已明显改变了浙江省的地表覆盖。李洪伟[12]利用中分辨率成像光谱仪 (moderate resolution Imaging Spectrometer,MODIS)数据为主要数据信息源,对2000—2006年浙江省植被覆盖的动态变化进行定性、定量的分析研究,并分析了浙江省辖杭州、宁波、温州、嘉兴、湖州、绍兴、金华、衢州、舟山、台州、丽水11个市的植被指数变化趋势。研究表明,除了舟山、衢州以及丽水市外,其他8市的市区以及长兴、德清县,慈溪、义乌、温岭、瑞安市的植被覆盖变化很大,2006年较2000年下降了很多。7 a间经济越活跃的地区植被指数下降的程度越大,相对而言经济发展较慢的地区,植被覆盖率略有上升。高大伟[13]利用归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)对1982—2006年浙江省植被覆盖时空动态及其与关键性生态气候指标(生物热量指数和生物干湿度指数)的关系进行了研究。结果表明:研究期间,浙江省植被覆盖总体呈缓慢下降趋势,NDVI显著减少的地区约占全省面积的30.71%;生态气候指标与滞后1 a的NDVI显著相关,其中生物热量指数与NDVI呈显著负相关,生物干湿度指数与NDVI呈显著正相关,说明研究区湿度的增加可促进植被生长,而过高的热量对植被生长则具有明显的抑制作用。一般来说,植被覆盖对气候的影响不会改变全球基本的环流型,但局地植被覆盖的变化对降水量及其分布、平均地表温度、环流场、土壤湿度和径流量等都会产生明显影响,从而调节了气候[14]。浙江省位于中低纬度的过渡地带,洪涝与干旱是主要的自然灾害,在全球变暖的大背景下,未来浙江省降水和水资源时空分布可能会更不均匀,振荡明显。沿海、岛屿和金衢盆地因降雨量少而频发旱情,局部山区可能因短历时、强降雨而造成山洪等灾害。

4 结 语

THOMAS研究了近1 000 a的全球气温变化,认为工业革命之前的气候变化主要由太阳辐射和火山爆发等自然因素控制,工业革命之后人类活动的影响则成了主要因素。浙江省经济较发达,尤其是近年来伴随着城市化进程,人类活动对环境的影响日益明显,且内容复杂,其中土地利用和植被覆盖变化改变地表反照率和生物地球化学循环过程,进而改变大气成分和地表能量交换过程,最终对气候产生广泛而巨大的影响。自20世纪80年代以来,浙江省一方面大力开展以小流域为单元的水土流失综合治理,另一方面狠抓水土保持监督执法,对全省各类开发建设活动加强监督检查,有效遏制人为因素带来的水土流失对气候造成的影响。

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