气候变化对中国海洋和海岸带的影响、风险与适应对策

蔡榕硕 刘克修 谭红建

摘要 本文评估了20世纪中叶以来全球和中国海洋气候驱动因子（致灾因子）的变化及其对中国海洋和海岸带的影响和风险。结果表明：①自20世纪中叶以来，海洋升温、海平面上升、台风-风暴潮，以及海洋热浪等海洋气候致灾因子的危险性（强度、频率和范围等）显著增加。②海洋升温引起海洋物候的显著变迁，导致中国海洋物种组成和地理分布发生变化，以及赤潮、绿潮和大型水母暴发性增殖等生态灾害频繁发生;中国沿海海平面持续上升对红树林和河口等滨海湿地典型生境造成威胁，频繁的海洋热浪引起热带珊瑚加速退化并屡屡造成海水养殖业的重大损失。③近几十年来，大规模围填海、污染物排放和过度渔业捕捞等人类活动增加了中国海洋和海岸带生态系统的暴露度和脆弱性，加剧中国滨海湿地面积的减少、湿地生境的退化、生物多样性和生态系统稳定性的下降，导致中国近海重要海洋渔业经济种类的低龄化、小型化，以及渔业资源的严重衰退。④海平面的上升还加大了海岸侵蚀、海水入侵与河口区咸潮入侵的影响，以及台风-风暴潮对沿海地区的洪涝灾害影响和对沿海经济社会造成的损失。⑤未来不同气候情景下（温室气体从低排放到高排放情景，RCP2.6，4.5和8.5），到21世纪末，中国海洋温度和海平面将有大幅度上升，可能成为全球海洋变化最为显著的区域之一，沿海许多地区当前百年一遇的极值水位事件将变为几年一遇甚至低于一年一遇（RCP8.5），沿海地区很可能面临更严重的灾害风险。为此，本文进一步分析并讨论了中国海洋和海岸带地区应对气候变化的若干适应对策措施以及不确定性问题，以期为保障中国沿海地区经济社会的可持续发展提供科学参考。

关键词 气候变化;海洋;海岸带;灾害风险;适应措施

中图分类号 P467

文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2020）09-0001-08 DOI：10.12062/cpre.20200645

工业革命以来，人类向地球大气中排放了大量的CO2、CH4和N2O等温室气体，占地球表面积约71%的海洋吸收了因温室效应而额外增加的约93%的热量，全球和中国海洋的温度和海平面有明显上升。20世纪90年代以来，全球海洋变暖的速度增加了一倍;21世纪以来，全球海平面加速上升，强台（飓）风-风暴潮、极端高温、海洋热浪和暴雨等极端事件明显增加，并对全球海洋和海岸带生态系统的健康以及沿海地区经济社会的可持续发展构成了严重的威胁[1-8]。中国拥有超过1.8万 km的大陆海岸线，渤海、黄海、东海和南海等面积约4.73×106 km2的边缘海[9-10]，宽阔的浅海大陆架，大量的河口、海湾和珊瑚礁，丰富多样的海洋生物，以及许多重要的渔场和渔业养殖区;而沿海地区仅占中国陆地总面积的14%，但聚集着全国42%以上的人口，60%以上的国内生产总值（GDP），沿海易受海平面上升和台风-风暴潮影响的低海拔区域面积达126 000 km2，因此，沿海经济社会的可持续发展面临气候变化的重大挑战。

2017年，中国政府启动了《第四次气候变化国家评估报告》（简称评估报告）的编制，开展了气候变化对中国海洋和海岸带地区的影响、风险和适应对策的评估。本文基于对海洋气候致灾因子的分析，结合国内外最新发表的研究文献，评估了气候变化对中国海洋和海岸带的影响和风险，分析讨论了中国海洋和海岸带地区应对气候变化的若干适应措施及其不确定性问题，提出了有关对策建议，以期为中国沿海地区经济社会应对气候变化和可持续发展提供科学参考。

1 全球和中国海洋气候变化

观测表明，气候变暖的影响已在全球的大陆和海洋及人类社会中发生[1-8]。20世纪50年代以来，全球陆地和海洋表面的升温趋势变得比以往更明显，北半球比南半球的变暖更显著，中国东部地区和邻近海域的升温速率高于全球平均（很高信度本文借鉴IPCC《第五次评估报告》中有关不确定性的评估方法，即根据基本证据和一致性（证据的类型、数量、质量、内部相容性和一致程度）的分析判定，评估关键发现和主要結论或结果的不确定性，并采用“很低”“低”“中等”“高”和“很高”等专门术语表示其信度水平，应用“几乎确定，99%～100%概率”、“很可能，90%～100%”、“可能，66%～100%”、“或许可能，33%～66%”“不可能，0～33%”“很不可能，0～10%”“几乎不可能，0～1%”等术语表述经评估的主要结论或结果的可能性;信度水平和可能性等专门术语以斜体字表示。）[11-14]。1958—2018年，中国近海区域（渤海、黄海、东海和南海）持续快速升温变暖，海表面温度（SST）上升约0.98 ± 0.19 ℃，远高于全球海洋平均（0.54 ± 0.04 ℃）。其中，渤海、黄海和东海及台湾海峡（简称为东中国海）变暖尤其明显，升温速度又快于相邻的中国东部陆地和其他海区（很高信度），冬、夏季的东中国海SST分别升高1.82 ± 0.25 ℃和0.92 ± 0.18 ℃，南海SST分别上升1.11 ± 0.18 ℃和0.79 ± 0.12  ℃（见图1）[12-13];海温上升引起中国近海特别是东中国海物候显著变化，春季和秋季分别提前到来和延迟结束（证据量充分，一致性高）[11，15]。

在气候变暖背景下，海洋从表层至深层不断升温变暖，海水受热发生膨胀;与此同时，占地球表面积约10%的陆地冰川和冰盖也因吸收热量不断融化，产生的淡水流入海洋，增加了海洋的体积和质量，并在2006年超过了海水热膨胀对海平面上升的贡献，海平面的上升也因此而加速（高信度）[2，6]。1980—2019年，中国沿海海平面上升速率为3.4 mm/a，高于同期全球平均水平，且区域变化特征明显。其中，中国沿海局部海平面的上升速率又远高于同期全国平均，如长江口吕泗和海南省海口验潮站的相对海平面上升速率高于其他地区（见图2）[16-17]。21世纪以来，影响中国的超强台风和风暴潮的发生频次显著增加，沿海极端水位升高、频率增加。统计表明， 2000—2019年，登陆中国的（超）强台风个数为40个，超过1980—1999年的2倍（18个）（本文应用中国气象局热带气旋资料中心数据统计），沿海极端水位高度有显著的上升趋势（很高信度）。

上述分析表明，在气候变暖背景下，全球和中国海洋的升温、海平面上升和台风—风暴潮等致灾因子的危险性（增加的幅度或强度、频率和范围等）显著增加（很高信度）。

2 气候变化对中国海洋和海岸带造成的影响与风险

2.1 对海洋和海岸带生态系统的影响与风险

1980年以来，中国海洋升温加剧了近海营养盐结构的失衡、海水酸化和低氧区扩大，长江口和珠江口的河口区及附近海域尤为严重;海洋变暖改变了海洋的物候，并影响生物生长发育的节律，导致海洋物种组成和地理分布变异，加剧了海洋生态灾害的暴发（高信度）[2-7， 12， 15]。其中，浮游植物群落结构演变明显，主要优势类群仍为硅藻，但受海温上升和营养盐结构变化的影响，甲藻/硅藻比例不断上升，东中国海赤潮、绿潮和大型水母暴发性繁殖等生态灾害频发，东海的赤潮呈现出年代际的增加（很高信度）（见图3）[12，15]，赤潮物种出现“多样化、有害化和小型化”的演变趋势，浮游动物物种多样性降低，海洋浮游生态系统稳定性明显下降，脆弱性上升（高信度）[12，15]。此外，在海洋变暖和人类过度捕捞的共同作用下，中国近海渔业资源严重衰退（很高信度）。重要海洋渔业经济种类呈低龄化、小型化（很高信度）。长江口渔场、舟山渔场和渤海湾渔场变化尤其明显。东中国海的带鱼和小黄鱼平均体长分别减短23%、32%，繁殖群体从2龄鱼为主变为1龄鱼为主，部分重要经济种资源接近枯竭，小黄鱼和带鱼等传统经济种类已无法形成渔汛[18-20]。

近几十年来，中国红树林、珊瑚礁、河口等典型海岸带生态系统呈现明显的气候脆弱性（高信度）[2-7， 12， 15]。红树林生态系统面临海平面快速上升和强台风增多的明显威胁[17];中国大陆和海南岛的近岸珊瑚礁消失了80%，南海的环礁和群岛的珊瑚覆盖率从60%下降到20%（证据量中等，一致性高）[21]。由于海平面上升和围填海等人类活动，中国滨海湿地面积锐减、生境退化严重、生物多样性下降;过度捕捞、大型工程建设和生境退化还导致长江口等重要河口区的生物群落失去恢复力和完整性。因此，在海洋气候致灾因子危险性增加的背景下，典型海岸带生态系统的暴露度增加，稳定性下降，脆弱性增加（高信度）。

在未来不同气候情景下（从温室气体低排放到高排放的情景，RCP2.6，4.5，8.5），全球和中国海洋还将大幅升温变暖（证据量中等，一致性高）。到21世纪末，东中国海和南海的升温幅度将分别超过3.24 ℃、2.92 ℃（RCP8.5），成为全球海洋升温最为显著的区域之一[22]。中国近海酸化、缺氧和营养盐失衡将加剧，中国海平面将进一步上升（证据量中等，一致性高）[23-25]，海洋气候变化致灾因子的危险性进一步增加。这将引起海洋物种组成和地理分布呈现更显著的变化，海洋生物资源分布格局将发生更大变化，如物种继续北移，有害赤潮、绿潮和大型水母的暴发等生态灾害有增加的风险，河口区滨海湿地、红树林和暖水珊瑚礁等生态系统将面临被淹没或消失（RCP8.5）[3，7]。东中国海的小黄鱼、鳀鱼等主要渔业资源中心将进一步北移[26，27]，黄渤海的玉筋鱼、大頭鳕等重要冷温性渔业资源将进一步衰退，甚至枯竭[28]，长江口和黄河口渔业生态系统健康水平将明显降低。预计到21世纪末，海洋热浪将更频繁，热带海域90%以上的珊瑚礁可能消失（证据量中等，一致性高）[3，7]。

2.2 对沿海地区经济社会的影响与风险

中国沿海海平面的上升加剧了海岸侵蚀、海水入侵和河口区咸潮入侵的影响（很高信度）。20世纪90年代以来，中国海岸线（大陆、台湾岛和海南岛海岸线）约有22%向陆地方向后退，损失的陆地面积达224.48 km2，其中，黄河三角洲岸线后退较显著[29-31]。近30年，广西壮族自治区防城港市受侵蚀的红树林海岸长度达4 km，最大侵蚀距离为122 m。2011—2015年间，河北省、山东省等濒临渤海的平原地区海水入侵距离达10～43 km，土壤盐渍化严重[32]。1990年以来，珠江口咸潮入侵次数虽未明显变化，但持续时间呈上升趋势;2017年1—3月，珠江口咸潮最大上溯距离超过50 km，影响广东省中山市南镇水厂取水达30 d[33]。

中国沿海海平面的上升还抬升了风暴潮的基础水位，遇天文大潮和强降水时，极易造成沿海地区严重的洪涝灾害（高信度）。1999年10月，台风“丹恩”袭击福建厦门地区期间，恰逢天文大潮高潮位、最大风暴增水和强降水等三者同时“碰头”，在风（向岸强风）、雨（强降水）、浪（巨浪）、潮（天文高潮位）、流（急流）等多致灾因子共同作用下，造成厦门市长达1 160 m的堤岸损毁，沿岸街区被淹，整个厦门市共计有700多人伤亡[34-35]。2013年10月，强台风“菲特”袭击闽浙等地，造成受灾人口达1 216万人，经济损失约631.4亿元（《中国气象灾害年鉴2014》），其中，浙江省余姚市全城有70%地区被淹，内涝达数天之久，受灾人口达83万人[36]。

21世纪以来，全球和中国近海海洋热浪增加（高信度）[1， 37-38];其中，2016—2018年，中国沿海地区的SST和气温不断出现有记录以来的最高值（很高信度）[37-38]，并造成沿海地区重大的经济损失（高信度）。仅2018年的7—8月，海洋热浪造成辽宁省沿海95万亩海参养殖受灾，经济损失68.7亿元。中国每年各类海洋灾害总损失高达百亿元量级（年均直接经济损失约120亿元），其中，2005年总损失约332亿元（见图4）[39]。预计未来趋于频繁的海洋热浪将很可能使得海水养殖业面临更大的威胁。

研究表明，气候变暖背景下近几十年来全球强热带气旋（强飓风和台风）强度增加，且趋于频繁，对全球许多地区构成重大灾害风险[40];登陆中国大陆地区的（超）强台风数量增加，强度变强，极向扩展（高信度）[41-44]。在未来不同气候情景（RCP2.6，4.5和8.5）下，全球气候将继续变暖，海平面将持续上升，并将引起强台风的数量增加，强度更强，达到最大强度的位置或登陆地点北移（证据量中等，一致性高）[1-2， 5-6， 35]，登陆中国的强台风数量可能更多，强度更强，向北偏移。这可能导致中国北方沿海地区更频繁地暴露在强台风-风暴潮的影响之下，并很可能进一步威胁中国沿海地区已建的核电站、滨海机场、港口工程、防洪排涝工程和石油平台等基础设施的安全。预估表明，未来全球和中国沿海海平面将显著上升，沿海许多地区的极值水位重现期将明显缩短，到2050年，全球沿海地区将约有1.5～2.5亿的人口生活在沿海高潮线以下;到2100年，长江口吕四验潮站和福建省厦门海域验潮站当前百年一遇的极值水位将分别变为几年一遇和低于一年一遇（RCP8.5）[2， 6， 23-25，32， 35]，这表明未来极值水位的变化很可能对沿海地区构成更严重的威胁，有重大的灾害风险。

综上分析，气候变暖背景下，过去几十年来，全球和中国海洋的升温、海平面上升和台风—风暴潮，以及海洋热浪等致灾事件（因子）的危险性（强度、频率和范围等）显著增加（很高信度），海洋和海岸带生态系统的暴露度和脆弱性增加（高信度）。并且，人类大规模围填海、污染物排海和过度渔业捕捞等活动加剧了海洋气候致灾因子的影响，增加了生态系统的脆弱性（很高信度）。在未来气候持续变暖和海平面继续上升的情景下，中国海洋和海岸带生态系统以及沿海经济社会的可持续发展很可能面临更严重的气候变化风险。

3 適应措施与不确定性讨论

3.1 适应措施基于气候变化对中国海洋与海岸带的影响与风险评估结果，如果仅保持当前的适应能力，到2050年，中国共有5个沿海城市（广州市、深圳市、天津市、湛江市和厦门市）因洪涝灾害影响的年均经济损失将位于全球20个损失最多的沿海城市之列[45]，并且，由于沿海海平面的上升，长江口沿岸低海拔地区如上海市的大部分地区将位于沿海高潮线以下（证据量中等，一致性高）[23-24]。因此，亟须采取更为充分的适应措施（高信度）：

3.1.1 加强海洋和海岸带生态保护机制建设，增强海洋和海岸带生态系统的气候恢复力

加强“陆海统筹”，严控围填海规模、污染物排海和过度捕捞，降低近岸海域富营养化，降低生态灾害的发生频次，提高海洋生态系统的健康;加强海洋保护区和相关机制的建设，依据海洋和海岸带物候的变化，采取动态的保护区和休渔时间;基于自然的解决方案[46]和采取“自然恢复为主，人工干预为辅”的原则，修复受损的暖水珊瑚礁和红树林等典型海洋和海岸带生态系统，以增强其适应气候变化的恢复力。

3.1.2 增进观测调查资料的共享，加强沿海气候灾害风险规划评估

鉴于气候变化对海洋和海岸带地区影响和风险的复杂性，亟须增进沿海地区流域水文、验潮站等观测数据共享，加强近岸灾害风险气候模式的建设，提升海平面上升影响和风险的预估能力;在沿海地区发展规划和重大工程建设中，加强重大气候灾害风险的评估，提高海岸工程和沿海重大工程的设计标准;加强海岸地区极端气候致灾事件早期预警系统的建设，加高加固海岸防潮和防洪排涝工程等海岸地区“软、硬”措施的建设;加强河口区径流和海平面变化监测，采取“削峰补谷，以淡压咸”的流域水资源调控措施，保障河口区上游用水安全，减缓海平面上升的影响。

3.1.3 提高公众参与保护海洋的意识，充分动员全社会应对气候变化

积极宣传并提高中国公众的海洋国土意识，提高公众积极参与保护海洋生态系统的认识;构建符合中国国情的气候灾害保险制度，建立气候灾害风险防御基金，应对国内罕见的超大气候灾害;积极推动商业性巨灾保险，根据不同地区的实际情况，开展地区巨灾保险，充分满足地区差异化保障需求;发展“一方有难，八方支援”的应对巨灾战略，全面提高沿海地区经济社会应对巨灾的能力。

3.1.4 发展主动应对气候变化、生态文明建设和防灾减灾的综合战略

从主动避让、强化防护和有效减灾等角度出发，对于人口密集和经济发达的沿海地区，提高海岸工程防护设计标准，加强海岸堤坝等工程防护设施建设;对于人口稀疏地区，采取搬迁撤离等适应措施，减少工程护岸设施建设，以利于海岸带生态系统的自适应;在加强围填海监督管理的同时，保护滨海湿地生境和海域环境，开展生态岸线修复与综合整治，推进海洋生态文明建设;在加强围填海区护岸工程建设的同时，加强地面沉降和堤防设施高程变化监测，控制沿海地区地下水的开采和地面沉降，减缓海平面上升的影响;构建沿海地区经济社会综合风险的动态管理体系，降低气候变化综合风险，保障沿海经济社会的稳定和可持续发展。

3.2 不确定性讨论

近年来，中国沿海地区开展了许多应对气候变化的行动，采取了多种积极的适应措施，如在近海和海岸带采取设立自然保护区、休渔季节和生态红线制度等措施，加强了应对极端气候灾害事件影响的能力。然而，未来海洋的变暖、海平面的上升和极端气候致灾事件的发生及影响存在很大的不确定性，并给决策带来相应的困难和风险。例如，虽然在以下若干适应对策方面仍可做出决策，但仍面临诸多的挑战（高信度）：

（1）基于充分考虑利益相关者的风险承受能力及不确定性，及时调整相关决策和适应措施;如对于风险承受能力较高者，可倾向于采用较小的不确定性范围（即灾害风险潜在影响和强度的可能变化范围），而对于风险承受能力较低者，则需要考虑更大的不确定性范围（高信度）[2，6]。

（2）基于适应的成本、收益和取舍的认真权衡，如土地利用规划、基础设施投入，加强向海的海岸工程防护或向陆的主动搬迁撤离等，可选择应对海平面上升及极端事件影响的对策措施（高信度）[2，6]。

（3）当前许多基于海洋减缓或治理的措施，如采取海洋“碱化”和大洋“施肥”等降低酸化的措施，存在有增加不良生态风险或移除至海洋的生物固碳经一定时间又返回到大气中，而采取保护海岸带“蓝碳”的储碳，仅能抵消当前温室气体的排放量约2%，减缓效果较有限（高信度）[3，7]。

4 结 论

本文主要基于2015年中国政府发布《第三次气候变化国家评估报告》以来发表的学术文献和国内外权威气候变化评估报告，采用了IPCC《第五次气候变化评估报告》不确定性的处理方法[47]，分析评估了20世纪中叶以来全球和中国主要海洋气候致灾因子的变化，综合评估了气候变化对中国海洋和海岸带生态系统和经济社会的影响与风险，讨论了中国海洋和海岸带适应气候变化的对策措施。主要结论如下：

（1） 气候变暖背景下全球和中国海洋气候致灾因子的危险性有明显的增加（很高信度）。

（2）气候变化已引起中国海洋和海岸带生态系统出现明显异常，海洋和海洋生态系统的气候暴露度和脆弱性不断增加（高信度），包括海洋物种组成和地理分布的变迁、生态系统的退化、生态灾害的频繁发生、渔业资源的严重衰退，以及海岸侵蚀和海水入侵的加剧;与此同时，气候变化已经对沿海地区经济社会的可持续发展造成了严重的影响，并带来很大的风险（高信度）。

（3）人类大规模围填海、污染物排海和过度捕捞等活动增加了海洋和海岸带生态系统的脆弱性，加剧了气候变化的影响和风险（高信度）。

（4）在未来气候情景下，特别是在温室气体高排放情景下（RCP8.5），中国海洋和海岸带地区很可能面临更严重的气候变化综合风险，亟须采取更充分的适应对策措施，以降低未来气候变化的影响和风险（高信度）[2，5-7， 35， 48]。然而，海洋和海岸带地区在应对气候变化方面，无论是政策、机制，还是行动，仍面临着许多的挑战（高信度），有待今后更为深入的研究和实践，以提高适应与减缓气候变化影响的效果。

致谢：本文参考了《第四次气候变化国家评估报告》第二卷第四章：“气候变化对海洋和海岸带的影响、风险和适应”初稿的部分内容，并借此机会感谢参与该章工作的各位作者：韩志强、纪棋严、李新正、李文善、刘素美、齐庆华、佟蒙蒙、王慧、徐焕志、左军成（按姓氏拼音为序）。

（编辑：刘呈庆）

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