全球氣候變化是導致青藏高原濕地退化的重要氣候背景,而氣候變化在高原上的超前和顯著的表現使得高原濕地生態系統承受著相對其他地區更為巨大的脅迫壓力。大氣中二氧化碳和甲烷等溫室氣體積累會加強溫室效應的影響,導致地球表面的溫度逐年上升,引起全球氣候變化。早在20世紀50年代就有科學家指出:如果大氣中的二氧化碳濃度增加1倍,地球表面溫度將增加2℃。自20世紀以來,地球平均溫度升高了0.4~0.8℃;到2100年,地球溫度還將上升1~5.8℃。青藏高原是同緯度帶中氣溫平均變率突出的高值區,擁有脆弱而更為敏感的生態系統。因其氣候和植被能對氣候變化做出迅速響應,一直被稱為全球的“氣象灶”和全球氣候變化的預警區。自20世紀70年代以來,全球氣溫呈持續增溫的趨勢,而之前研究表明,在溫度上升2~3℃以及與之相伴的降水量下降的情況下,亞洲干旱和半干旱區域的草地生物量將下降40%~90%。高原氣候暖干化與全球變暖有密切聯系。已有研究表明,全球變暖導致高原西北部干旱草原帶擴張的速率約為每年1.42km。如果年均降水量減少、年均溫度降低的情況繼續保持,高寒草原帶向南的擴張速率將會加快。這種擴張不僅導致擴張區域內植被蓋度的降低,同時引起該區地表生物總量的下降,進而直接影響當地牧業經濟等政策的修改與制定。
作為地球的第三極,青藏高原對全球氣候的任何一種變化都會表現得異常敏感。二氧化碳過度排放引起的溫室效應對生態惡化的影響要比地球上其他地區更為嚴重。隨著全球氣候變化和人為因素的影響,青藏高原生態環境在近40年出現了明顯的惡化趨勢,冰川大面積消退,土地荒漠化程度加重。由于喜馬拉雅山冰川的融化,河流將會在夏季出現短期到中期的流量增加;因為冰川的消失,隨后流量將會減少;溫度的升高也將可能導致湖泊水質下降,促進外來物種的入侵和蔓延。高原凍土層的減少,會導致高原泥炭地的減少,從而造成大量的二氧化碳不斷釋放到大氣中。同樣,蒸發量的增加和降水量的變化也對熱帶泥炭地產生不利影響。
高原氣候干旱化
近40年來,青藏高原年平均氣溫呈現出明顯的上升趨勢,年平均氣溫每10年上升0.366℃,增幅高于全國的5~10倍,而年降水量總體變化上有所減少。資料顯示,20世紀80年代,青藏高原年降水量雖停止了減少的趨勢,出現短暫增加,但在隨后的90年代又大幅下降,且降幅大于增幅。高原整體氣候干旱化趨勢明顯。青藏高原是世界上海拔最高的高原,也是全球氣候上的一個獨特區域。它的存在對整個北半球的大氣環流具有極為重要的影響。青藏高原年平均氣溫升高加劇了高原地表蒸發量的不斷增大。同時,由于年降水量的減少,青藏高原水資源供給支出多收入少,嚴重破壞了固有的水資源平衡。近年來,三江源生態退化、黃河源頭斷流、青海湖水位下降等一系列現象都是青藏高原氣候干旱化的具體表現。高原上的青海湖流域在近600年來的氣候變化向暖干方向變化,特別是20世紀50年代末期到90年代前期,氣溫平均上升了0.4℃。中國科學院寒區旱區研究所的專家研究結果表明黃河源區平均氣溫與全球變暖有著明顯的對應關系,受全球平均氣溫上升的影響,近幾十年來呈波動狀上升趨勢,尤其近10余年這種趨勢更為明顯。近40余年來,河源區氣溫平均上升了0.32℃,平均上升速率為0.08℃/10年,高于全球及我國平均氣溫的上升速率。氣溫的上升必然引起降水的變化,在內陸封閉環境條件下也促使蒸發量不斷增加,進而使流域內干旱缺水的現象日趨明顯。同時,氣溫升高,一方面增加了植被的蒸騰、散發,另一方面,使植被退化和土壤沙化,裸露地表的蒸發量必然增大;同時,由于氣溫升高,凍土層下移或完全消失,隔離地表水的能力大幅度下降,使大量的地表水下滲,減少了地表徑流的形成。據專家估算,50年代中期以來,黃河河源區徑流耗損量(蒸散發和下滲)平均以16mm/10年的速率上升。
河源區降水量近10余年來減少了近10%,至少造成20%左右的徑流量減少。
冰川消退
由于山地冰川對氣候變化相當敏感,有專家把冰川,尤其是山地冰川與小冰帽比作氣候變化的指示器。自19世紀末或20世紀初開始,在全球變暖的大背景下,我國現代冰川退縮現象非常普遍。近100多年以來,全球范圍內的山地冰川都發生了大規模的,但不連續的退縮,期間有3次中斷,分別為19世紀80~90年代,20世紀的20~30年代和60~70年代。20世紀40~60年代的退縮速度增大,近10年退化速度更大。最新研究表明,20世紀下半葉以來,由于冰川退縮造成的青藏高原的冰川水資源的凈損失量高達5869.24,相當于10條黃河的水量。在大幅度的氣候增溫條件下,如果長江-黃河源區的氣溫增加3℃,降水不變則可能會導致長度小于4km的冰川大都消失,殘留的冰川主要集中分布在唐古拉山的沱沱河流域和當曲流域,整個長江源區的冰川面積將減少60%以上。如果冬季降水增加20%,則會彌補部分消融的冰川,至2100年冰川面積將減少40%左右。有關資料表明,目前青藏高原的冰川面積已經由20世紀70年代的近48800km2,縮減至44400km2,冰川在經歷30個春秋后,面積減少了近4400km2,平均每年減少約147km2,總減少率達9.05%。在情況較為嚴重的帕米爾高原、喜馬拉雅山,冰川累計消減達到了原有面積的15%以上。黃河源頭地區的黃河阿尼瑪卿山地區冰川面積較1970年減少了17%,冰川末端年最大退縮率57.4m/年。長江源冰川近13年來也正以57m/年的速度后退。
“中華水塔”面臨崩塌的危險。調查發現,絕大多數冰川的冰舌處于退縮狀態,只有青藏高原腹地的羌塘高原和阿爾金山地區的冰川,反而出現了微弱的增長現象。全球性的氣候變干變暖,以及青藏高原迅速的隆升所帶來的微氣候變化,使降水量大大減少,直接導致了冰川的消退。而過度的放牧、水利工程建設等越發頻繁的人為干擾,無疑起到了雪上加霜的作用,間接加速了這種消退趨勢的發展。冰川的強烈退縮可以使冰川所儲存的水資源在短期內大量釋放,使得我國尤其是西北地區大部分冰川補給河流的水量在近期和不遠的將來有所增加,有助于綠洲和經濟建設的進一步發展。但隨著冰川的消融,融水達到一定程度后,則會開始逐年減少,冰川完全消失后,融水也隨之消失,這將給以冰川融水為基礎的社會經濟和生態系統帶來災難性的后果。
高原冰磧湖和通江或以冰川補給為主的湖泊迅速“擴張”冰磧湖的形成是氣候變化的結果,距今200萬年前的第四紀,高原上山坡和溝谷里的冰川挾著礫石,循著山谷緩慢下移,強烈地挫磨創蝕著冰床,形成了多種冰蝕地貌。氣候轉暖后,冰川逐漸退縮,就形成了冰磧湖。全球變暖,導致冰川消融速度加速,冰川融水量增多,河流徑流量增加,導致西藏許多高原冰磧湖迅速“擴張”,并不時有潰決現象發生,給生活在高原冰磧湖下游的居民帶來潛在生存威脅。青藏高原地區近年來降水也稍有增加,也加速了湖面擴展的趨勢。著名的冰磧湖皮達湖和龍巴薩巴湖以前面積小得在地圖上根本找不到,而現在兩湖的面積分別已擴大到0.12km2和0.22km2,容積分別達550萬m3和1031萬m3。1988年,兩湖間的距離有50m,現在相距僅有5m。
氣候變暖導致冰川融水的增加,使得通江或以冰川補給為主的湖泊也不斷拓展自己的領域。近40年來青藏高原變暖趨勢比平原地區明顯,氣象資料分析表明,從20世紀60年代到80年代,氣溫升高了0.6℃;而從20世紀80年代到2003年,氣溫升高了1℃。納木錯湖因近20年來湖區降水量增多,以及氣溫升高使冰雪融水增加,導致納木錯湖水位有所回升。至2000年,湖水面積比20世紀70年代增加了48.33km2。位于長江源頭和黃河源頭的許多通江或以冰川補給為主的湖泊都出現了擴張。位于可可西里的庫賽湖雖然在歷史時期存在退縮現象,但在近期內由于受到昆侖山冰川融水的補給量增加,湖泊擴展趨勢明顯,湖水淡化趨勢也非常可觀,湖水含鹽量自70年代中期的每升28.54g降至2000年的每升21.52g,湖面面積由70年代的253.2km2擴大到90年代的266.7km2。位于沱沱河沿岸的雅西湖,由于受冰川融水的影響,沱沱河夏季水量增加,水位抬高,河水倒灌入湖,導致湖泊面積明顯擴大,其面積由70年代的21.6km2擴大到90年代的28.5km2,湖泊在擴張過程中對湖岸的侵蝕痕跡依依可見,湖水含鹽量下降,與沱沱河的含鹽量相近。與楚瑪爾河相連的多爾改錯湖,其面積由70年代的142.5km2擴大到90年代的180.5km2,詳見表1。
表1青藏高原地區發生水面擴張的主要湖泊(面積>100km2)
湖名 | 20世紀70年代面積(km2) | 20世紀90年代面積(km2) | 擴張面積(km2) |
庫塞湖 | 253.2 | 266.7 | 13.5 |
霍通偌爾湖 | 258.4 | 263.7 | 5.3 |
納木錯 | 1937.03 | 1985.36 | 48.33 |
色林錯 | 1639.31 | 1799.20 | 159.89 |
赤不張湖—洞湖 | 832.72 | 903.83 | 71.11 |
唐古拉攸穆錯 | 831.75 | 833.56 | 1.81 |
扎陵湖 | 612.45 | 619.58 | 7.13 |
加仁錯—孜桂錯 | 545.02 | 563.21 | 18.19 |
阿雅格庫木庫里 | 603.16 | 640.33 | 37.17 |
錯俄木 | 263.30 | 270.81 | 7.51 |
多爾改錯 | 142.8 | 180.5 | 37.7 |
班戈錯 | 55.26 | 106.36 | 51.10 |
據武慧智等,2007;魯安新等,2005編制。
高原湖泊普遍發生退縮
盡管受冰川消融水補給的影響,少數湖泊具有擴展趨勢外,大多數湖泊均發生退縮。湖泊對區域環境的變化,尤其是區域氣候的變化十分敏感,如補給系數為100的湖泊,流域降水量減少或蒸發量增加1mm,可能會導致湖泊水位下降0.1m。在區域暖干化變化的氣候背景下,湖泊干化現象明顯,呈現出萎縮狀態,常在湖濱區殘留下湖泊的痕跡。青海湖是青藏高原上最大的湖泊,1956年其水位為3196.94m,而到1988年則降至3193.55m,共下降了3.39m,湖面面積減少了301.6km2。
鳥島和海西山原來是湖中的島嶼,因湖泊退縮,于1978年與陸地連成一片,現在島上棲息的候鳥不足20世紀60年代的1/5。每年流入青海湖的地表徑流量和地下徑流量為36.28億m3,而流域內的工業用水和農業用水總量僅1億m3左右,所以其萎縮和水位下降的主要原因是由于氣候變化所引起的。地處念青唐古拉山以北的納木錯年降水量300mm左右,但蒸發量卻達2000mm左右,雖有湖周高山冰雪融水和地表徑流補充,但水量仍呈入不敷出的情勢,并且呈現明顯的萎縮痕跡,濱湖8條古湖岸沙堤高低不等,最高的沙堤高出湖面近80m。
近幾十年來,受全球氣候變暖和趨于氣候暖干化的影響,長江源頭地區高原湖泊普遍處于退縮狀態,表現出湖泊面積不斷縮小,湖水礦化度增加,進而出現湖泊鹽堿化,直至湖泊消亡。氣象資料顯示,玉樹、果洛州和瑪多縣自60年代以來,氣溫呈上升趨勢,凍土地溫也明顯抬升,而降水量則呈下降趨勢。該區的蒸發量因氣溫升高而顯著增加,干暖化速度趨于加快,造成冰川不斷退縮,凍土不斷消融退化,湖泊趨于萎縮,湖水內流化和鹽堿化現象較嚴重。茍仁錯湖在60年代為一咸水湖,到80年代發展成為鹽湖,面積為23.5km2,現已接近干涸變為干鹽湖。位于可可西里地區的葫蘆湖,20世紀70年代末面積尚有30.4km2,現在已經不足原來的一半。位于沱沱河中游的瑪章錯欽,原為外流湖,由于氣候變化的影響已經逐步演變為內流湖,湖泊由于失去了河流水源的補給,導致湖面日漸消瘦。造成內陸湖泊萎縮的主要原因是近幾十年來在全球氣候變暖的大背景下,長江源頭地區也出現明顯的暖干化;由于氣候變暖,蒸發量增加,而降水量則不斷減少,從而導致湖泊水位下降,湖面縮小。西藏高原的湖泊萎縮現象也非常明顯,許多湖泊的湖面明顯縮小。其中藏北南部湖區的湖泊的退化現象最為明顯,依次為藏北北部湖區、藏南湖區和藏東湖區,湖泊萎縮強度有向高原腹地增大的趨勢,這和氣候向高原腹地愈來愈干燥的趨勢相一致。有的專家根據湖泊萎縮強度把發生萎縮的湖泊劃分為干涸型湖泊(如雪環湖、納克茶卡湖等)、半干涸型湖泊(如卡條湖及其青藏高原周圍的湖泊)、嚴重萎縮型湖泊(如佩枯錯湖、浩波湖、馬爾果茶卡湖等)和輕微萎縮型湖泊(如易貢湖、然烏湖等)。
加劇水資源供需矛盾
近20年來,黃河源區水域面積減少9.03%,約有23條河流干涸;湖泊面積退縮了5.28%,約有345個湖泊干涸,其中<0.5km2湖泊干涸最顯著,占總干涸湖泊的92.75%,1~10km2的湖泊面積萎縮巨大,占總萎縮面積的42.9%。根據黃河上游水文氣象站的觀測資料,中國科學院的氣候專家分析了全球變暖情況下黃河上游唐乃亥以上流域溫度、降水和徑流的變化狀況,并采用假定氣候組合對未來10年黃河上游唐乃亥以上流域變化進行了預測。結果顯示,黃河上游的溫度與全球變暖有著明顯的對應關系,近幾十年來,流域各個地方的溫度有不同程度的上升,受溫度上升和主要產流區域降水大幅度減少的影響,近10余年來黃河上游的徑流量呈持續遞減的態勢。黃河上游的冬格措納湖由于給香日德放水灌溉,加上自然干旱導致水位下降3m左右,瑪多縣的4047個湖泊中,已經干涸的有2000多個,有些已經瀕臨干枯的邊緣。黃河上游最近的10年,是自有氣象觀測記錄以來140余年中平均氣溫最高的10年,亦是黃河上游天然來水持續減少和自有水文觀測記錄近50年來徑流最枯的10年。自1956年以來,黃河源頭先后發生3次斷流,分別發生在1960年、1979年和1998年,表明黃河源頭的水資源日趨貧乏。相關研究表明,受熱條件的不同及大氣環流的改變,必然引起水分循環的變化和水資源在時空上的重新分布,進而影響區域生態環境和社會經濟的發展。近40年來,黃河源區的平均增溫幅度為每10年約0.08℃,尤其是20世紀90年代增溫幅度更快;而降水量則自20世紀60~90年代,降水量呈下降趨勢,但仍維持在300mm以上,雖然冰川退縮和降水都能補充湖泊、河流水源,但氣溫升高,蒸發量增加,湖泊和河流的水面蒸發作用加強,徑流減少。自1966年以來,黃河源區冰川儲量虧損了2.66km3,冰川水資源損失達24億m3,年均損失0.7億m3。根據黃河源區的水文站資料,1990~1996年期間,平均流量為516.8m3/s,比1956~1990年期間的35年的平均流量減少了23.2%。預計21世紀全球氣候繼續變暖,平均地表氣溫將上升1.5~4.5℃,全球氣候的持續增溫,勢必導致目前已十分緊張的黃河流域水資源供需矛盾更加尖銳。西藏的河流徑流量有減少趨勢,尤其以雅魯藏布江最為明顯。近40年來,由于氣溫上升,蒸散量增加,雅魯藏布江的徑流量減少了2.3%。冰川退縮,蒸發量增加,還導致了藏北許多小溪流出現斷流現象,很多溪流已經失去往日的風姿,蛻變為季節性河流。
凍土退化
隨著全球氣候的變暖,青藏高原的多年凍土層下移或完全消失。多年凍土的退化必將大大改變區域工程地質、水文地質和水文條件,進而影響凍土區的穩定性和植被格局的變化。現今青藏高原江河源區的各類型多年凍土面積約1.5萬hm2,在近30年來發生了不同程度的變化,導致多年凍土總面積縮小,與20世紀70年代相比,90年代青藏高原多年凍土總面積已經減少了近1600萬hm2;導致多年凍土上限下降、四周島嶼多年凍土界限向中心推移。青藏公路沿線和瑪多縣深度在20m以內的多年凍土溫度升高,造成凍土融區范圍擴大、季節融化層增厚,甚至多年凍土層完全消失。青藏公路島狀多年凍土南界向北推移12km,北界向南推移3km,瑪多縣城附近多年凍土界限水平推移15km。兩個地區的季節凍土區地溫升高0.3~0.7℃,多年凍土區升高0.1~0.4℃,多年凍土上限以2~10cm/年的速度加深,多年凍土下界上升50~70m。中國科學院的有關專家運用模型模擬了青藏高原多年凍土對氣候變暖的響應,結果顯示,目前青藏高原的多年凍土面積約150萬km2,相當于中國凍土總面積的70%,到2100年,在氣候變暖情景下,連續多年凍土和非連續多年凍土的界限將向北部移動1。~2。。由于氣溫升高,凍土不斷融化,導致連續多年凍土大面積的消失,非連續多年凍土將取代連續多年凍土的主導地位,占據青藏高原總面積的70%左右。也有專家指出在未來氣候變暖的情景下,青藏高原多年凍土在未來20~50年期間內不會發生根本性變化。當高原的氣溫平均增加1.1℃時,多年凍土總的消失比例不會超過19%,但當2099年高原氣溫平均增溫2.91℃時,青藏高原的多年凍土消失比例將會增至58.18%,消失嚴重的地區發生在高原的東部和南部,而僅僅在高原的西北部范圍內的多年凍土幸免遇難。由于氣溫升高會導致蒸發量的增長,所以多年凍土的消失和非多年凍土的擴張也將會加快青藏高原沙漠化的挺進速度。
近幾十年來青海高原凍土地溫顯著升高、凍結持續日數縮短、最大凍土深度減小、多年凍土面積萎縮、季節凍土面積增大、凍土下界普遍上升,高原凍土呈現出總體退化趨勢。其中凍土的空間分布表現為極穩定帶向穩定帶轉化,穩定帶向亞穩定帶轉化,亞穩定帶向不穩定帶轉化。多年凍土的下界普遍上升50m以上。受城市化建設帶來的“熱島效應”的加劇,以及青海湖水位下降“水體效應”削弱等影響,青海省的西寧市、海北藏族自治州剛察縣兩地凍土退化趨勢尤為顯著。有關專家認為,氣候變暖是造成青海高原凍土退化的主要原因,主要表現在氣候因子及其變化對凍土的影響起著至關重要的作用以及凍土對氣溫變化的響應最為敏感。凍土退化使這些生態環境功能減弱,而凍土影響工程建筑穩定性的地質功能增強,從而加速了高寒草場的退化、地表水資源的減少,并引發出更多的凍土區工程地質問題。
沼澤濕地退化
高原氣候暖干化導致高原濕地的退化,在氣候因素的影響下,濕地退化過程表現為濕地-沼澤化草甸-草甸-荒漠的演化趨勢。近40年來,黃河源、長江源、若爾蓋和拉魯濕地的年均氣溫和日照時數均有不同程度的上升趨勢,氣溫增加幅度分別為0.59℃/10年,0.39℃/10年,0.46℃/10年和0.35℃/10年。20世紀80年代以來,長江源、若爾蓋和拉魯濕地的生長季和年平均地溫—氣溫差都明顯增大,其中拉魯的地溫—氣溫差增加幅度最大。地溫—氣溫差增大,說明地表溫度上升快于同期地面氣溫的上升,地溫上升會直接導致下墊面蒸散發的加劇,造成土壤失水,使其熱容比減小改變了濕地地表水分平衡,導致濕地土壤干旱裸露、植被旱生化,腐殖質和泥炭層加速分解。生長季的地溫—氣溫差均高于年平均地溫—氣溫差,而蒸散發又主要發生在生長季,較高的地溫會導致濕地地表的耗水增加,因此,高原濕地的退化特征主要在生長季表現。在黃河上游的瑪曲縣由于降水量減少,氣溫升高,蒸發量增加,導致一些沼澤濕地變為礫石灘或草丘。如曼日瑪地區10年前水深達70cm的沼澤濕地,現在已經變為干旱化草甸。
氣候變化改變人類活動而間接影響濕地
由于氣候變化影響高原地區的水循環過程,降水減弱,干旱發生的頻率與持續的時間增加,使人類對氣候變化的反應進一步加大了對濕地的壓力。例如,人類對氣候變化的影響是通過攔河筑壩加大對淡水的利用,以滿足生產和生活用水。人類建壩可能會導致河流流量減少,湖泊干涸,以及水位更大幅度的波動,從而導致濕地功能的下降或喪失。
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