南极考察回顾及今后极地研究展望

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来自: 菏泽民间智库(拆下肋骨当柴烧) 2016-11-12 19:49:44

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    菏泽民间智库 (拆下肋骨当柴烧) 2016-11-12 19:50:10

    可预见的青藏高原环境大变化
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    作 者:
    施雅风院士+关注

    作者简介:

    原文出处:
    《科学时报》(京)2000年第0508期 第②页

    期刊名称: 《生态环境与保护》复印期号: 2000年03期
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      在国家决策实施西部大开发战略之际,一切长远的基础设施,如铁路、公路和水利工程、地下资源开发和农、林、牧业发展以及城市建设,都要和生态、环境的保护改善协调进行。我国西部的大部分地区,特别是青藏高原气候寒冷干燥,生态环境脆弱,更要密切注意气候与环境变化的大趋势和人类活动增强对生态和资源的影响,要正确地评价估计这种趋势,预筹适应和可持续发展的方略,力求避免可能出现的不利行为。
      青藏高原变暖趋势大于全球平均趋势
      由于全球工业化和森林砍伐的后果, 大气中温室气体二氧化碳(CO[,2])的含量已从200年前280ppmv,增加到现在的370ppmv, 甲烷(CH[,4])含量也有相应增加。据南极Vostok站冰芯揭示,过去40 万年4次冰期间冰期旋回的CO[,2]含量变化记录,间冰期CO[,2] 都未曾超过280~300ppmv的“硬止步”,现在CO[,2]以年增长1.5ppmv速度上升,并肯定在21世纪还将继续迅速上升,这就为全球继续变暖提供了强大的驱动力。现在已知过去一个世纪中世界平均温度上升了0.7 ℃,而90年代是过去1000年中最热的10年。
      政府间气候变化委员会(IPCC)曾在1995年评估报告中预测,温室气体增加可导致2100年左右全球平均温度比20世纪1960~1990年平均温度增加1℃~3.5℃,最佳预测值为2℃。最近消息, 由于二氧化碳排放量的大量增加,IPCC预测到21世纪末的升温值将达到3.8℃, 即为过去预测值的一倍,达到4℃左右。据历史资料比较, 青藏高原和中国北部气温变化程度都大于全球平均值。17世纪小冰期盛时西部6 个有代用记录地点的温度平均比现代低1.3℃(出入于0.6℃至2℃), 远超过Jones等(1999)推算全球同时期变化值0.5℃~0.8℃。20世纪80 年代的北半球平均温度比60年代升高0.4℃,而青藏高原97个气象台站从1950 年开始的记录在1955~1996年间,平均温度线性上升率为0.16℃/10年和冬季温度上升率达0.32℃/10年,明显超过北半球的上升率。英国的气候预测中心(Hadley center)发表的第二代海气耦合模型模拟指出,21世纪末青藏高原较20世纪末期的升温在3℃左右。 如果实现这样的快速变暖是过去1千年未曾有过的。
      多年冻土大幅度融化将影响高原一系列基础设施
      快速变暖势必导致冻土和冰川大幅度融化消失, 李新和程国栋(1999年)研究高海拔多年冻土对全球变暖的响应模型, 认为冻土下界的高度,正以160m/℃的趋势上升, 青藏高原多年冻土面积为1350000km[2],厚度从数十米至200米,预期到2009年、2049年和2099年,模拟温度分别升高0.51℃,1.0℃和2.91℃,其中最大升温地点,可分别达1.62℃、2.99℃和5.45℃,届时多年冻土将比现在分别减少8%、19 %和58%。按前述IPCC最新预期,21世纪末升温4℃左右, 则上述多年冻土减少值还是偏低的。可以推出青藏高原多年冻土在21世纪将大部融化以至消失,这为冻土区铁路、公路、水利工程、管道工程等设计出了难题,特别是拟建中的青藏铁路跨越广大冻土区,如何正确设计?21世纪可说是青藏高原多年冻土处在融化过程中的世纪,过去一套用提高路堤、架空结构、保护冻土、稳定基础的办法,可能不适用了。那么如何适应实际变化趋势,提出一套新的设计方案呢?如何改善高原上多种基础工程设施呢?这将是冻土工程学家的一项重要任务。冻土融化消失导致原冻结在土中的水分蒸发流失,使草场恶化,沙漠化土地增加。
      冰川大萎缩将严重影响水资源的稳定性
      冰川是高山固体水库,或者说是西部干旱区的水塔,是西部地区河流水资源比较稳定的重要因素,经过寒区旱区环境与工程研究所冰川编目组对逐条冰川编目统计结果,我国西部高山区有冰川469298条,冰川总面积59406km[2],储水量约44700亿m[3],其中82 %分布于青藏高原周围和内部山区,这个面积比小冰期盛时减少约11600km[2]左右,如果在20世纪70年代还有局部冰川在扩大前进,现在则所有冰川都处于退缩状态,设21世纪升温至2030年、2070年和2100年分别比现在提高0.8 ℃、2.0℃与3.0℃,冰川面积将分别减少12%、28%与45%,其中西藏东南部和横断山区的海洋型冰川可能会减少75%,青藏高原西部的极大陆型冰川减少20%左右,介于上述两类间的亚大陆冰川减少43%左右。如果21世纪升温达到4℃左右冰川面积减少便可能高达60%以上。 这样规模的冰川面积的萎缩对西部河流的补给和流量变率都将产生重大影响,大致前期因冰川融化,以冰川融水补给河流水量增加,水资源变得较为丰富,后期冰川面积大减,融水量会迅速趋于减少,水资源量就变得少了。上述两种趋势的转折点有待于研究清楚,才能做出正确的预测。可以设想转折年代在各个地区和各个冰川都是不同的,有待详密监测研究。
      暖干化延续到何时结束?
      全球变暖使更多的水汽从海洋与陆面蒸发,促进水循环,增加降水,但降水变化比温度变化复杂得多,在旱区、半干旱区以至半湿润区,气候的干湿变化,不能简单归因于降水变化,而应综合取决于降水和蒸发的平衡状态。当温度、降水和蒸发都在增加,而蒸发的增加量超过降水增加时,气候就是呈现暖干状态。反之,降水增加超过蒸发增加,气候就变得暖湿,但是蒸发量的恰当计算,甚为困难。作者曾于1990年撰文指出,根据冰川与内陆湖泊萎缩状态,判断19世纪末至今,亚洲中部气候呈现暖干化趋势,这种趋势可能延续到21世纪上半期。现有资料表明,在西北和青藏高原大部分,这种暖干化趋势确实存在,青海湖水位的继续下降就是明显的证据。可可西里地区的苟仁错1990年湖面积23.5km[2],平均水深1.3m,至1998 年已完全干涸,湖表层转化薄层结晶盐饱和卤水。玛多县境原有4077个小湖,现已近半数干枯。康尔泗对从祁连山流向甘肃河西地区的黑河与疏勒河模拟1990年代至2040年代的径流变化,在气温变暖1.2℃,降水增加20%左右,蒸发量增加16% 左右条件下,在冰川少的黑河、冰川融水补给由原来的2.8%,增加为3.8%,积雪融水补给则由原来的35.8%减为26.3%,年径流量在1990年至2020年略有增加,而2030年至2040年则略有减少,增减值都不超过8%; 在冰川较多较大的疏勒河,冰川融水由49.3%增加为62.7%,而积雪融水由39.1%减为35.9%,年径流量在前20年有些增加,后40年趋于减少,但增减值未超过5%。黄河上游的径流变化较大,1990~1996年的7年平均流量在流出青海省时为527m[3]/s,比1956~1989年的34年平均径流量677m[3]/s减少了22.7%,是黄河下游断流现象严重的一个重要原因。在距今6000~7200年前的全新世大暖期鼎盛阶段,青藏高原温度比现代高3℃至5℃,夏季风强大,降水量远比现代丰富,大多数湖泊湖面上升扩大与湖水淡化,西藏南部现代封闭湖泊多能外流,暖湿气候十分有利于人类活动。如前述预期4℃左右的升温值在21世纪末出现, 那从温度条件上就接近于全新世大暖期了。上述英国气候预测中心( Hadleycentre)曾模拟2080年青藏高原大部、西北、内蒙古至东北降水比今有大幅度增加,可能达到的增量为1—2mm/日,但高原西南部和印度大部降水量减少的减量为-1mm/日以内。 降水量的变化比温度变化更难于恰当估计。显然,21世纪后期青藏高原有从暖干化转为暖湿化的可能性,但是否能肯定出现,要做更多的研究。
      草场退化与沙漠化迅速发展
      青藏高原的自然植被主要为高寒草甸草地,面积约达1.2 亿公顷,年产青草2亿吨,养育1300万头耗牛,4000 万只绵羊及其他食草畜类,提供大量羊毛、肉食和鲜奶及制品,由于气候暖干化。更主要由于人为作用,牲畜增加迅速,草场超载过牧, 普遍出现退化, 如青海湖区至1987年底各类退化草场面积已占草场总面积的36%,产草量和品质均有下降;黄河上游玛多县1999年统计退化草场占全县草场总面积70%,仅1998年冬至1999年春有33%的牧户因冬季草场缺草少水而举家迁走。统计青海省退化草场面积占草场总面积的19.4%,其中49%达到中度和严重退化,产草量比50年代下降了30%—60%。在西藏那曲地区,退化草场占天然草场面积22%,其中中度、重度退化占42%。在各类草地中主要分布于年冻土区内的高寒沼泽化草甸退化最为严重。在植被减少,冻土萎缩,干旱和大风袭击下,风沙和沙漠化迅速扩大,青海省沙漠化土地1977年比1959年扩大了193万公顷,年增长10.7 万公顷即18%。西藏自治区境内沙漠化土地面积也发展到2047万公顷,占全区土地总面积的17%,广泛分布于68个县市境内,沙漠化土地绝大部分达到中度和严重程度,其中拉萨市现已有沙漠化土地17 万公顷, 预期到2025年将增加到28.9万公顷,即从占拉萨市土地的5.86%增长至9.98%。日喀则地区已有沙漠化土地332.89万公顷,占土地总面积的1.22%。由于气温升高、降水减少,人口增长,人为滥垦、过牧和滥樵为主的人类不合理活动扩大,青藏高原上的沙漠化过程呈现加快趋势。以上所说草地退化与沙漠化的迅速扩大主要由于人为作用导致的,气候暖干化与冻土融化则是不可忽视的自然因素,虽然预测研究资料很少,但可以肯定人为对策措施有一定的作用,如大规模培育人工草场,严格限制滥垦、过牧等措施。但在青藏高原环境严酷,经济落后,人口增长而科学技术一时还不可能迅速提高的条件下,草地退化与沙漠化还将有相当扩大,短期内难于完全遏制。
      青藏高原的大部分高寒干旱气候特色导致生态系统脆弱性,对由于人为作用下温室气体增加(可能还有臭氧层减弱)所致的气候变暖特殊敏感性,已经可以预期21世纪变暖幅度大于全球平均趋势,可以初步推算高原大范围冻土和冰川将大部分融化以至消失,会对高原上多种基础设施和涉及西北以及黄河长江的水资源的产生重大影响。气候变暖促进全球水循环,历史气候资料显示降水增加晚于气候变暖的滞后时间以十年计至百年计,而蒸发旺盛生效更快,20世纪开始的气候暖干化,可能在21世纪还延续相当长的时间,何时能转为暖湿气候,现在还不能具体指明。由于人口增加,人为驱动的开垦、过牧和毁坏天然草地及森林活动,叠加在气候暖干化趋势上,使草地退化和沙漠化扩展急剧增长,虽然还缺少定量的未来预测,但在21世纪相当时间继续扩展,仍是难于避免的,其结合冻土和冰川、湖泊萎缩共同的反馈作用,有可能延缓暖干化趋势,增加了经济发展的阻力。
      可以肯定,青藏高原在21世纪将出现气候环境大变化,大变化会带来本文涉及内容以外许多问题,如自然灾害的加重,疾病的流行等,也会带来某些好处,如作物生长期延长有利于农业的发展,问题是很复杂的,需要逐个研究弄清,这是一个区域性的地球系统工程,在规划设计西部大开发之际,需要给予足够的重视。

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