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1、2 3 0 气候变化与气候变异、生态一环境演变及可持续发展 海岸带低海拔大城市气候生态环境 问题与可持续发展对策思考 杨秋珍徐明端义宏 ( 中国气象局上海台风研究所上海2 0 0 0 3 0 ) 关键词：气候海岸带低海拔大城市生态环境问题对策 1引言 从大气圈、水圈、岩石圈到生物圈，人类活动与自然变异的叠加作用，不仅改变了气候、空气质量， 也改变了碳氧平衡和物质循环和能量流动，干扰了动植物的生存环境与分布情况，甚至影响到人类自 身的生理和生活状态。上海正朝着世界现代化大都市迈进。而生态型城市建设是其综合竞争力的重 要标志。政府部门高度重视城市生态环境保护，制定了环保规划，开展了一系列重大环境整
2、治工程，城 市面貌焕然一新。但是作为滨江临海的低海拔大城市，面临的生态环境问题依然严峻。 2 现状与存在问题 2 1 受全球变化影响的气候生态环境问题 受全球变化联动影响，上海天气、气候特征较之以往有明显的不同。自上个世纪，特别是2 0 世纪 8 0 年代开始，处在一个持续增暖的过程中。9 0 年代以来温高雨多特征尤为明显，年平均气温比常年高 出1 以上，年均气温与四季气温均创下了自1 8 7 3 年有记录以来最高值。近十多年降水量比常年与 上世纪6 0 8 0 年代明显增加，尤其在6 8 月，暴雨的出现频次比前3 0 年增加近一倍。强对流天气趋 于频繁。全球变暖引起的海水热膨胀与冰雪融化所致
3、的海平面升高，在上海尤为显著，对岸带区经济 社会生态系统构成威胁。 2 2 大城市快速发展带来的气候生态环境问题 2 0 世纪9 0 年代以来，上海市区面积扩大了4 倍多，市区常住人口增加了7 4 7 。伴随城市扩张， 高层、超高层建筑造成的“水泥森林”与人工硬质路面增多，耕地面积快速减少。目前全市耕地仅为 2 7 0 7 1 0 4 h m 2 ，1 9 9 9 年以后人均耕地基本保持在0 0 2 2 h m 2 水平。下垫面的巨大变化改变了辐射平 衡、能量传输过程，引起城市带及周边各圈层间的物质交换及能量循环发生变化。而汽车、空调等的急 剧增加，加重了对局地气候的影响。城市活跃的人类活动带
4、来的气候生态环境问题主要有： 2 2 1 城市的热岛、雨岛等效应 城市扩张、经济发展，人口高度集聚，城市活跃的人类活动增加了能源消耗，加大了温室气体与空 气污染物排放，导致城市的热岛、雨岛、混浊岛明显。自2 0 世纪9 0 年代以来，上海城市热岛呈范围扩 大，强度增强趋势。夏季3 5 以上天数从3 0 年平均的9 天上升到近1 0 年来的1 7 天左右。虽近年城 区绿化增大有所减缓热岛效应，但尚未根本扭转。2 0 0 3 、2 0 0 4 年夏季连续两年出现了有气象纪录以来 极为罕见的持续高温，导致能源供应吃紧，给供电、供水系统带来巨大压力。而城区N O 。、S O 。、C O 、粉 尘等吸收
5、长波辐射，与大气逆温层一起相互作用，汛期暴雨( 雷暴雨) 显著增多，其中位于下风方市区 东北部地区比其他地区要多1 至5 次。由于城区大范围人工地表切断了自然的水循环过程，使得遭遇 暴雨时城市排水问题更为严峻。2 0 0 1 年上海盛夏时节发生了5 5 年不遇的特大暴雨，造成3 万多户企 海岸带低海拔大城市气候生态环境问题与可持续发展对策思考 2 3 1 业及家庭进水，仅保险理赔金额就达1 亿元。另一方面则影响地下水的补给，加剧地面沉降及水质性 危害。大气污染物经雨水淋溶后，流入江海，污染水体、土壤，进人生态系统循环，引起其他生态环境危 害，是上海水质型缺水的一个原因。 2 2 2 城市“大风
6、岛”现象 上海的大风主要由台风与强对流天气引起，极值大风由台风产生。台风大风地区分布总体由海及 陆减弱。但由于台风大风风向多是北一东南风向，而浦江两岸大量的高层超高层建筑，使黄浦江成为 东南西北向流体狭管，使得市中心增风效应明显，出现大风频数与极值风速增加的“风岛”现象。加剧 了上海中心城区的风灾。2 0 0 4 年罗马假日设施的倒塌、金茂跳伞事故的发生，特别7 月1 2 日的强风 造成8 人死亡和数十人受伤，这都是城市复杂风环境效应的结果。目前对于与城市建设风环境有关的 “大风岛”现象，关注较少。 2 2 3 对沿海及岛屿地区过度开发加大了生态不安全性 近2 0 年来，通过对沿海与岛屿滩涂的
7、围垦，上海新增土地面积在5 0 0 k m 2 左右，大部分已成为农 田、港口、在建工厂等。城市扩张对岸带区生态环境产生的压力不容低估。以崇明岛为例，由于滩涂的 过度围垦，海水倒灌日趋严重，土地向盐渍化发展，水质的咸度期最高达1 0 0 多天。近年来崇明东滩湿 地的围垦已深入到自然保护区的核心地带，植被遭到人为干扰与破坏，对越冬的珍禽和水禽的栖息地 造成了严重影响，危及沿海自然生态系统。在海滨地带开发中，有新城、新港建设，也有别墅、度假村等 居住或旅游设施建造，此类使海岸线延伸到海中的开发，减少了滩涂湿地面积与海陆交界缓冲区，破 坏了阻挡风暴的天然屏障，从而加大了沿海旅游业、淡水供应、渔业和生
8、物多样性、国民经济各行业风 险性。 2 3 低海拔沿海城市特殊生态环境隐患 城市相对安全高程下降，“悬河”现象逐渐加重，是海岸带低海拔地区面临的突出气候生态环境问 题。上海地处长江三角洲河口和海洋交错的低海拔区域，全境海拔仅2 5 m ，3 2 m 高程以下的低洼 地超过6 6 7 1 0 4 h m 2 。城市大规模市政建设及大型建筑物的沉积压实，地下工程及地下水开采，加剧 了地面沉降，致全市沉降严重区域地面高程不足2 m 。同时海平面上升与内河水位走高现象在上海尤 为明显。观测资料显示，近5 0 年间，上海海平面年均上升幅度超过3 m m ，位于我国沿海前列。2 0 世纪 9 0 年代以来
9、黄浦江苏州河水位比2 0 世纪6 0 年代高出l m 多。解放以来7 次5 m 以上高水位有5 次 出现在上世纪九十年代以后。而据发表于科学杂志最新研究结果，海平面上升趋势在本世纪将不可逆 转。即使本世纪内保持大气中的二氧化碳浓度不变( 但这是不可能的) ，海平面上升速度仍可能是上世 纪的2 倍多。据我所预计到2 0 5 0 年，上海吴淞口的海平面将在1 9 9 0 年的基础上上升4 0 5 0 c m 。“沿 海主要城市环境地质综合研究”结果也认为，到2 0 5 0 年长江三角洲沿海海平面将上升4 0 7 0 c m 。滨 江临海城市相对安全高程的下降，将导致现有防台、防洪、排涝、海岸堤防设
10、施防御能力下降，上海黄 浦江“千年一遇挡潮标准”防汛墙将降到“两百年一遇标准”，百年一遇的高潮位将变为十年一遇。将增 大台风潮灾、暴雨洪涝、海水入侵、海岸侵蚀、水质污染等风险性隐患。如果不断加高加固防汛墙与海 防堤坝，“悬河”现象将日趋加重。所以寻求更好的防汛防潮途径已越来越迫切。 3 改善海岸带城市气候生态环境与促进可持续发展的思考 气象部门可从以下几方面加以考虑： 3 1 通过气候调控方法减轻“五岛”效应，改善生态环境质量 利用气候调控方法，在现有土地上提高单位面积的绿化植被覆盖量，是改善生态环境的有效措 施。鉴于植被的不同结构组分，对气候的适应性不同，不同绿地布局和配置，对环境及生态的调
11、节效果 2 3 2 气候变化与气候变异、生态一环境演变及可持续发展 不一样。所以建议开展立地小气候与环境条件分析与气候生态适应性诊断，合理选择品种、优化绿化 布局与植被群落配置，发挥气候资源优势特别是冬暖气候优势为改善生境服务。如在冬春休闲裸露农 田上，推广既能吸收S O ：，又能固氮，培肥地力的紫花苜蓿等适于冬季生长的植物；研究引筛扩种亚热 带常绿树木和经济林果及适宜冬季绿化的植物的可能性，以提高冬季覆被率，减轻城市的热岛、雨岛 效应，维护c o 季节平衡。针对主要生态环境问题和防风、抗污、降温目的，进行林地、农田及绿化布 局的宏观调整，将防灾减灾与提高综合生态效应结合起来考虑。鉴于气候环境
12、要素质量和数量、气象 灾害频度与烈度的时空差异性，特别是冬夏的极端温度是很多物种生存与发展的关键，所以在绿化品 种选择时应充分考虑气候生态适应性，以乡土种质资源为优先，在严格的检验检疫，防止外来生物入 侵，适当地从全国各地乃至世界“拿来”种植，以期提高成活率，促进生长、减少养护成本。通过分析立 地气候与环境要素的垂直分布状况，推进房顶、墙体等垂直绿化，以生态位原理对群落个体进行立体 配置，以提高单位地表复被量与物种多样性，规避风险，实现综合生态环境效益最大化。 开发利用气候绿色能源，包括海岸带海岛地区的风能、光能资源及海洋能资源的清查及利用技 术，为清洁生产、循环经济及上海的生态城市建设服务。
13、 3 2 积极开展气候生态环境动态监测、评估与预警工作 做好农地、林地绿化地等人工植被变化及其他人类活动生态效应的监测评估工作，有助于决策部 门及时把握气候生态环境时间演变与空间分布的信息，更好实施调整步骤。 3 2 1 在必要气候生境要素观测基础上，重点开展人类活动影响的动态监测 根据上海自然生态、产业生态、人居生态不同需求，依托现有大气观测网，在代表性区域设置观测 点，增加必需或特需监测设备，建成布局合理的上海气候生态环境综合立体监测网络，除气候要素基 础信息，应对引起生态环境变化的其他关键生态环境要素，尤其人类活动影响进行重点监测( 包括城 市化速度、土地利用与城市农地、林地、绿化地变化
14、速率、主要温室气体、大气化学成分气溶胶等变化 动态监测) 。 3 2 2 加强下垫面变化对气候生境的影响评估 植被对气候生态环境的影响与调节能力，受其生育节律、长势、结构组分的影响，生长状况又受气 候变化控制，两者互为因果。以植物生长机理性模型与大气一植被一土壤物理传输模型相结合，建立 起上海城市农林绿地一大气动力学耦合模型，客观揭示城市植被的动态变化与气候生态环境间的互 馈响应方式。同时在积累一定监测资料基础上，尽早开展城区规模、建筑、道路等城市基础设施变化， 人口和经济规模增长、资源能源消耗对大气成分，天气、气候基本特征，极端天气、气候事件发生类型 和频数，生物生态的影响评估技术研究。 3
15、 2 3 重视对海岸带低海拔地区重大气象灾害与气候生态逆境胁迫预警技术攻关 沿海低海拔城市地区在自然地理、人为开发、气候变化综合影响下，面临着重大气候生态逆境胁 迫加剧的风险性，历史上的重大生态危机事件与重大气象灾害或生态逆境胁迫密切有关。我国历史上 造成人员死亡最多的台风暴潮就发生在上海，侵吞了十万余人的生命。海侵盐渍还造成沿海生态系统 的损害，使农业、渔业的连年减产。考虑到生态系统在受胁迫、发生灾难性故障时存在临界点，应重视 研究建立重大气象灾害与气候生态逆境对海岸带地区典型生态系统胁迫预警阈值规范标准。在此基 础上，利用长序列历史资料，分析其时间演变特征，对可能发生的生态危机事件进行预估
16、，以便人类尽 早进行良性干预，阻断生态系统退化，维持生态环境稳定。 4 结论与讨论 海岸带低海拔大城市气候生态环境脆弱面主要表现在：一是，气候变暖引发的海平面上升及与此 同步的内河水位的持续趋高，降低了城市相对高程及防汛及海防工程的防御能力，导致洪、涝、风暴潮 海岸带低海拔大城市气候生态环境问题与可持续发展对策思考 2 3 3 灾害可能性增大；二是，沿海低海拔地区开发引起一些潜在气候生态环境，如滩涂湿地等海陆交界缓 冲区消失，增加风暴等海洋性灾害风险隐患；三是，城市迅速扩张及活跃的人类活动加剧了城市热岛、 雨岛、混浊岛与中心城区“大风岛”，对后者以前还少有人关注，应引起重视。不良的气候生态环境对人 类社会的可持续发展构成威胁，正成为海岸带大城市可持续发展的瓶颈。 就气象部门而言，应尽早开展重大气象灾害与气候生态逆境对海岸带地区胁迫预警阈值规范标 准研究，分析其时间演变特征，对可能发生的生态危机事件进行预估，以便人类尽早进行良性干预，阻 断生态系统退化，维持生态环境稳定；进一步研究海平面变
