海平面上升影响下长江口滨海湿地脆弱性评价

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bp0604
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全球气候变化引起的海平面上升等现象将对海岸带生态系统产生重大影响。滨海湿地是海岸带环境的重要组成部分,具有调节气候、调蓄洪水、净化水质、保护海岸带等生态服务功能。作为海洋与陆地生态系统的过渡带,滨海湿地生态系统对海平面上升尤为敏感。研究全球气候变化导致的海平面上升对滨海湿地的影响,评估海平面上升影响下滨海湿地的脆弱性,提出切实可行的应对策略与减缓措施,是保障滨海湿地生态系统安全的科学依据。长江口滨海湿地优势植被主要包括芦苇(Phragmites australis)、海三棱蔍草(Scirpus mariqueter)和互花米草(Spartina alterniflora) 。各类湿地生态系统对生境高程与淹水时间的适应能力不同,芦苇群落—互花米草群落—海三棱蔍草群落自大堤向海方向沿高程梯度呈带状分布。本研究以长江口滨海湿地为对象,利用遥感影像分析近20年湿地植被的时空变化。海平面上升对滨海湿地的影响主要是改变湿地生境高程,进而影响各类湿地植被的存活和生长。通过野外实验获取各类植被的分布高程下限,为海平面上升影响下滨海湿地脆弱性评价提供理论依据。采用“源—途径—受体—影响(SPRC)"概念模型分析海平面上升对滨海湿地影响的主要途径、过程和结果,构建海平面上升影响下长江口滨海湿地脆弱性评价模型。基于IPCC的脆弱性定义和滨海湿地脆弱性评价SPRC模型,构建滨海湿地脆弱性评价指标体系,包括海平面上升速率、生境高程、日均淹水时间、地面沉降/抬升速率和沉积物沉积速率5项指标。在GIS平台上量化各脆弱性指标,计算脆弱性指数并对脆弱性指数进行分级,建立基于过程的海平面上升影响下滨海湿地脆弱性定量评价方法。实现在不同海平面上升情景(近30年长江口沿海平均海平面上升速率、IPCC第四次评估排放情景特别报告中的A1F1情景和IPCC第五次评估温室气体排放情景中的RCP8.5情景)和时间尺度(2010-2030年、2010-2050年和2010-2100年)下长江口滨海湿地脆弱性的定量空间评价。在滨海湿地脆弱性评价的基础上,提出应对与减缓海平面上升对其影响的措施。主要研究如下:1分析长江口滨海湿地的时空动态采用1990年、2000年和2011年长江口遥感影像,通过遥感数据的处理,前人的研究以及野外实地验证,得到1990年、2000年和2011年长江口滨海湿地的空间分布,并计算各时期和各区域湿地植被的面积。1990-2000年,长江口盐沼面积呈减少趋势,减少最显著的是芦苇盐沼。2000-2011年,长江口盐沼面积呈增加态势,互花米草群落的扩散速度快于本地物种芦苇和海三棱蔍草。2获得长江口不同湿地植被的分布高程下限本研究通过野外实验,在崇明东滩观测在不同高程条件下芦苇、互花米草和海三棱蔍草的存活和生长状况。根据实验结果进行拟合获得芦苇、互花米草和海三棱蔍草群落的分布最低高程分别为2.9 m、2.5 m和1.9 m,以期为海平面上升影响下滨海湿地的脆弱性评价提供科学依据。3构建海平面上升影响下滨海湿地脆弱性评价的SPRC模型SPRC模型运用了“源—途径—受体—影响”这一逻辑思维方式,目的是解决发生了什么、作用对象是什么、作用的途径是什么和受到的影响是什么4个问题。本文采用SPRC概念模型,分析了海平面上升对长江口滨海湿地生态系统影响的途径、过程和结果,建立了海平面上升影响下长江口滨海湿地脆弱性评价模型,即气候变暖引起的海平面上升(S),通过海岸带地壳垂直运动与沉积作用(P),影响各类滨海湿地受体(R)。根据长江口地理地貌特征和滨海湿地生态系统类型,将长江口滨海湿地评价受体划分为10类。海平面上升对滨海湿地的影响主要是改变生境高程,进而改变生境的淹水时间,若淹水时间超过生境的耐淹范围,将影响湿地植被的存活和生长,改变生态系统结构和功能,引起生境退化甚至丧失(C)。而且,目前海岸带大都建有堤坝,切断了滨海湿地向陆迁移的路径,进一步加剧海平面上升对滨海湿地的影响,导致大面积湿地生境丧失。4建立海平面上升影响下滨海湿地脆弱性评价的指标体系和定量评价方法根据IPCC的脆弱性定义和上述滨海湿地脆弱性评价的SPRC模型,选取海平面上升速率、生境高程、日均淹水时间、地面沉降/抬升速率和沉积物沉积速率5项指标,构建滨海湿地脆弱性评价指标体系。在ArcGIS平台上实现各脆弱性指标的地理空间量化。根据海平面上升对滨海湿地的影响过程,确定脆弱性指数的计算方法,并根据不同湿地生境的淹水时间差划分脆弱性等级,建立基于过程的海平面上升影响下滨海湿地脆弱性定量评价方法。5实现海平面上升影响下滨海湿地脆弱性的空间评价在ArcGIS平台上计算脆弱性指数并划分等级,实现在不同海平面上升情景(近30年长江口沿海平均海平面上升速率、IPCC第四次评估排放情景特别报告中的A1F1情景和IPCC第五次评估温室气体排放情景中的RCP8.5情景)和时间尺度(2010-2030年、2010-2050年和2010-2100年)下长江口滨海湿地脆弱性的空间评价。结果表明:在当前海平面上升情景下,长江口滨海湿地主要处于低度脆弱,短期(2010-2030年)、中期(2010-2050年)和长期(2010-2100年)低度脆弱的面积比例分别为6.6%、9.8%和8.1%,脆弱区主要位于崇明南岸和东南沿岸;在A1F1海平面上升情景下,短期(2010-2030年)和中期(2010-2050年)长江口滨海湿地主要处于低度脆弱,面积比例分别为9.0%和9.5%,长期(2010-2100年)中度脆弱和高度脆弱的面积比例明显增加。低度脆弱区主要位于崇明南岸和东南沿岸,横沙西岸和金山潮滩沿岸,中度和高度脆弱区主要位于崇明南岸和东南沿岸,九段沙南岸以及金山潮滩沿岸;在RCP8.5海平面上升情景下,短期(2010-2030年)长江口滨海湿地主要处于低度脆弱,中期(2010-2050年)滨海湿地主要处于低度脆弱和中度脆弱,长期(2010-2100年)处于中度脆弱和高度脆弱的滨海湿地面积比例显著增加,分别达到11.5%和13.2%。低度脆弱区主要分布于崇明东滩的东部沿岸、九段沙南部沿岸以及金山潮滩沿岸。中度脆弱区主要分布于崇明东滩的北部沿岸和南汇边滩沿岸。高度脆弱区主要位于崇明南岸和东南沿岸、横沙岛西岸和金山潮滩沿岸。6提出减缓与适应海平面上升对滨海湿地脆弱性影响的措施在滨海湿地脆弱性评价研究的基础上,提出切实有效的应对策略与减缓措施,包括:(1)泥沙沉积的科学管理:采取工程措施改变近岸泥沙的运移格局,有效增加泥沙的沉积量,促进泥沙沉积和滨海湿地的淤涨,有利于减缓海平面上升对滨海湿地的影响;(2)控制地面沉降:严格控制地下水开采和大力控制大型工程的过度建设能够有效降低地面沉降速率。同时在滨海湿地资源的开发利用过程中,考虑新近沉积土的地面沉降效应,严格实施有效的的防治对策和措施,有效减少长江口滨海湿地的地面沉降量,从而减缓海平面上升对滨海湿地的影响;(3)扩展新生湿地的生态工程:利用长江口深水航道疏浚泥进行吹填工程,通过人工吹泥上滩,使滩涂快速向海淤涨,同时采取“种青促淤”等生态工程,扩展新生湿地,是减缓海平面上升对滨海湿地影响的重要措施之一;(4)控制滨海湿地围垦:合理控制长江口滨海湿地围垦,保证湿地围垦工程的计划、设计和实施遵循长江口滨海湿地的演变规律,是减缓海平面上升对滨海湿地影响的有效措施之一。
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