氣候變化對濕地水文水資源影響研究及對策:以嫩江流域濕地為例

王 帥

(吉林省水文水資源局松原分局 ，吉林 松原138001)

上世紀70年代，國際上才開始對氣候變化引起的濕地水文水資源重分布的問題進行研究，分別有WMO、UNEP、IAHS等著名國際組織，在它們的推動下先后開展了WCIP、GEWEX等項目的研究，在應(yīng)對氣候變化、調(diào)節(jié)水文水資源、預防干旱洪澇等領(lǐng)域取得了一系列研究成果，濕地[1]作為過渡性地帶介于陸地與水體之間，在三大生態(tài)系統(tǒng)中，濕地占地面積最小，次于森林和海洋，但是由于濕地極強的生態(tài)功能具有很高的科研價值，它是人類生產(chǎn)生活、經(jīng)濟發(fā)展的重要基地。近些年氣候變化加劇，全球水循環(huán)無論在空間上還是在時間上都發(fā)生了很大變化，導致氣溫異常、降水不均，要不干旱要不洪澇等極端水文事件頻發(fā)，濕地也在飽受傷害[2]。最近研究顯示:濕地由于獨特的生態(tài)模式，在三大系統(tǒng)中對于氣候變化的影響最為敏感，濕地的蒸散發(fā)、供水源、蓄水量及水文周期等水文水利條件發(fā)生改變，進而改變了其生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能、演替規(guī)律和發(fā)展趨勢[3]。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，遙感衛(wèi)星技術(shù)越來越多的應(yīng)用到野外實地考察，為觀測和獲取濕地的時空分布和動態(tài)變化數(shù)據(jù)帶來了很大的便利性。通過對濕地氣候變化演變、濕地的利用現(xiàn)狀、動態(tài)變化進行分析，提出應(yīng)對措施。

1 氣候變化對濕地水文水資源的影響

1.1 濕地水文的重要性及影響因素

濕地由于極其特殊的生態(tài)系統(tǒng)和水文特性，對氣候變化的極為敏感。濕地水文在維系濕地發(fā)育演化過程中極為關(guān)鍵，在保護濕地延續(xù)和發(fā)展時濕地水文是需要解決的首要問題和重要基礎(chǔ)[4]。濕地水文對濕地生態(tài)系統(tǒng)有著直接的影響，尤其是生態(tài)學格局、生態(tài)過程、植被分布等方面。

氣候變化通常會改變大氣環(huán)流、水文循環(huán)等過程影響區(qū)域降水，近些年高強度擾動事件頻發(fā)，如干旱、暴風雨、洪澇災害。濕地的水循環(huán)受到擾動，水文條件必然發(fā)生變化。降水量與蒸發(fā)量之間的博弈直接控制著濕地的發(fā)育演化，也就意味著濕地水文在氣候變化過程中的脆弱性。

通過氣候模型實驗[5]表明:21世紀，降水量變化將成為影響濕地水文和水生生態(tài)系統(tǒng)地主要因素，濕地由于水源補給的改變同時反饋于大自然，高位泥炭沼澤濕地給水源或會只能通過大氣降水來進行補給，也就是說這種濕地可能成為氣候變化響應(yīng)中最先受害的類型。濕地由于自身的多樣性、復雜性，在受到氣候變化干擾后，結(jié)果往往也不盡相同。內(nèi)陸濕地水文變化主要反映在蒸散發(fā)和徑流量上;在寒冷地區(qū)，如高海拔、高緯度地區(qū)，春夏融雪作為濕地的主要補水源，往往受到全球變暖的影響導致冬季徑流增加，夏季徑流過小的問題;內(nèi)陸湖泊濕地的水文變化受進水量和蒸發(fā)量差額影響十分明顯，決定蒸發(fā)量的首要因素是溫度，溫度的波動以及降水多少對濕地水文影響將是致命的;干旱和半干旱地區(qū)，氣候變化會造成水體鹽堿化發(fā)生改變，往往會導致可用水資源減少，對澳大利亞默里－達令流域鹽沼濕地進行模擬實驗研究時發(fā)現(xiàn):當濕地水體鹽度增加 時，那些比較脆弱的沼澤濕地很有可能因為給水源不足而退化消失。

1.2 濕地實例分析

本文以嫩江流域濕地[6]為例進行分析研究，通過具體案例說明氣候變化影響的濕地水文水資源的作用機理，嫩江流域濕地地處東北，溫帶大陸性季風氣候，四季分明、溫度差異較大，干濕不均。嫩江流域濕地分布圖見圖1，研究區(qū)地理位置及氣象、水文站分布見圖2。

圖1 嫩江流域濕地分布圖

圖2 研究區(qū)地理位置及氣象、水文站分布圖

1.2.1 過去55年氣溫變化趨勢分析

在嫩江流域濕地共設(shè)置了39個國家氣象臺，本文對近55年的年平均氣溫進行統(tǒng)計分析，詳情見下圖3，可知得知，近50年的時間尺度上，嫩江流域濕地整體氣溫隨年份呈上升趨勢，年度平均氣溫之間變化幅度較大，最低氣溫是1969年的 －0.7 ℃ /yr，而 2007 年卻高達 3.6 ℃ /yr，幅值差異為4.3℃。氣溫整體升高帶來的直接影響是該流域濕地范圍內(nèi)蒸發(fā)量上升，冬季融雪流水增加，究其原因全球變暖是導致氣溫上升的罪魁禍首。

1.2.2 過去55年降水量變化趨勢分析

對近55年年平均降水進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn):雖然隨著全球變暖該區(qū)域氣溫呈上升趨勢，但是年平均降水量卻處于下降趨勢，嫩江流域濕地多年平均降水量為441 mm/yr，年均最高降水量為1 111 mm/yr，最低降水量是156 mm/yr，差額為955 mm/yr，幅值波動較大，詳情見圖4。從降水空間分布上統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示:西北方向降水較多，東南方向降水反而減少。

1.2.3 過去55年潛在蒸散發(fā)量變化趨勢分析

近55年蒸散發(fā)數(shù)據(jù)顯示，多年平均蒸散發(fā)為884.8 mm/yr，年均最高蒸散發(fā)為 949.0 mm/yr，最低為 806.6 mm/yr，變化不顯著，詳情見圖5，但是蒸散發(fā)量年內(nèi)分配極不均勻，在6－8月份蒸散發(fā)比較集中，占到該地區(qū)全年總蒸散發(fā)量的左右，冬季來臨，由于氣溫較低，蒸散發(fā)量很小詳情見圖6。

圖3 1956－2010年嫩江流域年均氣溫變化趨勢

圖4 1956－2010年嫩江流域年均降水量變化趨勢

通過以嫩江流域濕地的實例研究可以得知，氣候變化主要通過降水量、氣溫、蒸散發(fā)來影響濕地水位的結(jié)構(gòu)，改變濕地水文的水循環(huán)。雖然作用因素簡單明了，但是作用機制在水循環(huán)這個環(huán)節(jié)上細節(jié)仍需做更多研究分析。

圖5 1956－2010年嫩江流域年均蒸散發(fā)變化趨勢

圖6 嫩江流域蒸散發(fā)量(ET0)年內(nèi)分配統(tǒng)計表

2 考慮氣候影響的濕地水資源適應(yīng)性管理對策

人類可持續(xù)發(fā)展要求與生態(tài)環(huán)境和諧相處，濕地具有供水和調(diào)蓄、凈化水體、緩洪滯瀝、抗?jié)硿p災、保護生物多樣性等作用。其緩洪滯瀝、抗?jié)硿p災原理如圖7所示。因此保護濕地，是人類發(fā)展的一個重要環(huán)節(jié)，為了長期、有效的保證嫩江流域濕地水資源充足、水體優(yōu)良等方面，必須制定相應(yīng)的、統(tǒng)一的水資源管理措施和濕地保護政策。同時應(yīng)合題分配水源，在滿足人類工農(nóng)業(yè)需求的原則上優(yōu)先確保濕地水源的有效補給，致力于濕地生態(tài)環(huán)境的改善及生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復。具體措施如下:

圖7 緩洪滯瀝原理圖

2.1 濕地水資源綜合管理

濕地生態(tài)環(huán)境好壞一個重要的因素就是水，解決補水問題是關(guān)鍵，濕地所帶來的經(jīng)濟效應(yīng)不能僅僅停留在眼前階段，應(yīng)該盡早進行濕地水資源的綜合管理，從而保護濕地，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。實現(xiàn)濕地水資源的綜合管理需要在科學認知的基礎(chǔ)上做充分的驗證研究，只有對濕地需水量與供水源有徹底的認識，才能有效發(fā)揮人統(tǒng)一調(diào)度，綜合管理的作用。

2.2 重點濕地優(yōu)先、常態(tài)補水機制

根據(jù)濕地空間分布的現(xiàn)狀和水源特性，將濕地作為僅次于居民生活用水的優(yōu)先考慮單元，把濕地用水納入到常態(tài)補水機制中去，根據(jù)濕地現(xiàn)狀，及時供水，保證濕地生態(tài)系統(tǒng)地連續(xù)性、穩(wěn)定性。

2.3 重視洪水資源的利用

濕地往往承擔著蓄水、防洪防旱、調(diào)節(jié)徑流的重任，全球氣候變暖、人口數(shù)量增加、工農(nóng)業(yè)發(fā)展等共同作用，濕地受到嚴重影響，面積退化嚴重，因此在洪水頻發(fā)地區(qū)，興建大型水利工程，保護洪泛區(qū)濕地，合理調(diào)度使用洪水資源是當今研究的一個重點，也是實現(xiàn)濕地保護最大化的一種有效措施。

2.4 建立和完善濕地生態(tài)水文監(jiān)測體系

政府部門應(yīng)該盡快提供強有力的政策支持，建立濕地檢測監(jiān)測系統(tǒng)、濕地信息處理系統(tǒng)、濕地常規(guī)化管理系統(tǒng)、水資源統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)等，加大科研經(jīng)費投入、水利設(shè)施的投入、科技人員投入等，確保能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，準確作出應(yīng)急措施。

2.5 加強濕地保護法律法規(guī)建設(shè)

濕地往往是國家生態(tài)示范區(qū)基地，經(jīng)常涉及到野生動植物保護、自然保護區(qū)劃定等內(nèi)容，目前國家雖然制定了保護森林的《森林法》、保護野生動物的《野生動物保護法》以及綜合性的《環(huán)境保護法》。但是卻沒有專門用于保護濕地水資源的法律法規(guī)，為維系長期保護濕地生態(tài)環(huán)境，建議國家政府及時制定相應(yīng)的法律法規(guī)，并投入專門的政府部門嚴格執(zhí)行，這將對于保護濕地具有重大意義。

3 結(jié)語

水是濕地得以存在的關(guān)鍵物質(zhì)，氣候變化、人類活動、工農(nóng)業(yè)發(fā)展都不同程度影響了濕地的現(xiàn)狀和未來，通過科學方法，合理使用、調(diào)度水資源，加大保護環(huán)境力度，節(jié)約用水、保護地下水，建設(shè)大型水利改造工程，做好考慮氣候影響的濕地水資源適應(yīng)性管理對策，并嚴格遵守、執(zhí)行，濕地會與我們同在。

[1]陳克林，陸健健，呂憲國，等.中國濕地百科全書[M].北京科學技術(shù)出版社.2009.

[2]曹明奎，李克讓.陸地生態(tài)系統(tǒng)與氣候變化相互作用的研究進展[J].地球科學進展.2000，15(4):446 －451.

[3]陳宜瑜.中國濕地研究[M].長春:吉林科學技術(shù)出版社.1995，262－268.

[4]崔麗娟，鮑達明，肖紅，等.基于生態(tài)保護目標的濕地生態(tài)需水研究[J].世界林業(yè)研究.2006，19(2):18－22.

[5]董李勤，章光新.全球氣候變化對濕地生態(tài)水文的影響研究綜述[J].水科學進展.2011，22(3):429 －436.

[6]董李勤，章光新.嫩江流域沼澤濕地景觀變化及其水文驅(qū)動因素分析[J].水科學進展.2013，24(2):177－183.