海平面上升及其带来的资源与环境问题

海平面上升及其带来的资源与环境问题是目前全球环境变化研究的核心问题之一。海平面上升分全球性理论海平面上升及区域相对海平面上升两类,前者与温室效应导致的海水表层受热膨胀、大陆高山及格陵兰地区冰川融化有关,后者更多起因于局部自然或人为造成的地面沉降及其他相关因素。研究海平面上升机理、过程,制定切实预防、预测措施,应引起广泛的社会关注。     

气候变化·城市化·长江三角洲

长江三角洲,是中国经济社会最发达、人口和产业最密集、发展最具活力的地区之一,正在成长为具有重要国际影响的世界级城市群,在中国经济社会发展中具有举足轻重的地位。长江三角洲的城市化与建设环境互为影响。一方面,用2008年数据概括了长江三角洲城市化现状特征,重点分析了长江三角洲城市化的发展趋势是城市化过程进一步加速;另一方面,综述了常见三角洲海平面上升研究,在未来20 a长江三角洲海平面上升估计将达到220～380 mm;在未来50 a,长江三角洲海平面上升保守的估计将达到270~610 mm。未来气候变化导致海平面上升,必然对长江三角洲城市化过程造成影响,主要是：土地淹没面积大,洪涝灾害加剧,影响生产和能源,以及进一步滋生环境问题。     

气候变化对中国海洋和海岸带的影响、风险与适应对策

本文评估了20世纪中叶以来全球和中国海洋气候驱动因子(致灾因子)的变化及其对中国海洋和海岸带的影响和风险。结果表明:①自20世纪中叶以来,海洋升温、海平面上升、台风-风暴潮,以及海洋热浪等海洋气候致灾因子的危险性(强度、频率和范围等)显著增加。②海洋升温引起海洋物候的显著变迁,导致中国海洋物种组成和地理分布发生变化,以及赤潮、绿潮和大型水母暴发性增殖等生态灾害频繁发生;中国沿海海平面持续上升对红树林和河口等滨海湿地典型生境造成威胁,频繁的海洋热浪引起热带珊瑚加速退化并屡屡造成海水养殖业的重大损失。③近几十年来,大规模围填海、污染物排放和过度渔业捕捞等人类活动增加了中国海洋和海岸带生态系统的暴露度和脆弱性,加剧中国滨海湿地面积的减少、湿地生境的退化、生物多样性和生态系统稳定性的下降,导致中国近海重要海洋渔业经济种类的低龄化、小型化,以及渔业资源的严重衰退。④海平面的上升还加大了海岸侵蚀、海水入侵与河口区咸潮入侵的影响,以及台风-风暴潮对沿海地区的洪涝灾害影响和对沿海经济社会造成的损失。⑤未来不同气候情景下(温室气体从低排放到高排放情景,RCP2.6,4.5和8.5),到21世纪末,中国海洋温度和海平面将有大幅度上升,可能成为全球海洋变化最为显著的区域之一,沿海许多地区当前百年一遇的极值水位事件将变为几年一遇甚至低于一年一遇(RCP8.5),沿海地区很可能面临更严重的灾害风险。为此,本文进一步分析并讨论了中国海洋和海岸带地区应对气候变化的若干适应对策措施以及不确定性问题,以期为保障中国沿海地区经济社会的可持续发展提供科学参考。     

海洋的变化及其对中国气候的作用

本文重点分析了气候变化背景下海洋的变化及其对中国气候的作用,评估了中国近海及相邻大洋对气候变化的响应、未来变化及其对中国气候的影响。结果表明:①1958—2018年,特别是1970年代末以来,全球和中国海洋明显变暖,且中国海洋升温高于同时段全球平均,主要归因于黑潮暖水入侵中国近海陆架的年代际增强;在不同气候情景下(温室气体从低到高排放的情景,RCP2.6,4.5,8.5)中国近海尤其是东中国海(渤海、黄海和东海)可能成为全球海洋升温最高的海区之一。1970年代中期以来,中国东海和南海海表盐度呈现下降趋势。1970年代末以来,中国近海环流变化显著,黑潮入侵东中国海陆架以及通过吕宋海峡入侵南海出现年代际增强,冬季黄海暖流以及南海上层环流年代际减弱。②20世纪以来,全球海平面上升速率约1.5±0.4 mm/a,主要贡献来自海水热膨胀和陆地冰川冰盖融化;2006年以来,全球海平面上升明显加速,上升速率达3.6 mm/a。1980年迄今,中国沿海海平面上升速率为3.4 mm/a,高于同时段全球平均;在不同气候情景下海平面将持续上升,当前沿海地区百年一遇极端水位的重现期将显著缩短。③1970年代之后,热带海洋的海温分布如厄尔尼诺信号出现年代际变化,厄尔尼诺显著增强,持续时间更持久;并且,1990年之后,中部型厄尔尼诺趋于频发,发展年夏季长江流域降水偏少、气温偏高,华南降水偏多,次年春季华南降水偏少,而东部型厄尔尼诺的影响则大致相反;未来厄尔尼诺对中国气候的影响预估有较大不确定性。印度洋海盆增暖明显加强,与此相关的是中国东部高温天气频发。1977年以来,全球超强台(飓)风和海洋热浪等极端事件趋频、趋强。④中国近海总体可能是大气CO_2的汇,每年从大气中吸收约10.8 TgC的CO_2。长江口和珠江口及附近海域有长期酸化和溶解氧降低的现象,但近海碳源汇格局及酸化的长期变化仍不够清楚。此外,未来中国近海盐度、环流、强台风和海洋热浪的变化,以及海洋的碳源汇、酸化和溶解氧的观测和研究亟须加强。     

三峡库区土质岸坡塌岸发育分布特征与易发性评价

土质岸坡塌岸是目前三峡库区最为普遍和日益严重的地质灾害,确定塌岸特征和发育分布规律是库区地质灾害防治的关键工作之一。在三峡水库低水位运行期开展了库首秭归-重庆涪陵区段的全面塌岸调查,确定了库区典型的土质岸坡塌岸段,总结了土质岸坡塌岸的主要影响因素,并以巫山库岸段为例进行了土质岸坡塌岸易发性评价。结果表明：塌岸多发库岸的物质组成以粘性土夹碎块石为主,巴东、巫山、奉节等库岸段的土质岸坡塌岸最为发育;土质岸坡塌岸的内因为地质构造、地层岩性、岸坡及岸线形态,外因为水作用因素,库水位变动和波浪作用是导致土质岸坡坍塌和渐进式侵蚀的最主要原因;调查确定的塌岸影响因素与塌岸情况有显著的相关性,塌岸易发性预测结果与现场调查吻合度较好,研究将为三峡库区地质灾害防治提供必要基础资料和技术支撑。     

长江江西段岸坡崩塌及其对防洪大堤的影响

长江河道江西段原在湖北的龙感湖至安徽的大白湖一带。由于秦岭-大别山的不断隆升。扬子地块发生沉降，构造掀斜，加上科氏力的共同作用，加剧了河道变迁进程。经过漫长的历史演变，河道不断侵蚀右岸。呈蛇曲状向南摆动。现已迁至江西境内，河道由北向南移动了20余km。长江江西段江岸79．75％为第四系松散堆积物组成的易冲刷岸带，6．67％为第四系、基岩组成的岩土混合较易冲刷岸带，13．59％为基岩组成的耐冲刷岸带。由于第四系堆积物组成的江岸分布广，造成江西江岸的极不稳定，岸坡崩塌分布相当普遍，严重影响了防洪大堤安全。通过实地走访调查．并查阅前人的工作成果和历史资料。对江西长江岸坡崩塌的发育规律及其对防洪大堤的影响进行了分析和论述。     

上海滨岸潮滩生物多样性及其利用与保护

滨岸潮滩是海岸带的重要组成部分和主要的地理景观,具有多种环境功能和生态价值,对沿海地区的经济发展起着重要的作用;同时滨岸潮滩又是一个环境脆弱带和敏感区,极易受人为活动的干扰和破坏。生物多样性是人类生存和经济得以持续发展的基础。滨岸潮滩是生物多样性最为丰富的生态系统之一。通过对上海滨岸潮滩生物多样性影响因素的调查与分析,研究了目前人类活动对滨岸潮滩生物多样性造成的严重威胁,污水的排放使滨岸潮滩 质和底质严重污染,对滨岸潮滩珠围垦改变 了潮 滩珠自然本底状态,造成潮滩物生长发育和栖息的环境受到破坏,影响滨岸潮滩物多样性。指出滨岸潮滩等方面的社会与环境价值,并探讨了上海滨岸带开发与滨岸潮滩物多样性的保护和利用问题。     

上海滨岸潮滩生物多样性及其利用与保护

滨岸潮滩是海岸带的重要组成部分和主要的地理景观 ,具有多种环境功能和生态价值 ,对沿海地区的经济发展起着重要的作用 ;同时滨岸潮滩又是一个环境脆弱带和敏感区 ,极易受人为活动的干扰和破坏。生物多样性是人类生存和经济得以持续发展的基础。滨岸潮滩是生物多样性最为丰富的生态系统之一。通过对上海滨岸潮滩生物多样性影响因素的调查与分析 ,研究了目前人类活动对上海滨岸潮滩生物多样性造成的严重威胁 ,污水的排放使滨岸潮滩水质和底质严重污染 ,对滨岸潮滩的围垦改变了潮滩的自然本底状态 ,造成潮滩生物生长发育和栖息的环境受到破坏 ,影响滨岸潮滩生物多样性。指出滨岸潮滩等方面的社会与环境价值 ,并探讨了上海滨岸带开发与滨岸潮滩生物多样性的保护和利用问题     

数字长江河道实验中遥感技术应用研究——以长江江苏段为例

在数字长江河道试验中充发分挥遥感技术的作用，应用多平台，多时相遥感技术，对长江河床演变、江岸变迁、河道边界条件、护岸工程等进行数据采集，建立长江河道数据库。开展南通河段水深遥感探测试验，在水深遥感机理分析的基础上，通过准同步的遥感光谱亮度值与相关水深实测数据的计算，建立该河段水深遥感模型，对河床水下地形进行反演。试验研究表明，应用陆地卫星TM数据对含沙量较高的长江河口段水深进行探测有一定的效果，其探测深度可达5m。对近岸水深条件及岸线资源利用现状进行数据采集，在GIS支持下，应用地理信息图谱方法对江岸稳定性进行综合评价，将岸线根据其稳定性划分为稳定岸、强侵蚀岸、弱侵蚀岸、强淤积岸的弱淤积岸5个类型，根据其近岸水深条件划分为深水岸、中深水岸和浅水岸三大类型，建立长江岸线资源专题数据库。在此基础上，对长江江苏段河道演变特征、江岸稳定性及不同性质岸线的利用情况进行分析研究，提出河道整治、防洪和岸线资源合理开发利用的对策建议。     

钱塘江干流杭州段水体氮污染特征分析

通过对钱塘江干流杭州段2000—2001年进行水质监测，并结合历年监测资料，分析了钱塘江水体氮污染特征和氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮浓度在不同江段、不同水期、不同年际的时空变化规律。研究表明：(1)钱塘江干流杭州段自上游至下游，氨氮在枯水期的浓度明显高于平、丰水期，几乎所有断面枯水期的氨氮浓度均超过地表水Ⅱ类标准。钱塘江下游河段，氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮在枯水期的浓度明显高于平、丰水期。(2)钱塘江流域工业含氮废水的排放引起局部水体氨氮污染，但流域内生活污水和畜禽粪便的污染是造成整个杭州段氨氮污染的主要原因。(3)钱塘江干流杭州段NO3--N浓度在1991—2001年呈现逐年上升的趋势，钱塘江流域农田化肥过量施用是造成水体NO3--N浓度逐年上升的主要原因。     

Impacts of predicted sea level rise on land use/land cover categories of the adjacent coastal areas of Mumbai megacity,India

Physical and ecological responses of the coastal areas in the vicinity of Mumbai, India, due to relative sea level rise are examined by different inundation scenarios. Evaluation of potential habitat loss under sea level rise was made by incorporating the land use/land cover (LULC) adopted from the digital elevation model with the satellite imagery. LULC categories overlaid on 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 m coastal elevation showed that the coastal areas of Mumbai were mostly covered by vegetation followed by barren land, agricultural land, urban areas and water bodies. For the relative sea level rise scenarios of 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 m, the tidal inundation areas were estimated to be 257.85, 385.58, 487.56 and 570.63 km², respectively, using GIS techniques. The losses of urban areas were also estimated at 25.32, 41.64, 54.61 and 78.86 km² for the 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 m relative sea level rise, respectively, which is most alarming information for the most populated city on the eastern coast of India. The results conclude that relative sea level rise scenario will lead profound impacts on LULC categories as well as on coastal features and landforms in the adjoining part of Mumbai. The sea level rise would also reduce the drainage gradients that promote flooding condition to rainstorms and subsequently increase saltwater intrusion into coastal regions. Alterations in the coastal features and landforms correlated with inundation characteristics that make the coastal region more vulnerable in the coming decades due to huge development activities and population pressures in Mumbai.     

三峡库区土地自然坡度和高程对经济发展的影响

坡度和高程是土地资源固有的二个重要环境因子,对土地利用和土地生产力有直接作用。在山区,坡度和高程基本上决定了土地利用方向和利用方式,从而影响到经济效益和发展潜力。三峡库区面积62640km     

基于景观尺度的流域土地覆被变化及其水文响应

水资源短缺已成为限制华北地区社会经济发展的主要因子之一,其中山区来水减少问题已成为该区域水资源研究亟待解决的关键问题。采用景观格局分析法及统计学方法对华北土石山区典型流域--红门川流域土地/覆被变化及其水文动态响应进行分析。结果表明：(1)1990～2005年流域景观呈破碎化趋势,其中,优势景观林地在研究时段内面积变化不大;耕地、建设用地面积增加趋势显著,增幅分别为431%和444%;水域减少趋势最为明显,减幅达208%。(2)土地利用/覆被变化对流域径流有显著调节作用：随着土地结构不断优化,森林、耕地面积的增加,1998～2005年流域平均年径流系数较1990～1998年下降77%;丰、平和枯水年径流系数则分别减少64%、31%和85%;当剔除降水因素后,土地利用景观结构优化使得月径流系数减少16%～100%。(3)土地利用/覆被变化对流域径流的调节作用呈现季节性,植物生长季径流调节尤为显著     

Coastal hazard risk assessment for small islands: assessing the impact of climate change and disaster reduction measures on Ebeye (Marshall Islands)

Small island states around the world are among the areas most vulnerable to climate change and sea level rise. In this paper, we present results from an innovative methodology for a quantitative assessment of multiple hazards on coastal risks, driven by different hydro-meteorological events, and including the effects of climate change. Moreover, we take an additional step by including in the methodology the option to assess and compare the effectiveness of possible disaster risk reduction measures. The methodology is applied to a real case study at the island of Ebeye (the Republic of the Marshall Islands). An example is provided in which a rock revetment is implemented as a risk reduction measure for the island. Results show that yearly expected damages may increase, by the end of the century, by a factor of three to four, depending on the sea level rise scenario considered, while the number of yearly affected people may double. Putting a cap on the temperature increase (e.g. 1.5 vs. 2 °C) according to the Paris Agreement may reduce damages and number of affected people by about 20 and 15%, respectively. However, impacts for same warming levels can vary substantially among different emission scenarios. Disaster risk reduction measures can be useful for mitigating risks in current and future situations but should be incorporated within long-term adaptive planning for these islands.     

Vulnerability of Catalan (NW Mediterranean) ports to wave overtopping due to different scenarios of sea level rise

The overtopping of port breakwaters may affect the assets located at the breakwater lee side. If adaptation measures are not taken, the sea level rise will increase the overtopping discharges putting those assets at significant risk. This study compares, at a regional scale, overtopping discharges over port breakwaters for three storm conditions (return periods of 1, 5 and 50 years) under present climate as well as for three scenarios of sea level rise based on recent projections. The results indicate that, for the worst storm and sea level rise conditions, the overtopping discharge would not be negligible (larger than 1 l/s/m) in 35 ports (84 %), in contrast to only 18 ports (42 %) being affected under present conditions. In addition, in 28 ports (65 %) the overtopping would be at least one order of magnitude larger than for present conditions. In the case of large storms, in 2 ports the overtopping discharge exceeds 200 l/s/m (the discharge that can initiate breakwater damage) under present conditions, while in the worst scenario of sea level rise the number of ports exceeding this value would be 7. On the other hand, the vulnerability of each port for which overtopping flow is greater than an acceptable discharge flux is assessed, and regional maps of vulnerability are plotted. For the worst storm conditions, 23 % of the Catalan ports have risks associated with overtopping under present climate conditions. This percentage would increase to 47 % in the worst sea level rise scenario.     

Practical tools for quantitative analysis of coastal vulnerability and sea level rise impacts—application in a Caribbean island and assessment of the 1.5 °C threshold

The quantitative analysis of hurricane impacts on coastal development in the Caribbean is surprisingly infrequent and many tools to assess physical vulnerability to sea level rise (SLR) are insufficient to evaluate risk in coastal areas exposed to wave attack during extreme events. This paper proposes a practical methodology to quantify coastal hazards and evaluate SLR impact scenarios in coastal areas, providing quantitative input for coastal vulnerability analysis. We illustrate the implementation of the proposed methodology with results from a site-specific analysis. We quantify how storm wave impacts penetrate farther inland and reach higher elevations for increasing SLR conditions. We also show that the increase in elevation of storm wave impacts is more than the nominal increase in mean sea level, and that elevation increase may be on the order of up to twice the nominal SLR. By developing design parameters for multiple scenarios, as opposed to the determination of a single SLR value for design established by consensus, this approach generates information that we argue encourages resilient design and embedding future adaptation in coastal design. We discuss how government planners and regulators, as well as real estate developers, lenders, and investors, can improve coastal planning and resilient design of coastal projects by using this approach.     

The drivers of risk to water security in Shanghai

Big cities are often said to have big water problems, and Shanghai is no exception. In this paper, we examine and compare the influence of the major factors that give rise to the risk of water insecurity in Shanghai. There is an extensive and diverse literature on these issues, dealt with in isolation, and here, we provide a synthesis of the literature, together with our own assessments and calculations, to assess what are the risks to Shanghai’s water supply and what is our degree of confidence in this assessment. We describe the systems that supply water to the city, and past and future changes in the systems, including changes in the glaciers that supply some water to the river, changes in climate, changes in land use, the construction of dams, and water diversions. We show how, at the same time as Shanghai is increasing its dependence on the Yangtze river, water diversions and sea level rise are increasing the risk that this water will be too saline to consume at certain times of the year. This analysis suggests that most of the major drivers of the risk to water security in Shanghai are within the power of environmental managers to control.     

流域土地利用变化的长周期水文效应及管理策略

长周期水文效应作为不同强度暴雨事件的综合反映，对流域规划和管理决策非常重要。以太湖地区蠡河流域为研究区，通过解译1984年、1995年和2000年3个时段TM/ETM获得土地利用分布地图，分析其土地利用变化的模式，并基于研究区30年的降水序列，应用长周期水文分析模型L-THIA（Long-Term Hydrologic Impact Assessment），计算3个时段土地利用特征对暴雨地表径流的影响，分析不同土地利用类型水文效应的敏感性，在此基础上总结了减少流域水文效应的土地利用管理策略。分析结果显示，该区土地利用有明显变化，主要表现为水田、旱田向建筑用地的转化，从1984年到2002年，城镇及居民地扩展占流域总面积的4.199 4 ％，地表径流量增加了6.170 ％，不同土地利用方式的水文效应有较大差别，林地、湖滩湿地的敏感性最大，其次是水田和旱田。     

江苏省能源需求预测及二氧化碳减排研究

近年来,江苏省社会经济进入新的发展期,在经济高速发展的背后是能源的高消耗以及温室气体的大量排放。根据江苏省实际情况,运用LEAP模型建立了JSLEAP模型,并采用情景分析的方法,根据影响江苏省能源需求的因素设定了参照情景和可持续发展情景两个情景,系统地、全面地对江苏省未来能源需求和碳排放的发展趋势进行了分析,并提出了江苏省中长期能源发展对策,对江苏省制定正确的能源发展规划、实现可持续发展具有重要意义。研究表明：在两种情景下江苏省未来能源需求总量将持续增加,直到2045年后才有所下降;居民生活、第一产业、第二产业、第三产业各部门能源需求情况都将有所变化;人均CO2排放量、单位GDP的CO2排放量都将降低。但是无论是能源需求或碳排放方面,可持续发展情景都优于参照情景     

太湖流域近20年社会经济发展对水环境影响及发展趋势

太湖流域历来是我国经济比较发达地区之一。分析了流域近20年来社会经济发展状况和水环境变化,探讨了两者之间的关系,并在社会经济预测基础上对水环境未来演变做了定性的研究。结果表明：近20年太湖流域GDP年均增长率为11.6％,城市化率提高31个百分点,工业总产值增长了13倍,作物播种面积和有效灌溉面积逐年减少;与此同时,超标河长的比例在20世纪90年代上升了23个百分点,太湖水质20年来下降了两个级别;经济的发展和居民生活水平的提高,使流域用水总量逐年上升,特别是生活用水量;工业废水排放量随着工业产值增加有下降趋势,而生活污水排放量却大幅上升,农业化肥使用、畜禽和水产养殖对水环境质量的影响程度越来越大。未来太湖流域的经济还将保持10％左右的发展速度,用水量将持续上升,水环境污染在短期内还有加重的趋势。