海洋工程

气候变化对中国海洋和海岸带的影响风险与适应

 

工业革命以来,人类向地球大气中排放了大量的CO2、CH4和N2O等温室气体,占地球表面积约71%的海洋吸收了因温室效应而额外增加的约93%的热量,全球和中国海洋的温度和海平面有明显上升。20世纪90年代以来,全球海洋变暖的速度增加了一倍;21世纪以来,全球海平面加速上升,强台(飓)风-风暴潮、极端高温、海洋热浪和暴雨等极端事件明显增加,并对全球海洋和海岸带生态系统的健康以及沿海地区经济社会的可持续发展构成了严重的威胁[1-8]。中国拥有超过1.8万 km的大陆海岸线,渤海、黄海、东海和南海等面积约4.73×106km2的边缘海[9-10],宽阔的浅海大陆架,大量的河口、海湾和珊瑚礁,丰富多样的海洋生物,以及许多重要的渔场和渔业养殖区;而沿海地区仅占中国陆地总面积的14%,但聚集着全国42%以上的人口,60%以上的国内生产总值(GDP),沿海易受海平面上升和台风-风暴潮影响的低海拔区域面积达126 000 km2,因此,沿海经济社会的可持续发展面临气候变化的重大挑战。

2017年,中国政府启动了《第四次气候变化国家评估报告》(简称评估报告)的编制,开展了气候变化对中国海洋和海岸带地区的影响、风险和适应对策的评估。本文基于对海洋气候致灾因子的分析,结合国内外最新发表的研究文献,评估了气候变化对中国海洋和海岸带的影响和风险,分析讨论了中国海洋和海岸带地区应对气候变化的若干适应措施及其不确定性问题,提出了有关对策建议,以期为中国沿海地区经济社会应对气候变化和可持续发展提供科学参考。

1 全球和中国海洋气候变化

观测表明,气候变暖的影响已在全球的大陆和海洋及人类社会中发生[1-8]。20世纪50年代以来,全球陆地和海洋表面的升温趋势变得比以往更明显,北半球比南半球的变暖更显著,中国东部地区和邻近海域的升温速率高于全球平均(很高信度(1)本文借鉴IPCC《第五次评估报告》中有关不确定性的评估方法,即根据基本证据和一致性(证据的类型、数量、质量、内部相容性和一致程度)的分析判定,评估关键发现和主要结论或结果的不确定性,并采用“很低”“低”“中等”“高”和“很高”等专门术语表示其信度水平,应用“几乎确定,99%~100%概率”、“很可能,90%~100%”、“可能,66%~100%”、“或许可能,33%~66%”“不可能,0~33%”“很不可能,0~10%”“几乎不可能,0~1%”等术语表述经评估的主要结论或结果的可能性;信度水平和可能性等专门术语以斜体字表示。)[11-14]。1958—2018年,中国近海区域(渤海、黄海、东海和南海)持续快速升温变暖,海表面温度(SST)上升约0.98 ± 0.19 ℃,远高于全球海洋平均(0.54 ± 0.04 ℃)。其中,渤海、黄海和东海及台湾海峡(简称为东中国海)变暖尤其明显,升温速度又快于相邻的中国东部陆地和其他海区(很高信度),冬、夏季的东中国海SST分别升高1.82 ± 0.25 ℃和0.92 ± 0.18 ℃,南海SST分别上升1.11 ± 0.18 ℃和0.79 ± 0.12 ℃(见图1)[12-13];海温上升引起中国近海特别是东中国海物候显著变化,春季和秋季分别提前到来和延迟结束(证据量充分,一致性高)[11,15]。

在气候变暖背景下,海洋从表层至深层不断升温变暖,海水受热发生膨胀;与此同时,占地球表面积约10%的陆地冰川和冰盖也因吸收热量不断融化,产生的淡水流入海洋,增加了海洋的体积和质量,并在2006年超过了海水热膨胀对海平面上升的贡献,海平面的上升也因此而加速(高信度)[2,6]。1980—2019年,中国沿海海平面上升速率为3.4 mm/a,高于同期全球平均水平,且区域变化特征明显。其中,中国沿海局部海平面的上升速率又远高于同期全国平均,如长江口吕泗和海南省海口验潮站的相对海平面上升速率高于其他地区(见图2)[16-17]。21世纪以来,影响中国的超强台风和风暴潮的发生频次显著增加,沿海极端水位升高、频率增加。统计表明, 2000—2019年,登陆中国的(超)强台风个数为40个,超过1980—1999年的2倍(18个)(本文应用中国气象局热带气旋资料中心数据统计),沿海极端水位高度有显著的上升趋势(很高信度)。

上述分析表明,在气候变暖背景下,全球和中国海洋的升温、海平面上升和台风—风暴潮等致灾因子的危险性(增加的幅度或强度、频率和范围等)显著增加(很高信度)。

图1 1958—2018年冬、夏季东中国海(渤海、黄海、东海)和南海的SST线性上升幅度(a、b,单位:℃)及距平时间序列(c、d,单位:℃)注:引自Cai et al[13],采用HadISST(2)英国气象局哈德莱中心全球海表面温度数据集(Hadley Centre Sea Ice and Sea Surface Temperature data set,HadISST)。数据更新至2018年。

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