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海平面上升影响下广西海岸带红树林生态系统脆弱性评估

李莎莎  
【摘要】:全球气候变化所导致的海平面上升对海岸带产生显著影响。红树林是生长在热带、亚热带沿海潮间带的生态系统,具有维持系统生物多样性、保护海岸带、净化水质、提供物质资源等重要生态服务功能。同时海岸带红树林是陆地向海洋过渡的特殊生态系统,对海平面上升尤为敏感。评估海平面上升影响下红树林生态系统脆弱性,为海岸带红树林生态系统应对海平面上升制定切实可行的减缓措施提供科学依据,是保障海岸带生态系统安全的重要前提。 本研究以广西海岸带红树林生态系统为研究区域,选用SPRC模型(Source-Pathway-Receptor-Consequence)分析了海平面上升对红树林生态系统的主要影响,构建了海平面上升影响下广西海岸带红树林生态系统脆弱性评估模式。基于SPRC评估模式与IPCC脆弱性定义,构建了脆弱性评价指标体系和基于过程的红树林生态系统脆弱性评价方法。在GIS平台上实现广西海岸带红树林生态系统脆弱性空间定量评价。运用SLAMM6.0预测海平面上升影响下海岸带红树林地理空间分布和面积变化,定量评估海平面上升对海岸带红树林的影响。在此基础上,提出了广西海岸带红树林应对海平面上升的减缓措施。研究的主要结果如下: 1.基于SPRC评估模式分析了海平面上升对红树林生态系统的影响 源-途径-受体-影响(Source-Pathway-Receptor-Consequence, SPRC)模型,体现了影响“源(S)”与“受体(R)”的相互作用及其过程,可分析系统中各要素间的因果关系,具有较强的空间逻辑性。基于SPRC模型构建了海平面上升影响下广西海岸带红树林生态系统脆弱性评估模式,分析了海平面上升对红树林生态系统的影响。气候变化所导致的绝对海平面上升是对红树林生态系统可能产生影响的源(S)。海平面上升通过海岸带地面垂直运动和海岸带沉积速率途径(P),影响不同红树林受体(R)。按广西海岸带地形地貌特征将主要红树林群系类型划分为14类评价受体。气候变化所导致的绝对海平面上升与海岸带地壳垂直运动和沉积动力相互作用,导致的相对海平面变化可能改变潮间带红树林生境(主要是高程),对红树林生态系统产生影响(C)。当相对海平面上升速率超出红树林生态系统的耐受范围,将影响红树林生长、改变群落结构和功能,最终导致生境丧失。如果海岸带修建了堤坝,红树林向陆迁移路径被切断,将导致海岸带红树林生态系统大面积丧失。 2.构建了定量评价红树林脆弱性方法 基于SPRC评估模式和IPCC脆弱性定义,并考虑指标可定量化、数据可获取性和时空异质性等特征,构建了以海平面上升速率、地面沉降/抬升速率、生境高程、日均淹水时间、潮滩坡度和沉积速率为指标的脆弱性评价指标体系。在GIS平台上量化各脆弱性指标,整合各指标间因果关系,构建脆弱性指数计算方法,根据低、中、高潮间带红树林群系生境的日均淹水时间差划分脆弱性等级,建立了基于过程的红树林生态系统脆弱性空间定量评价方法。 3.实现了海平面上升影响下广西海岸带红树林生态系统脆弱性空间评价 在GIS平台上计算脆弱性指数,划分脆弱性等级,实现了不同海平面上升情景(近40年来广西海平面上升(0.29cm/yr)、IPCCAIFI(0.59cm/yr)情景和IPCCRCP8.5(0.98cm/yr)情景)和短时间尺度(2010-2030)、中时间尺度.(2010-2050)和长时间尺度(2010-2100)下,广西海岸带红树林生态系统脆弱性空间定量评价。研究结果表明:近40年广西海平面上升情景下,海平面上升对广西海岸带红树林产生微弱影响,2100年5.4%红树林为低脆弱性。IPCC A1FI和IPCC RCP8.5海平面上升情景下,广西海岸带红树林受到显著影响。2100和IPCC AIFI'情景下,13.4%红树林为中脆弱性。而2050年IPCC RCP8.5'情景下,25.8%红树林为中脆弱性,至2100年,37.3%红树林为高脆弱性。受影响区域主要分布在英罗湾、丹兜海、铁山港、北海、茅尾海,钦州湾等地。这些区域沉积速率和地面抬升率较低,不能抵消海平面上升带来的影响,导致栖息地淹水时间超过生态系统可忍受范围。 4.应用SLAMM模型预测了海平面上升对海岸带红树林的影响 运用Sea Level Affecting Mars Model SLAMM6.0,在不同海平面上升情景(近40年来广西海平面上升、IPCC RCP8.5情景)和短时间尺度(2007-2025)、中时间尺度(2007-2050)和长时间尺度(2007-2100)下,定量预测海平面上升对广西铁山港红树林湿地的影响。SLAMM6.0预测结果显示:近40年来广西海平面上升情景下,2025和2050年红树林栖息地面积轻微减少,至2100年红树林栖息地受到较显著影响。IPCC RCP8.5情景下红树林栖息地面积显著减少,在2100年中、高潮滩红树林面积分别减少49.4%和60.2%。模拟结果显示海岸带沉积速率和地面抬升率较低的区域将导致红树林大面积减少,甚至栖息地丧失。 5.提出了应对海平面上升影响的对策与减缓措施 基于本文研究结果,提出广西海岸带红树林生态系统应对海平面上升的措施,(1)泥沙管理:通过维持红树林健康生长,合理设计海岸带工程,适当设置促淤工程,控制红树林栖息地泥沙采集等方法,从生态系统、工程设计和减少人为干扰等多方面减少海岸带侵蚀,促进红树林栖息地泥沙淤积:(2)控制围垦:严格控制海岸带红树林大面积围垦,维持海岸带红树林生态系统保护与海岸带社会经济发展间动态平衡,维护红树林生态系统结构和功能完整;(3)红树林湿地恢复与重建:合理规划红树林宜林地,利用疏浚泥快速营造红树林生长适宜地,恢复、重建红树林,促进红树林栖息地淤积,减缓海岸带侵蚀和海平面上升对海岸带红树林生态系统的影响。 本研究构建的SPRC评估模式、脆弱性评价指标体系和脆弱性评估方法能够客观定量评价海平面上升影响下广西海岸带红树林生态系统脆弱性。SLAMM模型可定量评估海平面上升对广西海岸带红树林的影响。研究结果可为制定切实可行的减缓措施和保障海岸带红树林生态系统安全提供科学依据。


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