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再谈黄河流域灾害环境变化
来源:AG澳门厅作者:AG澳门厅日期:2020/09/25浏览:
来源:香港中文大学 作者:徐海暗 公布时间:2007.02.13 利用黄河环境演进与水沙运营课题研究成果,综合近年有关水资源、国土资源调配研发、气候环境变化的实地考察调研,指出黄河的环境灾害从显然看是自然环境的产物,但人类在水土资源研发中的不合理不道德好转了地质环境,加剧了人与自然的冲突。气候环境的变化,在未来一个时期有可能有利于黄河及区域社会经济发展,潮湿、加剧,干冷气流侵略,旱季洪涝频甚,风尘“雨土”时有发生,黄河径流的不稳定性激化,流域风化好转。环境、自然灾害对人类的存活与发展明确提出不利挑战。 针对环境的挑战,在西部研发和黄河管理中,应该尤其增强人文系统,增强管理,强化前期科技投放,大力地做到水、土资源调配、研发及经济调整这一纽带,统合经济、管理、法律、科技、工程、教育诸多子系统,综合提高、利用和协商生态环境,构建绿色的GDP快速增长,创立黄河与绿黄河的西北、华北地区水土资源安全性保障体系,谋求民族发展的新机遇。必需侧重黄河与西部研发的经济子系统;经济是谋求发展机遇的人文显然动力,也是理解和矫正人文系统问题的关键。 1.环境演进的课题研究 将近半个世纪以来,有关第四纪——尤其是全新世的气候变迁、历史时期的黄河流域洪涝灾害、河流泥沙与沉积环境的许多研究,表明出有黄河流域环境演化呈现出周期性波动。国家自然科学基金重大项目《黄河流域环境演进与水沙运营规律研究》及其子课题之一——《历史时期黄河流域环境变迁与水沙变化》曾系统地研究分析了有关问题。[1]、[2](以下全称环境演进《课题》) 1.1总体了解 《课题》研究成果之一指出黄河流域环境与区域水旱灾害问题、河患河道变迁问题,从本质上说道是一个地质环境问题。在历史文献分析研究的基础上,使用地理科学、历史科学和水利科学结合的方法,并汲取灰色系统、力学系统结构理论的观念方法,对历史的黄河中下游河床形态、冲刷形态、黄河下游河患、流域环境变化的事实展开分析,指出历史时期黄河流域曾多次有过数次躁动期,有过多次黄河水、沙轻微振动(两汉、宋金、元明、明清),适当背景是黄河流域性和普遍区域的气候环境波动,水旱灾害频甚。[3] 第四纪“黄土与古土壤的多次交错,与之适当的草原和森林草原环境以及干冷和温湿气候的多次演进,是这世纪末黄土高原地质事件的主要特征”(刘东生等,《黄土与环境》,科学出版社,1985)。从黄土记录的环境波动,既有百万年、数十万年、十万年的极大时间尺度变化,也蕴藏了数万、数千年乃至更加较短时间尺度的次级、子级大陆漂移。历史时期不致不存在再度级的、子属的环境波动、冻/变暖、腊/滑的周期性变化。[4]洪业汤等研究黄河水沙脉动周期,指出黄土风化不存在一个强劲的宇宙起到背景,彻底制约黄土风化的强度和周期。(《黄河沙量记录留存的环境信息》,辑于《环境地球化学与身体健康》,贵州科技出版社,1990) 1.2水沙波动与河患 《课题》研究认为历史上黄河小北干流对于中游环境变异反应尤为脆弱,粗沙主要来源区的气候波动、降雨-产沙变化,也年所在黄河的这一出口段反映出来。小北干流在唐宋以前尚非闲逛性河道,唐中叶到宋元时,河道纵向变化减少,不稳定性下降;明清时闲逛性激化,河势摆幅超过5-10km,最宽达19km。南流的支流涑水、汾河大体也在宋金时水沙经常出现变化,明代经常出现根本性巨变,来沙剧增,河患深感。汾河中游湖泊也在唐宋时期一一淤淀消失。桃花峪以上河段曾多次是平稳的,但是宋金时期闲逛激化,河床日渐长,流路杂乱,河道展宽40-140%,广武、敖山被相当严重冲蚀。解释唐宋以来,中游河道也转入了躁动不安期,来水变幅激化,而明清正处于其颠峰时期。[5] 通过下游河道决溢频率的统计分析,展开较低通滤波处置,可行性区分出有15个河患决溢频密的阶段,考据证实了37次根本性河患、决溢事件。黄河的灾害在时间产于上集中于在某些阶段,呈现出冲刺状况;而且河患上随时间加快的趋势。导致冲刺的原因大体如下:1)气候变化,特别是在是流域降雨的变化;2)下游河道的演进和有所不同发育阶段对河患导致影响;3)人类活动对河流的影响;4)有所不同时期河道径流量、入海边界条件、三角洲发育模式的影响。[6][7]对明清时期黄河下游来水、来沙研究解释:明清黄河下游(利用复原的三门峡车站天然年径流)具备1479-1595年、1596-1782年、1783-1908年三个长周期,对天然径流序列使用仅次于熵谱分析,指出不存在23年的主周期、73年的次主周期。认识到1534-1595年、1643-1782年、1798-1908年的稍富时期,也大体是下游河道的三次加积时期。在丰水时期,平均值年径流距平为20-100×108m3,增幅4-20%,特大丰水年增幅50%;枯水时期平均值径流距平为负的20-115×108m3,兹寒年径流减幅也为50%。 研究创建水沙人组的四个系列,参考和对比钱宁明确提出的6种水沙人组类型,检验出有与钱宁(2)型哈密顿的上大下中典型(1954年),三门峡车站输沙距平达92%;上大下小典型(1966年),输沙距平达53%。与钱宁(4)型哈密顿的上大下大典型(1958年),三门峡输沙距平超过124%。研究指出,这种典型大体上密切相关了明清时期丰水阶段和典型事件的状况;此时中游主要产沙区以风化产沙居多,造成下游河床淤积(尤其是淤滩);而旱季、潮湿时期(或阶段)黄土高原的沙尘、黄土优势冲刷,为丰水时期(或阶段)的暴雨风化,或干冷气候向温湿多雨的急遽转化成阶段,获取了加快风化的物源。[8]这一问题应该引发应用于研究和应用于的充份注目。 1.3历史气候变化序列的修复和环境波动 《课题》研究从鄂尔多斯高原的北大池湖泊沉积分析,推断出近13000年来河套及邻近地区的降水变化,多雨期以距今600年为代表,降水量最少比现今平均值高达50%,而少雨期以距今5000年或3000年为代表,降水量比现今较少出有30%,其时气候环境潮湿、风沙活动频密,250mm等雨量线转动到现今300mm等雨量线左右,而当时300-350mm地区,现代降水则为400mm;荒漠草原东南迁入约180km。在鄂尔多斯北部东胜泊江海子对湖泊沉积物化学系性质和孢粉分析,指出最近1000多年大部分时间正处于少雨时期,经常出现在距今510-140年,降水较今较少20-25%。[9] 长达1724年的西安旱涝变化序列,表明出有不存在7个旱涝相间时段:偏旱时段——288-689年、1000-1229年、1420-1639年;偏湿时段——265-287年、690-999年、1230-1419年、1640-1989年。其间,似应不存在更加较短的波动变化时段。[10]在黄河流域各省同类工作的基础上,将仅有流域近500年旱涝变化分成6个比较旱期——1480-1530年、1570-1640年、1690-1700年、1780-1790年、1860-1870年、1910-1930年;6个比较湿期——1540-1560年、1650-1680年、1710-1770年、1800-1850年、1870-1900年、1940-1970年。流域上中游地区不存在多个主要旱涝时期(吴祥定等,1991)[11]: 表格1 变异分析表明,最少有三个地区在15世纪末或者16世纪初曾多次经常出现特旱特涝的气候变异,渭河区和陕晋区在1492年有一变异,内蒙区1502年经常出现变异;中游极为邻近地区不存在一个显著的由涝转涝的时期,大体在16世纪初。大旱与大涝经常出现最少的是内蒙区,最多的是鲁淮区。 从小冰期气候分析,黄河流域的小冰期气候前后,经常出现显著的温度变化,旱涝状况经常出现变异。在流域的更为严寒时期,大旱、大涝经常出现的几率较小。[12]王绍武(1990)修复了1380年以来的华北气温10年平均距平序列,指出16-19世纪最少有两个显著的严寒期,即从16世纪50年代-17世纪90年代,从19世纪初-60年代。张丕远(1979)统计资料出近500年的寒冬年及其频数,区分出有1500-1550,1601-1720,1831-1900年三个严寒时期。 环境演进《课题》研究找到,“黄河下游的决溢较频密再次发生在气候的分明转折期”。[13]此外,统计资料现代7-8月西安与呼和浩特平均值温差和中游来水来沙,指出“近70年水沙变化与盛夏该区南北气温梯度的年代变化趋势完全一致,即南北气温梯度大,则中游水沙量偏多;反之亦然”;而6-9月延安、绥德、横山的相对湿度和黄河中游的水、沙量值的涉及分析,相关系数都在0.60以上。[14] 赵德秀等统计资料研究了近500年黄河中游(及海河)大旱年(65年),与日食的关系。指出大旱年与该年日食在中午见食的区域不存在较好的相关性,统计资料特大旱年的见食区域多集中于南太平洋、大洋州、东亚至印度尼西亚一带,以及西非。赵的观点获得M.I.布德科《地球热平衡》里海洋面向下层水体传送的热通量年等值线分析的反对。(赵德秀等,《论日食与水旱灾害的关系》,西北工业大学出版社,1992)诚然,从天文、大气物理等角度研究黄河水旱变化的方法、成果某种程度仅限于这些。 1.4沙漠进化与风尘变化 中国沙漠的进化浮记录了分明演进的信息,以及降尘高发时段的沙源拓展的一个背景。距今7000-3000年的气候最宜期,是将近万年来“沙漠软弱的主要时期”……“沙漠或相同沙地的北界比2020-03-08 北移2-4个纬度”[15];其后至今,相等于欧洲新冰期与现代小冰期,我国西部山地冰川经常出现三次冰入,沙漠区土壤发育终止、弱化,风沙流行。公元4-5、10-11、14-16、18-19世纪,经常出现多次旱季、大风和沙漠化发展(陈玉琼,1986),峰值经常出现在4-5、14-18世纪,以致发展到赤地千里,井河干枯,人口南徙,战乱深感。乌兰布和沙漠北部的沙化是将近1000年中构成的,河西走廊流沙起于唐代以后,内蒙额济纳旗的古居延垦区,在西夏时至此沙化,黑城文化被明中叶之后的沙漠掩覆。毛乌素沙漠,汉代遗址伸延更远,唐代次之,宋又次之,明代则退隐沙漠南沿。伊克昭盟以及紧邻地区,在前1、2世纪,2-3世纪,5、11、13世纪,16世纪以来,都正处于旱季的峰期,5世纪、11-12、13-14、16-18、19-20世纪,经常出现大风霾[16]。 紧邻黄河的塔里木盆地的克里雅河流域环境演进,也是一个参考。距今8500-3000年的暖期,造成该流域多次绿洲化,但17世纪中叶以来,天然绿洲向南衰退,欲被沙丘替代。1736年以来,克河于田车站年径流滑动平均值渐趋由大变大。祁连山敦德冰芯的研究,展出楼兰、喀拉敦古城消失正值低温冷谷。较低气温、水源紧缺、沙尘暴喧闹,造成绿洲衰落、沙漠化发展。[17] 沙漠化与风尘变化对黄河中游产沙环境意义根本性,证实了10世纪以后旱涝灾害激化、风尘“雨土”时有发生、黄河来沙激增的一个背景。研究标示黄河中游变动、躁动时间,与下游来水来沙急遽变化、河道变徙时间几乎实时,可见黄河流域性的水旱灾害、河道变异不存在仅有流域系统的宏观背景。前述37次的下游根本性河患和变迁事件,绝大多数再次发生在至此区分出有的河患时有发生阶段之中。间冰期和小冰期的雨土现象,既协助解读黄土的成因、冰期的环境,也有助间冰期自身的环境波动。张德二(1984年)分析认为公元1000年以来,中国雨土时有发生期为1060-1090年、1160-1270年、1470-1560年、1610-1700年、1820-1890年;据此点绘雨土成倍曲线,给以较低通滤波处置,并以黄河下游河患成倍序列对比,做出灰色关联分析:公元前2世纪以来,河患决溢与雨土的灰色关联系数为0.80,经50年滑动平均值处置,表明10世纪以来二者的关联,滞延20-30年获得最大值0.816。这一分析获得河患序列分析、沙漠化分析的关联反对。从总趋势看,11世纪以来气候干冷趋势激化,严寒期缩短、程度减轻,雨土成倍增大,适当地河患成倍增大,河道放纵程度增大。同时解释风沙的近代补源性波动、黄河中下游来水来沙条件波动,与河患变化,具备完全一致的趋势。[18]对当代尘暴和大气活动研究解释,中高纬度冷高压活动、东亚温带气旋活动、中亚内陆旱季地带与黄土高原海面西风带活动、季风活动的高低,直接影响近代的新黄土沉积。风尘雨土的时有发生与低发交错经常出现,实质上是近代干冷气候环境变化、黄土冲刷的信号。 2.近期有关调研和分析体现的一些问题 基于近年一系列有关水资源、国土开发,气候变化和研发、管理模式实际问题的调研、分析,明确提出一些有关黄河环境、灾害和对策的观点。 2.1气候环境变异 地球气候环境系统还包括了太阳、日地关系、大气、陆地、海洋和生物圈;影响任一系统的任何最重要扰动都有可能造成有所不同尺度的气候振动变化。 中国北方地区于是以面对持续旱季。20世纪末的冬暖,未遏止2000年(50年来仍未的)奇寒,内蒙遭遇暴风雪灾;今年入春,北方面对持续数年的大旱,许多地区经常出现50年来的高温,北京录到1915年以来同期最高值。联合国“政府间气候变化工作组”(IPCC)递交报告指出,20世纪是将近千年来北半球气温升幅仅次于的一个世纪,90年代又是最冷的10年。乞力马扎罗山积雪已融化82%,祁连山雪线下降,西北典型冰川区在“小冰期”最盛以来,冰川面积增加20-46%;青藏高原的普若岗日冰原过去20年软弱了50米,但1999年至2000年,就软弱了5米。40年来,青海省年降水量呈现出减少,90年代后期却显著增加,气温每10年下降0.15度,低于全国气温变化趋势,且落后5、6年,有可能沦为全国气候变化的“先兆区”。21世纪气温将持续增高,不足以引起更加频密的洪灾、旱灾、虫灾、疾病和“环境难民”;亚洲北部和中部、美洲北部气温增幅又低于全球增幅40%。40年来乍得湖面积增大95%,朝鲜半岛至蒙古面对几十年来最相当严重的旱季;灾难不具全球性。全球变化对我国水文影响将造成淮河以北径流变幅增大,南方降水将有可能更加多,水资源极为紧缺的北方将有可能更加旱季。仿真指出黄河河龙间年径流将增加2.1%,产沙减少4.6%。黄河上中游无论降水变动多少,气温增高造成陆面蒸发量增大。 环境演进《课题》的姐妹课题,《中国气候和海面变化及其趋势和影响》通过系列研究也结论指出:到2030年左右以前,西北季节性积雪将渐趋增加,冰川将之后前进衰退。“对于西北工农业主要集中于地区的旱季平原区来说,由于年均气温较高,将使流经平原区的河流径流量丰枯变化减小,减轻了洪旱现象”;“若未来西北旱季简化的趋势还不会之后,则多数内陆湖泊显著膨胀,有的则渐趋干缩”。(施雅风主编,《气候变化对西北华北水资源的影响》,山东科技出版社,1995年) 国外一些研究指出,即使没人类介入,地球气候也不平稳,有可能在短期忽然再次发生分明变动波动。 许多迹象解释,全球四大沙尘暴区的中亚区是活动最轻微地区,近期于是以转入一个新的活跃期。独联体境内荒漠化面积从过去10-20%,下降到50%以上;我国塔克拉马腊、腾格里、巴丹吉林沙漠获取了尘暴的近处物源。1952-2000年,西北及内蒙中西部共计再次发生强劲或特强沙尘暴130次,60-70年代呈圆形波动下降,80年代有所增加,90年代后期呈现出急遽下降。我国有可能转入沙尘暴的新一轮活跃期,尤其是其多发区有从南疆及河西向内蒙西部、宁夏北部北移的趋势。沙尘暴频密是干冷气候条件的产物,但专家们同时注意到它与全球增暖、海温变化的关联,尤其是与冬季东亚大气环流的关系。近2年春的高频沙尘暴再次发生,形似预告片一个新的气候“不适合”时期的到来。北方主要沙尘暴中心和沙源区是河西走廊及内蒙阿拉善盟、南疆塔克拉马腊沙漠周边、内蒙阴山北坡及浑善达克沙地紧邻地区、蒙陕宁长城沿线,沙尘暴构成对黄河流域和整个北方的威胁。 实地考察和调研指出,沙尘暴既是气候-旱季条件的产物,也是生态环境被人为阻碍毁坏所致。近20年来,我国沙尘暴源区的荒淫垦殖、牧放、樵采,无序、过度铁矿水资源,贪挖矿、贪凿药,经济活动频密、轻微,造成草场发育、沙漠边沿隔离带增大,内陆河湖干枯,沙漠化于是以以每年2460平方公里的速度发展。贺兰山以西,展现出为水资源调配失当,下游农耕缺水撂荒,以及沙漠绿洲过渡带盲目垦殖樵采和过牧,贺兰山以东,沙漠化再次发生在农牧交错带,冬春旱季季节,由于滥垦、草场相当严重失灵引发土壤沙化。(中科院寒区旱区环境与工程研究所,2001)王涛等研究指出,人类土地利用方式与沙漠化关联,在沙漠化和反败为胜交错过程中,“人类活动总是在大自然条件的基础上起所致起到,展现出在历史上沙漠化的再次发生期往往与一些重大事件相关联”,社会动荡不安与民族出征时期,“都是沙漠化的发发展期。