李曉東，傅 華，李鳳霞，周秉榮，楊鑫光，王 喆

(1.青海省氣象科學研究所，青海 西寧 810001；2.農業(yè)部草地生態(tài)系統(tǒng)重點開放實驗室 蘭州大學草地農業(yè)科技學院，甘肅 蘭州 730020； 3.青海省氣象局科技與預報處，青海 西寧 810001； 4.南京信息工程大學遙感學院資環(huán)班，江蘇 南京 210044)

全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)(global change and terrestrial ecosystem)是當前全球變化研究的重要內容，氣候變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響及其反饋一直是其研究的重點內容之一[1]。我國西北地區(qū)地域遼闊，位于歐亞大陸腹地，屬中緯度干旱和半干旱地區(qū)；它包含了西風帶氣候區(qū)、高原氣候區(qū)、東南季風區(qū)及季風的邊緣區(qū)域[2]，絕大部分處于半干旱、干旱和極干旱或高寒地帶，土壤發(fā)育微弱，天然降水少而不均、植被稀疏，是全球氣候變化的敏感區(qū)域之一；區(qū)內生態(tài)環(huán)境十分脆弱，在氣候變化和人為不利因素的干擾作用下極易引起生態(tài)退化，主要表現為沙漠化、水土流失、冰川退縮、濕地退化等形式；而且，生態(tài)退化一旦形成，在嚴酷的自然條件影響下很難逆轉和恢復。西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境退化不僅直接影響到該區(qū)的生態(tài)環(huán)境質量和經濟發(fā)展，而且也影響到相鄰地區(qū)乃至全國的生態(tài)環(huán)境品質和可持續(xù)發(fā)展[3]。西北地區(qū)分布著我國的七大沙漠，地表多為沙地和旱地，植被稀少，生態(tài)系統(tǒng)脆弱易受氣候變化的影響，對氣候變化的適應能力更脆弱、且影響更加復雜，造成的損失也會更加巨大。

隨著全球變暖，氣候變化對西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響受到越來越多的關注。研究人員采用試驗、野外調查、遙感監(jiān)測和模型模擬等一系列方法從不同的角度對這一問題進行了探討，但結論缺乏系統(tǒng)性和整體性。本研究從植被、生物多樣性、濕地、水資源等方面，闡述西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境對氣候變化的響應過程，并指出目前研究的不足和未來的研究方向。

1 西北地區(qū)氣候變化特征

1.1溫度變化 利用國家氣象信息中心最新整編的西北地區(qū)135站(圖1)1960-2005年逐月資料分析，西北地區(qū)逐年和逐季節(jié)均表現為增溫趨勢(陜西南部在夏季出現降溫趨勢)，區(qū)域整體10年平均氣溫的變化幅度達0.37 ℃，冬季增溫可達0.56 ℃。無論是全年還是四季平均的增溫率，西北地區(qū)都比全國平均的要高[4]。由于近年來氣候變化的影響，西北地區(qū)西部呈暖濕趨勢，東部則呈暖干趨勢[5]，因此西北地區(qū)對全球氣候變暖的響應更為敏感，幅度更大。1986年是西北大部分地區(qū)氣候變化的轉折點，1987-2003年與1961-1986年相比，西北地區(qū)10年平均氣溫升高0.7 ℃，增溫幅度顯著高于全國0.35 ℃的水平，全年冬季氣溫升高幅度最大[6]。王勁松等[4]計算不同年代際的氣溫距平，以及每一年代際中正距平年數占所分析時段內總年數的百分比(表1)，可以看到，只有20世紀60年代平均氣溫距平為負值，其余3個年代和近5年平均氣溫距平為正值；相鄰年代之間后一年代與前一年代的平均氣溫距平的差值也均為正值，尤其是90年代和80年代的差值最大，達到0.53 ℃，近5年與90年代的差值也達到了0.50 ℃，表明氣溫上升的趨勢隨著時間的推移越來越明顯。平均氣溫距平大于0 ℃的年份數也是隨著年代的增加而增加的，說明升溫的頻率越來越快、溫暖的程度越來越強。西北地區(qū)在1986年附近發(fā)生了一次明顯的氣候躍變，但要比全國氣候躍變晚6～8年[7]，其中1987-2003年比1961-1986年的平均值明顯增高，尤以最低氣溫增幅最大，說明最低氣溫的變化比最高氣溫的變化更敏感，西北地區(qū)氣候變暖主要來自最低氣溫升高的貢獻[8]。

圖1 西北地區(qū)135個氣象站站點位置[4]

表1 西北地區(qū)不同年代際的平均氣溫距平及正距平年數的百分比[4]

1.2降水量變化 20世紀西北地區(qū)降水量處于下降變化過程中，90年代有上升趨勢，但是從年代際尺度來看，變化又不完全一致[9]，劉德祥等[5]分析20世紀60年代到90年代西北地區(qū)降水量資料顯示，新疆年降水量90年代比60年代增加了20 mm；而青海呈每20年一個周期的波動變化趨勢；甘肅河西地區(qū)除80年代比70年代減少了10 mm外，其余都是增加的；甘肅河東地區(qū)呈持續(xù)減少趨勢，90年代比60年代減少了96 mm；寧夏和陜西變化趨勢是一致的，除80年代比70年代增加外，其余都是減少的，90年代比60年代分別減少了52和153 mm(表2)。西北地區(qū)氣候由暖干逐漸向暖濕轉型[10]，通過對中國614個氣象臺站1974-2006年歷年月平均降水資料分析，西北地區(qū)降水量總體上呈增加的趨勢，而降水的年代際變化特征十分突出[11]，其中新疆大部、祁連山區(qū)和河西走廊中西段等地區(qū)降水明顯增加，甘肅河東地區(qū)、青海東部、陜西、寧夏部分地區(qū)明顯減少[12]，近20多年來降水量，西北地區(qū)的西北部呈上升趨勢，其中北疆和天山山區(qū)年降水量增加20～90 mm，南疆、青海中北部、甘肅河西地區(qū)增加5～40 mm；東部呈明顯下降趨勢，其中青海南部、甘肅的河東地區(qū)、寧夏、陜北減少5～80 mm，陜西中南部減少50～180 mm[5，13]。分析21世紀以來的數據，西北地區(qū)西部降水明顯偏多，2001-2003年新疆和青海的大多數地方比常年偏多了2%～50%,而東部的甘肅河東地區(qū)、寧夏和陜西仍然呈現持續(xù)減少趨勢，大多數地方比常年偏少了3%～25%[5]。

表2 西北地區(qū)降水量的年代際變化[5] mm

2 氣候變化對西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境影響的研究進展

2.1氣候變化對植被的影響 近年來，隨著全球氣候的變暖，氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響日益增加，已經引起了全球性生態(tài)環(huán)境和生物資源的破壞[14]。西北地區(qū)地處溫帶，為溫帶干旱、半干旱地區(qū)，干旱為該區(qū)最重要的區(qū)域地理特征。受全球氣候變化和人類活動的共同影響，20世紀后期西北地區(qū)干旱等自然災害頻發(fā)，水資源和生態(tài)環(huán)境問題加劇，是影響西北地區(qū)社會經濟可持續(xù)發(fā)展的最突出問題，在特殊的自然環(huán)境影響下生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱,受全球變化的影響程度會更加嚴重。

2.1.1植被時空分布格局變化 氣候是影響植物及植被分布的主導因素，氣候變暖造成各地區(qū)之間不同的濕溫差異，造成地表植被時空分布變化具有突出的地域特征。氣候變化對西北地區(qū)森林、草原與高原生態(tài)系統(tǒng)的影響顯著，未來溫度帶的北界將繼續(xù)北移；森林生產力呈現不同程度的增加，主要造林樹種將北移和上移；青藏高原森林面積可能增加6.4%，高山草甸的面積將顯著減少，高原山地溫性荒漠增加[15]。氣候對西北地區(qū)青藏高原森林植被的影響也表現在植被垂直自然帶上限的變化。高山林線因其所處的特殊地理位置，成為植被與氣候變化關系研究的理想場所[16]。鄭遠長[17]研究發(fā)現，溫暖指數是決定青藏高原東南部山地針葉林分布的主導因子，他根據設計的氣候變化情景，得出區(qū)域內垂直自然帶上限變動幅度在360～670 m。由于氣候的變化，牧草生長上線將向高緯度、高海拔偏移，寒性草原帶向溫性草原帶轉化[18]。西北高原地區(qū)植被覆蓋度可能由于氣候變暖的影響，在1982-1991年間植被覆蓋度從東部、南部向西部、北部逐漸減弱，而1992-2002年，高原植被中部和西北地區(qū)植被大面積退化[19]。也有研究表明青藏高原腹地高寒植被在氣候暖干化過程中，受干旱氣候系統(tǒng)控制下高寒草原群落南向擴展，降水和升溫趨勢繼續(xù)，高寒草甸植被退化速率將加快[20]。由于氣候變化西北高原東南部的山地植被有明顯的森林化趨勢，森林面積可能增加6.4%，尤其是熱性與溫性森林面積增加；高山草甸的面積將顯著減小，大部分轉為山地寒溫針葉林。高寒草原的面積減小過半，多轉為溫性草原。在平均溫度增加4 ℃、年降水量減少10%的情況下，高原西部的高寒荒漠，雖然大部分轉為溫性荒漠，但從凍荒漠與亞冰雪帶的轉暖而得到補償，高原山地溫性荒漠約增加14%。此外，增溫后高原寒帶變?yōu)楦咴瓉喓畮?，高原亞寒帶變?yōu)楦咴瓬貛?，高原溫帶近似于暖溫帶或北亞熱帶[21]。

2.1.2植被生產力變化 氣候變化對植被的生長發(fā)育、生產力、生物量等都將產生極大的影響。氣候變化使西北高海拔地區(qū)高寒草地植被覆蓋度與生產力出現大范圍下降現象，草地植物群落組成發(fā)生改變，原生植被群落優(yōu)勢種減少，高寒旱生苔原冷溫灌叢有持續(xù)增加趨勢[22]，20世紀80年代初到21世紀初，整個青藏高原地區(qū)植被覆蓋度總體呈增加趨勢[23]。王根緒等[24]指出，氣候的暖干和暖濕變化對高寒草地植被生物量的影響不同，未來10年氣溫增加0.44 ℃，降水量增加8 mm，地上生物量將明顯減少，同時他們還指出，高寒草原對氣候增暖的響應幅度顯著小于高寒草甸，對降水的增加響應要大于高寒草甸。由于氣候變化和人為因素的共同作用，青南高原主要的植被類型——高寒草原和高寒草甸的退化不斷加劇，使“三江源”地區(qū)牧草生育期縮短，牧草生長高度較20世紀80年代下降30%～50%，產草量下降，其中最嚴重的曲麻萊縣產草量減少70%～80%，覆蓋度降低，草地嚴重退化[25]。江河源區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境對氣候的響應強烈，冰川退縮和多年凍土的消融加劇大范圍高寒草地的退化[26-27]。

1986年以來，西北地區(qū)西部牧區(qū)由于氣溫升高，降水量增加，牧區(qū)草地產草量和品質以及草地生產力增加；西北地區(qū)東部由于降水量減少，干旱頻發(fā)，草地產草量和品質以及草地生產力下降。如甘肅草地退化率為45%，草地退化面積占草地總面積的88%[28]。宋怡和馬明國[29]研究中國西北植被覆蓋變化時發(fā)現大部分西北地區(qū)植被退化，而陜西、寧夏大部分地區(qū)植被增加。也有研究指出，新疆天山山區(qū)由于受“暖濕化”氣候變化的影響，1961-2006年該地區(qū)的自然植被凈第一性生產力呈較明顯增長趨勢，平均增長速率為0.013 t/(hm2·a)[30]。而對甘肅祁連山地區(qū)氣候變化對牧草生長脆弱性研究得出，氣候變化帶來的氣象災害增加了牧草生長的脆弱性[31]。

2.1.3草地退化 近年來，由于氣候變化等因素的影響，江河源區(qū)草地退化嚴重，中度以上退化的草地面積達1 032.3萬hm2,占該區(qū)域草地總面積的35%；其中“黑土灘”面積200多萬hm2。與20世紀50年代相比，單位面積產草量下降了30%～70%,牧草群落、種類組成發(fā)生了變化，優(yōu)良的優(yōu)勢牧草種群退化，致使部分草地的功能喪失[32]。青海省三江源地區(qū)和環(huán)青海湖地區(qū)1987-2004年，中度以上退化草地面積平均以2×105hm2/a的速度遞增[33]。高寒草甸和高寒草原可能由于氣候變化和人為因素的共同影響下，高寒草甸由20世紀80年代以前的年平均退化速率3.9%上升到90年代的7.6%；高寒草原90年代的平均退化速率達4.6%，比80年代平均退化速率2.3%增加了1倍。由于草地的退化，目前草地草產量明顯下降，與70年代相比，平均草地產草量下降20%～60%[34]。

2.1.4植被物候期變化 植被時間變化也受到氣候變化的影響，通過對青海省草本植物物候期觀測分析得出：上年10月-當年4月平均氣溫升高1 ℃，全省草本平均返青期增加2.2 d左右，上年10月-當年9月平均氣溫升高1 ℃，平均黃枯期增加0.4 d，返青期至黃枯期平均間隔日數延長約4.5 d[35]。張國勝等[36]對青南牧區(qū)牧草返青(黃枯)期氣溫回升(降低)速度進行分析，發(fā)現青南牧區(qū)牧草返青期氣溫回升速度在逐年減緩，而牧草黃枯期氣溫降低速度在逐年增大。這迫使青南地區(qū)牧草返青期推遲，黃枯期提前，生長期縮短，影響了牧草的發(fā)育[37]。

氣候變化可使植被分布范圍減少、甚至消失，也可使植被分布范圍擴大，還可以影響到植被覆蓋度、生物量、物種豐富度等等，植被作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對全球氣候變化的響應具有重要作用，因此應該加強對氣候變暖對西北脆弱生態(tài)區(qū)植被影響的觀測及其保護措施。

2.2氣候變化對生物多樣性的影響 IPCC 2007年報告指出目前氣候變暖已成為毋庸置疑的事實[38]，氣候變化已經或正在對全球的生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性產生著顯著影響，包括使生境退化或喪失，物種滅絕速度加快[39]，物種分布范圍發(fā)生變化[40]，生物物候期和物種繁殖行為發(fā)生改變[41]，種間關系發(fā)生變化等[42]。受全球氣候變暖影響最明顯的生態(tài)系統(tǒng)是處于高緯度和高海拔地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)[38]，而西北地區(qū)大多處于高緯度和高海拔地區(qū)。氣候變化通過影響西北生態(tài)系統(tǒng)的水分、溫度等外部條件，影響或者改變了生態(tài)系統(tǒng)的結構分布、物種組成、種間關系、空間分布，垂直結構、年齡結構及生產者和消費者比例等，從而影響了西北地區(qū)的生物多樣性。生物多樣性是人類賴以生存的基礎，一方面給人類提供基本的環(huán)境，另一方面又提供了豐富的資源。

2.2.1物種和種群數量 生物多樣性直接影響著生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)性，Klein等[43]研究發(fā)現增溫有導致草原植物群落減少26%～36%物種的風險。李英年等[44]通過試驗也發(fā)現，溫室效應使物種多樣性比原生矮嵩草(Kobresiahumilis)草甸群落的物種有所減少，植物種群優(yōu)勢度發(fā)生傾斜。70年代，青海省海北生態(tài)站西永安城南灘的一片沼澤化草甸，以藏嵩草(K.tibetica)為建群種[45]，近年來，氣候變化導致該地區(qū)水位下降，土壤濕度降低，中生禾草類占據主導地位，群落結構發(fā)生改變[46]。在西北高寒地區(qū)，地面溫度上升將會影響凍土帶的位置、高山沉積物運移、邊坡的穩(wěn)定性及高山帶景觀變化，并將影響到生物多樣性。梁四海等[47]也發(fā)現近20年來，黃河源區(qū)多年凍土表層融化，部分地帶完全融化，土壤含水量減少，植被物種出現更替。冰川分割和巖石裸露面積擴大可能引發(fā)雪崩、滑坡和泥石流等自然災害并嚴重威脅到高山生物多樣性[48]。據調查分析，近30年內西北高原高原雪線上升了50 m，冰川后退500～1 000 m，濕地萎縮約18%，草地植被退化約20%，土地沙化擴展2%，生物多樣性物種種數、種群數量急劇減少或受到嚴重威脅，甚至導致某一種群在局部地區(qū)的生境內成為唯一獨占種群[49]。目前，青海省受到威脅的生物物種約占總類數的15%～20%，高出世界平均值5%[37]。氣候變化不僅能降低生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性，也有可能增加生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的豐富度，低海拔物種往高海拔地區(qū)的遷移可能增加了高海拔地區(qū)的生物多樣性，有研究指出喜馬拉雅山高山帶物種豐富度明顯提高[50]。在氣候變暖的影響下，濕地水分散失加劇生境旱化，大量旱生物種不斷侵入，使祁連山海北濕地和青藏高原東北部凍土區(qū)沼澤化草甸植物多樣性有所增加[51]。

2.2.2群落結構 西北地區(qū)地形復雜，氣候多變，高原、深谷、高山、盆地、平原交錯，孕育了多樣的植被類型和復雜的生態(tài)系統(tǒng)。從北亞熱帶的常綠落葉闊葉林、暖溫帶的落葉闊葉林、溫帶的針闊混交林、亞高山針葉林到多種類型的灌叢、草原、荒漠、草甸，幾乎包括了中國植被的大多數類型，因此西北地區(qū)生物多樣性與其他地區(qū)相比具有明顯的特殊性。氣候變化改變了西北生態(tài)系統(tǒng)物種組成和群落結構，對生物多樣性造成了多方面的影響。另外有研究發(fā)現[52]，青藏公路124道華扁穗草(Blysmussinocompressus)群落在1975、1996年的氣候變暖過程中，受凍土退化的影響，呈現顯著的退化趨勢：濕中生的華扁穗草群落，由中生型的矮嵩草群落替代，矮嵩草群落為高山嵩草(K.pygmaea)群落取代，高山嵩草則進一步干旱化演變?yōu)樯成Σ?Carexpraeclara)群落。氣候變化后，生物棲息地環(huán)境將改變，許多動植物將遷移，這些遷移將產生新物種組合和物種間相互作用。同時，使一些物種滅絕、一些物種繁殖加速。自20世紀90年代以來，隨著對氣候變化問題的日益關注和生物多樣性保護的廣泛重視，人們認識到氣候波動對陸地的植被、食草和食肉動物等都將產生極大影響[53]。氣候變化引起有害生物泛濫，包括害蟲和疾病生物向高海拔和高緯度遷移，害蟲和疾病爆發(fā)強度和頻率增加等。同時，一些反饋作用可能加劇冰川退縮，例如炎熱和干燥的夏季，光反射率的逐漸降低會增加無冰雪覆蓋地表的熱湍流，使得冰雪更易融化，造成雪線上移，生物多樣性發(fā)生變化。

氣候變化必然使遺傳物質發(fā)生改變，并進而引起遺傳多樣性變化，如氣候變化使山地積雪融化提前，使一些兩棲類動物繁殖提前，也有研究發(fā)現繁殖并沒有明顯變化，這些變化對遺傳物質傳遞都產生了一定的影響。氣候變化改變了生態(tài)系統(tǒng)物種組成和群落結構，對生物多樣性既有正面也有負面影響，因此加強對生物多樣性的影響的研究和保護，對生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展有著極為重要的作用。

2.3氣候變化對濕地的影響 濕地與森林、海洋一起并列為全球三大生態(tài)系統(tǒng)，被譽為“地球之腎”，在維持區(qū)域生態(tài)平衡、保持生物多樣性和珍稀物種資源等方面有其不可替代的作用。同時，濕地生態(tài)系統(tǒng)對于維護生態(tài)安全具有極其重要的價值。濕地的保護與可持續(xù)利用，正在得到越來越廣泛的重視。近一個世紀以來的全球氣候變化，尤其是大氣持續(xù)的升溫對濕地生態(tài)系統(tǒng)產生了深刻的影響，濕地作為一種獨特的生態(tài)系統(tǒng)是各種主要溫室氣體的“源”與“匯”，因而在全球氣候變化中有著特殊的地位與作用。由于濕地是一種兼具水分、土壤、空氣、生物等組分的獨特復合型生態(tài)系統(tǒng),對全球變化具有較高的敏感性。另一方面, 全球氣候變化對濕地生態(tài)系統(tǒng)的面積、分布、結構、功能等造成巨大的影響, 并有可能引起溫室氣體的源匯轉化,從而對氣候系統(tǒng)形成反饋。

2.3.1濕地湖泊 我國西北發(fā)育著世界上獨一無二的大面積高寒濕地群，近年來開展的濕地普查和相關研究都表明，西北青藏高原各個地區(qū)的濕地都發(fā)生了明顯的退化，表現為濕地面積快速萎縮、濕地生態(tài)功能的減弱和濕地生物多樣性的喪失。許多研究結果指出，導致西北高原濕地退化的重要原因之一是氣候變化，對于人為活動較少的江河源頭和偏遠高海拔濕地尤其如此[54]。有研究指出，三江源地區(qū)濕地中的大多數湖泊都出現了水域面積縮小以及內陸化和鹽化現象[55]。黃河源區(qū)最大的2個湖泊扎陵湖和鄂陵湖均出現了湖面明顯退縮的趨勢，湖泊水位也在緩慢下降[56]；長江源區(qū)的赤布張湖(面積約600 km2)，已經萎縮解體為4個子湖；西金鳥蘭湖(面積約300 km2)已被分隔為5個子湖，推測面積縮小近2/3[57]。據陳桂琛等[58]推算，從1908-1957年，青海湖水位每年下降17.2 cm，面積平均減少8.4 km2；1956-1988年，水位下降了3.35 m，面積減少了301.6 km2。施雅風和張祥松[59]的研究也表明，自50年代以來，我國西北地區(qū)的內陸湖絕大部分均向萎縮的方向發(fā)展，有的甚至干涸。著名的“星星?！钡貐^(qū)的年龍日措湖，1990年湖水面積為15.3 km2，2000年完全干涸；2001年還存在的阿涌朵瑪措湖，僅隔1年，在2002年基本干枯；阿涌尕哇措湖的面積也由1990年的115.59 km2萎縮為2000年的89.15 km2,減少了26.44 km2，至2002年又縮小了1/3；氣候變化導致的湖泊萎縮使“星星?！?個姐妹湖僅存一個半?，敹嗫h境內原有數千個小湖，現近半數已干枯，且這一過程仍在繼續(xù)[60]。由于西北地區(qū)地域廣闊，氣候變化對湖泊的影響更具有區(qū)域性和廣泛性。如20世紀80年代中期以后新疆境內湖泊出現較為普遍的擴張現象，艾丁湖、賽里木湖、瑪納斯湖等均先后出現明顯的水位上升、水域擴大現象[61]。而作為我國最大內陸湖泊的青海湖，在15-19世紀近500年間湖水水位雖有較大的升降波動，但在近百年間出現了明顯的直線下降趨勢，其中1961-2004年44年中水位上升的年份僅有14年[60]。

2.3.2濕地生態(tài)系統(tǒng) 在全球氣候變化影響下，甘肅瑪曲和四川若爾蓋地區(qū)濕地普遍退化，面積比20世紀70年代減少了約50%，嚴重退化區(qū)已經成為裸地[54]。氣候變化引起濕地水溫及土壤溫度升高，將影響濕地的能量平衡，而降雨、氣溫和云量等參數的變化會對濕地水文情勢產生深刻的影響，從而影響濕地生態(tài)環(huán)境。我國西北地區(qū)對河湖濕地資源的開發(fā)利用愈演愈烈,加之氣候變化的作用二力的合力,導致該區(qū)河湖濕地大面積的消退[62]。在氣候變化背景下，西北地區(qū)沼澤濕地生態(tài)系統(tǒng)普遍退化。秦大河等[63]研究指出，若爾蓋高原沼澤濕地近30年來受氣候變化的影響，加上降水偏少，排水疏干，過度放牧，出現明顯旱化和沙化，沙化土地面積達4 091 hm2，潛在沙化面積12 023 hm2。隨著氣候的逐漸變干，位于新疆塔里木東緣的極度干旱的羅布泊，徑流補給不足，蒸發(fā)強烈，河水及強勁的東北盛行風帶來大量物質淤淺水底，使湖泊逐漸萎縮，留下大片鹽殼。目前羅布泊正在日趨干涸,人們結合周圍環(huán)境因子對它的綜合影響，可以推斷出它們之間的先后交替關系以及發(fā)展演變規(guī)律，今日的羅布泊正是氣候、構造及人為因素共同塑造的結果[64]。

濕地的變化會對區(qū)域乃至全球氣候變化產生深刻的影響，還會加快氣候變化的速度，高原濕地泥炭是重要的碳匯，氣候變暖、變干會導致濕地面積萎縮，加速泥炭分解轉為碳源，加快氣候變暖的趨勢，因此保持西北地區(qū)水分平衡是濕地保護的前提，在此基礎之上應該加強濕地保護和對策研究。

2.4氣候變化對水資源及其他方面的影響 氣候變化不僅對生態(tài)系統(tǒng)中的植被、生物多樣性等產生較大的影響，也對水資源以及冰川湖泊等造成一定的威脅。西北地區(qū)水資源具有總體水量不足、空間分布不均的特征[65]。

2.4.1冰川和積雪 高山生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化最為敏感。近百年來氣候的暖干化趨勢，導致了冰川退縮。在長江源頭，沱沱河和當曲河源冰川在1961-1986年的退縮率分別達到8.25和9.0 m/a；格拉丹東的崗加曲巴冰川在1970-1990年的21年間，其冰舌末端至少后退了50 m,年平均后退近2.5 m/a；大約有6條面積超過了30 km2的冰川出現退縮現象；自小冰期以來至20世紀80年代，祁連山冷龍嶺冰川條數減少了39.9%，冰川面積減少了46.1%，儲水量減少了50.2%，而零平衡線升高了140 m。在西北地區(qū)各山系，現有冰川面積比“小冰期”要減少24.7%，減少面積達7 000 km2左右[60]。近50年青藏高原積雪面積及其變幅增加趨勢明顯，面積年增加率為2.3%；新疆的積雪面積穩(wěn)中略升，而內蒙古則呈較少趨勢。近年來受西北地區(qū)增溫影響，致使約82%的冰川處于退縮狀態(tài)，冰川面積減少了4.5%。其中伊犁河流域、準噶爾盆地等冰川萎縮最明顯，萎縮比例在18%以上，祁連山、阿尼瑪卿山、瀾滄江等地區(qū)在10%以上[66]。由于氣候變化塔里木河流域冰川也出現明顯的退縮趨勢，該區(qū)域近40年的升溫趨勢主要表現在冬春季節(jié)，夏季小有降溫，冬春升溫使得冰川冷儲減少，冰溫升高，夏季很短的升溫都會使冰川大量消融。近40年來塔里木河流域冰川物質平衡主要呈負平衡，帕米爾和喀喇昆侖山約為-150 mm/a,天山南坡流域為-350 mm/a，昆侖山基本穩(wěn)定[67]。1960年曾對帕米爾高原慕士塔格峰地區(qū)的冰川進行過冰面消融觀測，1987年和2001年的再次觀測發(fā)現，從1960年到1987年和2001年，冰面消融從16 mm/d增加到20和37 mm/d，冰川退縮呈現明顯的增強趨勢，反映了冰川消融對全球變暖的強烈響應[68]。而青海高原內部的部分地區(qū)，如唐古拉山、昆侖山中西段、祁連山中西段的一些冰川，冰川前進的勢頭還沒有消失，仍有冰川處于前進或趨于穩(wěn)定[69]。冰川末端退縮、物質平衡變化和面積變化的幅度在青藏高原邊緣和周邊地區(qū)要大于高原內部，對氣候變化響應的敏感性也由內部向邊緣增強[70]。

2.4.2河流 西北地區(qū)河流因補給類型的不同對氣候變化的響應亦不盡一致。內流河多以冰雪融水補給為主，受全球變暖影響其徑流量大多呈現出增多趨勢。由于我國的冰川面積近30年來退縮和氣候變化造成的一些影響，近期冰雪融水和降水增加使得塔里木盆地、河西走廊西部內陸水系的出山徑流量增加[63]。而塔里木河上游流域年徑流量除和田河表現出輕微減少趨勢外，葉爾羌河和阿克蘇河年徑流量均呈增加趨勢，其中阿克蘇河年徑流量1958-2004年增加了10.9%[71]。外流河則多以冰雪融水和雨水混合補給或以雨水補給為主，受流域氣溫升高影響，部分河流出現徑流量減少趨勢。如1955-2005年黃河源區(qū)年平均流量總體上明顯減少，氣候變化導致流量的減少量占總減少量的70%[72]。另外，受大規(guī)模開發(fā)利用和氣候變化的共同作用，西北地區(qū)地下水資源總體呈減少趨勢，特別是西北平原地區(qū)地下水位持續(xù)降低，從而引起土地沙漠化等突出問題[73]。

2.4.3凍土及其他方面 另外，冬春季氣溫升高，雪災減少，對牲畜越冬度春非常有利，牲畜死損率呈明顯下降趨勢。如甘南高原牲畜死損率呈明顯下降趨勢。牦牛和綿羊死損率每10年分別下降0.99%和2.74%[28]。幼畜成活率自1984年以后持續(xù)在一個較高水平，藏系綿羊羔羊成活率呈曲線增加趨勢，每10年增加7.19%[74]。受氣候變化的影響，西北地區(qū)多年凍土層在一定程度上也發(fā)生著顯著的變化，多年凍土的活動層厚度增加反映凍融作用增強，1975-2002年青藏高原多年凍土北界大灘附近的多年凍土面積減小12%，多年凍土下界升高25 m；1975-1996年南界附近安多至兩道河公路兩側2 km范圍內多年凍土島的總面積縮小35.6%。三江源地區(qū)東北部生態(tài)環(huán)境脆弱，海拔高，由于受氣候變化的影響使該區(qū)冬春凍結和消融的反復作用下，草層斷裂，發(fā)生位移和滑塌，導致草層逐漸縮小，次生裸地逐步擴大，最后導致該區(qū)生態(tài)環(huán)境嚴重退化[75]。高原其他地區(qū)自20世紀60年代以來凍土下界上升幅度為50～80 m[63]，而新疆凍土區(qū),近幾十年隨著地溫升高深度逐漸變薄,其中北江北部10年平均深度90 cm,減少了10 cm左右,喀什站的平均深度減少到30 cm 左右,變薄近20 cm。南疆積雪日數與前30年比普遍減少1～2周時間,但北疆變化不明顯[76]。此外，隨著氣候變化導致的溫度的逐漸升高，可能會引起土壤水分蒸發(fā)加大，降水量增加不大的情況下，土壤水分虧缺，不利于牧草的生長。加之春季升溫比較明顯，如果伴隨初春干旱，牧草返青受到影響，牧草可能會減產[77]。

3 結語

綜上所述，氣候變化對西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響研究已經取得了很大的成就。但是還有一些問題值得在今后的研究中關注，這些問題具體體現在以下幾個方面。

1)氣候變化對西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響是多尺度、全方位、多層次的，正面和負面影響并存，并且影響范圍廣，時效性長。因此在研究氣候變化對西北生態(tài)環(huán)境影響的過程中，應該從不同典型地區(qū)如干旱半干旱區(qū)、青藏高原和黃土高原進行研究，通過對不同地區(qū)氣候變化后生態(tài)環(huán)境變化層次的多樣性、復雜性方面著手，研究各地區(qū)氣候變化對本地區(qū)生態(tài)環(huán)境各個指標的影響，綜合分析各個地區(qū)的統(tǒng)一性和非統(tǒng)一性。

2)研究氣候變化對西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響，目前缺少不同生態(tài)系統(tǒng)變化的綜合考慮。生態(tài)環(huán)境是指生態(tài)關系組成的環(huán)境，它包括各種自然要素的組合和人與自然要素構成的各種生態(tài)關系的組合，這些不同要素對氣候變化可能有不同的反應，而且不同要素間也相互影響，氣候變化影響一種自然要素時也必然影響另外要素或組合。目前研究中對氣候變化對單個自然要素的影響研究較多，而很少考慮對其他自然要素以及不同要素之間影響的研究，有時研究結果的誤差較大。

3)目前還缺少度量氣候變化和人為干擾造成影響的生態(tài)環(huán)境變化指標體系和方法，區(qū)分不夠明確，也沒有氣候變化和人為干擾造成生態(tài)環(huán)境變化的研究比較完善的指標體系和評價方法。由于生態(tài)環(huán)境比較復雜，度量氣候變化對生態(tài)環(huán)境內各要素的影響還缺少充分依據。

4)缺乏氣候變化引起的極端事件對西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境影響的研究。氣候變化一方面通過氣候的平均變化對生態(tài)環(huán)境產生影響，另一方面通過極端氣候事件(如雪災、旱災、洪澇災害等)對生態(tài)環(huán)境產生影響。目前的研究還主要是針對前者，而對后者的研究極少。

5)目前的研究還沒有充分考慮氣候變化對西北生態(tài)環(huán)境的間接影響。由于生態(tài)環(huán)境的復雜性，氣候變化除了對生態(tài)環(huán)境產生直接的影響外，還產生間接的影響。目前對這些間接的影響研究較少，對這些間接影響的機制也很不清楚。

6)在研究方法上，目前主要采用的是政府間氣候變化專門委員會(IPCC)在2000年出版的《排放情景特別報告》中的A1、A2、B1和B2情景進行氣候變化對生態(tài)環(huán)境、農業(yè)、人口等方面的影響研究，各情景之間也存在著一定的差異。模擬研究氣候變化對生態(tài)環(huán)境的影響與情景模型有很大關系，情景模型的選擇成為影響研究結果的重要因素，生態(tài)環(huán)境指標比較復雜，如何與氣候之間建立較好的機理還存在問題。

7)氣候變化對西北地區(qū)生物多樣性方面影響的研究還不夠。生物多樣性喪失與生態(tài)環(huán)境有很大關系，生態(tài)環(huán)境的改變是引起棲息地環(huán)境改變的重要原因，而棲息地環(huán)境改變將引起生物多樣性的散失。由于生物多樣性直接影響著生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)性，目前的研究主要集中在植被、濕地、冰川、凍土等方面，因此應該加強氣候變化對西北地區(qū)生物多樣性影響的研究。

在以后的研究中，需要在評價指標和分析方法系統(tǒng)研究的基礎上，加強在氣候變化對西北不同地區(qū)生態(tài)環(huán)境、植被退化和生物多樣性散失等方面直接和間接影響的研究，同時加強對氣候變化影響時間滯后性、極端氣候事件影響，以及與其他因素協同作用的研究。

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