2015-2070年气候和土地利用变化对全球水土流失的影响作用.pdf

20152070 年气候和土地利用变化对全球水土流失的影响作用 联合国最新的全球土壤资源状况报告强调“世界上大部分土壤资源仅处于一般、贫瘠或非常贫瘠的状况”。不合理的农业耕作措施、森林砍伐和过度放牧,是人为引起土壤侵蚀的主要原因。这会触发生态系统内的一系列连锁效应,例如:养分流失、碳储存减少、生物多样性以及土壤和生态系统稳定性下降。土壤侵蚀与国内生产总值(GDP)密切相关,较贫穷的国家往往受到的影响更大。因此未来气候变化和土地利用变化对全球水土流失的影响模拟预测工作可为全球政策制定者提供有价值的信息,并制定协调一致的全球和国家土壤监测、保护和恢复战略,从而集中有限资源以最有效率地减缓土壤侵蚀引起的土地退化。瑞士巴塞尔大学首次使用联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)通过的 SSP-RCP 开发的一套最新的土地利用和气候协调情景集,预测全球土壤侵蚀的未来变化。1 全球水土流失格局研究结果表明,在所有观测到的大陆的气候条件下,水蚀是一种普遍现象。土壤侵蚀对大规模开垦地区更大,如巴西南部、阿根廷、印度、中国东部、美国中西部、埃塞俄比亚和欧洲地中海。陡坡和高起伏地形的侵蚀率较高,如安第斯山脉、喜马拉雅山脉、维尔霍扬斯克山脉和阿拉斯加山脉,以及全年植被普遍稀疏的地区。2 未来土地利用和气候变化对水土流失的影响预测 研究结果表明,目前气候变化是土壤侵蚀变化的主要驱动力。在不同未来土地利用和气候变化情景条件下,平均土壤侵蚀量可能大幅增加,分别为+30%(SSP1-RCP 2.6)、+51%(SSP2-RCP 4.5)和+66%(SSP5RCP 8.5)。从数量上看,对于 SSP1-RCP2.6、SSP2-RCP4.5 和 SSP5RCP 8.5 场景,预测值为 56.1+20.6-16.464.8+28.5-21.4和 71.6+32.5-24.7Pg yr-1。多情景模拟结果相互比较表明,尽管未来土地利用的变化可能通过耕地的扩大或缩小显著影响全球土壤侵蚀过程,但全球气候可能朝着更活跃的水文循环方向发展,将成为未来土壤侵蚀增加的主要驱动力。未来降雨侵蚀力可能大幅增加,其空间模式相似,但强度不同。就绝对值而言,增幅最大的是热带气候地区。然而,温带纬度和亚热带气候的国家也不能幸免于降雨侵蚀力的增加,并经历高达 50%的峰值增加。3 土壤侵蚀对生态系统影响预测保持土壤健康是农民首要关切的问题,但土壤侵蚀的影响不仅仅是肥沃土地的损失,更会影响生物多样性和生态系统服务供应。研究结果表明,坡面土壤侵蚀量的增加导致泥沙输移量增加,进而造成河网和水库的生态干扰。这些沉积物在水库中的积累可能导致储存能力和饮用水质量下降。这一挑战已经影响到几个低收入热带国家,这些国家容易遭受严重的土壤侵蚀,水源不安全导致的死亡占总死亡人数的6%。在河流流入海洋的地方,沉积物的增加会加剧珊瑚礁的覆盖,进一步损害这一脆弱生态系统。03 治黄科技信息2023 年第 4 期水力发电推动中国气候行动 中国政府作出正确决策,推动经济高速发展,水力发电能力迅速提高,为从化石燃料向可再生能源转变增加动力。同时,中国也一直利用大坝来应对极端水文事件,包括气候变化导致的洪水和长期干旱。正如前段时间的华北地区,大坝在应对暴雨和大面积洪水中发挥了重要作用。华北地区遭遇连续暴雨袭击,北京门头沟和房山山区是受这场前所未有的暴雨影响最为严重的地区。为了更好地应对自然灾害,中国投入了大量的资源开展研发工作,大幅提高大坝建设技术和管理水平。相比之下,美国、欧洲国家、日本和韩国等西方经济体在过去的三四十年中并没有重视大坝有关的研究。因此,世界其他国家在水力发电研究方面落后中国几十年也就不足为奇了。近年来,由于中国在降低单位清洁能源发电成本方面取得飞速进展,与大多数国家的化石燃料能源相比,太阳能和风能发电成本有所降低,因此中国的太阳能和风能发电受到全球高度关注。尽管全球都在关注中国的太阳能和风能,水力发电仍是中国目前以及未来几十年内发电量最大的可再生能源。比如,2020 年水力发电占中国总发电量的 16%,风能和太阳能分别占 6%和 4%,其他能源占 2%。众所周知,中国在太阳能和风力发电方面具有优势,然而不为人知的是,过去十五年内,中国已经成为全球领先的发展中国家水力发电国。此外,中国广泛使用传感器、机器人、大数据分析和人工智能技术,在水力发电和实施抽水蓄能计划方面领先其他国家五到十年。1 用于发电和防洪的大坝大渡河水电管理机构是中国在水力发电领域取得重大进展的优秀案例。大渡河是滚滚长江的一条支流,大部分位于四川省山区,具有中国第五大水力发电潜力,为 3459 万 kW。大渡河的天然落差达到 4175m,足以修建28 座大坝,用于水力发电、防洪减灾和抗旱管理。在所有大坝建成后,它们的装机容量将超过28GW,年发电量将达到115800GWh。其4 土壤侵蚀可能冲击的经济体预测结果表明,处于温带纬度的高收入国家,土壤侵蚀增加的幅度可能较小。然而低收入和中等收入的热带和亚热带国家可能最容易受到土壤侵蚀大幅度增加的影响。在国家尺度,将 2015 年至 2070 年期间的人均国内生产总值、化肥消费量和土壤侵蚀的预测增加进行关联分析。欧洲、北美和大洋洲的富裕国家化肥消费量较高,预计未来土壤侵蚀的增加要低得多。秘鲁、巴西、西非若干国家、喀麦隆、埃塞俄比亚、索马里、肯尼亚、也门、巴基斯坦南部、印度、缅甸、中国东南部、菲律宾和印度尼西亚等热带国家可能受到土壤侵蚀加剧的严重影响。(编译自 Land use and climate change impacts on global soil erosion by water(20152070)【供稿:黄科院 王志慧】13国外江河治理