全球气候变化背景下深圳海域海洋环境响应及对策

李强，殷鹏 ，蔡加祥

(清华大学深圳研究生院　深圳　518055)



全球气候变化背景下深圳海域海洋环境响应及对策

李强，殷鹏 ，蔡加祥

(清华大学深圳研究生院深圳518055)

全球气候变化对人类社会和经济建设产生了广泛而深刻的影响。伴随着近期明显的全球气候变化趋势，在过去 30 年的短暂时间里，沿海城市深圳从一个小渔村迅速发展成中国的第四大城市，也由此伴生出现了诸多海洋相关的环境和经济问题。文章对全球气候变化以及人类活动影响下深圳周边海域的气候与环境的变迁及其风险进行了探讨，并提出了相应的对策，包括建设海洋观测网络、宣传教育、将气候变化纳入环境评估体系、主动干预等。海洋环境的可持续性是保障深圳市经济健康发展的关键条件之一，相关的结论也为全球关键城市气候变化的风险评估和管理提供了借鉴。

全球气候变化；深圳；对策；海洋环境；风险评估

1　全球气候变化现状和发展趋势

随着近年来干旱、洪涝、台风等气候灾害的频发，全球气候变化对人类社会的影响日益明显和紧迫。世界气象组织(WMO)和联合国环境规划署(UNEP)于1988年建立了政府间气候变化专门委员会(IPCC)，其2007年发布的《第四次评估报告》(IPCC AR4)对气候变化科学知识的现状、气候变化对社会、经济的潜在影响以及如何适应和减缓气候变化的对策进行评估[1]，在世界范围内引起极大反响。斯特恩报告指出了气候变化对经济的影响是当前最为严重和急迫的问题，其危害甚至超越了当时的经济危机[2]。中国于2007年发布《中国应对气候变化国家方案》，是发展中国家颁布的第一部应对气候变化的国家方案，我国各科研院校已经开始对气候变化展开全方位的研究。

从全球层面上看，人类社会正在经历有记录以来最为明显的全球变暖趋势。基于对全球气候模式和历史资料的分析，LYNAS[3]评估了全球温度分别升高1 ℃～6 ℃对人类社会和生存环境带来的影响：如果气温升高3℃，气候将彻底失控；气温升高6℃，人类文明将会灭绝。在过去100年里，全球气温升高0.6℃，中国平均气温升高了1.1℃，高于全球平均水平，并且在近30年时间里气温升幅加剧。世界银行《2010年世界发展报告：发展与气候变化》指出[4]，中国是受气候变化影响最大的国家之一，中国气温升高幅度将超过世界平均水平。中国未来的气候变暖趋势将进一步加剧，根据预测，与2000年相比，2020年中国年平均气温将升高1.3℃～2.1℃，2050年将升高2.3℃～3.3℃。根据历史资料，深圳市过去50年里平均气温升高了1.7℃。在这些升温过程中，海洋的调节作用不可忽视，在没有科学评估的前提下，不合理地开采海洋资源将会破坏海洋的调温能力，引起不可估量的后果。

由于气候变化以及海洋环境问题的紧迫性，近期内各发达国家和发展中国家，特别是沿海国家和沿海城市如美国、日本、澳大利亚等，积极开展相关的研究工作。美国沿海各州都制定了相应的海洋发展规划，明确海洋在经济发展中的地位以及气候变化带来的机遇和挑战，如华盛顿州发布的2009年气候变化对经济影响报告中指出[5]，如果维持现在的气候变化趋势，华盛顿州经济年损失到2020年将会达到38亿美元，2080年达到129亿美元，气候变化已经对华盛顿州能源消耗、鲑鱼产量、风暴灾害、食物供给、森林火灾、公众健康和旅游业造成严重影响。澳大利亚联邦议院(Common Wealth Attorney-General’s Department)综合评估了气候和海洋环境变化对本国的影响[6]，包括水资源、旅游业、工程建筑和文化等诸多方面。美国航空航天总局(NASA)以及其他研究人员通过对灾害性风暴的研究指出[7]，气候变化将会引起台风强度到2100年增强达11%，降水强度增强达34%，尽管此项研究现在还存在比较大的不确定性。

自从DICKINSON[8]和GIORGI[9]将有限区域模式用于气候研究后，气候数值模式成为理解全球和区域气候变化过程的主要手段。有限区域模式拥有更高的分辨率、更准确的表面信息、更细致的物理过程描述等优点，因此能够表现复杂下边界条件和中尺度天气系统过程，所以对气候过程研究有很大益处。它虽然对大尺度驱动有较大依赖性，但上述的优点，使得在区域模式模拟的范围内，可以得到更为合理信息场重新分配，而不只是空间的细化。随着全球模式具备了大尺度季节预测的能力，区域气候模式在季节尺度的模拟和预测方面的研究迅速发展起来，从IPCC等许多项目报告都可以看到其研究应用成果。IPCC利用Atmosphere-Ocean General Circulation Model (AOGCM)对近期气候变化进行分析，分别采用美国Geophysical Fluid Dynamics Laboratory、德国Max Planck Institute、英国的Hadley Centre以及美国的National Center for Atmospheric Research的海洋模式，诊断和预测了从工业革命开始(1861年)至2100年间在4种不同的经济增长模式和排放标准(SRES∶Special Report on Emissions Scenarios)下气候变化趋势。

2　气候变化下深圳沿海海洋环境的变化

全球气候变化的影响就近在我们身边。以深圳市为例，作为我国最大的和发展最快的经济体之一，并且由于其独特的地域特征，气候变化对深圳市经济和社会在各个层面的影响更为突出，并极具代表性。深圳市近50年气温呈现明显上升趋势，增速达每年0.034℃，各气候要素在进入20世纪80年代以来都有明显的变化趋势，与深圳市高速发展时期非常吻合[10]。近期内深圳市高温热浪和雷暴天气频发，对市民生存、水资源和生态环境造成严重威胁[11]，气候变化已经导致墨兰等种群趋向灭绝[12]，风暴潮频率和破坏性逐年增加，气候变化引起的海平面上升和海洋环流的变化，对深圳市红树林生长分布、环境污染造成显著的破坏性影响[13]，气候变化引起的环境脆弱性令人担忧。

改革开放30年来，深圳市经历了大规模的城市建设，经济快速发展中的围海造地、工业污染、船舶物流、违章建设等，直接或者间接影响到深圳市的海洋环境，进而改变了深圳市的气候条件。深圳市气象局气候监测资料显示，深圳市正经历着以气温升高、湿度下降、能见度减小为主要特征的气候变化历程。近30年(1981—2010年)深圳平均气温相对于上一个30年(1971—2000年)升高了约0.5℃；而年均日照时间少了92.3 h。伴随背景气候条件的改变，深圳市气象灾害明显增多，经济损失逐年加大，具体表现为“极端降水增多、雷暴强度增大、高温热量频现、干旱连年不断、灰霾日数剧增等”[14]。

海洋作为水分、热量的源和汇，在全球和局地气候变化及其引发的气候灾害中扮演者极其关键的作用。由于气候变化引起的海洋环境的变化对深圳市的社会和经济带来的影响是广泛而又持久的，如纳潮量的降低、海水自净能力的下降、海水动力环境的改变、环境污染等直接影响海上交通运输、滨海旅游、海洋渔业和海洋油气业等海洋主体经济，并辐射影响深圳支柱经济产业的各个层面：如海洋气温调节能力的下降增加了工业生产和日常生活的能耗，海洋持续升温引起的风暴潮年出现率的增多威胁到沿海工程和防灾抗灾工作，气温升高加剧了传染性疾病的传播，海洋环境污染影响市民健康，水资源储量和质量的下降等等。据深圳市气象局的估计，21世纪末气温升幅可能达到1.6℃～3.2℃，简单地推算空调制冷能耗将比目前增加16%～32%，夏季更加酷热难耐。经济发展在适应海洋环境变化过程中必将增加产业成本，减弱深圳市的人才竞争力，影响深圳市的国际竞争力。

深圳市经济扩张过程中的填海等工程对环境资源和生态平衡带来的负面效应逐渐显现[15]。据民盟市委科技委员会副主任、市海洋与渔业环境监测站科长周凯的调研，深圳湾海域面积近30年时间内减少了27%，海水的自净能力减少了80%，因此造成深圳湾的环境污染逐渐加重，泥沙淤积不断增多。退潮时60%的水域露出河床，严重影响深圳市的船运和水上交通。据推算，按照当前的泥沙淤积速度，深圳湾170年后将会消失。而环深圳湾区被列为深港共建商务区，以打造中国的“曼哈顿”为发展目标，所以需要平衡经济发展和环境改变之间的关系，做到“拥湾发展，环湾保护”，需要对环深圳海区的海洋动力结构、泥沙输运、生态环境等环境要素有深入的了解和准确的预报，通过人工调流工程，修复填海工程带来的负面效应。

近期作者针对全球气候变化背景下南海和深圳沿海基础环境要素的变化和响应做了前期的研究，初步分析了南海和深圳沿海今后100年的海洋环境的变化。初步结果表明，在IPCC的碳排放和经济增长模式下，南海21世纪末较21世纪初海表平均温度上升约2.5℃。空间分布上来看，整个南海北部温度普遍升高，其中南海中部升温最为明显，深圳附近沿海升温幅度较小。南海环流明显减弱，不利于污染物的稀释和循环。深圳沿海东向流增强约0.1 m/s，因此受深圳以西城市排污和珠江口泥沙输运、污染物的影响增大，深圳沿海泥沙淤积可能更为严重，赤潮暴发的可能性增加。

受全球气候变化的影响，南海季节性变化特征也存在较大的改变。南海北部冬季温度在21世纪末有明显升温，并且深圳沿海附近升温更为明显，升高3℃左右；夏季南海中东部温度在21世纪末有明显的上升，这种温度结构更利于台风的生成和发展，但是深圳沿海夏季温度受一来自南海中西部的北上深海海流的影响，温度在21世纪末降低1℃左右。这种大规模海温结构的变化对南海生态环境和海洋渔业的影响必然是巨大的，但在现阶段是不可预知的。南海内部环流夏季减弱明显，冬季环流变化不太明显，这可能主要与东亚季风系统的气候变化特征有关，需要进一步数值模式的检验。

3　应对策略

随着近年气候灾害的频发，造成的经济损失日益严重，深圳市海洋环境受全球气候变化影响及应对策略的研究亟须提上日程，以免未来造成不可挽回的后果。作为典型的沿海城市深圳现今正面临经济转型的历史节点，海洋环境的可持续性为保障深圳市经济健康发展的关键基础之一。深圳市周围的海域一方面被动地承受着全球气候变化带来的影响；另一方面人类活动和经济建设又主动地改变了深圳沿海的自然环境和气候条件。应对气候变化，首先需要科学地认识气候变化产生的机理，客观地认识环境和气候在全球气候变化下的长期变化趋势，科学合理地评估和了解气候变化对深圳市社会和经济的影响。

全球气候变化对区域经济的影响已在世界范围内达成了共识，并已经积极开展应对措施，我国作为全球经济发展最快的地区，更应提早布局，积极应对气候变化对我国经济即将产生的影响。

3.1建立海洋观测网络系统，开展海洋环境变化与经济发展的联动研究

海洋观测数据是进行气候预测的前期基础，需要海洋数据集成和观测网络构建。现有的海洋环境要素数据分散，质量控制较差，不利于科学研究和实际应用，建议尽快建立海洋观测网络系统，以便对环境要素做到实时、系统的监测，积累数据，做出预警。

开展环境变化与经济发展相关性研究，通过对环境过程和经济增长的数学建模，嵌入全球大气-海洋模式，量化全球和局地的气候变化趋势，测试气候变化条件下环境的脆弱性，寻求引起局地气候变化的作用机制，验证可能的技术解决方案，以便在新的历史时期了解区域经济发展对气候的作用等，切实了解气候变化对深圳市经济可能的影响，更加合理地评估经济发展与环境保护之间的关系。

3.2加强政府主导的在气候变化和环境保护方面的宣传教育

前期随机调研发现，公众和企业虽认识到气候正在变化，但对气候变化带来的实质影响缺乏认识，大多数认为气候变化离日常生活和经济建设距离尚远，海洋环境意识薄弱。针对这一情况，需要加强市民，特别是青少年的普及教育，参考美国、加拿大等国家推行的蓝色教育计划，对小学至中学的在校学生进行海洋环境和气候变化的科学普及；针对企业，加强环境保护的社会意识，深化节能减排技术的普及，先进的节能技术可为企业切实的节省成本。

3.3将气候变化对经济影响的评估纳入环境评价的核心评估内容

气候变化问题涉及社会、经济的各个层面，需要政府和相关组织机构从战略的角度统一部署。通过协调科研院校和政府职能部门，推进气候变化的基础研究，集聚气象、海洋、环境科学领域的高层次人才，提升气候相关的智力储备；将气候变化对经济的影响以及产业发展对气候变化的影响强制纳入环境评估体系中，通过法制手段、税收、重点扶持等调控手段，发挥碳排放交易等经济杠杆作用，淘汰污染严重、效率低下的产业，扶持环保产业和绿色经济，以减少气候变化的影响。

3.4主动干预，积极应对气候变化

采取主动干预等手段，积极开展生态修复，治理破损的生态环境，以加强环境对现代经济的支撑作用，减少气候变化对经济的冲击。大力发展生态修复技术，加强红树林和湿地保护，提升沿海的环境容忍能力。科学实施沿海环境的海洋工程改造项目，通过布放人工鱼礁、修筑海底防波堤、海岸带改造等工程措施，拆除不合理建筑群，人工导流，加快水交换，实现更为友好的近海环境。

在我国综合国力全面提升、科研力量不断增强、气候和环境问题日益突出的大背景下，各个区市需要根据自己的形势特征，切实应对气候变化带来的影响。这方面的研究在国际上都是刚刚起步，缺乏成功的范例可以参考，这对我们既是挑战，也是机遇。应对气候变化的策略需要以科学研究为基础、宏观政策调控为支持，工程建设和节能减排为手段，从根本上解决气候灾害带来的不利影响。深圳市已经在这方面开展了大量的前期工作。比如说，深圳市应对气候变化及节能减排工作领导小组的成立、数字海洋项目的稳步实施，必然会对未来深圳市应对气候变化工作起到里程碑的意义。

[1]BERNSTEIN L,BOSCHP,CANZIANI O,et al.United Nations，Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)，Climate Change 2007，the Fourth Assessment Report[R].2007.

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[3]LYNAS M.Six degree: our future on a hotter planet[R].USA:Fourth Estate,2007: 358.

[4]World Bank.World development report 2010:development and climate change[R].2009.

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Marine Environmental Response and Coping Strategies of Shenzhen City under the Background of Global Climate Change

LI Qiang，YIN Peng，CAI Jiaxiang

(Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University, Tsinghua Campus, The University Town, Shenzhen 518055, China)

Global climate change has brought broad impacts on all levels of economy and human society. Especially in the last 30 years, it arose more and more attention. Coincidently, Shenzhen City has been developing rapidly from a small fishery village since 30 years ago to the 4thlargest city in China. Amount of marine-related environmental and economic problems, which are due to global climate change and local human activities, have emerged and become increasingly urgent. In this paper, the impact of the global warming on Shenzhen coast was reviewed and relevant coping strategies were proposed. Sustainability of marine environment is one of the essential conditions which ensure the healthy development of Shenzhen’s economy. Actions of Shenzhen will provide a useful example for responding to climate change in other key cities around the world.

Global climate change，Shenzhen，Strategy，Marine environment，Risk assessment

自然科学基金项目(41106002; 4157608)；863(2013AA09A504)；深圳市科创委(CXZZ20140521161827690)；深圳市海洋局LS/SZHY20150715.

李强，博士，讲师，研究方向为海洋科学研究，电子信箱: li.qiang@sz.tsinghua.edu.cn

蔡加祥，硕士，研究方向为海洋科学，电子信箱: caijx08@mails.tsinghua.edu.cn

P7；F294.1

A

1005-9857(2016)02-0026-05