气候变化对加拿大沿海地区的影响分析及适应措施

刘秋林，徐珊珊，金波文，邓丽静

（国家海洋信息中心天津市300171）

气候变化对加拿大沿海地区的影响分析及适应措施

刘秋林，徐珊珊，金波文，邓丽静

（国家海洋信息中心天津市300171）

随着时间的推移，通过对比人们对气候系统的观测记录发现，气候变化已成为毋庸置疑的事实，并且广泛地影响到人类社会发展的各个方面。加拿大地处北美地区，三面临海，沿海地区受到气候变化多方面的深刻影响。本文以《气候变化下的加拿大海岸》为蓝本，首先对气候变化的涵义与影响现状予以解释，然后介绍加拿大沿海地区的社会、自然和气候特性，及其目前不同行业受到气候变化影响的情况，之后对未来气候变化趋势进行预测，主要介绍加拿大沿海地区的预测气候变化及其潜在影响，最后分析了加拿大沿海地区适应气候变化的适应目标和措施，以及正在开展和未来需要采取的方案、措施等，并指出气候变化下，加拿大沿海地区所将面临的机遇与挑战。

气候变化；加拿大；沿海地区；影响分析；适应措施

气候变化是指包括大气圈、水圈、岩石圈、冰冻圈和生物圈在内的气候系统中，能够利用统计检验等方法识别的系统要素平均值、方差、统计分布等状态的变化，并且这些变化能够持续几十年甚至更长时间。自1950年以来，关于气候变化的新证据层出不穷。政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）指出，诸如气温和海温升高、海平面上升、温室气体浓度增加、海冰退化等在世界各地被观测记录下来，而这一系列变化的幅度和速率远远超过了过去，为气候变化提供了充分的证据。

自然因素和人类活动都可能会导致气候变化，而反过来，气候变化表现在各气象要素的变化，各气象要素综合作用于气候系统，深刻影响着自然环境和人类社会环境，进而影响人类的生存、生产与生活。这些事实的发生引发了世界各国政府和机构对于气候变化的关注，关于气候变化的研究也层出不穷。

气候变化可能导致极端天气、气候事件发生的频率、强度、范围及持续时间等发生改变，造成天气、气候灾害，严重威胁到自然生态的平衡、环境的安全和人类社会的正常秩序。因此，各国政府都致力于不断加强适应气候变化的应对能力建设和适应方案措施规划，将气候变化的适应策略纳入到经济、社会的发展决策中，并付诸于行动与实践，这将有效地降低灾害风险。2015年世界各国在《联合国气候变化框架公约》下签署巴黎协定，达成了全球性应对气候变化协议，其中的适应性行动包括减少温室气体的排放，并积极应对并适应不可避免的变化。总的来说，采取气候变化适应措施的目的是尽可能地避免气候变化带来的负面影响，同时尽可能地利用可能存在的机遇。

1 加拿大沿海地区概况

加拿大幅员辽阔，拥有绵延24.3万km的海岸线，东、西、北三面分别毗邻大西洋、太平洋、北冰洋，沿海地区广袤富饶、富有活力，其多样的物种、美丽的风景和丰富的资源在加拿大的发展中有着举足轻重的地位。正因为如此，加拿大的沿海地区受到气候变化的影响更值得关注，其中，包括海平面变化、海冰变化等在内的天气、气候事件对于沿海地区，乃至整个加拿大的可持续发展而言都具有深远的影响，既可能带来威胁与挑战，又蕴藏着机遇。

1.1沿海地区简介

早在数千万年前，加拿大的沿海地区就有人类生活，印第安人、因纽特人等长期在沿海地区开展狩猎、捕鱼等生计活动，并逐步建立了城镇和乡村，发展了多种多样的产业。由于加拿大的海岸线较长，覆盖的纬度范围包括了北纬43°～83°的范围，沿海的生态包括雨林生态、苔原地貌、荒野海岸等，各处潮汐状况不等，某些地区潮差极小，而在芬迪湾附近则存在着世界最大的潮差。沿海地区分布着许多海峡、海湾与水道，也有许多岛屿、半岛错落坐落于内海与海湾中。北部沿海区域岛屿众多，被统称为加拿大北极群岛，通过许多海峡、河道与大陆分隔开来。

绵长的海岸线也蕴藏着丰富的自然资源，加拿大的沿海地区在国家、区域和局地经济发展中发挥着重要作用，其进出口贸易、海上航运、水产养殖等产业都是沿海地区的支柱。根据加拿大港务协会的统计，每年加拿大沿海港口输运的货物价值约为4 000亿加元，而随着世界经济一体化，这一数字将会继续增长。而优美的海岸风景，则为加拿大沿海地区的旅游业发展提供了良好的条件。

根据地理位置、地形、地貌特征及生态特征等，加拿大的沿海地区可以大致分为东部、西部及北部三大部分，如图1所示。三个局部地区的自然、社会与气候特征各不相同，其气候系统要素变化的表现也有所不同。

图1 加拿大沿海地区分区示意图（分别为西部、北部、东部沿海）

其中东部沿海地区包括新布伦瑞克省、新斯科舍省、爱德华王子岛和纽芬兰岛的全部海岸、拉布拉多的南部海岸北至汉密尔顿入口以及魁北克海岸延伸扩展至圣劳伦斯河的河口和海湾，直达魁北克上游。海岸线总长度约42 000 km，人口总数约300万，重要经济产业包括渔业、水产养殖、运输、旅游、制造业。

北部沿海地区包括3个北部领地的海岸以及沿着哈德逊湾和哈得逊海峡的拉布拉多（汉密尔顿入口以北）、马尼托巴省、安大略省和魁北克省。该地区海岸线长176 000 km，为加拿大海岸线总长度的70%，但人口稀少，仅约70 000人。该地区主要为加拿大各领地提供重要的服务，包括货物的进出口等，海冰和冻土对北部海岸有显著影响。

西部沿海地区的海岸线长达26 000 km，全部在不列颠哥伦比亚省。不列颠哥伦比亚沿海的人口约350万，主要集中在较低的大温哥华区域和温哥华岛西南部。该省经济多样化程度较高，许多小型沿海社区的经济产业为渔业、林业、旅游业相关产业。

1.2受到气候变化影响的产业及表现

加拿大目前已经观测到气候变化的发生，包括极端天气、气候事件、海平面上升、气温与海温升高、风暴增强、海冰减少等，在沿海各地区都愈演愈烈。尽管几乎所有的产业都会直接或间接受到气候变化的影响，但加拿大有一些行业对气候变化尤为敏感，其中包括：渔业、旅游业、交通运输业、能源产业以及基础设施建设。以下分别就气候变化对上述产业的影响进行论述，包括积极影响与消极影响。

1.2.1 渔业

在加拿大渔业和气候变化评估中，Campbell等人（2014）发现持续的气候变化将对渔业发展支撑物种的多样性和动植物产生了显著影响，生态系统变化的重叠效果将威胁渔业支撑物种的生存，物种的丰富度和数量发生改变，入侵物种的竞争将会更加激烈。气候变化影响鱼类的行为，改变鱼类在水体中的垂向分布并改变鱼类在不同海域的地理分布，影响鱼类的迁徙行为，影响鱼群的物种组成，并影响海洋生态系统的食物链。沿海地区可捕鱼类逐渐减少，个别渔业公司因此倒闭。某些地区的渔业较为依赖单一鱼类，受到气候变化的影响，可能会对目标捕捞鱼类进行调整，或向其他产业转型。

另一方面，由于海温升高，海冰覆盖减少，北部海域有可能成为潜在的鱼类栖息地，改变鱼类在加拿大沿海海域的分布。加拿大仍有可能继续保持为纯水产出口国，而由于气候变化引起的鱼类分布改变将会促使野外捕鱼业的产量产生可以预见的增长。

1.2.2 旅游业

随着部分地区传统经济产业日渐衰落，旅游业逐渐成为加拿大沿海许多地区的重要产业，在某些小地方甚至是主要产业（Beshiri，2005；Scott，2011；加拿大政府，2012a，b）。海平面升高对于沿海地区的旅游资源和基础设施产生了重要影响，许多历史文化资源（如路易斯堡等）目前正面临海平面上升的威胁，而某些海滩将会消退甚至消失（如爱德华王子岛国家公园）。气温升高是影响旅游业的一大因素，气候变暖可能会影响冬季的旅游项目，比如滑雪和雪地摩托等；而夏季旅游季的时间延长，可能会为国家、省立自然公园及其他保护区带来额外的游览压力。据预测，到2050年加拿大国家公园的游览量将增加30%（Jones和Scott，2006）。如果旅游业所有者和从业者能够积极地参与到气候影响和适应方案的制定中，加拿大许多沿海地区都将体验到气候变化对经济发展带来的机遇。而目前，加拿大的旅游部门几乎对气候变化没有任何准备（Scott等，2008，2012；KPMG，2010），部分原因是商业企划往往倾向于考虑短期情况，而短期内气候变化通常不明显。

1.2.3 交通运输业

近期，加拿大沿海地区出现了许多极端气候事件与季节性状况对沿海运输基础设施造成损害和运输延误的例子（Andrey等，2014）。恶劣的天气对渡轮和货船造成了损害和延误，某些情况下还可能导致一定时间的交通中断。例如，2014-2015年冬天玛德雷恩的渡轮被困在冰中，使得当地的交通受到严重阻碍。许多沿海公路的建设都紧邻海岸线与河流，常利用桥梁和堤道作为不同道路的连接。这些交通运输系统在面临极端气候事件时是极为脆弱的，尤其是当海平面升高、风暴潮与高强降雨耦合发生时，高速公路洪水泛滥，极端水位会造成交通运输的瘫痪。而在港口，海冰的减少、海水变深为航运提供了发展机会，尽管仍面临较大的海冰风险。由于温度升高，海冰融化，原本习惯从冰上行走或行驶车辆的地区将会受到更大的意外风险。此外，暖冬将导致沿海机场大雾发生率增加。

1.2.4 能源产业

海岸区域能源资源的需求和输运将会受到气候变异性和气候变化以及海平面升高的影响（图2）。能源资源产业密集分布于沿海区域，包括进口和国内生产的煤炭和近海的石油和天然气。许多可再生能源项目也可以布置在海岸区域，比如水能、风能和潮汐能等。部分地区安装了规模较大的风电场，而芬迪湾的潮汐能开发已经通过了早期的环评和原型安装。

机遇与挑战共生，海冰减少，通航时间延长，油气勘探和开发的机会增加。然而冰暴和大风将会增加对能源传输基础设施造成损害的风险。海平面上升和风暴可能影响现有和规划码头，并为航运带来威胁，而流速、流量的变化将影响水电生产。近期的极端天气事件（如飓风Juan和Igor）严重破坏了加拿大海岸地区的电力输运，特别是东部沿海，影响了数以万记的居民，造成了能源供应的高代价中断，且当地和区域间的运输基础设施都需要大规模的修复。石油和天然气部门已经开始研究在受到日益增多的风暴和海冰威胁下，近海地区能源开发和生产设备的潜在风险（国家能源董事会，2011；Lemmen等，2014）。

图2 气候变化对能源产业的潜在影响，影响供应、运输和需求

1.2.5 基础设施建设

加拿大的公共基础设施为社区和工业需要提供了必要的服务，比如供水设施、风暴增水管理与排放系统、政府建筑和文化资产等。近期研究表明，受到海岸水动力、风暴潮事件、海平面升高和人类修建活动的影响，加拿大海岸区域的大部分公共基础设施状况堪忧，在气候变化的消极影响下极为脆弱（Stanton等，2010）。此外，许多沿海地区传统的码头、船坞和货栈近些年都被大型的民用和商用滨海建筑的开发所取代，新的开发模式使得沿岸社区脆弱性加剧，受到巨浪、大潮和风暴淹没的风险增加。

气候变化造成了一系列挑战，既有对老化基础设施的影响，也对新设施选址、设计、建造和保养的标准和规范提出了新要求（Félio，2012；Boyle等，2013）。大部分现代基础设施是基于历史气象标准进行设计和修建的，而这些标准已经不能充分表征气候变化背景下风、雪荷载等参数的变化，也无法保证可以安全地应对更加极端的气候事件（Auld和Maclver，2007）。

2 加拿大沿海地区气候变化预测及潜在影响

气候变化对加拿大沿海地区的自然环境和人类社会产生了重要的影响，为了更好地应对气候变化的风险，必须对未来的气候状况进行评估与研究，特别是与沿海地区密切相关的气温、海温、降水、海平面变化等。

2.1气候变化预测

Bush等（2014年）总结了加拿大全域气温和降水变化的历史趋势和预测，为分析沿海气候观测和预测变化提供了重要资料。IPCC第五次报告中对2035年地表（2 m）空气温度变化的全球预测表明，加拿大西部沿海（12月、1月、2月）和夏季（6月、7月、8月）的平均升温小于1°C。东部沿海夏季有小幅增长，冬季增幅略高（1.0～1.5°C）。北部沿海预计将持续经历剧烈变化，冬季气温可增加3°C，预计夏季气温升高1.0～1.5℃。

Sˇeparović等人对北美地区进行了更详细的研究（2013年），将高分辨率区域气候模式嵌入全球模式，并输出2071-2100年的模拟结果。模型结果表明，这一时期内大西洋和太平洋海岸地区的温度将会升高2～3°C，与北极地区预测夏季增幅相近；而模型结果显示北极冬季的温度增加幅度更大，约6～14°C。Feng等人针对北极地区的研究（2012年）得到了相似的结果，预计北极地区2080～2099期间夏、冬季气温升高8～10°C，其中加拿大北部沿海地区夏季升温为1～3°C。

关于降水，Sˇeparović等（2013）分析显示，2071-2100年期间，东、西部沿海地区冬季降水将增加10～20%。北部沿海地区表现出更大增幅，特别是在北极东部地区，预计高达80%。模型结果显示西部沿海地区夏季降水量减少20%，东部沿海没有明显趋势，而北部许多地区的增长率高达20%。

气候变化最重要的后果之一是海平面上升（Stern，2007；IPCC，2013）。全球绝对平均海平面预计将在2100年前上升数10 cm，可能超过1 m，主要原因是由于海洋的热膨胀和冰融化增加，包括冰川、冰帽和冰盖等（IPCC，2013；Church等，2013）。海平面上升导致沿海洪水频率增加，可能导致海岸侵蚀增加。James等人公布了对加拿大沿海地区69个社区的相对海平面变化的预测（2014，2015），如图3所示。

高排放情景（RCP8.5）下，加拿大和美国北部沿海69个地区，2100年的相对海平面变化范围为-84～93 cm，参考面选取为1986-2005年平均海平面。

2.2气候变化的潜在影响

多数海岸区域及其生态系统承受着人类活动的压力，而气候变化对海岸地区带来了额外的压力，以及更艰巨的挑战。世界范围内，海岸区域所受累积压力的影响可以被划分为以下几类（Munang等，2009；Simpson等，2012；Arlington Group等，2013；Lane等，2013）：

·生态系统和地貌发生改变；

·生态系统服务功能消失或衰减；

·海岸线不稳定性增强；

·洪水风险；

·供水污染；

·保养、升级、储存和保险费用增加；

·投资潜力减少，新的经济机遇消失；

·生活方式改变，影响人类的健康、福利，造成人口减少。

依据各地区暴露度、脆弱性等的不同，加拿大境内海岸区域自然和社会环境或将会受到上述部分或全部影响。

海岸区域的生态系统都受到人类活动的直接和间接影响，健康发生恶化（世纪生态系统评估，2005a，b；欧洲环境署，2006a，b；Lotze等，2006；UNEP，2010）。生态系统和物种受到森林采伐、过度采渔、侵略性物种引进以及沿岸区域开发（如海岸线加固、堤防修建、围填滨海区域等）的直接影响。筑坝或修建航道将会改变水体面积，影响淡水流入海岸的时间。由于地表覆盖物的改变、流域内的陆地或海洋使用活动排放而产生的化学和生物污染将直接影响海岸生态系统。

在加拿大，人类活动对海岸系统的影响极大，特别是在南部人口更为密集的区域（Ban和Alder，2008）。举例来说，亚特兰大省超过2/3的海岸盐沼被抽干改造为农田，或随工业和城市化进程而消退（Austen和Hanson，2007）。气候变化给海岸生态系统带来了持续增长的压力，当与人类活动的压力叠加时，可能超过自然生态系统在不发生永久和消极变化的条件下容纳和涵蓄外界影响的能力。

气候变化引起的物理和生物变化对加拿大海岸生物多样性的影响与其他人类活动压力耦合时，会对生态系统服务功能的可持续性产生影响，最终影响海岸区域的社会和经济健康（Berteaux等，2010；Hutchings等，2012）。海岸生物多样性的保护包括了对已有保护区域的管理，以及对新公园、野生动物保护区和海洋保护区域的开发与完善。加拿大弹性海洋保护区域网络设计指导意见（环境合作委员会，2012）和已有海岸保护区域的适应计划（Parks Canada，2007），都是早期生态系统和人类社会为应对气候变化采取措施的例子。

此外，气候变化对于沿海各经济产业的影响将会随时间推移进一步深化与加剧，进而影响沿海地区的社会、经济发展。

3 加拿大沿海地区应对气候变化

在气候变化背景下，进一步加强适应和应对能力建设，提高极端天气气候时间和灾害风险的防范意识，充分化解气候变化所带来的挑战，并把握气候变化所产生的机遇，对于加拿大沿海地区以及全世界来说都尤为重要。

3.1适应原则及目标

适应气候变化的目的是减小其负面影响，捕捉有利机遇，关键在于降低系统脆弱性、管理风险。高效的适应举措将会增强系统的恢复力与可持续性，提高人类健康与福利，并且增强经济价值与竞争力。建立适应目的与目标可以帮助人们明确适应气候变化的方案，划分优先级，避免不切实际的期望，并且获得必要的支持。

适应方案反映了个人及社会的风险承受度，必须考虑其计划时间内的变化。因为随着外部环境和可获取信息的改变，适应方案可能会发生改变，需要考虑时间与变化的迭代效应。而这也有助于更科学地开展适应活动，能够为社会群落提供更为高效的风险管理方案。举例来说，当设计阻挡高水位的屏障时，在结构修建时优先留有一定的灵活度，以随时根据水位升高做出相应调整（Aerts和Botzen，2013）。

根据Simpon等人（2012）的研究结果，根据适应气候变化的目的可以提取出更详细的适应目标如下：

1）开展科学的海岸变化脆弱度和风险评估；

2）加强灾害准备与应对；

3）保护有价值的公共基础设施和生态、文化资产；

4）减少对脆弱系统和资产的非环境压力；

5）划分灾害区域，避免无谓开发，限制使用；

6）推动脆弱性较低的区域发展；

7）在制定适应决策过程中团结关键的利益相关者。

而对于沿海地区，根据相关研究，结合地方政府的发展规划，其适应目标又可以细划为：

1）降低人类健康与安全风险；

2）保障沿海生态系统健康；

3）降低人造环境的脆弱性与风险；

4）保证公共交通与海岸资源的使用；

5）维护并使生活选择和机会多样化；

6）加强管理体系建设；

7）避免私人风险消耗向公共资源的转移。

根据上述详细的适应目标，各级政府和相关机构可以更加有针对性地规划适应方案，开展适应行动。

3.2适应措施

沿海地区适应气候变化方案常常被划分为4个类别：1）非主动干预；2）调节；3）保护；4）回避/撤退（Boateng，2008；Chouinard等，2008；Vasseur和Catto，2008；政府间海洋委员会，2009；Linham和Nicholls，2010；Nicholls，2011；Simpson等，2012；Arlington团队等，2013；Niven和Bardsley，2013）。

3.2.1 非主动干预

非主动干预指的是决策制定者基于对所涉风险的全面认识，决定当前不采取措施的情况。当没有重大风险存在，无法采取实际行动避免和减少海洋灾害，或当前采取行动对抵御未来潜在风险而言是对资源的不合理利用时，非主动干预的策略是非常合适的。当非主动干预是出于冷漠时是不合理的，而受到资源限制的社区可以采用该策略。此外，不确定性通常不是一个用于判断是否应该推迟适应行动的好标准（例如，Lemmen等，2008；Macintosh，2013；Niven和Bardsley，2013）。

3.2.2 调节

调节措施旨在降低灾害对基础设施、陆地和水源的威胁，偶尔、短期的影响被视为可以接受（例如，风暴事件或季节性洪水的影响），当保护海岸资产费用过高，或保护措施的有效性时效性较差时，采取该策略是合适的。调节策略可能包括调整规划、设计指导方针和标准，用以更好应对极端事件，加强防御洪水的能力（例如，提升建筑物高程，确保替代交通路线等），通过改进标准和规定提高设计与建造标准，并对保险和金融机构施加限制（Arlington团队等，2013）。

3.2.3 保护

保护措施最为常见，使用最多，可减小近岸环境的风险，提升安全性，被认为加拿大海岸地区传统意义上应对海岸线侵蚀的优先方法，包括硬防护和软防护措施。

硬防护措施包括：海岸线防护，包括石头、混凝土、片桩砌成的海墙或隔板；洪水防护，比如堤坝、潮汐门和风暴屏障，可阻止洪水入侵上游三角洲或河流；以及其他工程类措施。硬防护措施可以通过保护已有海岸基础设施，降低其脆弱性和风险，确保海岸线不发生移动，并维持现有使用情况（Bijlsma等，1996）。

侵蚀海岸线采用的软防护措施包括减少潮汐、潮流、波浪和风暴潮破坏影响的措施，同时提高沿岸泥沙的稳定性，具体包括养护和/或重建海滩和湿地、海岸植被的保护和恢复等生态类措施。如软防护措施能够合理地规划与实行，有助于保持原有海岸进程的持续性，比如海滩和沙丘的充填以及盐沼的稳定化，更为科学。

3.2.4 回避与撤退

回避与撤退措施适合应用于基础设施或人类安全、健康被认为受到不可接受威胁以及保护或调节响应都不起作用的地区。当一个地区不允许进行新的开发时就可以采取回避策略，特别是对于习惯上避免修建建筑的海拔较低或暴露的区域。撤退措施包含以下方面：原有资产或者被废弃，或者从危险区域（短期或长期）被移走，人类活动与使用被限制。可控的撤退试图通过有计划地放弃现有资产与建筑和逐步重新安置，来应对气候变化引发的海岸风险。

撤退措施对社会和个体都可能产生一定的经济和文化损失，不论沿海资产是历史、文化或环境价值的特征体现，或是私人宅邸，放弃资产的损失对于社区而言都是相当严重的。因此，在适应气候变化的计划方案中，撤退响应通常都是最后的考虑选项。

4 总结与展望

气候变化对加拿大沿海地区影响显著，以海平面变化为代表的相关事件对于海滨地区的社会以及经济发展、生态环境保持而言既是机遇也是挑战。如何适应即将来到的改变，对于海滨地区乃至整个加拿大的可持续和繁荣发展来说都是非常重要的。气候变化正逐渐影响加拿大海岸动力过程的演变及其速率，并对自然环境和社会环境产生了广泛的影响，近期的极端气候事件暴露了沿海地区基础设施的脆弱性。加拿大的北部沿海和东部局部沿海地区，海冰的分布范围、厚度以及持续时间发生了改变，已经开始影响海岸、生态系统、沿海社区以及交通运输。本世纪以及未来海平面将会发生非常明显的改变，在预测海平面将上升的区域，未来风暴潮洪水的强度和频率都会增加。

关于气候变化风险的了解以及沿海地区适应变化的需求正在增加，现在加拿大很多地方政府和职能部门正在采取措施应对气候变化。为了应对复杂的变化，在大多数地区需要采取一系列、系统性的综合措施。除了坚硬的海岸保护设施外，在许多地区还有其他的方法也能有效地应对沿海地区的海岸侵蚀和洪涝灾害。在了解海岸地区的动力性质和海岸地区变化的风险的基础上，开展未来海岸地区的发展规划势在必行。当前对适应行动的有效性进行监控和评估，并开展弥补数据和知识缺口的研究，都对未来的可持续计划和发展有所帮助。

关于气候变化风险的知识及其在沿海地区适应行动中的需要越来越多，加拿大地方和区域政府采取了许多适应行动。作为一个高度发达国家，加拿大拥有适应这些影响的能力，但以有效和主动的方式进行调整，需要考虑气候风险变化的属性。缺乏相关知识和应对能力可能成为地方层面开展适应行动的障碍，需要通过政府各级、学术界和其他非政府组织之间的进一步合作得到最好的解决，而充分全面的协作和创新对于实现加拿大沿海地区可持续、有活力发展至关重要。

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2017-02-12