陸-海相互作用研究中的若干問題

陸-海相互作用研究中的若干問題

1陸-海相互作用研究“陸地-海洋互動”可以作為我們對海洋感知的整個過程，從人類文化發(fā)展的初期開始，它與人類對海洋的研究密切相關。這是大約與人類對海洋的研究密切相關的（海洋活動、魚類、農(nóng)業(yè)和鹽的恢復等）。然而，在不同的歷史時期，陸地-海洋互動的研究可能是不同的。例如，關于河口的研究人員，在20世紀80年代及其以前，大部分研究人員集中在河流捕獲量的描述和影響“捕獲量”變化的因素的比較開始?？臻g和海洋相互作用研究的范圍相對狹窄。典型的研究工作通常集中在河口、海岸和三角洲。在20世紀的末期,針對全球變化研究的地圈與生物圈計劃(InternationalGeosphereandBiosphereProgramme,IGBP)中的陸-海相互作用研究計劃(LandOceanInteractionsintheCoastalZone,LOICZ)開始較前期的研究工作更多地強調氣候變化和人類活動相互疊加產(chǎn)生的后果(驅動作用)對河口與海岸地區(qū)的整體影響,同時開始發(fā)掘自然科學領域中的基礎研究同人文科學領域中所關注的社會與經(jīng)濟發(fā)展的敏感性(例如:陸-海相互作用體系對全球變化的響應程度)、脆弱性(例如:所處區(qū)域的環(huán)境在外部驅動作用下的可恢復性特點)與可持續(xù)性(例如:海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的健康與發(fā)展取向)之間的聯(lián)系其實,由于以下的幾個因素使得河口與海岸地區(qū)成為過去歷史上和現(xiàn)今陸-海相互作用研究的重要區(qū)域.(1)河口與海岸是承接來自陸地的風化產(chǎn)物和污染物質的重要場所,其中的植物性與痕量營養(yǎng)元素對維系近海的初級生產(chǎn)和食物網(wǎng)的結構與食物產(chǎn)出具有重要的作用;一些污染物質則對生態(tài)系統(tǒng)的健康構成危害,并沿著食物網(wǎng)被傳遞和積累.(2)如果從物質通量的角度來看,在河口與海岸發(fā)生的自然過程與人類活動會引起化學物質在宏觀與微觀界面附近的再分配,在很大程度上改變了化學元素的賦存形式,兩者對物質在近海生態(tài)系統(tǒng)中的遷移具有廣泛的影響.(3)自西方的工業(yè)化革命以來,河口與海岸在人類文明演化中的作用愈加重要,河口與海岸系統(tǒng)的演替直接地影響著社會與經(jīng)濟發(fā)展的可持續(xù)性,這一點在我國都市化快速發(fā)展的今天尤為突出.從另外一個視野,由于上述諸原因也使得河口與海岸地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)所承受的來自自然與人類活動的影響較之陸地與海洋本身更為特殊,生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的變化或簡言之“響應”與外部“驅動作用”的表現(xiàn)之間的關系更為復雜(圖1).在本文中,我擬就個人的片面理解對我們在陸-海相互作用領域的研究進行一點粗淺的梳理,并且對陸-海相互作用需要深入地進行研究的問題作一個回顧;希望能夠引起學術界同行們對這些研究問題更多地關注,通過學術上的思辨與爭鳴幫助認識今后針對陸-海相互作用進行研究的取向.2國、外學者的感悟本文中所討論的問題,材料與數(shù)據(jù)主要來自以下的幾個方面:國內(nèi)外的學術期刊中發(fā)表的相關研究成果;近20年以來重要的國際和國內(nèi)學術研究項目的科學計劃與實施的方案;本人在國、內(nèi)外的學術會議上聽取其他學者的報告后的感悟;在與學生、同事和老師之間的交談、討論過程中所學習到的內(nèi)容,以及我所在實驗室的研究資料等等.然而,就這些成果與資料的引用和對事例的分析僅僅代表我個人對問題的看法和理解,并不代表數(shù)據(jù)和資料產(chǎn)生或所有者的意見.如有不恰當?shù)匾没蚯?我個人在此表示歉意.3國內(nèi)外的海洋研究合作聽學術界的前輩們講起,近代開始出現(xiàn)以我國科學家為主導的陸-海相互作用方面的觀測與研究大約是在20世紀30~40年代期間或更早;例如,在1934年針對海南島、西沙群島等地的生物調查,1935年在渤海、北黃海實施的海洋調查,以及稍后的浙江沿海漁業(yè)調查等等追索發(fā)表于國內(nèi)外的學術文獻,已故的李法西教授及其同事在20世紀60~70年代所做的研究工作大約屬于解放后針對河口地區(qū)淡-海水混合過程對植物性營養(yǎng)鹽(這里系指溶解態(tài)的氮、磷、硅)影響的比較早期的成果之一20世紀70年代后期的改革開放以來,國內(nèi)外在海洋科學領域的學術交流日益增多.比較早期的國際合作活動包括中-美合作關于“長江口與東海陸架的沉積動力學過程”的研究計劃(1979~1984)、中-法合作關于“黃河口與毗鄰海域的生物地球化學”(1983~1988)和中-美合作關于“黃河口與渤海南部的沉積作用”(1984~1989)的研究計劃等.其中,中-美關于“長江口與東海陸架的沉積動力學過程”的合作計劃的成果中一部分于1985年在ContinentalShelfResearch雜志上以專輯形式發(fā)表在過去的30~40年中,還有國內(nèi)的許多其他前輩和學者在陸-海相互作用領域作出了重要的學術貢獻,由于篇幅所限,不能一一枚舉.3.1近海的動力過程對地形/地貌演化的巨大作用一直以來,研究工作的相當部分集中在刻畫陸地徑流與海水之間的混合過程對化學物質入海通量的改造.然而,制約植物性營養(yǎng)鹽在河口與毗鄰近海的生物地球化學行為的因素不僅僅限于淡-海水混合過程對元素分配的影響.誠然,在河口中發(fā)生的淡-海水混合過程及其伴隨的化學反應對于改造生源與痕量元素的入海通量具有重要的作用,當研究的問題涉及在整個陸架或邊緣海尺度上的生物地球化學循環(huán)及其與生態(tài)系統(tǒng)的相互作用(例如:物質在食物網(wǎng)中的流動)時,僅僅刻畫河流入海通量的變化是遠遠不夠的,在有些時候甚至會引起對問題的曲解.從觀測的角度看問題,近海的動力過程對河口與海岸帶的地形/地貌演化的巨大作用是觸目驚心的;當一個人站在錢塘江口附近(例如:浙江省海鹽境內(nèi)的鹽官)那自宋代起便不斷在修筑的海塘大堤上,望著那如同萬馬奔騰一般自天際而來的涌潮,便可感受自然的力量所帶來的對心靈的強烈震撼.舉例來講,歷史上進入長江下游的沉積物為450×10從能量和物質輸運的角度,潮汐和環(huán)流對化學物質在近海環(huán)境中的遷移具有控制作用,它們對水體中的化學元素在時間和空間的分布格局(生物地球化學場)進行改造和重整.例如,長江多年平均入海徑流是3×10同樣地,發(fā)生在陸架邊緣的物質交換過程也制約著近海的物質向開闊海洋的輸送及其變化.針對物質收支的研究結果表明,東海陸架向西北太平洋及其他的邊緣海輸送相當數(shù)量的生源要素,并且這種物質的輸運具有明顯的時、空變化特點3.2河流泥沙造成的季節(jié)性變化當一個人駐足在河邊,眼前所見“滾滾東逝水”心中回味著《論語》中的“子在川上曰:逝者如斯夫不舍晝夜”的時候,他/她將不會再懷疑化學物質從流域盆地中的流失對近海環(huán)境的演化將會產(chǎn)生怎樣的影響.最近,文獻中的許多研究成果都表明在過去的幾十年中河流入海的泥沙輸送在減少,而諸如向植物性營養(yǎng)鹽的通量則顯著地增加了恐怕在文獻中發(fā)表的許多結果都會將河流入海泥沙的減少歸結于流域內(nèi)水利工程(例如:筑壩)的攔截作用.的確,眾多的研究數(shù)據(jù)都支持這樣一種現(xiàn)象,即河流入海泥沙在近期內(nèi)的減少同筑壩活動之間存在一種正相關的聯(lián)系.而且,流域盆地內(nèi)的水庫等設施對河流輸運的泥沙的截流在視覺乃至觀測的角度都比較直觀和容易被接受.然而,如果從河口或近海沉積動力學過程研究的角度出發(fā),問題恐怕就不這么令人樂觀.流域盆地中諸如退耕還林等水土保持措施同樣會在一定的時間內(nèi)引起單位面積的產(chǎn)沙量(率)或稱侵蝕模數(shù)的下降.另一方面,已知在河口最大混濁帶或近海觀測到的懸浮顆粒物質可能并非完全是直接來自于河流中的“新鮮的風化產(chǎn)物”,它們可以來自于對下游河床的沖刷乃至毗鄰近海的侵蝕作用,例如“老”的海洋沉積物補充,盡管后者從終極物源的角度也是來自于陸地.在受季風氣候影響的地區(qū),往往會出現(xiàn)河流泥沙搬運的季節(jié)性變化特點;在近海,來自河流的沉積物可能在一段時間堆積在河口附近,在隨后的風浪天氣,這些沉積物可以被再懸浮和搬運至距岸更遠的地方.與化學肥料的應用相伴的是綠色農(nóng)業(yè)革命,后果之一是文獻中津津樂道的河流中植物性營養(yǎng)鹽輸送通量在近幾十年中的增加.似乎是,在有限的土地上為了養(yǎng)活日益增多的人口對食物的需求,一種直接的辦法是在耕作中使用化肥.浮游生物所需求的植物性營養(yǎng)鹽因其性質與賦存形式的差別,在流域盆地人類活動的影響下進入海洋后所產(chǎn)生的后果也不盡相同.氮是化肥使用中的重要成分,且可分為氧化(例如:硝酸鹽)和還原(例如:氨)等不同的形式.盡管氮是大氣中的主要組分,但在自然界中缺少氮的獨立礦物;此外,含氮的化合物大都易溶于水.由于類似這樣的原因,隨著在耕作中大量使用化肥,河流中的溶解態(tài)無機氮(此處所指的溶解態(tài)無機氮包括硝酸鹽、亞硝酸鹽和氨鹽的總和)通過地表和地下水從流域盆地中的流失也相應地增加.大多數(shù)的磷酸鹽在天然水中的溶解度都比較小,而且磷酸根易于同鈣、鐵、鋁等結合形成難溶的化合物,被截流在土壤的剖面之中不易流失或者流失比較緩慢.相比而言,在20世紀60~80年代許多的化學洗滌劑中都添加有磷,所以,在西方國家的河流中來自生活廢水的磷的含量歷史上曾經(jīng)一度增加,直到含磷的洗滌劑退出市場之后,情況才逐漸有所緩解.相對于無機氮和磷,河流中溶解態(tài)硅酸鹽的含量較少地受到化肥使用的影響,但是耕作本身促使了風化作用向地表的深部進行,也會加劇硅酸鹽和硅鋁酸鹽以溶解態(tài)二氧化硅的形式流失.由于筑壩而在上游形成水庫,淡水硅藻形成的水華會消耗溶解態(tài)的二氧化硅.在20世紀的后期,歐洲和北美的一些河流中出現(xiàn)了溶解態(tài)二氧化硅的含量下降的現(xiàn)象.特別地,水庫中的截流(植物的水華吸收和利用營養(yǎng)鹽)所帶來的無機氮和磷的虧損,可以在水庫的下游得到補償(例如:由于化肥的使用和通過生活污水的排放),河流中溶解態(tài)硅酸鹽則主要來自于風化過程的補給,因而在河流的下游可以觀測到當無機氮和磷的濃度逐漸增加時,溶解態(tài)的硅酸鹽的含量出現(xiàn)下降的現(xiàn)象.需要指出的是,對于大的河流(例如:長江)水庫大都修建于流域的上游,中、下游支流的補給可以緩解溶解硅酸鹽的虧損.此外,在20世紀中期或以前關于河流樣品的采集、分離(例如:水樣采集后經(jīng)過澄清或簡單地用濾紙過濾后即進行測量)和分析的方法同我們今天所用的技術有很大的差別,這一點往往在數(shù)據(jù)的引用中不被重視.相比之下隨著技術的進步過去文獻中報告的關于植物性營養(yǎng)鹽的數(shù)據(jù)和結果可能會偏高(圖2).若以長江為例,在圖2中的數(shù)據(jù)顯示在20世紀的50年代后期,溶解態(tài)硅酸鹽的含量是70~80μM(1M=1mol/L,余同),到20世紀60~70年代,曾經(jīng)觀測到溶解態(tài)硅酸鹽的含量≥150μM.現(xiàn)在重新分析20世紀60年代中期長江中的溶解態(tài)硅酸鹽的濃度出現(xiàn)峰值的具體原因比較困難,但是20世紀60~70年代它與懸浮泥沙含量之間的密切關系表明可能與那段時期流域盆地中的水土流失有關.在21世紀初,河流下游觀測到的溶解態(tài)硅酸鹽含量仍然較高,可達100~150μM(圖2).當從河流入海通量的變化趨勢的角度出發(fā)認識流域盆地中的化學物質的收支及其影響因素時,大氣沉降(在此包括干/濕沉降與氣體形式)在其中的作用常常被忽視了.相對于風化作用甚至是化肥的使用,大氣沉降對氮乃至磷的貢獻可能是重要的,而且其所提供的化學成分可以具有較強的溶解度或者說植物的可利用性.例如,在歐洲的一些流域盆地(譬如:萊茵河與易北河)中,當化肥的使用和工業(yè)/生活污水對河流水質的影響被有效地控制之后,大氣干/濕沉降對流域中無機氮和磷的收支的貢獻相對地增加了在目前的全球變化背景之下,大氣中二氧化碳與其他的溫室氣體的含量將會持續(xù)地增加.由此,也會影響到地殼表層的風化作用與化學物質通過地表與地下水從流域盆地的流失.例如,對于如下的風化過程:當大氣中的二氧化碳含量增加時,地表的溫度也會相應地升高,兩者都會加速硅酸鹽和硅鋁酸鹽礦物的風化過程,引起水體中溶解態(tài)硅酸鹽的濃度增加.后者在某種程度地上會補償因筑壩對硅酸鹽的截流所導致的虧損.3.3激勵作用和機制近幾十年來,近海的富營養(yǎng)化成為發(fā)達乃至發(fā)展中國家與地區(qū)重要的水質與環(huán)境問題,而且問題并不僅僅在于此,與此相伴的通常是在毗鄰海域中出現(xiàn)某一些種類的浮游生物(通常是植物細胞)在比較短的時間內(nèi)大量地萌發(fā)與快速地生長,被稱為有害水華或稱“赤潮”.關于近海的富營養(yǎng)化的含義通常有不同的理解,但一種比較為大家接受的詮釋是指近海地區(qū)有機物質的含量在近期不斷增加以及由此引起的負面后果雖然,在關于近海富營養(yǎng)化與有害水華的界定中并未明確地強調導致出現(xiàn)這種現(xiàn)象的驅動作用和機制,文獻中眾多的研究結果卻傾向于將上述問題同流域盆地(例如:植物性營養(yǎng)鹽的流失)或者海岸地區(qū)(例如:海水養(yǎng)殖)的人類活動聯(lián)系起來.的確,在很多的場合下,我們所感受到的近海富營養(yǎng)化與有害水華以及由此產(chǎn)生的后果同人類活動的特點和影響程度之間存在著一種正相關的聯(lián)系,但是也應該注意到引起近海富營養(yǎng)化與有害水華發(fā)生的驅動作用和機制是復雜的,亦包括在氣候變化與海盆尺度的事件(圖3).例如,每年的秋冬季節(jié),黑潮次表層水(注:相對于黑潮表層水而言,次表層水和中層水中植物性營養(yǎng)鹽的含量比較高)向東海陸架的涌升對那里的化學要素(譬如:植物性營養(yǎng)鹽)的分布格局和現(xiàn)存量的影響是重要的,并且其影響一直可持續(xù)到春季;此時由于東北季風的作用,來自陸地徑流的沖淡水在冬季沿著浙、閩海岸向南輸運,一直可達臺灣海峽乃至南海的北部3.4營養(yǎng)人類氧合活劑在國外的應用進展.在近海地區(qū),底層水中溶解氧的虧損是另外一個困擾學術界的命題,并且在公共社會產(chǎn)生了廣泛的影響.這種現(xiàn)象可以發(fā)生在河口、峽灣、半封閉的海域以及上升流地區(qū).當水體中的溶解氧的含量降低到一定的程度,會導致生物的死亡,因而在學術界也有“死亡區(qū)”一說.在一些地方,底層水中的缺氧同表層水中的富營養(yǎng)化同時存在,因為富營養(yǎng)化產(chǎn)生的大量有機物質在隨后的降解過程中首先會消耗水體中的溶解氧.從對生態(tài)系統(tǒng)作用的角度,底層或近底層水的缺氧會直接導致生境的壓縮乃至喪失,并影響到食物網(wǎng)的結構和生物多樣性.雖然,引起近海地區(qū)缺氧的作用機制包括自然變化與人類活動的諸方面因素,近期的研究結果顯示在過去的半個世紀以來文獻中報道的缺氧事件與發(fā)生的地區(qū)明顯地增多了,而且出現(xiàn)在發(fā)展中國家與地區(qū)缺氧事件的危害有迅速增加的態(tài)勢.例如,自20世紀50年代以來,世界近海地區(qū)的缺氧事件在文獻中的記錄增加了十幾倍,從1950年以前的25處增長到21世紀初的400多處近海地區(qū)的缺氧問題同人類社會的可持續(xù)發(fā)展(例如:漁業(yè))之間具有密切的聯(lián)系,因為缺氧通過引起生境的喪失和生源要素之間的相互關系的變化等(例如:體系中新生產(chǎn)力與可再生生產(chǎn)力之間的比率)導致原有食物網(wǎng)的組成與結構發(fā)生了改變.伴隨著缺氧,生態(tài)系統(tǒng)可以發(fā)生從自養(yǎng)向異養(yǎng)體系的轉變,導致痕量溫室氣體(例如:二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等)向大氣的釋放增加,對氣候的變化具有反饋作用.SCOR#128工作組(/Working_Groups/wg128.htm)在對全球近海缺氧問題的系統(tǒng)分析和對研究歷史的回顧基礎上,提出下列的科學內(nèi)容需要給予重視近海的缺氧問題不僅僅是自然科學研究的內(nèi)容,同時對人類社會的發(fā)展具有深遠的影響,研究工作不僅需要注意多學科的交叉,同時也需要強調新的觀測和實驗方法的植入和在技術層面的提升.3.5沉積相與沉積速率在我們所生活的地區(qū),氣候特點與近海的環(huán)流結構的變化調整著陸源沉積物以及與其相結合的化學物質在近岸地區(qū)的分布格局與宿命.在季風氣候的控制下,河流在夏季攜帶大量的淡水和懸浮泥沙入海;特別是流經(jīng)北方干旱地區(qū)的一些水系,那里在枯季由于筑壩的攔截與調水河流的下游常常發(fā)生斷流的現(xiàn)象.伴隨著近海水域的層化與相對較弱的動力環(huán)境,河流在夏季對其所搬運的沉積物的卸載大都發(fā)生在近岸地區(qū),或者河口濁度鋒區(qū)所影響的范圍.那些新近被搬運到河口與毗鄰近海的沉積物通常可因顏色和沉積結構方面的差異(例如:新近的沉積物通常出現(xiàn)在氧化狀態(tài)的環(huán)境中,呈黃褐色且比較松軟)同“老”的沉積物予以區(qū)分.此外,在一些地區(qū)于固結程度比較高的海床之表面存在一層經(jīng)常地參與沉降和再懸浮的松軟沉積物,稱之為浮泥.在冬季風控制的環(huán)境中,近海的水體常常出現(xiàn)垂向均勻的水文要素(例如:溫度與鹽度)剖面結構,顯示水層中發(fā)生了強烈的垂向混合.在冬季風浪的作用下,近海的沉積物被再懸浮,或者更為確切地講出現(xiàn)了底沉積物經(jīng)歷頻繁的再懸浮-搬運-沉降-再懸浮-再搬運-再沉降這樣的事件.從年際或更長的時間尺度來看問題,陸源沉積物的主要堆積區(qū)域與汛期河口外面的混濁水的鋒區(qū)范圍并不一致.以長江口為例,盡管夏季沖淡水的外緣在大的洪水年份可達到朝鮮海峽附近,但陸源沉積物的主要堆積地區(qū)卻出現(xiàn)在長江口以南的浙、閩沿岸水深≤50~75m所限的范圍.在上述沉積動力學過程的主導之下,三角洲前緣的沉積速率具有明顯的時、空不均一性的特點;河口附近的沉積速率在日-月(例如:汛期)的尺度范圍可達5~10cm或更多,而在年際尺度上則僅為1~2cm或更低.由此,也給利用沉積物的記錄來詮釋過去歷史的變化帶來許多歧義和產(chǎn)生多解性.3.6兩種源的形態(tài)及存在的問題從生態(tài)系統(tǒng)功能的角度,當體系具有自養(yǎng)控制的特點時,p-r>0(注:這里p代表光合作用或泛指合成代謝;r代表分解代謝,例如呼吸作用),并且在一定的時間尺度具有凈的物質積累和對外部的物質輸出.相反,在p-r<0的情況下,體系為異養(yǎng)作用所主導在前一種狀況下,體系相對于大氣而言是二氧化碳的匯,在后一種情況之下,體系成為大氣中二氧化碳的源.例如,將牛、羊在草地上放牧,這時由生產(chǎn)者(草地)和消費者(牛、羊)構成的體系對大氣來講應該是二氧化碳的匯;但是,若將牛、羊圈到圈里利用收割的牧草喂養(yǎng),則體系轉變?yōu)閷Υ髿鈦碇v成為二氧化碳的源.只是在海洋中,研究體系的邊界和空間的尺度比較不確定,生產(chǎn)者和消費者之間的相互關系、食物網(wǎng)的結構也比較復雜,在時間尺度上的變化迅速(例如:非穩(wěn)態(tài)的特點),均使得研究的問題變得撲朔迷離.對于其他的一些痕量溫室氣體(例如:甲烷與氧化亞氮),情況會更為復雜一些.在分子水平上,甲烷和氧化亞氮引起的溫室效應分別是二氧化碳的300和25倍,而且兩者在大氣中的含量自西方工業(yè)化革命以來均快速地積累.在海洋中,不同的機制(例如:硝化與反硝化作用)都會導致氧化亞氮的產(chǎn)生甲烷既可以在氧化又可以在還原的環(huán)境中被檢出;相對于CO盡管總體上海洋向全球的大氣釋放甲烷與氧化亞氮,但對大氣中兩種溫室氣體的貢獻程度具有很大的差別.根據(jù)近期的估計,海洋向大氣釋放的甲烷僅占全球通量的百分之幾(例如:<5%),但海洋釋放的氧化亞氮占整個自然界進入大氣通量的三分之一以上另外一個研究的困惑是近海的生物地球化學過程的產(chǎn)物(例如:生源要素、有機碳、痕量氣體等)如何影響開闊的海洋,亦即所謂的“陸架泵”(ContinentalPump)的問題.通過陸架/邊緣海同開闊海洋之間的水交換(例如:環(huán)流結構)、顆粒物的沉降或者近底邊界層的物質輸送(例如:濁流與Nephiloid層),來自陸源或者近海的有機物質與生源要素等可以進入深海.有研究報道,開闊海洋中的有機碳剖面顯示,在受到陸源物質輸運影響顯著的地區(qū),用C-14標識的有機物質的年齡比其他地方更“老”一些3.7海平面上升及其對社會的影響同其他類型的災害性事件(例如:洪水與臺風)相比,緩慢但持續(xù)的海平面上升通常不為人所注意,在有限的時、空觀測范圍似乎也看不到其具有哪些顯著的負面效果.如此,我們所討論的問題系在年或年際的時間尺度上認識平均海平面在毫米量級的改變,同那些洪峰流量與風暴潮增水在每小時或每天發(fā)生的變化相比,似乎微不足道.在談到海平面的變化時,有兩種不同的機制:一種是在海盆的尺度上的海平面的整體上升,與氣候的變化相關;另外一種系由于觀測地區(qū)的地面下沉所致,可以是自然的(例如:三角洲地區(qū)發(fā)生的壓實作用)或者由于人類活動引起(例如:對地下水資源的過量利用導致的沉陷).根據(jù)觀測資料,在過去的30多年(1978~2008年)中,我國沿海地區(qū)的海平面上升的速率為2~3mm/a無論怎樣,若從長期的效果來看,海平面的上升將會引起海岸帶地區(qū)相對水深的增加,導致波浪傳播的速度改變和對海岸工程設施的破壞能力加強.由此引起的后果尚包括:(1)海岸帶地區(qū)的侵蝕作用將會加劇,海岸地形的剖面將會不斷被改造,自然災害(例如:風暴潮)引起的破壞作用將會更大;(2)伴隨著海平面的上升,海水入侵作用增強,將導致沿海地區(qū)土壤鹽漬化加劇;(3)在河口地區(qū),海平面的上升將會引起海水的倒灌在今后更為嚴重,直接威脅到水資源的安全問題;(4)同樣地,海岸帶地區(qū)的生境也會伴隨著海面的上升發(fā)生改變,并且將影響賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能和它所提供的服務.在可以預見的未來,我們現(xiàn)有的海岸工程設施抵御災害的設計標準不得不提高,由此也將引起資金投入的增加、技術要求水準的改變,并且對沿海地區(qū)的社會可持續(xù)發(fā)展帶來更大的困難.在今后的氣候變化和人類活動的多重作用下,海岸地區(qū)以及毗鄰海域的生態(tài)系統(tǒng)的演變受到海平面上升的影響將會具有更大的不確定性.3.8.濕地是經(jīng)濟的重要組成部分.在過去的30~40年中,我國沿海地區(qū)的經(jīng)濟活動與社會的發(fā)展格局產(chǎn)生了前所未有的變化.其中,漁業(yè)活動實現(xiàn)了從單純的捕撈到它與增、養(yǎng)殖并舉的轉化,并且在21世紀初出現(xiàn)了養(yǎng)殖產(chǎn)量大于捕撈收獲的局面.沿海地區(qū)的養(yǎng)殖活動在很大程度上改造了近海濕地生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能,并且對我們的社會與經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了負面的影響.據(jù)統(tǒng)計,在“十五”期間我國圍、填海的速率約為300km近海的濕地是一個復雜且內(nèi)部不同部分之間相互交錯的體系.我們通常注意到濕地具有諸如像交通與航運、旅游、土地資源、水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面的功能;但除此之外,濕地還是許多重要經(jīng)濟資源的棲息地和產(chǎn)卵場、孵化場等.在我們強調由于過度捕撈使得海洋經(jīng)濟資源衰退的同時,也應該想到還有其他的原因,譬如伴隨著濕地的被破壞而導致的生境的永久性喪失,也會從資源補充的角度導致海域日益貧瘠的局面.就我們目前技術所達到的水平(例如:修筑港口與堤壩),在局域的范圍可以很大程度上地改變濕地的結構和功能,甚至永久性的喪失.當通過圍墾苛求濕地為人類社會提供土地資源方面的服務時,我們失去了它在另外一些方面具有的功能.例如,在我們現(xiàn)在所面臨的“氣候變化”背景下和受到的“低碳經(jīng)濟”約束中,濕地生態(tài)系統(tǒng)所具有的重要“碳匯”作用需要被仔細地認識,其在全球尺度上的貢獻需要重新被評估.4陸-海相互作用研究的啟示其實,盡管在過去的20~30年里中國的海洋科學發(fā)展迅速,在陸-海相互作用的研究領域我們的工作積累還是很不夠.部分的原因系由于中國在近代海洋學的起步比較晚,中間因為戰(zhàn)爭或其他的因素而又多次中斷或被干擾,以至于文獻中的數(shù)據(jù)比較零散且缺乏系統(tǒng)性.從全球的氣候變化產(chǎn)生的驅動作用與近海生態(tài)系統(tǒng)的響應關系的角度出發(fā),我們在過去50~60年中斷斷續(xù)續(xù)地工作積累在很多情況下尚不足以拿出令人信服的證據(jù).特別地,在近海地區(qū)由于人類活動的影響所產(chǎn)生的后果是如此地明顯,以至于在很多情況下同氣候變化所產(chǎn)生的驅動作用混雜一道,甚至“淹沒”了后者在生態(tài)系統(tǒng)的水平上產(chǎn)生的“信號”.故而,在全球范圍的“陸-海相互作用”的研究熱潮中,我們需要冷靜地思考:在我們所生活的環(huán)境中,陸-海相互作用研究的內(nèi)涵其核心究竟是什么?譬如,伴隨著20世紀中期以后世界性的流域筑壩風波,研究發(fā)現(xiàn)一些中、小河流中溶解態(tài)硅酸鹽的含量在下降(例如:多瑙河),并對毗鄰近海的浮游植物的群落成分和結構帶來了負面的影響(例如:硅藻與甲藻的組成),并且通過食物網(wǎng)關系作用于整個生態(tài)系統(tǒng).對于大的河流而言,在流域的上游或中游修筑水壩對