（环境工程专业论文）基于gis的莱州湾地区海水入侵灾害风险评价研究.pdf

1 ， 吩 i i l l l ll il i m m i m i y 18 2 8 2 3 1 毒 一r - p 基于g i s 的海水入侵灾害风险评价研究 学位论文完成日期： 指导教师签字： 答辩委员会成员签字： 2 0 l o - 5 _ ， - 、- 争 | 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息 研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公 众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：聚了裂聊粹童弓艘哥吮 签字日期：j o 卜年j 月埴同签字日期：2 0 l o 年岁月艿r i l 。_ 一 ， 改变，破坏了淡水与海水之间的平衡状态，导致海水或高矿化度的地下咸水沿含 水层向内陆方向侵入的过程和现象。莱州湾地区气候干旱、地势低平、区内广泛 分布第四纪松散沉积物和高矿化度的地下水咸水，加之人类对地下水资源的过量 开采，使该区成为我国海水入侵灾害最为严重和典型的地区。 本文采用2 0 0 7 年6 月至2 0 0 9 年6 月定期监测的水位与水质野外调查数据， 对莱州湾地区地下水水位动态变化以及地下水c 1 浓度与矿化度分布情况进行 初步分析，得出地下水水位分布图与地下水矿化度分布图。 选取c l 。浓度和矿化度2 个指标建立海水入侵现状评价指标体系，运用 a r c g i s 软件的空间分析功能对莱州湾地区海水入侵灾害现状进行评价，评价结 果显示：目前研究区内已发生海水入侵面积达4 3 9 2k m 2 ，严重入侵区面积达3 0 9 2 k m 2 。 详细分析并说明了莱州湾地区海水入侵灾害的时空分布规律和灾害成因。分 析结果表明：该区域海水入侵灾害在空间上主要分布于地下水全淡水界限以北， 海拔高程在0 - 1 0 m 之间的冲积海积平原区域，以及全淡水界限以南地下水负值 区一带，时间变化规律在年际时间段内并不明显；莱州湾地区海水入侵灾害是自 然因素与人为因素共同作用的结果，第四纪松散沉积物以及埋藏的地下咸水、低 洼的地势以及干旱的气候构成莱州湾地区海水入侵灾害的环境背景；过量开采地 下水形成的地下水降落漏斗是海水入侵灾害发生的动力条件。 在对莱州湾地区地质条件、地形地貌、水文地质条件以及气候条件进行概括 和总结的基础上，分析它们与海水入侵灾害之间的内在关系，并结合人类活动对 海水入侵灾害的影响，选取了地面高程、沉积物类型、地下水矿化度、地下水水 位、水井密度、人口密度、单位面积耕地、单位面积g d p 、城市化水平以及地 下水用水量占地区用水量比重等1 0 个指标，建立莱州湾地区海水入侵灾害风险 评价指标体系。 本文结合自然灾害风险评价理论并根据莱州湾地区的实际情况，将海水入侵 风险评价体系分为危险性评价、易损性评价和防灾减灾能力评价，并借助g i s 1 空间分析方法，对危险性、易损性和防灾减灾能力评价结果进行了叠加分析，将 莱州湾地区划分为低风险区、较低风险区、中等风险区、较高风险区和高风险区 等5 个海水入侵灾害风险区域。研究结果表明：评价区内中、高危险区占评价区 面积的4 0 以上；较高危险区与较低危险区分界为寿光寒亭昌邑新河一带；莱 州湾滨海平原广泛分布的第四纪松散沉积物，是该地区海水入侵灾害发生的物质 来源和入侵通道，人工抽取地下水是发生海水入侵灾害的诱发条件。 本论文通过使用海水入侵调查监测数据和基础信息数据，基于n e t 与 a r c g i se n g i n e 平台，开发了海水入侵灾害风险评价系统。该系统实现了监测数 据的存储管理和海水入侵灾害一键式风险评价功能。为莱州湾地区海水入侵灾害 预警预报与防灾减灾提供技术支持。 关键词：海水入侵；风险评价；地理信息系统；莱州湾；模型 r i s ka s s e s s m e n to fs e a w a t e ri n t r u s i o nd i s a s t e ri nt h e l a i z h o ub a yb a s e do ng i s a b s t r a c t s e a w a t e ri n t r u s i o ni st h a ts e a w a t e ro rs a l t w a t e ri n t r u d ei n t ot h ec o n t i n e n ta l o n g t h ea q u i f e r u n d e rt h ee f f e c t so ft h en a t u r a la n da r t i f i c i a lf a c t o r s ，t h eh y d r o d y n a m i c c o n d i t i o n so fa q u i f e ri nt h ec o a s t a la r e ah a sb e e nc h a n g e d ，w h i c hb r e a kt h e e q u i l i b r i u mb e t w e e nt h es e a w a t e ra n dt h ef r e s h w a t e r ，h e n c et h es a l t f r e s hi n t e r f a c e m o v e so nt h ec o n t i n e n t b e c a u s eo ft h ea r i dc l i m a t e ，t h el o w l y i n gt e r r a i n ，w i d e s p r e a d q u a t e r n a r yu n c o n s o l i d a t e ds e d i m e n t s ，h i 曲s a l i n i t yo fg r o u n d w a t e ra n de x c e s s i v e e x p l o i t a t i o no fg r o u n d w a t e rr e s o u r c e sb yh u m a nb e i n g ，l a i z h o ub a yi st h em o s t t y p i c a la n ds e r i o u sr e g i o ns u f f e r i n gf r o mt h eg e o h a z a r do ft h es e a w a t e ri n t r u s i o ni n c h i n a t h i sp a p e rb a s e do nt h ep e r i o d i cd a t af r o mf i e l ds u r v e yf r o mj u n 2 0 0 7t oj u n 2 0 0 9 ，a n a l y z e dt h ed y n a m i cc h a n g e so fg r o u n d w a t e rl e v e la n dt h ed i s t r i b u t i o no f c h l o r i d ec o n c e n t r a t i o na n dm i n e r a l i z a t i o na n dm a d et h e d i s t r i b u t i o n m a po f g r o u n d w a t e rl e v e la n dm i n e r a l i z a t i o n t h ea c t u a l i t ya s s e s s m e n ti n d e x e sa r ec o n c e i v e dt h r o u g hc h o o s i n gt h ef a c t o r so f c o n c e n t r a t i o no fc 1 。a n dm i n e r a l i z a t i o n s p a t i a l a n a l y s i so fa r c g i ss o f t w a r e i s a p p l i e di n v o l v i n gi nt h ee v a l u a t i o np r o c e s se x p r e s s i n g t h er e s u l ts h o w st h a tt h ea r e a o fs e a w a t e ri n t r u s i o ni ns t u d yr e g i o ni sn e a r l y4 3 9 2 k m 2 ，a n dt h es e r i o u si n t r u s i o n a r e a i s3 0 9 2k m 2 t h es p a c ea n dt i m ed i s t r i b u t i n gt r e n do fs e a w a t e ri n t r u s i o ni nl a i z h o ub a ya n d t h ec a u s eo ff o r m a t i o na r ea n a l y z e dd e t a i l e d l y t h es e a w a t e ri n t r u s i o nd i s a s t e ri s m a i n l yo c c u r r e di nt h ea l l u v i a l m a r i n ep l a i nw h e r el y i n gi nt h en o r t ho fb o u n d a r yo f t h e f r e s hg r o u n d w a t e ra n dt h ea l t i t u d ei sb e t w e e n0 10 ma n di nt h es o u t ho f b o u n d a r yo ft h ef r e s hg r o u n d w a t e rw h e r et h eg r o u n d w a t e rl e v e li sb e l o wt h es e al e v e l t h et i m ed i s t r i b u t i n gt r e n di sn o ts i g n i f i c a n ti na n n u a lp e r i o d t h es e a w a t e ri n t r u s i o n i sc a u s e db o t hb yn a t u r ea n dh u m a nb e i n g ，t h eq u a t e m a r yu n c o n s o l i d a t e ds e d i m e n t s ， t h eu n d e r g r o u n ds a l t w a t e rt h e l o w - l y i n gt e r r a i n a n dt h ea r i dc l i m a t ea r e t h e e n v i r o n m e n t a lb a c k g r o u n da n dt h eo v e re x p l o i t a t i o no fg r o u n di st h ed y n a m i c c o n d i t i o n s t h er e l a t i o n s h i po fg e o l o g i c a l ，g e o m o r p h o l o g i c a la n dh y d r o g e o l o g i c a lc o n d i t i o n o fl a i z h o ub a y 、航ms e a w a t e ri n t r u s i o ni sa n a l y z e db a s e do nt h es u m m a r yo ft h e m t a k i n gi n t oa c c o u n to fh u m a na c t i v i t i e so ns e aw a t e ri n t r u s i o nd i s a s t e r s ，a n du s i n gt h e a h pm o d e l ，t h er i s ka s s e s s m e n ti n d e x e so fs e a w a t e ri n t r u s i o ni sc o n c e i v e db y c h o o s i n g f a c t o r ss u c ha s g r o u n de l e v a t i o n ，s e d i m e n tt y p e s ，m i n e r a l i z a t i o n ， g r o u n d w a t e rl e v e lw e l ld e n s i t y ，p o p u l a t i o nd e n s i t y ，u n i ta r e ao fc u l t i v a t e dl a n d ，u n i t a r e ao fg d p ，u r b a n i z a t i o na n dr e g i o n a lg r o u n d w a t e rw a t e ra c c o u n t sf o r t h ep r o p o r t i o n o ft o t a lw a t e rc o n s u m p t i o n b a s e do nt h et h e o r yo ft h en a t u r eh a z a r dr i s ka s s e s s m e n ta n dt h ea c t u a ls i t u a t i o n i nt h el a i z h o ub a y , t h es e a w a t e rr i s ka s s e s s m e n ti n d e x e sa r ed i v i d e di n t o ：h a z a r d a s s e s s m e n t ，v u l n e r a b i l i t ya s s e s s m e n ta n dp r o t e c t i o n & r e c o v e r yc a p a b i l i t ya s s e s s m e n t i n t h i sp a p e r t h es e a w a t e rr i s ka s s e s s m e n tb ym e a n so fg i sa u t o m a t i c a l l yw a s o v e r l a i do nt h ea s s e s s m e n tr e s u l t so ft h et h r e ei n d e x e s ：h a z a r d ，v u l n e r a b i l i t ya n d r e s p o n s e & r e c o v e r yc a p a b i l i t y , w h i c hw a sc l a s s e di n t oh i g h ，s l i g h th i g h ，m e d i u m ， s l i g h tl o wa n dl o w t h er e s u l ts h o w st h a tt h eh i g h - r i s ka r e ai sa c c o u n t e df o rm o r et h a n 4 0 o ft h ee v a l u a t i o na r e aa n dt h eb o u n d a r yb e t w e e nt h em o r ed a n g e r o u sa n dl e s s d a n g e r o u s z o n ei st h el i n eo fs h o u g u a n g - h a n t i n g - c h a n g y i x i n h e t h ew i d e l y 3u d i s t r i b u t e d q u a t e r n a r yu n c o n s o l i d a t e ds e d i m e n t si sm a i ns o u r c ea n dp a t ho ft h e s e a w a t e ri n t r u s i o nd i s a s t e r , a n dp u m p i n gt h eu n d e r g r o u n df r e s h w a t e ra n ds m i i l e g r o u n d w a t e ri st h ei n d u c e dc o n d i t i o n so ft h es e a w a t e ri n t r u s i o nd i s a s t e r b a s e do nt h e n e ta n da r c g i se n g i n ep l a t f o r m ，t h er i s ka s s e s s m e n to f s e a w a t e r i n t r u s i o nd i s a s t e rs y s t e mi sd e v e l o p e db yu s i n gm o n i t o r i n gd a t aa n db a s i ci r 怕n i l a t i o n o fs e a w a t e ri n t r u s i o ni nl a i z h o ub a y t h es y s t e mc a ns t o r ea n dm a n g et h em o n i t o r i n g d a t aa n de v a l u a t et h er i s ko fs e a w a t e ri n t r u s i o nc o n v e n i e n t l y , w h i c h p r o v i d et e c h l l i c a l s u p p o r tf o rf o r e c a s t i n ga n dp r e v e n t i o no fs e a w a t e ri n t r u s i o ni nl a i z h o ub a y k e yw o r d s ：s e a w a t e ri n t r u s i o n ；r i s ka s s e s s m e n t ；g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n s y s t e m s ；l a i z h o ub a y ；m o d e l 4 、 基于g i s 的莱州湾地区海水入侵灾害风险评价研究 目录 0 前言1 o 1 项目由来1 0 2 本论文主要研究内容2 o 3 基本概念2 o 4 关键技术及难点解决方案2 1 引言4 1 1 海水入侵灾害产生的环境背景4 1 2 国外关于海水入侵的研究现状8 1 3 国内关于海水入侵的研究现状9 1 4 基于g i s 地质灾害风险评价研究现状1 1 1 5 论文研究技术路线1 2 2 研究区背景简介1 3 2 1 研究区范围13 2 2 地形地貌1 3 2 2 1 两种不同的地貌类型1 3 2 2 2 陆地地貌类型1 4 2 2 3 海岸地貌类型15 2 3 地层岩性1 6 2 3 1 地层概述1 6 2 3 2 第四纪地质1 6 2 4 地质构造2 1 2 4 1 大地构造单元划分2 l 2 4 2 褶皱构造2 1 2 4 3 断裂构造2 2 2 5 水文地质条件2 3 2 5 1 全淡水区( i ) 2 3 2 5 2 咸、淡水多层结构区( i i ) 2 4 l 基于g i s 的莱州湾地区海水入侵灾害风险评价研究 2 5 3 全咸水区( i i i ) 2 6 2 6 气候2 6 2 6 1 气温2 7 2 6 2 降水2 7 2 6 3 蒸发量2 8 3 莱，、i l 湾地区海水入侵灾害调查与分布规律研究2 9 3 1 海水入侵灾害发展概况2 9 3 2 莱州湾地区海水入侵灾害调查2 9 3 2 1 剖面与监测井设置2 9 3 2 2 调查内容3 2 3 2 3 调查方法与结果分析3 2 3 3 海水入侵灾害现状评价3 8 3 4 莱州湾地区海水入侵灾害成因分析3 9 3 4 1 自然因素4 0 3 4 2 人为因素4 2 3 5 莱州湾地区海水入侵灾害分布规律研究4 2 3 5 1 空间分布规律4 2 3 5 2 时间分布规律4 6 3 5 3 自身发展规律4 6 4 海水入侵相关影响因子研究4 7 4 1 海水入侵与第四纪地层的关系4 7 4 2 海水入侵与地形地貌的关系4 9 4 3 海水入侵与水文地质条件的关系51 4 4 海水入侵灾害与人类工程活动的关系51 4 5 海水入侵与气候变化的关系5 2 5 海水入侵灾害风险评价5 4 5 1 风险评价方法与数据5 4 5 1 1 分析方法5 4 t t ) ， 一 基于g i s 的莱州湾地区海水入侵灾害风险评价研究 5 1 2 数据5 6 5 2 海水入侵灾害风险评价指标体系5 7 5 3 风险等级划分与指标权重计算6 2 5 3 1 风险等级划分6 2 5 3 2 指标权重计算6 2 5 4 结果与讨论6 2 5 4 1 海水入侵危险性评价6 2 5 4 2 海水入侵易损性评价6 3 5 4 3 海水入侵防灾减灾能力评价6 4 5 4 4 莱州湾地区海水入侵风险评价6 5 6 基于g i s 风险评价系统的实现6 6 6 1 系统概述6 6 6 1 1 建设背景6 6 6 1 2 建设目标6 6 6 2 系统的总体设计6 6 6 3 数据描述6 8 6 3 1 静态数据6 8 6 3 2 动态数据6 8 6 3 3 数据采集与更新6 8 6 4 系统数据库设计6 8 6 4 1 空间数据库建立6 8 6 4 2 属性数据库建立6 9 6 5 系统功能设计6 9 6 5 1 用户管理模块7 1 6 5 2 基本功能模块7 1 6 5 3 数据管理模块7 1 6 5 4 统计分析模块7 1 6 5 5 风险评价模块7 1 6 5 6 打印输出模块7 3 l i l 基于g i s 的莱州湾地区海水入侵灾害风险评价研究 6 5 7 帮助模块7 3 6 6 主要功能实现7 3 6 6 1 用户登录界面7 3 6 6 2 系统运行界面一7 4 6 6 3 数据导入功能“7 4 i 6 6 4 统计分析功能7 5 6 6 5 权重计算功能7 6 6 6 6 风险评价功能一7 6 6 6 7 打印输出功能8 0 7 结论与建议8 1 7 1 结论8 1 7 2 建议8 2 参考文献8 3 致谢8 7 个人简历8 8 发表的学术论文8 8 0 前言 0 1 项目由来 海岸带既是我国社会经济发展的主要区域，也是人类活动最活跃最频繁的地 带。占我国陆域国土1 3 的沿海经济带，承载者全国4 2 的人口，创造着全国 6 0 以上国民经济产值。改革开放以来，我国海洋经济迅猛发展，已成为国民经 济新的增长点。但是，沿海经济的发展对海岸带资源和环境具有极大的依赖性， 海岸带系统任何格局或要素的改变，都将影响沿海地区社会经济的发展。近十几 年来，我国海岸带开发利用强度大幅度增加，对海岸带作用强度也越来越大。这 种作用为我们带来了利益，同时也带来了明显的负面效应。其中人为因素造成的 海岸带地质灾害就是最为显著的负面效应。 随着沿海经济的快速发展和海岸带开发利用活动的急剧加强，由于人与自然 在海岸带系统的相互作用而引发的海岸带地质灾害越来越严重，如：海水入侵、 海岸侵蚀、海面上升、滨海湿地退化等，已经对我国海岸带环境、经济活动和沿 岸人民的生命财产构成全面而持久的威胁，成为制约海岸带地区社会经济发展的 关键因素之一。因此，国家海洋局9 0 8 专项办公室启动了9 0 8 专项“海岸带地质 灾害调查与评价项目”，开展海岸带灾害地质调查和综合评价研究，了解和认识 我国海岸带地质灾害的分布、发育机理及其灾害地质环境特点，科学的规范海岸 带开发利用活动，制定防灾减灾对策，保证海岸带生态环境安全及其沿海地区经 济的持续发展。 本项目为9 0 8 专项“海岸带地质灾害调查与评价项目”子课题“海水入侵灾害 现状评价与防治对策研究”，本项研究是在莱州湾地区海水入侵综合调查的基础 上，建立海水入侵灾害的监测指标，研究莱州湾地区海水入侵灾害的特征，分布 规律，发生机理，进一步了解莱州湾地区海水入侵灾害的相应特征和发展趋势， 建立海水入侵灾害风险评价模型并进行综合评价，编写可视化海水入侵风险评价 软件，实现海水入侵灾害监测与评价的业务化运行。 确定合理的监测指标，对海水入侵灾害进行风险评价，不仅可以判断海水入 侵灾害的危害程度，还能预测海水入侵灾害发展变化的趋势，为防治海水入侵灾 害以及海岸带地下水资源开发和管理提供科学依据，而且对海岸带功能的区划和 可持续发展具有重要意义。 1 基于g i s 的莱州湾地区海水入侵灾害风险评价研究 0 2 本论文主要研究内容 在查清莱州湾地区海水入侵的现状、成灾条件和危害程度等基本状况的基础 上，搞清莱州湾海水入侵的类型、范围、现状以及发生海水入侵的物源和可能的 通道；研究各地区海水入侵的自然与人为影响机制；建立各地区海水入侵评价模 型。通过评价模型，对各地区的海水入侵灾害进行综合评价，并在全球气候迅速 变化和人为影响背景下，对研究区内海水入侵灾害进行风险评价。建立莱州湾地 区海水入侵风险评估体系和评价系统，为减轻海水入侵灾害和区域可持续发展提 供科学依据。主要研究内容如下： ( 1 )研究莱州湾地区水文地质背景、地形地貌背景、气候以及社会经济背景 ( 2 )研究莱州湾地区海水入侵灾害监测方法 ( 3 )研究莱州地区海水入侵灾害特征，发生机理以及影响因子 ( 4 )建立莱州湾地区海水入侵灾害风险评价指标体系 ( 5 )开发莱州湾地区海水入侵风险评价系统 0 3 基本概念 海水入侵：是指在自然或人为因素影响下，滨海地带含水层的水动力条件发 生改变，破坏了淡水与海水之间的平衡状态，导致海水或高矿化度的咸水沿含水 层向内陆方向侵入的过程与现象。 风险评价：是对不良结果或不期望事件发生的机率进行描述及定量的系统过 程。包括危险性评价、易损性评价与防灾减灾能力评价三部分。 危险性评价：描述致灾因子的空间范围、灾害的强度特征和孕灾环境的影响 水平 易损性评价：描述海水入侵灾害发生区的社会和经济损失状况防灾减灾能力 评价 防灾减灾能力评价：描述针对海水入侵灾害的工程和非工程的措施，以及从 灾害中长期和短期内恢复的程度。 0 4 关键技术及难点解决方案 0 4 1 关键技术 2 本研究中关键技术有两个。一个是风险评价指标体系的建立，另一个是综合 风险度分区 ( 1 ) 海水入侵灾害风险评价指标体系的的建立。海水入侵灾害孕灾环境复杂， 致灾因子多样，海水入侵灾害风险评价指标体系的建立应全面考虑影响海水入侵 灾害的各个方面。评价指标的选择还应考虑资料的可获取性。 ( 2 ) 海水入侵灾害综合风险度的区划的合理性与科学性。基于不同的模型( 层 次分析法、加权综合评价法) 得到的综合风险度区划结果是不同的，需要选择一 种适合当地海水入侵灾害特点的评价模型进行评价。模型选择的合理与否，直接 关系到评价结果的可靠性与准确性。 0 4 2 主要难点 本研究的难点主要在于环境背景资料数字化精度较低与社会经济发展资料 的时效性较低。历史第四纪地层，水文地质分区等研究资料无精确经纬度信息， 从而影响评价精度。社会经济发展资料与监测数据难以同步，并且资料以地级市 进行分级，使易损性评价精度降低 0 4 3 主要解决方案 通过收集基础地理信息，以村庄经纬度为依据并结合莱州湾地区钻孔资料， 将历史第四纪地层信息与水文地质分区资料进行数字化，提高数字化精度。同时， 需要认真借鉴莱州湾地区、农业、工业等经济发展与水资源利用等研究成果，提 高易损性评价精度。 基于g i s 的莱少i 1 湾地区海水入侵灾害风险评价研究 1 引言 1 1 海水入侵灾害产生的环境背景 1 、温度升高 根据世界各地气温统计的资料，近百年来的平均温度升高了o 5 。c ，世界洋面升 高了1 0 - 2 5 厘米。从全球许多气象台站的观测记录来看，1 9 4 9 年1 9 5 2 年的平均 温度比1 9 0 1 年1 9 3 0 年明显升高。北美东部、南美与加拿大草原地区，近几十年 来也存在明显的增温现象。斯德哥尔摩1 7 5 7 1 9 4 2 年一月份温度升高2 5 。c 南美 秘鲁北部山区年平均气温升高5 。c 。在斯匹次培尔根从1 9 3 0 年1 9 3 8 年，年平均 温度升高1 5 3 5 。c 。根据近百年来的我国沿海地区温度记录的研究，上海以北的 几个沿海大城市的气象记录显示，温度上升趋势已经是十分明显，年平均温度大约 上升了0 5 ；而上海以南的记录，温度变化比较缓慢，在同期内大约上升了o 1 。 根据邱志高、丰爱平等人研究【l 】，自1 9 5 4 年以来莱州湾南岸地区气温持续升高， 累计增温达1 4 。c 。由此看来，不同地区和不同的气候带，温度升高的幅度是不 同的。中国沿海地区气温变化的总的趋势与世界其它地区类同。世界气象组织确 认：全球气候呈变暖趋势，过去1 0 0 年中，全球平均地面温度已升高0 3 0 6 ，与中国沿海地区的观测记录相近。如果人类不有效地控n - 氧化碳、氟里昂 和一氧化碳等温室气体的排放，未来的4 0 年，温室效应可能造成地表气温升高2 5 ，这是政府间气候变化专业委员会在1 9 9 0 年气候变化评估报告中提出的数据， 这一警告应当引起联合国、各国政府及有关科学家的重视。 2 、海水升温 根据世界各地水温统计资料，近百年来海洋水温上升了1 3 。据英国气候学 家兰莫嘲对过去的水温记录进行了研究，他认为大洋水温升高1 ，相当于海面升 高0 6 米。水温的升高使海水的密度发生变化，通过海洋上层的水体交换，会影 响到一定深度的水层，使海洋水体产生热膨胀，海洋体积增大，导致海面升高， 同样会形成灾害。 3 、极地浮冰退缩 根据卫星监测以及海图的对比发现，从1 9 7 3 年至1 9 8 0 年间，南极夏季浮冰 范围已明显减少。南极周围6 0 0 w - 1 0 0 0 e 之间，三十年代的浮冰较现今的浮冰 范围要大得多。1 9 7 8 年1 9 8 7 年间，北极地区的海冰范围明显缩小，间隔为两天的 4 基于g i s 的莱州湾地区海水入侵灾害风险评价研究 卫星监测资料显示，海冰的范围在向北退缩，并在其边缘出现开阔水域。由于海 冰向北退缩，使海冰面积缩小2 1 。上世纪8 0 年代全阿拉斯加春季雪盖的消失 时间比4 0 年代和5 0 年代大约早两周。过去对南极冰流的变化了解极少，最近根 据卫星监测以及海图的对比，对南北极冰雪的变化已发现新的论证。g k u k l a 等 ( 1 9 8 1 ) 认为【3 】，从1 9 7 3 年1 9 8 0 年间，南极夏季浮冰范围已减少2 , 5 0 0 ，0 0 0 平方 公里。南极周围6 0 0 w - 1 0 0 0 e 之间，三十年代的浮冰较现今的浮冰范围广大。至 于北半球情况，5 5 0 n - 8 0 。n 之间区域的近地面平均气温，1 9 7 4 1 9 7 8 年春、夏气 温较1 9 3 4 1 9 3 8 年尤高。这种气温异常现象，可能反映地球大气中c 0 2 含量的 增高。近几十年的世界气温变化，及其对海面的影响正引起有关科学家的重视。 据我国及其它国家气候记录，三十年代气温最高，世界冰川快速后退，海面也呈 现温暖期的迅速上升。到四十至五十年代以后，北半球山岳冰川收支普遍趋向平 衡，甚至有重新前进或产生新冰川的现象。但最近数十年海面的趋向，除了构造 运动影响地带外，却呈现上升。 4 、河流结冰期缩短 列宁格勒涅瓦河水温的记录，从1 9 1 0 年以来该河的封冻期已明显缩短。根 据1 7 1 1 1 9 5 0 年资料，拉脱维亚境内的道加瓦河封冻期缩减了两个月，可见波罗 的海沿岸的气温在明显升高，意味着全球气候的变暖。本世纪4 0 年代的冬季， 江苏北部的河流年年封冻，人可以在其上通行，到了8 0 年代这些河流不再有封 冻现象了。 5 、南极冰山破裂入海 1 9 8 6 年9 月，南极半岛以东6 0 0 公里处的菲尔希纳冰架破裂成三座巨大的 冰山，它们占据了方圆1 30 0 0 平方公里的水域，相当于整个北爱尔兰的面积。 冰山漂浮到威德尔海，并在浅海海底沉积物中留下它们短暂停留时研磨的痕迹。 其中之一的a 2 4 冰山自1 9 9 1 年初又开始向北面更暖的水域漂浮，1 9 9 3 年3 月 已到达大西洋水域并在那里慢慢地融化。另外两座大冰山a 2 3 和a 2 5 也将漂浮 到此。对菲尔希纳冰架来说，冰川前缘的前进和崩解的周期为5 0 年，其它冰架如罗 尼，罗斯和艾莫里冰架也可能有同样的周期。在一个相对小的区域上冰盖的逐渐 缩小表明，该地区对气候变化特别敏感。例如，南极半岛的沃迪冰架，2 0 多年以 前曾覆盖2 0 0 0 平方公里的面积，现在该冰架覆盖着相当于原来1 4 的面积。拉森 基于g i s 的莱州湾地区海水入侵灾害风险评价研究 冰架和乔治六世冰架也表明，冰盖的逐渐退缩与5 0 年代以来南极半岛地区温度 的上升有关。 6 、南、北极冰盖正在融化 设在挪威卑尔根的南森环境和遥感中心的奥兰约翰纳森等科学家认y 寸t 4 ：南 极冰盖正在融化，北极海洋冰盖在过去2 0 年里融化的速度更快，显示全球气候变 暖和海面升高的迹象。他们分析了由两套不同的微波传感器得来的两组科学数 据。第一组数据来自从1 9 7 8 年至1 9 8 7 年飞行的“尼姆马斯7 ”号卫星；第二组数 据来自1 9 8 7 年以来的一直飞行的一颗军用气象卫星。因为微波能够穿透云层， 所以可以用于测量极冰的变化情况。这两组数据分别经过处理，没有明显差异， 对极地冰的融化得出一致的结论，南极冰盖每1 0 年减少1 4 。在过去5 0 年内， 南极地区的温度上升了2 5 。最近的卫星数据表明，北极冰架每1 0 年的融化速 度已从2 5 增加到4 3 。 7 、高山冰川正在萎缩 地球上残存的高山冰川活动区在逐渐萎缩【5 】，据施雅风教授的研究，亚洲中部 俄罗斯与中国境内阿尔泰山、天山、帕米尔、祈连山有观察统计的2 2 7 条冰川， 在5 0 年代末至8 0 年代初有7 3 处于退缩状态。阿尔卑斯的龙冰川，近年来一直 处于退缩状态，1 9 5 9 1 9 7 5 年，平均以6 5 米年的速度后退。1 9 5 5 年1 9 7 9 年，外 伊犁山脉，冰川作用面积缩小1 3 7 ，冰川总量减少1 0 8 。冰川消融而产生的 年径流总量，大约从2 9 5 亿立方米增加到3 4 亿立方米，即相当于增加1 5 ( 冰 川消融而产生的年径流总量的增加，意味着冰川处于退缩状态) 。那里的山地冰川 融化速度如此之快，以致于在未来1 6 0 2 0 0 年内有可能全部消失。中国境内的高 山冰川的进退情况为：在可比较的2 2 4 条冰川中( 9 4 的冰川长度超过2 公里) ，处 于退缩状态的占4 4 2 ，前进的冰川占2 6 3 ，还有2 9 5 的冰川基本上处于稳 定状态，变化不明显，它们多数由退缩减慢的冰川发展而成。天山乌鲁木齐河l 号冰川1 9 5 9 1 9 8 8 年间，有1 9 年处于退缩状态。总的看来，中国西部的高山冰 川和其它地区一样处于萎缩状态。从冰川退缩的速度来看，多数冰川以每年1 0 米的速度退缩，少数冰川的退缩速度超过1 0 0 米年。这种情况与全球变暖的基 本趋势相一致。 8 、冻土带的范围在向高纬度迁移 6 基于g i s 的莱州湾地区海水入侵灾害风险评价研究 北冰洋海底冻土范围在不断缩小，冻土带的南部向更高的纬度移动。最近几十 年来，高纬度地区的地表温度明显升高，例如，从1 9 5 5 年至1 9 8 0 年，在自然环境 中，地表的温度上升2 。c 以上，而在3 米深的土壤温度上升1 8 。c 。分析实际资料 和数学模拟的结果可以明确指出，最近1 5 2 0 年，高纬度地区的低温地带，地表 普遍转暖，冻土层的退化趋向日益明显。 9 、降雨减少 在各大陆上，由于温度升高带来的环境问题也十分明显，如：1 9 9 4 年1 9 9 5 年西非降水持续偏少，干旱严重。南部非洲受旱范围已波及安哥拉、博茨瓦纳、 莱索比、马拉维、赞比亚、莫桑比克、纳米比亚、南非、斯威士兰、坦桑尼亚和 津巴布韦等11 个国家。据近四十