地表环境预测及规划与管理.ppt

地表环境预测及规划与管理 一 地表环境预测 地表环境预测的原则岩石圈的变化趋势大气圈的变化趋势水圈的变化趋势生物圈的变化趋势地球表层环境的变化趋势 1 地表环境预测的原则 时空尺度原则要注意环境预测的时间和空间尺度 人地相互作用原则应综合考虑自然变化与人类活动的反馈作用 关联性原则地球表层环境是一个复杂的系统 各个子系统间相互作用 相互关联 子系统的变化会导致系统的变化 非线性原则在环境预测时 首先要分析环境处于什么状态 是否可以预测 预测的时限如何 是否在预测的时段内存在突变点 从而确定预测的数学模型 2 岩石圈的变化趋势 1 板块运动的结果 2 人类活动对于岩石圈表面形态有一定的修饰作用 从十年至百年的时间尺度看 板块运动的方向与速度不会有根本的改变 板块的边界也不会有很大的变化 因此 火山 地震的分布规律不会有本质的改变 地震 火山仍然主要分布在板块边缘 环太平洋带 洋中脊和喜马拉雅 阿尔卑斯造山带仍然是地震 火山活动集中分布的地带 但从百万年和千万年尺度上来看 地表的海陆轮廓以及板块的分布将会发生重大的变化 地震带和火山带也将发生重大的变化 板块运动的方向和速度 世界大陆的位置将向西偏移 海洋与大陆的经度将会发生变化 欧亚与北美洲板块的相向运动 将导致太平洋的逐步缩小 大西洋的不断扩大 澳大利亚板块向东北方向漂移 将使澳大利亚的纬度降低 南半球的陆地面积进一步减小 印度板块的向北移动 由于受到欧亚板块的阻挡 将导致青藏高原与喜马拉雅山脉的进一步隆升 中国西部地区的向北迁移 东非大裂谷的扩大 将使红海扩张为大洋 非洲与亚洲分离 板块运动的结果 未来海陆分布 Christensen 1991 板块运动的结果 现在海陆分布 2 人类活动对于岩石圈表面形态有一定的修饰作用 围海造陆 护岸工程 水利设施建设 城市建设 不同的土地利用方式 3 大气圈的变化趋势 1 大气圈成分的变化趋势 CO2 N2O 甲烷 CH4 卤化碳 包括CCl3F和CCl2F2 增加较快 SO2含量也有所增加 粉尘含量变化 大气组成的变化趋势 据Machenzie改绘 2 大气圈结构的变化及其趋势 臭氧洞的形成与扩大 3 大气圈的变化趋势 臭氧层的变化 臭氧层的减薄 臭氧层形成与破坏过程 1979年 1980年 1994年 2000年 2006年 1980年 臭氧洞开始出现 1994年到2000年 臭氧洞变化不大 但到了2006年 却变得比以往都要大 3 气候变化的趋势 从百年时间尺度看 气候变化具有明显的150 200年的双世纪周期 最近一次暖峰出现在公元1900 1950之间 下一个暖峰将出现在2050年以后 因此 2000 2050年之间应该是一个相对寒冷或温凉的时期 也就是说 从1950年以后出现的气候相对温凉的时期 将持续到2050年前后 尽管中间可能会出现一些较短时间尺度的气候波动 但从自然变化趋势来说 不会出现平均状况比1900 1950年之间更温暖的气候阶段 3 大气圈的变化趋势 4 水圈的变化趋势 4 1海面的变化 由于地球表面的重力场 是由地球内部的物质组成决定的 岩石圈相对于地核 地幔的西向漂移 将导致各地重力场的变化 从而导致海面的变化 这些变化包括 全球增温 冰川融化 海面上升 区域或局部的地壳下降 海面相对上升 地面沉降 海面上升 海水升温 海水膨胀 海面上升 海平面变化趋势 海平面上升的影响图 这下省事了 印孟两国争议岛屿因海面上升被淹没 印度和孟加拉国已为新穆尔岛 南达尔帕蒂岛 归属权争执30年未果 4 水圈的变化趋势 4 2水循环与水平衡的变化 板块运动 太平洋缩小 大西洋的扩张 水循环的格局改变 区域水平衡失衡 青藏高原的进一步隆升 亚洲中部的干旱化 气候变暖 世界水平衡发生重大变化 4 水圈的变化趋势 4 3水圈组成与结构的变化 气态水 液态水比例增大 而固态水比例减小 海面的升高将导致地球表面水体分布的重心向较低纬度偏移 河流 湖泊 沼泽的分布的区域不均匀性将会进一步增强 绿色和平 组织认为 如果不对冰川融化的趋势加以遏制的话 以喜马拉雅冰川为源头的长江 恒河和印度河等流域都将受到影响 1968年 2007年 5 生物圈的变化趋势 生物圈结构的变化 大气中的微生物含量增加 大气湿度增大 地球表面生物水平分布的不均匀性进一步增大 降水的区域差异变大 生物分布向中高纬度地区扩展 气候变暖 海洋生态系统空间范围扩大 而陆地生态系统空间范围缩小 海面上升 一些渔场消失 而另一些渔场则可能扩大或诞生 洋流的改变 生物生产率的变化 一些种类由于气候的变暖 病虫害加重 生产率降低 一些种类 尤其是小麦 水稻 大豆等植物 将会由于大气CO2浓度升高 植物的光合作用增强 植物的生产率将会提高 生物圈组成的变化 生物种类的减少 人的比重将会进一步变大 生物多样性的保护任务艰巨 生物圈组成的变化 由于生物对环境变化的适应需要一定的时间 因此由于环境的变化 将导致一些生物种类的灭绝 由于气候的变暖 尤其是中高纬度地区的变暖 一些喜欢寒冷的生物由于难以忍受高温将会减少或消失 一些干旱区 由于水的进一步减少 一些生物种类也将减少或消失 尽管环境的变化会导致一些新的生物种类的诞生 但从短期看灭绝的生物种类将会多于新生的生物种类 另外 再加上人类活动的影响 生物的多样性将会遭到一定程度的破坏 也就是说 未来的生物圈的组成将不如现在的生物圈的组成那么丰富多彩 人口增长与动物灭绝 陶世龙等 生物圈组成的变化 自然界生物的种类在减少 而人口的增长却从来没有停止 根据预测 不到2050年世界人口就会超过100亿 如果不采取有效措施 再过44年 人口还将翻一翻 因此未来生物圈中人的比重将会进一步变大 世界人口变化趋势 Mackenzie 1998 古巴鳄鱼 古巴鳄鱼 白头叶猴 卢文氏树蛙 普氏野马 佛罗里达蓬毛蝠 绿眼蛙 格林达纳鸽 亨氏羚羊 犁头龟 岛屿灰狐 苏门答腊猩猩 小头鼠海豚 人口增长与动物灭绝 联合国 5 22国际生物多样性日 发布报告称 据统计 目前地球上的生物种类正在以相当于正常水平1000倍的速度消失 全世界约有3 4万种植物和5200多种动物濒临灭绝 世界自然基金会 WWF 2010年10月13日发布的 地球生命力报告 指出 40年来热带淡水物种减少近70 生物圈组成的变化 生物圈结构的变化 从长时间尺度说 海陆分布的变化 地面起伏的调整 将会导致植被带 生物区的重大变化和调整 因而使生物圈的结构发生巨大的变化 例如 太平洋的消失将会使现在的东亚地区森林消失 而变为草原与荒漠 澳大利亚的向北移动将使其原来的荒漠变为森林 红海裂谷的扩大将使得红海两岸的一些草原 荒漠变为森林 冰期 间冰期欧洲植被的变化 生物圈结构的变化 王建 2000 从短时间尺度说 全球气候的变化 也将导致生物圈结构的变化 1 大气中的微生物含量增加 2 地球表面生物水平分布的不均匀性进一步增大 3 生物分布向中高纬度地区扩展 4 由于海平面上升导致的海侵 将使海洋生态系统的空间范围扩大 而陆地生态系统的空间范围缩小 5 海面上升和海水温度变化将导致洋流的某些变化和调整 可能引起涌升流发生区和鱼类聚集地的变化 从而使一些渔场消失 而另一些渔场则可能扩大或诞生 生物分布向中纬度的扩展模式 温室世界的植被 大气二氧化碳加倍时 6 地球表层环境的变化趋势 自然的成分越来越少 人工的成分越来越多 人口的增长在短期内不会有大的改变 随着人口的增加和科技的发展 人类对地球表层环境的影响将会进一步增大 人工环境或经过人工改造的环境的比重将会越来越大 而纯粹的自然环境将会越来越少 能量流的改变 现在人类利用的主要能源是化石燃料 煤 石油 天然气 然而 化石燃料的利用带来了许多环境问题 人类正积极地想方设法用其他的能源来替代化石燃料 因此将会导致今后一定时期内能量流的改变 从天上到地上 从地下到地表 从山区到平原 从海洋到陆地 从农村到城市 6 地球表层环境的变化趋势 物质流的改变 物质流的方向和强度的变化人与环境的物质交换人与环境之间的物质交换将会加强 信息流的改变 信息流方向的改变 未来主要由发达国家与地区流向发展中国家与地区的信息流不仅不会改变 而且还会加强 信息流的强度 信息流的强度将会明显增大 信息流的速度 随着通讯 网络技术的发展 信息的传输速度将会大幅度的提高 地表环境的规划与管理 环境规划概述环境规划编制环境管理及其特征环境管理的任务与内容环境管理的手段环境监测管理信息系统 环境规划及其原则 环境规划概念是国民经济和社会发展规划的有机组成部分 是环境决策在时间和空间上的具体安排 有明确的环境目标 提出防止环境污染与破坏以及解决环境问题的有效措施 以改善生态环境 促进环境与经济 社会的协调发展 与经济和社会发展规划相协调原则 切实可行 易于操作的原则 改善生态环境 保证环境与社会 经济协调发展的原则 环境规划的原则 环境规划的特点 地域性 地理环境的地域差异 要求环境规划必须根据地域的环境特点进行 使之具可操作性 协调性 环境规划必须与国民经济和社会发展规划结合起来 协调好发展与保护的关系 动态性 环境规划的目标 内容等是在不断变化的 应不断地加以补充和修改 综合性 环境规划的对象是地表环境 地表环境是一个复杂的综合体 环境规划是多学科的综合 环境规划的分类 按规划的时间期限划分 短期规划 中期规划 长期规划 按规划的范围和层次划分 全球环境规划 国家环境规划 区域环境规划 按规划的对象划分 综合 整体 环境规划 专项 专题 部门 环境规划 环境规划编制的原则 生态平衡原则各部分相互联系 互相制约的原则极限性原则环境中所有资源都是有限的 环境对污染和破坏的承载力也是有限的 整体性原则环境系统中相互联系和相互制约的各个因素或变量构成有机的统一体 区域性原则地球表层环境具有区域性 应因地制宜地进行规划 预防为主的原则坚持以防为主 防治结合 全面规划 合理布局 突出重点 兼顾一般的原则 把工作重点转向环境综合整治 环境规划编制的程序 通常 编制环境规划是为了解决一定区域的环境问题 改善生态环境 协调环境与经济 社会发展之间的关系 由于环境规划的对象 目标 任务 内容和范围等的不同 存在着各种类型的环境规划 但不论哪种环境规划 都要遵循一定的编制程序和方法 制定工作计划 环境调查与评价 环境预测 确定环境目标 制定环境规划方案 方案的申报与审批 环境规划方案的实施 环境规划编制的程序 环境管理的特征 战略性环境管理与一个国家或区域可持续发展战略的实施紧密相连 综合性环境管理涉及自然 社会 政治 经济 技术 法律等许多错综复杂的方面 需要运用自然科学和社会科学多学科的知识并加以综合渗透 充分利用技术 经济 行政 法律 宣传 教育等手段对人类损害环境的活动施加影响 区域性环境管理必须因地制宜 根据不同的区域特征 提出不同的环境管理措施 采取不同方法和手段加以实现 广泛性环境管理与每个人都息息相关 只有向公众进行环境保护宣传教育 提高环境意识 树立环境道德观念 动员广大人民群众支持和参与环境保护与改善工作 才是实现环境管理目标的根本保证 环境管理的任务 1 合理地开发和利用自然资源 维护生态平衡 以达到持续或永久利用的目的 2 重视环境污染的防治和生态环境的优化重建 为人类生存和发展提供高质量优美环境 3 通过调控自然环境系统的物质流 能量流和信息流 使其结构更优 功能达到最大 朝着人类所预期的方向发展 4 人类在环境管理中扮演着管理者和被管理者的双重角色 起着决定性作用 因此 要采取有力措施调整和改变人类某些不合理的行为和活动 以减少对生态环境的污染和破坏 5 制定切实有效的环境保护政策 法律 条例 规划等 提出具体监督 贯彻 实行的途径和措施 6 开展环境科学研究 为环境保护事业培养管理人才 同时 加强有关环境的宣传教育 以提高公众的环境参与意识 环境管理的基本内容与分类 环境管理的内容是广泛和复杂的 一般说来 可以从管理的范围和管理的性质两个方面做以下划分 一 按管理范围分类1 资源环境管理2 专业环境管理3 区域环境管理 二 按管理性质分类1 环境质量管理2 环境计划管理3 环境技术管理 环境管理的手段 1 法律手段 法律手段是环境管理的一种强制性措施 立法与执法 2 经济手段 采取排污收费 经济处罚 赔偿损失 奖励综合利用等经济措施 充分发挥经济规律在环境管理中的作用 3 行政手段 行政手段主要是指国家和地方各级政府 根据国家行政法规所赋予的组织和指挥权力 对资源 环境的保护工作实施行政决策和管理 4 技术手段 环境问题解决的好坏 在很大程度上取决于科学技术 因此 没有先进的科学技术 就很难对环境实施有效的管理 5 教育手段 通过各种形式和渠道 广泛开展环境保护的宣传教育工作 使公众了解环境保护的重要意义和任务 激发保护环境的热情和积极性 把保护和热爱环境变成自觉行动 从而形成强大的社会舆论 制止浪费资源 破坏环境的行为 环境监测管理信息系统 环境监测管理信息系统 就是以现代数据库技术为核心 把环境信息存储在计算机中 在计算机软 硬件的支持下 实现对环境信息的输入 输出 修改 增加 删除 传输 保密 检索 计算等多种数据库技术的基本操作 并结合统计数学 优化管理分析 预测评价模型 规划决策模型 制图输出等应用软件 构成一个复杂而有序的 具有完整功能的技术系统 环境监测管理信息系统的开发程序 开发计划阶段 在对现行系统进行调查分析的基础上 确定环境监测管理信息系统的开发