我国荒漠危害预警指标体系研究

我国荒漠危害预警指标体系研究

沙漠是世界上的一个主要环境问题。1992年联合国环境与发展委员会通过的《21世纪议程》将沙漠防治沙漠作为国际社会最重要的采取行动的领域。1994年签署的《联合国关于严重干旱和/或沙漠国家，特别是非洲的沙漠防治条约》反映了国际社会对沙漠控制和荒漠化的高度重视。地球沙漠所造成的生态环境退化和经济贫困已成为21世纪人类面临的最大威胁。因此，沙漠控制不仅关系到人类的生存和发展，也关系到世界各国的可持续发展。中国是世界上人口最多的发展中国家之一。与此同时，世界上最严重的沙漠类型之一。沙漠总面积为182602公里，占总面积的27.32%。其中，沙化沙漠每年增长迅速，每年损失县的土地，直接经济损失超过540亿元。中国在沙漠中的生存。沙漠问题是指21世纪谁来管理中国人。这是中国社会经济可持续发展的一个重要问题。在世界形势上，中央领导作出了应对中国水土流失、荒漠化和生态农业的重要指示。从历史和战略的高度，明确了管理沙漠和建设生态农业的极端重要性和紧迫性，提出了明确的管理策略和目标。1998年底，国务院将沙漠控制工程纳入《中国生态环境建设规划》。中华人民共和国成立50年来，经过50年的不懈努力，中国的荒漠化防治取得了令人瞩目的成就，但沙漠继续增长的趋势尚未得到有效控制。主要原因是对沙漠理论和生态灾害缺乏了解，急功近利，忽视了预防的重要性。“轻管理轻预防”形成了“局部扭曲和全球发展”的全球趋势。边管理边破坏，管理速度往往优于“轻预防”。中国在预防饥饿方面的理论和技术研究较少。然而，预防是预防沙漠控制和最有效的方式（王晓芳、申茂东、中国沙漠科学及防旱部农村科学及防旱部1998）。荒漠化作为一种生态环境灾害,其直接表现是沙丘流动埋压农田、房屋、道路及其它工程设施;土壤退化造成有机质、养分的损失,土壤肥力下降;植被退化使生物生产力和多样性降低,保护能力下降.荒漠化危害虽然具有突发性和不稳定性,但却有发生发展规律,因而对荒漠化的适时监测与预警和合理决策是有效抵御和减免灾害的有效途径.1现代预警思想预警思想源于军事,19世纪末期被应用于宏观经济监测与调控,随着卫星技术及计算机技术的发展,20世纪80年代开始被用于灾害监测.随着系统动力学、3S技术[遥感(RS)、全球定位系统(GPS)及地理信息系统(GIS)]和计算机及其网络技术的发展,预警思想在理论、预警技术系统方面得到发展,并展现出良好的应用前景.现应用于全球环境监测、区域生态环境监测、农业资源监测、森林资源监测、社会可持续发展.然而,预警思想在理论研究方面有待深入和发展.荒漠化作为生态环境的退化过程,发展到一定程度就成为一种灾害,这种灾害的严重后果是土地的生物或经济生产力和复杂性下降或丧失.从这个意义上讲,荒漠化预警属于灾害管理预警的范畴;而从荒漠化产生的背景上看,荒漠化是不同时空尺度下各种自然条件和社会经济状况相互作用和耦合的结果,其预警问题又属于区域综合预警的范畴.荒漠化预警体系的基本框架包括分析警素、诊断警情、寻找警源、辨识警兆、预报警度、排除警患.灾害预警基本程序是收集预警数据、生态环境背景值数据、灾害历史数据和承灾体数据,建立荒漠化危害背景数据库,辨识警兆,由GIS、地统计学等方法结合灾害模型、抗灾性能模型进行灾害时空分析,判断灾害等级、灾害强度、灾害范围、灾害历时等,然后发布预报,最终达到预防灾害的目的(图1).要有效的进行荒漠化防治,必须通过预警体系的基础理论研究,对荒漠化发生、发展的生态机理、危害程度、强度、发生范围、生态环境背景等方面深入进行系统地预警区划、从而为建立荒漠化监测预警体系、实现预警报告奠定理论基础,进而为实现我国荒漠化预防及治理的全局扭转提供保障,促进荒漠化防治学科的发展.荒漠化危害属于植被、土地退化的生态灾害,据此,将荒漠化预防纳入灾害管理预警的范畴来研究,毋庸置疑,这将为荒漠化预防提供有效途径.随着3S技术及计算机网络技术的发展,建立预警系统已成为可能.2断裂强度预警的主要指标荒漠化预警指标包括警情指标、警源指标和警兆指标.三者密切相关.警情指标是预警研究的对象,是指已存在或潜伏着的荒漠化问题;警情产生于警源(即荒漠化产生的动力因素),又必然产生警兆(即荒漠化的发生、发展动态),因此,预警系统应以警情指标为对象,以警源指标为依据,以警兆指标为主体.预警指标要想发挥它应有的预警作用必须能准确对荒漠化的目前状况,目前速度和危险性进行评估.预警指标的确定应依据准确灵敏、可靠充分、互相匹配、宏观稳定的原则.联合国内罗毕荒漠化会议之前,召开了一次专家会议,提出了一套荒漠化监测指标,比较全面和详细,但是,由于地区之间的差异,荒漠化类型不同,发展过程不同,荒漠化监测评价的指标体系相差很大,不能也不可能有一个统一的荒漠化评价指标体系,各国必须根据自己的实际情况,制定荒漠化评价的指标体系.我国荒漠化评价的指标体系,由于概念上的原因,以前的荒漠化研究实质上是沙漠化,比国际上荒漠化概念的内涵要小得多,因而所提出的评价指标仅是土地沙漠化的评价指标体系.现根据预警体系的基础理论和荒漠化发生、发展的生态机制、危害程度、强度、发生范围、生态环境背景等拟建立以下指标:2.1阴河气候区分析根据联合国防治荒漠化公约中荒漠化的定义,结合我国的实际情况,荒漠化监测预警主要集中在干旱、半干旱、亚湿润干旱区,即湿润指数介于0.05～0.65之间的区域,尤其是我国的8大沙漠,4大沙地.2.2应急指数2.2.1生物警素和效益警素荒漠化警情是由若干警素组成,包括环境警素,生物警素,效益警素,灾害警素.环境警素是一个综合性自然警素,它是自然环境背景综合反映;生物警素是指研究地区的包括多种生物在内的植被状况;效益警素是对研究区的社会效益,生态效益和经济效益水平的辨识;灾害警素是指由于气候、地质等自然灾害原因引起的荒漠化现象,如沙尘暴.2.2.2动力因子c警源是指警情产生的根源,即是产生荒漠化的动力因子,主要是以自然因子来区分.包括风成荒漠化,水成荒漠化,化学成因(如土壤盐渍化),物理成因(如冻蚀和土壤板结)等.2.2.3土地生物多样性指数分析警兆指标是指荒漠化发生、发展前出现的各种先兆.它可以通过遥感、制图等手段,展现其时、空间分布,通过对土地生产力、生物多样性指数、侵蚀模数等比较计算得出.2.3监控指标荒漠化的产生是自然过程与社会过程共同作用的结果,所以对荒漠化发生、发展的动态监测主要应该从两个方面着手:2.3.1自然警素(1)沙区立地条件包括地貌类型,基岩出露与类型,沉积物质,海拔高度,坡度、坡向、坡长、坡位,侵蚀与切割程度,侵蚀沟面积比例,沟壑密度,盐碱斑占地率,沙丘高度、间距等.(2)降水量蒸发量包括日照时数,辐射强度,无霜期,温度(平均温度、极端温度、积温),最大冻土层,湿度,风(主风向、平均风速、起沙风速、沙尘暴),降水(平均降水量、降水强度、降水变率),最长连续无降水日数,蒸发量等.(3)土壤条件及理化性质包括土壤类型,含水率,有效土层厚度,保水率,渗透系数,土壤结皮,土壤质地,土壤结构,土壤PH值,土壤含盐量,土壤有机质含量,土壤N、P、K含量,土壤风蚀量,砾石含量,覆沙厚度等.(4)植被包括植被类型,群落种类组成与结构,覆盖度,生产力,指示性物种(沙生植物、盐生植物、毒性植物、地带性植物),多样性指数等.(5)水文包括水源补给,地下水水位及矿化度,土壤含水量,地表水域面积及水质,沼泽化程度,排水能力,开析度等.2.3.2评价方法的确定为评价综合指标包括土地利用状况(农林牧比例、灌溉方式、耕作方式、城市化、旅游、开矿、工程项目),土地利用强度(土地利用率、土地生产力、人口密度、牲畜密度、土地垦殖率、防护措施),能源条件,交通条件,人民生活水平,受教育程度等.通常情况下,产生荒漠化是若干自然警素与若干社会警素综合作用的结果,称之为综合警素,它反应了系统的全貌,能从整体上辨识区域是否偏离了持续发展方向.各指标间的关系如图2所示.根据研究区域的空间图象,航空调查和地面观测(分别从时间与空间尺度上),利用GIS作出荒漠化系列图:现状图、速率图、内部危险性图、牲畜压力图、人口压力图,结合其气候和土地类型、荒漠化危害背景数据库,给以上各因子赋予不同的权重,进行等级数量化,依据一定的土地荒漠化评价模型,便可进行土地荒漠化综合评价.3建立解释模型,实行科学预警,准确预测火关于荒漠化危害预警理论研究目前在国际上尚属空白.重治轻防是荒漠化危害未能得以根治的主要原因.荒漠化预警系统将预警原理与荒漠化发生的生态学机制相结合,从自然和社会角度,发现警情,寻找荒漠化的动力因子,即警源,并落实到便于监测的预警指标体系,但是,由于荒漠化受各种各样复杂的因子制约,其发展方向与表现特征各不相同,且又具有明显的地带性,这就造成了荒漠化评价基线的多元化,尚需继续深入研究,更加量化地跟踪荒漠化发生、发展动态,即警