全球變化與區域響應的研究進展及相關思考
——以內蒙古東部五盟市為例

陳鳳臻，于顯雙

（赤峰學院 資源與環境科學學院，內蒙古 赤峰 024000）

全球變化與區域響應的研究進展及相關思考
——以內蒙古東部五盟市為例

陳鳳臻，于顯雙

（赤峰學院 資源與環境科學學院，內蒙古 赤峰 024000）

全球變化與區域響應研究是當前科學界研究的熱點問題.本文綜述了全球變化與區域響應國內外研究進展，提出全球變化下區域響應研究區的選區原則，論述了全球變化與區域響應研究的相互關系，并結合內蒙古東部五盟市實際作相應的實證性論述，以期為全球變化下區域響應研究提供參考.

全球變化；區域響應；內蒙古東部；五盟市

1 全球變化與區域響應概念及研究進展

1.1 全球變化及其研究進展

全球變化(GlobalChange)是概述地球環境中與自然和人類活動引起的變化有關的一系列全球問題和相互作用的一個術語.其實質是指全球系統的演變，更多的是對人類活動使地球系統正常運轉產生的偏離的關注[1-5].美國在1990年頒布的“全球變化研究法案(U.S.Global Change Research Act of 1990)”中將全球變化定義為：“能對地球的生命支持能力產生影響的帶有全球性的環境變化”.現代科學技術基礎上的全球變化是指近幾百年來，地球上主要由人類的行為引起的非自然變化.諸如全球氣候變暖、臭氧層破壞、生物多樣性減少、森林面積減少、土地荒漠化、淡水資源危機和海洋資源破壞、酸雨等困擾人類社會，威脅全球的可居住性的環境問題.

20世紀90年代以來，全球變化研究進入了一個以交叉集成為特點的新時期，其研究方向發生了重大調整，環境與發展、自然科學與人文科學、科學與政策的跨學科交叉研究受到空前重視(表1).

表1 全球變化研究的重大調整[6]

1.2 區域響應及其研究進展

一般來說，區域是一個地理、空間概念，是地球表面上具有一定空間的、以不同物質客體為對象的地域結構形式；所謂區域響應，通俗的講是指人地系統對全球變化所產生的回應.在人類對全球變化的響應研究中，因時代不同，所用的區域響應研究所采用的名詞亦不同：20世紀70年代響應的策略是“預防和阻止(prevention)”；80年代的響應策略演變為“減緩(mitigation)”；90年代以后，全世界普遍認同的響應策略是“適應(adaptation)”.阻止、減緩和適應都是人類對全球變化的響應行為.但減緩與適應行為的范疇是不同的.阻止或減緩全球變化的行為，所針對的主體是地球系統，目的是在全球變化達到某一臨界值之前，通過控制或減緩全球變化的某些關鍵過程來減輕全球變化的影響；而適應所針對的主體是人類社會，是在承認全球變化不可避免的前提下，通過改變人類社會的脆弱性來規避全球變化帶來的風險[7].目前，區域響應研究的熱點有如下幾方面：

第一，全球變化下區域響應的適應能力研究.適應[8]一詞，從字面上理解是指一種為響應某種壓力或驅動作用而采取或經歷的偏離原有狀態的行為；我們常講的環境適應是指物種為了能在棲息的環境中得以生存而改變自身遺傳特性的過程；而全球變化的適應是指人類社會面對預期或實際發生的全球變化而采取的一種有目的的響應行為，這種響應行為是指生態、社會和經濟系統對現實和預期的氣候變化驅動進行的調整，是人類面臨全球變化，趨利避害，規避風險的過程和實踐，是與變化了的環境的主動協調.適應包括自然過程主導的自然適應和強調人類活動能動作用的有序人類適應，自然適應是指區域環境要素，特別是生態系統，對全球變化的區域表現產生了自激和自組織的調整；有序人類適應可以是人類活動干預下的自然恢復過程，也可以是通過人類活動采取的主動適應，通常所說的適應更偏向于后者[9].

第二，全球變化下區域響應的風險性研究.風險性(Risk)，在地理學、資源與環境科學、生態學、全球變化科學、區域可持續發展科學，以及經濟學、管理學等領域中應用普遍.人地相互作用的風險性是指人地相互作用可能產生的負面影響，特別是對人類以及生物賴以生存的地球自然生態系統造成的損害.當前，風險性在分析人地相互作用機制與過程中，已成為加深理解人類活動生態環境效應的重要科學途徑.

第三，全球變化下區域響應的恢復性研究.恢復性(Resilience)，作為探討人地相互作用動力學系統的一個重要途徑，在構造人地系統的動力學模型中具有重要作用，由于這一術語是基于物理學中的彈性力學發展而來，因此，在構建表述人地系統的動力學模型時，充分吸收了線性或非線性系統動力學的知識，尤其是對恢復力定量計算的改進，逐漸完善了對恢復性的理解.

第四，全球變化下區域響應的脆弱性研究.脆弱性(Fragile)研究包括兩方面內容，一是脆弱生態環境(Environment)研究，二是生態環境的脆弱性研究.脆弱生態環境是一種對環境因素改變反應敏感而維持自身穩定的可塑性較小的生態環境系統[10]，而生態環境的脆弱性是指一個系統容易受到或不能克服氣候變化不利影響的能力.值得注意的是，我們常常所說的生態環境“過渡帶”、“交錯帶”恰恰屬于脆弱生態環境邊緣現象的發生地.當外界條件發生變化時，生態環境“過渡帶”、“交錯帶”的臨界點變化最敏感，是全球變化的敏感區[11].它們對全球變化最為敏感，響應最為強烈，在區域對全球變化的響應研究中，應該給予高度關注.

第五，全球變化下區域“有序人類活動”研究.“有序人類活動(orderly human activities)”[12]是指通過合理安排和組織，能夠使生存環境的總體和盡可能多的局部在人類可以預見的時間尺度上不發生顯著退化，甚至持續好轉，同時又能夠滿足當時社會經濟發展對自然資源需求的人類活動，是在“人類圈”[13]概念的基礎上，從有序人類適應的角度出發，對人在地球系統中的能動作用的進一步認識(圖1).有序人類活動以可持續發展為目標和判據，并作為可持續發展的手段和措施，隨著“可持續性科學”[14]概念的提出，表征著人類已認識到自身活動對其生存環境產生的特殊作用，并希望這種特殊作用具有正向性.

圖1 有序人類活動圖解

第六，全球變化下以區域響應和適應為目標的集成研究.集成(Integration)，從一般意義上可理解為聚集、集合、綜合之意，是指集成的主體將兩個或兩個以上的集成要素(單元)，集(組)合成一個有機整體的行為、過程和結果；集成突出強調主體的目的性、組織性和行為性；所形成的集成體不是集成要素之間的簡單疊加，而是按照一定的集成方式進行的構造和組合，其目的在于實現集成整體功能的增加和新功能的涌現[15]；因此，集成的思想和方法被廣泛用于構造復雜系統和解決復雜系統的效率問題[16]，正日益受到學術界的關注.

全球變化問題是一個復雜系統，因而對它的研究不能再局限于以往單個學科或幾個學科各自為政的獨立運作方式，不同學科的相同(或重復)命題將以新的方式被重新組合，即自然科學與社會科學的大整合，旨在實時、敏感地捕獲各種尺度的(尤其是區域尺度的)全球變化問題，并探析這些變化的驅動力.通過多學科融合和集成方法的探索，進而嚴謹并知性的理解全球變化這個復雜系統[17].再次研究中，人地相互作用而形成的區域人地系統是多學科、多領域科學家集成研究全球變化與區域響應的最佳選擇[18].

2 全球變化下區域研究的選區原則

2.1 研究區必須兼備全球意義和區域特色

圖2 我國生態環境過渡帶示意圖

選擇全球意義和區域特色兼具的研究區，能夠為全球變化研究獲取有代表意義的第一手研究資料.本研究選擇的區域——內蒙古東部五盟市，主體位于我國第一宏觀生態脆弱帶上，該脆弱帶集北方農牧交錯易風蝕沙化脆弱帶、北方低洼平地易鹽堿漬澇脆弱帶、北方干溫低山丘崗易侵蝕退化脆弱帶于一身[19](圖2)，其典型的脆弱性，決定了它對全球變化響應的敏感性.選擇該區域作為全球變化下區域響應的研究區，兼備區域特色和全球意義的雙重要求，也可為全球變化和區域研究提供寶貴的科學依據.

2.2 研究區必須符合區域研究的時空尺度匹配規律

所謂尺度是近年來在地理學研究中出現頻率極高的一個術語[20]，通常是指觀測和研究物體或過程的空間分辨率和時間單位.從生態學的角度來說，空間尺度是指研究對象、生態系統的面積大小；時間尺度是指所研究生態系統動態變化的時間間隔.

區域是一個復雜、超反饋、非線性的人地復合大系統，由多個尺度層次組成.關于它的研究，已經從自然生態系統轉變為“社會—生態系統”，其作為以地方(小)尺度為特色，或作為以全球(大)尺度為特色的動力與非動力學行為，已經基本被人類所認識，而這一系統中尺度的動力學與非動力學特點，諸如其表現為空間上的多樣性、時間上的多變性，是當前的研究的困難之所在，也恰恰是在區域尺度上排除資源短缺的限制、增強規避風險的能力，維護地球與人類健康水平，促進世界可持續發展的關鍵之所在[21-22].

區域尺度的選擇原則：一是時空尺度相似.Wiens[23]認為，當時間和空間尺度相似時，區域預測性是高的，時空尺度不匹配，研究結果為假性的可能性較大；二是區域尺度與研究內容相對應.一般而言，小尺度上植物的分布主要受立地的土壤特性和微地形決定，而在較大尺度上，氣候條件則起主導作用.本文參考王靜等對土地監測與評價中空間尺度的劃分[24]，明確全球變化與區域響應研究的空間尺度等級（表2）.

表2 生態環境變化空間尺度及遙感數據

就時間尺度選擇而言，小尺度區域生態環境變遷以3～5年為宜，區域尺度宜10年左右，環境變遷速率評價至少應該進行3～4次現狀評價，才能確定其發展的速度和趨勢[25].

本研究選擇內蒙古東部五盟市為研究區(圖3)，其面積66.5萬km2，氣象數據、遙感數據、NDVI數據時間尺度為30～50年（選取的氣象數據時間尺度為1958-2010年；遙感數據選擇1975～2010年，即1975年左右的美國Landsat(陸地資源)MSS衛星像片，1990、2000年的TM/ETM衛星像片，2006年的CBERS-2衛星像片,2006-2010年參考MODIS影像數據）.以此時空尺度匹配，來探討全球變化下區域生態環境的變遷和響應，適宜區域響應的研究要求.

圖3 工作區范圍

2.3 研究區必須具有區域社會經濟可持續發展現實的需要

內蒙古東部五盟市位于我國西部大開發、振興東北老工業基地、環渤海經濟圈的結合部，是我國重要的綠色農牧產品基地、礦產資源、能源基地、生態旅游圣地.然而，多年來，由于人類不合理的開發利用，導致內蒙古東部五盟市土地沙質荒漠化、鹽堿化、黑土流失、濕地萎縮等環境問題凸現.鑒于此，就國家和區域經濟社會發展需要層面而言，在全球變化大背景下，內蒙古東部五盟市整體的生態環境狀態、變遷趨勢以及全球變化下區域響應綜合研究勢在必行.

3 全球變化研究與區域研究之間的關系

3.1 全球變化與區域研究相互依存，全球變化是區域研究的特例

全球尺度研究是區域研究中的一部分，是以全球為區域研究范圍的特殊區域研究.隨著信息網絡技術、生物技術、空間技術的快速發展和廣泛應用，人類活動對地球系統影響的廣度和深度加大，一個地區的區域地理過程的演變，已經不再是一個地區內部的過程，而是與全球人地系統的演變密不可分.

從區域角度看全球變化，全球環境變化是區域效益的累積，地球上每個人的消費行為都與區域相關聯，區域與全球相關聯；從全球變化的角度看區域，全球變化并不是全球一致的變化，而是地球上的不同地區各種時空尺度變化的綜合反應和集中體現，每個區域都以自身的特殊性對全球變化做出與眾不同的響應；區域——全球是相互依存、相互影響的一個響應鏈(圖4).

3.2 區域響應研究是全球問題得以解決的綠色通道

由于區域研究與社會問題具有集自然和社會屬性于一身的綜合特征，可以作為全球與局部尺度問題相關聯的特殊通道，即通過區域研究來避免與區內國家問題和相關政治問題發生正面沖突，這是全球環境變化的重大問題可能得以解決的和平和綠色通道.

圖4 全球變化與區域研究之間的關系

當前，全球環境變化研究越來越重視全球問題與區域問題的結合研究，強調全球環境變化的問題應主要通過區域研究來解決，要認識全球尺度整體行為的變化，需首先認識地球系統次全球尺度的變化，特別是受自然和人類活動共同影響的區域尺度環境變化的研究[26].當然，區域性研究必須體現全球性問題，要將區域研究放在全球變化的大背景下去思考.

4 結論

（1）區域響應研究是當前全球變化研究的熱點問題之一；

（2）全球變化下區域響應研究以全球變化下區域適應能力研究、區域風險性、恢復性、脆弱性、區域人類有序活動、區域響應和適應集成研究等內容為熱點研究內容；

（3）全球變化下區域研究的區域選擇應遵循全球性與區域性兼備、時空尺度適宜、區域社會現實需要等原則；

（4）全球變化與區域研究之間的關系表現為：全球變化是區域響應的集成，是區域研究的特例，全球變化與區域研究是相互依存的響應璉；區域響應研究是全球問題得以解決的綠色通道.

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1673-260X（2012）11-0052-04

內蒙古自治區教育廳自然科學重點項目（NJ09169）