氣候變化對(duì)居延海生態(tài)環(huán)境的影響

魏新梅

摘 要 從氣溫、降水量、日照時(shí)間、蒸發(fā)量、大風(fēng)日數(shù)5個(gè)方面綜合分析了居延海濕地氣候變化特征，以及隨之而來(lái)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，分析氣候變化對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

關(guān)鍵詞 氣候變化；居延海濕地；生態(tài)環(huán)境

中圖分類號(hào)：X820.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.05.061

內(nèi)蒙古阿拉善盟額濟(jì)納旗地處沙漠腹地，干旱少雨，風(fēng)大沙多，居延海是其境內(nèi)最大的湖泊，對(duì)調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、保持水土起著至關(guān)重要的作用。由于20世紀(jì)60年代不合理開(kāi)發(fā)，上游興建4座水庫(kù)，大量截流用水，加之1961年、1962年大旱，1961年秋后居延?；靖珊浴Ｖ缶友雍Ｒ恢北话酌Ｃ５膲A漠和荒沙覆蓋，由此引發(fā)的居延海綠洲萎縮、大片胡楊林枯死、地區(qū)生態(tài)環(huán)境急劇惡化，已成為飛揚(yáng)沙塵的發(fā)源地之一，最終導(dǎo)致風(fēng)起額濟(jì)納、沙落北京城的惡果。居延海雖然是自然水系匯集形成的天然湖泊，但與大多數(shù)天然湖泊不同的是，其水域面積變化不但受自然條件的調(diào)控，也受到人為干擾的影響[1-2]。本文主要從氣候影響方面入手，利用額濟(jì)納旗1981—2016年觀測(cè)資料，探討了居延海濕地氣溫、降水、蒸發(fā)量、日照時(shí)間及大風(fēng)日數(shù)的變化趨勢(shì)，分析氣候變化對(duì)濕地水面積、水質(zhì)和植被等指標(biāo)的影響。

1 居延海濕地簡(jiǎn)介

1.1 地理環(huán)境

居延海是我國(guó)內(nèi)陸河黑河的尾閭湖。發(fā)源于祁連山深處的黑河，流經(jīng)青海、甘肅、內(nèi)蒙古三省區(qū)800余km后，匯入巴丹吉林沙漠西北緣兩片戈壁洼地，形成東、西兩大湖泊，總稱居延海。居延海濕地是內(nèi)蒙北方沙漠地區(qū)少有的濕地，地理坐標(biāo)為42°15′N、100°15′E，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)額濟(jì)納旗以北40 km，內(nèi)蒙古西部沙漠戈壁內(nèi)，鄰近中蒙邊界，面積約33 000 hm2，海拔890 m。這里常年被蒙古高壓氣團(tuán)控制，屬于極端大陸性氣候，降雨少且蒸發(fā)量大，有很大的晝夜溫差，年平均氣溫

8.3 ℃，極端最高氣溫42.5 ℃，極端最低氣溫-37.6 ℃，≥10 ℃積溫為3 694 ℃，年日照時(shí)間3 100～3 400 h，太陽(yáng)總輻射量為150～160 kCal·cm-2，降水次數(shù)少，降水量小，年降水量?jī)H有37.0 mm，但蒸發(fā)量高達(dá)3 841.5 mm，是降水量的104倍，氣候干旱，地表很難形成有效徑流，大風(fēng)、沙塵天氣多發(fā)、頻發(fā)，生態(tài)環(huán)境脆弱，濕地持水量主要依靠地下水越流補(bǔ)給和黑河地表水直接供給。

1.2 生態(tài)環(huán)境

居延海濕地處于遙遠(yuǎn)且人煙稀少的沙漠地區(qū)，基本上無(wú)人為干擾和破壞。這里是天然的“水庫(kù)”，具備強(qiáng)大的蓄水能力，在滿足生態(tài)需水的同時(shí)還能遏制地下水位下降，對(duì)濕地區(qū)域內(nèi)的空氣起到了一定的凈化作用，而且阻礙著土壤的沙漠化。居延海良好的水資源條件為動(dòng)植物的生長(zhǎng)生活創(chuàng)造了適宜的水環(huán)境，物產(chǎn)富饒，有著豐富多樣的魚類種群，湖中生長(zhǎng)著鯉魚、鯽魚、大頭魚、草魚等魚類，天鵝、大雁、鶴、水鴨等常來(lái)此棲息，保護(hù)了生物多樣性。濕地蘆葦、飼草等原料資源生長(zhǎng)旺盛，水草單產(chǎn)100 t·km-2，為魚鴨鳥類生長(zhǎng)提供了大量的餌料，人工飼養(yǎng)年產(chǎn)魚量140 t，年產(chǎn)值130萬(wàn)元以上[3]。

居延海濕地常年干旱少雨，是干旱區(qū)濕地生態(tài)環(huán)境的典型代表，在干旱區(qū)濕地生態(tài)功能、結(jié)構(gòu)、變化規(guī)律及生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等生態(tài)系統(tǒng)特征方面的研究具有一定的代表性，由于其沙漠風(fēng)光、金色胡楊等優(yōu)美的自然生態(tài)風(fēng)景，吸引著大量的游客和科研人員前來(lái)觀光旅游和開(kāi)展科研。居延海濕地特殊的光、熱、水生態(tài)系統(tǒng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等為人類提供了豐富的物質(zhì)資源，并彰顯出了濕地休閑旅游、科研教育等寶貴價(jià)值。對(duì)于居延海區(qū)域的動(dòng)植物來(lái)說(shuō)，濕地和湖泊是它們賴以生存的棲息地，濕地生態(tài)環(huán)境一旦遭受破壞就很難恢復(fù)正常，濕地內(nèi)動(dòng)植物物種資源極易縮小甚至是消失。20世紀(jì)60年代初和90年代初，由于一些原因?qū)е潞诤铀畼O度匱乏，居延海濕地及周邊地區(qū)植被大面積死亡，裸露土壤遭受風(fēng)蝕，演變成為沙化鹽堿化土地。

2 居延海濕地氣候變化特征分析

2.1 降水

居延海濕地近36年平均降水量33.9 mm，降水量主要集中在6—10月，降水量為27.9 mm，約占年總降水量的82%；具有明顯的季節(jié)性，以7月降水最多，為7.7 mm；其次是8月，7.5 mm；2月降水量最少，僅0.2 mm。從年際變化來(lái)看，居延海濕地1981—2016年降水量呈略增多趨勢(shì)，氣候傾向率為3.288 mm/10年，如圖1所示。

2.2 氣溫

利用額濟(jì)納旗站1981—2016年氣象數(shù)據(jù)分析居延海濕地氣溫變化，近36年居延海濕地年平均氣溫為9.5 ℃，年平均氣溫整體呈現(xiàn)出明顯的增高趨勢(shì)，氣候傾向率為0.551 ℃/10年，如圖2所示。其中，年平均氣溫最高為

10.6 ℃，出現(xiàn)在1998年、2013年、2015年、2016年；最低年份為7.6 ℃，出現(xiàn)在1984年；最高和最低年份相差3.0℃，可見(jiàn)，居延海濕地氣溫年際變化較大。從年代際來(lái)看，濕地20世紀(jì)80年代年平均氣溫最低，為8.8 ℃，90年代氣溫升高趨勢(shì)明顯，達(dá)到了9.5 ℃，進(jìn)入21世紀(jì)后，2001—2010年氣溫繼續(xù)回升，達(dá)9.9 ℃，2011—2016年平均氣溫升至10.2 ℃，進(jìn)入高溫期。

2.3 蒸發(fā)量

分析1981—2016年居延海濕地蒸發(fā)量變化情況，近36年濕地年平均蒸發(fā)量為2 850.7 mm，年蒸發(fā)量總體上呈現(xiàn)出明顯的減少趨勢(shì)，氣候傾向率為366.12 mm/10年，如圖3所示。年蒸發(fā)量最多為3 863.9 mm，出現(xiàn)在2016年；最少年份出現(xiàn)在2013年，僅為1 996.9 mm；最多年份約是最少年份的1.9倍，可見(jiàn)濕地蒸發(fā)量年際波動(dòng)變化幅度較大。從年際變化來(lái)看，20世紀(jì)80年代為蒸發(fā)量最高時(shí)期，為3 354.3 mm，20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)前10年年蒸發(fā)量持續(xù)減少，2001—2010年減少為2 389.4 mm，2011—2016年蒸發(fā)量又較前10年有所增多，增至2 415.2 mm，這6年中有5年為負(fù)距平年份，年蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歷年平均值，尤其是2013年蒸發(fā)量為36年中最少年份，2002—2015年平均蒸發(fā)量?jī)H為2 225.7 mm，較歷年平均值偏少625 mm，為近36年中蒸發(fā)量最少時(shí)期，但在2016年蒸發(fā)量出現(xiàn)了突變，增至3 863.9 mm，為36年中最高年份，較歷年平均值偏多1 013.2 mm。

圖3 1981—2016年居延海濕地年蒸發(fā)量變化

2.4 光照

居延海濕地光照資源豐富，1981—2016年平均日照時(shí)間3 339.6 h，年日照時(shí)間最多為3 502.0 h，出現(xiàn)在2004年；最少年份出現(xiàn)在2014年，僅為3 041.8 h；最多年份較最少年份偏多460.2 h，可見(jiàn)濕地日照時(shí)間年際波動(dòng)較大，整體上呈減少趨勢(shì)，氣候傾向率為59.265 h/10年（圖略）。從年際變化來(lái)看，20世紀(jì)80年代為日照時(shí)間最多時(shí)期，為3 423.1 h；80年代至90年代年蒸發(fā)量持續(xù)減少，90年代為3 314.9 h，21世紀(jì)前10年又較90年代有所增多，增至3 368.4 h，2011—2016年濕地年均日照時(shí)間為3 193.9 h，較前10年出現(xiàn)了明顯的減少現(xiàn)象，是近36年中日照時(shí)間最少時(shí)期，這36年全部為負(fù)距平年份，尤其是2014年日照時(shí)間為36年中最少年份，較歷年平均值偏少297.8 h。

2.5 大風(fēng)

利用額濟(jì)納旗1981—2016年（2011年缺測(cè)）大風(fēng)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析居延海濕地年大風(fēng)日數(shù)變化情況可知，近36年濕地年平均大風(fēng)日數(shù)為42 d，大風(fēng)主要集中在3—8月，約占年總大風(fēng)日數(shù)的82%，具有明顯的季節(jié)性，以5月大風(fēng)最多，平均4 d，其次是4月，1月大風(fēng)最少。從年際變化來(lái)看，居延海濕地1981—2016年大風(fēng)日數(shù)呈明顯減少趨勢(shì)，氣候傾向率為-23.838 d/10年（圖略）。

3 氣候變化對(duì)居延海濕地生態(tài)環(huán)境的影響

當(dāng)前，針對(duì)居延海濕地生態(tài)環(huán)境方面的研究相對(duì)較少，由于資料獲取的有限性，本文著重就濕地面積、水質(zhì)和植被等指標(biāo)變化表征居延海濕地生態(tài)環(huán)境變化。

3.1 對(duì)濕地水面積的影響

居延海地處沙漠邊緣干旱區(qū)域，為淺碟形湖泊，平均水深不足2 m，湖底平坦，濕地水量收支情況對(duì)水面積影響較大，因此對(duì)入湖水量變化相對(duì)于濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)地區(qū)濕地更為敏感，入湖水量的季節(jié)性分配直接影響居延海濕地面積年內(nèi)變化，而且居延海較強(qiáng)的蒸發(fā)量使得水面積更加依賴于入湖水量。居延海降水稀少，盡管近36年來(lái)居延海濕地年降水量趨于略增多，但變化趨勢(shì)幾乎不明顯，因此蒸發(fā)量成為影響濕地水面積的關(guān)鍵氣候因子。近些年，受強(qiáng)烈的蒸發(fā)影響，再加上人為因素等多重作用脅迫，居延海濕地水面積不斷減小，同時(shí)黑河中上游農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，耕地面積不斷擴(kuò)張，水庫(kù)攔截水資源現(xiàn)象突出，下游時(shí)有發(fā)生斷流現(xiàn)象，導(dǎo)致居延海濕地面積趨于萎縮。1992—2002年期間居延海濕度幾乎沒(méi)有地表水補(bǔ)給，成為干涸時(shí)期，地下水補(bǔ)給多用于蒸發(fā)損失，濕地水面積幾近消失。

3.2 對(duì)濕地水質(zhì)的影響

氣溫趨于變暖，降水略增多，加上干旱區(qū)特有的強(qiáng)烈蒸發(fā)等影響，同時(shí)上游黑河流域人口增多、耕地?cái)U(kuò)展、水土流失等現(xiàn)象加劇，土壤中的大量有機(jī)質(zhì)流入黑河，然后黑河水體補(bǔ)給居延海濕地，水體中的礦物質(zhì)入湖后加大湖泊水體礦化程度，導(dǎo)致湖泊鹽化程度進(jìn)一步加速。居延海濕地正經(jīng)歷著水體為淡水、半咸水、咸水的演變，水體鹽度不斷增加，嚴(yán)重影響著一些魚類、鳥禽等繁衍生殖，由此導(dǎo)致濕地水體生產(chǎn)力、生物多樣性和植被覆蓋率等下降，濕地及其周邊生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步退化，加速了額濟(jì)納旗沙漠化進(jìn)程。

3.3 對(duì)濕地植被的影響

隨著濕地入湖水量的日漸減少，水面積趨于萎縮，濕地面積時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，植被也處于發(fā)育不良狀態(tài)，植被覆蓋度下降，密度出現(xiàn)稀疏狀態(tài)，植被新陳代謝緩慢，生長(zhǎng)周期縮短，濕地周邊植被逐漸向荒漠型轉(zhuǎn)變。20世紀(jì)80年代到90年代上半期，居延海及其三角洲區(qū)域覆蓋的林地面積減少了近2 000 km2，草本植物物種下降至80余種，徒弟沙化、鹽堿化嚴(yán)重，土地沙漠化面積迅速擴(kuò)大起來(lái)。由于長(zhǎng)期得不到水分補(bǔ)給，嚴(yán)重破壞了濕地自然平衡，90年代中期濕地周邊植被覆蓋面積只剩下綠洲的13%左右，而且生存下來(lái)的植物種類多為耐旱物種。

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（責(zé)任編輯：劉昀）