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生态系统气候脆弱性评价体系建立

2021-4-9 | 城市生态论文

 

西双版纳独特的地理与气候特征,为植物的生长提供了良好的条件,其生物多样性丰富,有植物王国和动物王国之称。受全球气候变化的影响,近年来西双版纳气候变化对生物多样性产生了影响,生态系统气候变化脆弱性问题引起人们极大的关注。目前,国内外已有大量气候变化脆弱性的研究,本文是在现有研究的基础上,以IPCC(政府间气候变化专业委员会)对生态系统气候脆弱性定义[1]为理论基础,以西双版纳勐腊-尚勇保护区廊道为研究区域,通过选择生态系统对气候变化影响响应敏感因子、表征适应能力的社会经济、生态环境条件因子进行综合评价分析,找到生态系统对气候变化的脆弱性特征。

 

1廊道区概况

 

西双版纳勐腊-尚勇保护区廊道位于云南省西双版纳傣族自治州勐腊县境内,呈南北走向,面积约2486hm2,最高海拔1992m。该区域地处北回归线以南,属北热带湿润季风气候,其特点是热量丰富,夏无酷热,冬无严寒,降水充沛。年平均温度21℃,年降雨量1700mm以上,区域属于较好的热带林区,目前各村寨周围种植了大量的橡胶及水果树。境内河流纵横,水源丰富,但橡胶的种植使得水资源逐渐枯竭,局部区域出现饮水困难。廊道主要为少数民族居住区,农业人口占99.88%,农业是该区域的经济主体,农村经济主要以种植业和林业收入为主,林业收入占到56.31%,主要是橡胶种植。

 

2研究方法

 

气候变化脆弱性评价方法分为定性分析法和定量分析法。定性的研究方法主要是根据区域的自然、气候状况,分别分析其社会经济、水资源等多方面对气候变化的脆弱性,在研究中多采用已有的气候变化模拟结果和前期的影响研究成果,通过比较得出各地在哪些方面对怎样的气候变化的可能危害是脆弱的,并进一步给出具体的政策和适宜措施建议,如Downing、Watson、蔡运龙等均定性地讨论局地对气候变化的脆弱性。定量评价方法主要有统计分析法、综合指标分析法和综合模型法。

 

统计分析法是通过对生态系统指标与气候变量历史记录进行统计分析得出生态系统对气候变化的敏感性和脆弱性,并对照历史统计数据对每个脆弱性指标设定抗衡区间,在进行脆弱性评估时,如果观测指标介于抗衡区间内,则认为系统是稳定的或脆弱性程度较低,如果高于或低于抗衡区间,结果则反之。常规的统计分析一次只能对一个指标进行分析,生态系统是一个复杂的系统,需运用多指标来表征其气候脆弱性,所以需要建立多指标间的统计关系[2]。

 

综合指标分析法多用于全面考虑生态系统脆弱性研究。该方法通过选取多种影响敏感因子、适应性因子,确定不同因子的权重,通过综合指数法计算脆弱度[3]。此类方法的关键在于选择合理的综合指标体系并赋予合理的权重,该方法是目前最常用的评价方法。综合模型方法是运用多个综合模式进行区域尺度的气候变化脆弱性研究,如荷兰MAGE模型、日本的AM模型,但多和相关的GCM模式、区域水文平衡模式、海平面上升模式、经济影响模式等相互嵌套,结合定性与定量分析,以预测和评估气候变化的潜在影响和脆弱地区。该方法较为复杂,其结果可信度有赖于各个模式的发展[4]。

 

通过比选,定性方法难以对气候脆弱性作为一个“综合影响度量”的概念进行评估研究;统计分析法要求有长时间序列的历史数据做对比研究,且需要建立多指标间的统计关系,研究基础数据的获取将限制该方法的运用,而综合模型法较为复杂,且嵌套技术不够成熟,因此本研究采用综合指标的分析方法,了解研究区的自然环境概况(包括地形地貌、气候、植被变化)、水系水资源概况、社会经济概况(包括人口、经济、文化、土地利用状况变化),并结合研究区近50a的气候变化数据进行综合分析,初步识别廊道生态系统对气候变化响应敏感因子、适应性因子后,通过专家打分进行指标筛选,采用AHP结合聚类分析组合赋权法进行指标权重[5]确定,最终通过对指标的量化,得出气候变化脆弱度后完成综合评价分析。

 

3廊道区生态系统气候脆弱性评价

 

3.1廊道生态系统气候脆弱性评价指标体系构建

 

经过廊道生态系统气候脆弱性初步识别分析,根据本研究指标选取可得性、科学性、实用性三原则,在由目标层、准则层、指标层构成的指标体系框架指导下,采用德尔菲法,即专家咨询法,项目组咨询了有关生态、气象、环境科学等方面的专家,通过专家打分法对初选指标进行了反复筛选,最终选出20项指标组成廊道生态系统气候脆弱性评价指标体系,如表1。

 

3.2指标权重确定

 

AHP结合聚类分析组合赋权法,是对专家意见进行聚类分析的层次分析法,主旨在于利用聚类分析,对各专家打分结果进行加权平均,提高专家共识,是多准则群体决策模型思想的体现。本研究就专家对指标体系的判断打分,得出廊道生态系统气候脆弱性评价指标体系目标层、准则层、指标层的权重值,见表2。

 

3.3气候脆弱度的计算和分级

 

气候脆弱度是敏感度和适应性的综合函数,敏感度和适应性分别用V1、V2表示。敏感度V1=∑Xi×Wi(1)式中:Xi为第i种指标的得分值;Wi为第i种指标所占的权重。适应性V2=∑Xi×Wi(2)式中:Xi为第i种指标的得分值;Wi为第i种指标所占的权重。生态系统气候脆弱度用V表示:V=(V1+100-V2)×0.5(3)生态系统的气候脆弱性等级划分分级标准参考国内目前已有的研究成果,见表3[1]。

 

3.4指标值的处理

 

多指标综合评价时必须对指标进行一致化处理和无量纲处理,本研究通过查阅相关文献和已有的研究成果,评价指标的无量化处理采用标准化结合均值化处理的方法,即有相关研究成果的采用标准化法,其他采用均值化处理,均值化后能够保留指标变异程度的信息,适用于客观评价,经过处理后的指标值得分为0~100,逆向指标取倒数使指标一致化。敏感性及适应性指标已有成果的相关评判标准和等级划分,见表4,其余指标采取均值统计法。

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