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热融灾害数量急剧增长! 全球气候变暖背景下热融灾害现状及其应对策略

发布时间:2024-05-24    浏览次数:4103

来源:中国应急管理报

如今,全球气候变暖已成为不争的事实。几年前,面对日益加剧的气候变暖趋势,科学家列出了16种气候临界点,即当全球平均气温升高超过1.5℃时,气候临界点或将被引爆,所导致的气候系统变化将不可阻挡,即使是全球变暖结束也不可逆转。而在当前全球气温变暖背景下,已有5个气候临界点被引爆,分别是——格陵兰冰盖崩塌、西南极冰盖崩塌、热带珊瑚礁死亡、北大西洋拉布拉多洋流崩溃和北极多年冻土突然解冻。这意味着这些灾害已经开始且不可避免,并将在全球升温2℃到4℃之间时全部完成。

全球热融灾害分布与发育现状

热融灾害是指多年冻土融化发生下沉而导致的一系列灾害现象

热融灾害是多年冻土突然解冻的直接产物,具体是指多年冻土融化发生下沉而导致的一系列灾害现象,在平坦区域常形成热融湖塘和热融沉陷,在具有一定坡度的区域则形成热融滑塌。环北极和青藏高原地区作为全球多年冻土的主要分布区,都面临着严峻的热融灾害威胁。在环北极多年冻土分布区,由于热融形成的湿地、湖塘和边坡热融滑塌地貌占据环北极面积的近22%,逐渐成为环北极多年冻土区占据主导地位的地貌类型。青藏高原作为世界“第三极”和“亚洲水塔”,是全球气候变化的“敏感区”和“启动区”。1980年以来,青藏高原近40年增温速率要比全球同期升温速率高约2倍,由气温升高引起的热融滑塌、热融湖塘、热融沟、沟道崩塌等一些列热融灾害正在加剧发育。

热融滑塌现象是最值得关注且分布最为广泛的一种热融灾害。热融滑塌的形成始于冻土活动层滑脱、工程扰动和湖水的热侵蚀等过程导致的地下冰层的暴露,地下冰融化使其上覆土体失去支撑而逐步发生坍塌,堆积于后壁区域的物质被地下冰融水逐渐运移至低处,进而导致地下冰层进一步暴露,最终形成大范围热融滑塌现象。

因此,热融滑塌以溯源发育的方式持续扩张,滑塌后壁将沿着上坡方向以每年5米至15米的速度持续后退。在没有人类防治工程干预的情况下,热融滑塌现象被认为是持续进行且不可逆转的,直到区域内地下冰层消融殆尽。

例如,在加拿大北极群岛的班克斯岛地区,超过70%的热融滑塌自启动后能够保持持续发育超过20年之久,而半数以上的热融滑塌能持续发育超30年。此外,热融灾害对气候要素变化十分敏感,常集中发育于气温或降水年份异常增多的年份。例如在青藏高原地区,热融滑塌集中发育在2010年和2016年这两个气温偏高的特定年份,而降雨的增加则会导致热融滑塌面积明显扩大。

热融灾害引起的连锁灾害效应

多年冻土被视为温室气体的新排放源之一

多年冻土具有独特的生态系统和水文地质条件,而气温正是影响多年冻土热平衡状态及稳定性的关键性因素。在日益升高的气温影响下,一旦多年冻土开始广泛退化形成热融灾害,将引起一系列连锁灾害效应,直接对多年冻土区,乃至北半球气候系统构成威胁。

研究发现,在环北极多年冻土3米之上的土壤中有机碳储量巨大,相当于大气中的有机碳储量。多年冻土被视为温室气体的新排放源之一,在冻土融化及热融灾害发育过程中会促进土壤中有机碳、甲烷、氧化亚氮等强温室气体进入大气中。其中,甲烷气体含量占据冻土融化向大气中排放气体总量的10%至20%。由于甲烷的温室效应在短期内比二氧化碳高80倍,释放甲烷给气候造成的影响比排放二氧化碳要严重4倍。尽管导致环北极地区与青藏高原地区升温速率明显高于全球平均水平的成因十分复杂,但冻土融化及热融灾害的持续发育可能是一个重要的影响因素。

热融灾害引起的连锁灾害效应还包括:热融灾害形成后将破坏边坡及周边区域冻土层的热平衡状态,一定程度上导致冻土的持续退化;地表塌陷对植被和土壤结构造成破坏,扰乱生态系统平衡,导致生物多样性的降低;影响河流沉积物运移和湖泊水质;影响交通廊道安全运营与人造建筑、道路和管道等基础设施稳定性。值得注意的是,环北极多年冻土区同时也是矿产、油气和水资源集中分布的区域,热融灾害的发育已对修建于多年冻土区内的公路、铁路及管道工程运营安全构成威胁。日益增长的人口和经济发展压力迫使人类活动更频繁地进入多年冻土分布区,人类活动无疑是初始热融灾害形成的主要原因之一,但要在科学开采与维持冻土稳定状态之间找到平衡点,还需要进一步探索和研究。

防治热融灾害的有效对策

早发现、早干预、早治理是应对热融灾害最有效的方法

联合国环境规划署(UNEP)、世界气象组织(WMO)、联合国气候变化大会(COP)等组织多次指出,多年冻土的保护是应对全球气候变化中重要的一环,虽然目前尚缺乏专门针对多年冻土的国际协议,但全球社会已经开始意识到其重要性。鉴于热融灾害的持续发育特性与几乎不可逆转性,早发现、早干预、早治理是应对热融灾害最有效的方法。

近年来,得益于人工智能、大数据、云处理平台等新兴科技的迅猛发展,针对山区滑坡、泥石流等灾害的早期预警系统日益完善,并得到广泛应用。然而,多年冻土区热融灾害的早期预警系统建设和应用还十分匮乏,多年冻土区范围广、监测难度大、定点精准监测成本高等问题是限制热融灾害早期预警系统发展的主要原因。

有研究指出,随着全球气候的持续变暖,多年冻土的范围和体积预计将缩小。具体来说,全球地表气温每升高1℃,距地表3米的多年冻土体积将减少约25%。届时热融灾害的发育数量、规模、面积、连锁影响等都将持续扩大。青藏高原是中国面积最大的多年冻土分布区,中国早在1973年就启动了第一次青藏高原科学考察,为系统认识青藏高原多年冻土分布与特征提供了珍贵资料,并于2017年再次推动了第二次青藏高原综合科学考察,为认识青藏高原生态环境变化作出了重要贡献。2023年4月26日,第十四届全国人民代表大会常务委员会第二次会议通过的《中华人民共和国青藏高原生态保护法》中要求,青藏高原省级人民政府应当划定冻土区保护范围,加强对多年冻土区和中深季节冻土区的保护,并严格控制多年冻土区的资源开发。一系列考察与政策的推行都是为了探寻多年冻土区如何更加科学地应对全球气候变化,进而降低因气候变化引起的系列连锁灾害效应。

全球气候变暖背景下,科学应对热融灾害还应从以下几个方面开展。首先,建立健全针对热融灾害的监测和预警系统,基于AI自动化识别技术建成热融灾害数据库,对热融灾害进行实时监测和预警,及时发现并评估灾害的风险。其次,针对热融灾害持续发育特点,开展针对性的防治技术研究,控制热融灾害源头区域出露地下冰的融化,提高边坡地表稳定性,有效防止热融灾害持续扩张。此外,加强热融灾害的风险管理和应对能力建设。建立健全热融灾害风险管理制度,明确各级政府和部门的职责和任务,形成合力应对灾害的局面。热融灾害的发生与全球气候变暖密切相关,因此,需要通过减少温室气体排放、推动清洁能源发展等方式,减缓全球气候变暖的速度,从根本上减少热融灾害的发生。


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