摘要：越來越多的研究顯示, 全球氣候系統正在經歷以變暖為主要特征的顯著變化。海平面上升作為一種由此引發的脆弱性外生變量, 直接或間接影響著海島國家和地區可持續發展的演進狀態和發展趨勢。海平面上升對海島的影響與對策研究, 是保障海島生態系統安全的重要前提。利用CiteSpace軟件繪制了海平面上升對海島影響和對策的國際研究知識圖譜, 從生態系統、產業發展和安全隱患三個方面闡述了海平面上升對海島的空間影響, 從適應性增強、居住地變遷和持續性管理三個方面總結了海島應對海平面上升的相關對策, 以便為海島國家或地區推進應對海平面上升的實踐工作提供參考借鑒。

關鍵詞：海平面上升; 海島; 國際研究進展; CiteSpace;

海平面上升是由全球氣候變暖、極地冰川融化、上層海水變熱膨脹等引起的緩發性海洋災害, 包括全球性絕對海平面上升和區域性相對海平面上升, 對人口集中、經濟發達、城市化快速發展的低洼沿海地區構成極大威脅, 給自然生態、居住環境、城市防護、土地利用、工農業生產、海洋權益、國家安全等帶來了一系列直接或間接損失, 成為當今社會普遍關注的全球性熱點問題之一。根據政府間氣候變化專門委員會 \\(IPCC\\) 第四次評估報告可知, 過去100年間, 全球海平面平均上升了10—20cm, 年均上升速率約1—2mm, 到21世紀末全球海平面將平均上升18—59cm, 未來幾個世紀還會持續上升[1]。
海島是人類邁向海洋的前進支點和拓展發展空間的重要依托, 具有不可估量的經濟、政治、軍事、生態和科研價值, 正在引起越來越多的關注。然而, 海島作為與大陸相隔斷的自然綜合體, 經濟結構較單一、資源數量相對有限、環境容量整體不高, 是海陸相互作用的敏感地帶和典型的生態環境脆弱地區。海平面上升給海島國家或地區經濟社會系統的可持續發展帶來了嚴重威脅, 導致低洼濱海濕地淹沒、咸水對陸地水資源入侵、珊瑚礁白化甚至大范圍死亡、生態系統恢復力降低等。聯合國環境規劃署指出, 世界主要海島國家尤其是小島嶼發展中國家如馬爾代夫、圖瓦盧、馬紹爾群島和基里巴斯均已受到海平面上升的顯著影響, 其中2004年的南亞大海嘯淹沒了馬爾代夫約2/3的國土, 2011年馬紹爾群島首都被淹等, 成為全球氣候變化領域評估的重點內容和治理的特殊區域, 如果氣候變化勢頭得不到遏制, 這些海島國家或或地區將不適宜人類居住, 甚至面臨“滅頂之災”。
基于此, 本文以2006—2016年為時間段, 利用Cite Space軟件繪制了海平面上升對海島影響與對策的國際研究知識圖譜, 系統梳理了海平面上升對海島影響及其響應策略的研究文獻, 旨在為我國海島地區應對海平面上升這一氣候變化, 保護海島生態安全, 加快海島經濟社會可持續發展, 全面實現海洋強國戰略等實踐工作提供理論基礎和參考借鑒。

1.基于Cite Space的知識圖譜分析

1.1 研究方法與數據來源

Cite Space是由美國德雷賽爾大學陳超美教授于2005年最早開發的, 這是一種基于可視“共引網絡”JAVA應用程序, 通過分析特定知識領域科學文獻的研究學者、來源地區和研究熱點等, 探析文獻發展新趨勢和新動態的可視化工具。運用Cite Space軟件得出的可視化圖形稱為“科學知識圖譜”, 其中圖譜顏色由藍到紅表示時間推進, 節點大小表示出現頻率, 節點連線表示存在共引或共線關系等, 能直觀地展示各個節點在知識網絡中的位置和大小[2]。
根據Cite Space對數據來源的要求, 本文選擇Web of Science核心合集數據庫, 以“sea level rise”為檢索標題, 并以“island”精煉檢索結果, 以2006—2016年為時間跨度, 數據獲取時間為2017年1月1日, 得到196條記錄構成文獻數據庫, 通過論文關鍵詞和來源期刊的系統分析, 反映近十年海平面上升對海島影響與對策的國際研究進展。

1.2 研究文獻可視化分析

本文運用Cite Space對2006—2016年WOS中所刊文獻的關鍵詞和期刊來源進行分析, 以每一年作為一個時間切片, 探索國外關于海平面上升對海島影響與對策研究的知識基礎和前沿演進軌跡。根據圖1、圖2 \\(見封三\\) 可知:①國外關于海平面上升對海島影響與對策的研究重點在于氣候變化、海平面上升、海島、脆弱性、演化、侵蝕、模型、影響、保護、不確定性等關鍵難題上, 集中性為0.41, 各關鍵詞相互之前的聯系程度較高, 可見學者們研究海平面上升對海島影響與對策問題的出發點和切入點較為相似, 研究內容相對集中。②關于海平面上升對海島影響與對策的絕大多數研究成果來源于《沿海研究》 \\(J Coastal Res\\) 和《地球物理研究》 \\(Geophys Res Lett\\) 兩個期刊, 集中性為0.33, 更多地是從自然科學的視角開展相關研究, 涉及海平面波動情況的全新世分析和未來預測、海平面上升的自然環境影響等, 也有部分成果發表于科學 \\(Science\\) 、氣候變化 \\(Climate Change\\) 、自然 \\(Nature\\) 、海洋地理 \\(Mar Geol\\) 等期刊上, 期刊之間的聯系程度較為密切, 可見這些期刊關于海平面上升對海島影響與對策的研究內容存在交叉、互引甚至是重復現象。

2.海平面上升對海島空間的影響

海平面上升不僅是資源環境問題, 還是經濟、社會和政治問題, 它對海島產生的空間影響是多尺度和多層次的, 主要體現在脆弱性評估上。Md Ashraful Islam指出, 孟加拉國具有獨特的地理位置, 低海拔、高人口密度、強資源依賴性特征, 容易受到全球變暖等氣候變化的影響。以該國最大島嶼波拉島為例, 通過建立沿海脆弱性指數 \\(CVI\\) , 運用遙感和GIS等地理空間技術評價了海平面變化對沿岸脆弱性的影響。根據脆弱性結果可知, 其超高風險面積、高風險面積、中等風險面積和低風險面積的比例分別為22%、29%、25%和24%[3]。Colin D Woodroffe以印度洋東部和太平洋西部地區為研究區域, 分析了海平面上升對環狀珊瑚島邊緣地區脆弱性的影響, 認為基于地勢和基質的海岸線脆弱性評估有利于提高這種類型島嶼的自然恢復力[4]。James B Shope定量分析了代表性濃度為4.5和8.5情境下, 極端海浪變化對西熱帶太平洋島嶼脆弱性和可持續性的影響等[5]。

2.1 海平面上升破壞海島生態系統

海平面上升導致珊瑚生長所依賴的海藻減少, 珊瑚與海藻之間的共存關系被打破, 進而產生嚴重的珊瑚白化現象, 珊瑚失去能量而死亡, 這一問題在赤道及附近的熱帶、亞熱帶地區尤為突出。Miller M W以加勒比海地區無人居住的納瓦薩島為例, 分析了環礁溫度與珊瑚白化的關系, 得出海水質量的變化影響珊瑚白化, 海水深度在18—37m的白化程度高于深度小于10m的白化程度[6]。Keivan Kabiri以波斯灣基什島為例, 運用快鳥遙測影像數據提高了珊瑚白化監測的準確性[7]。
作為海岸交錯帶的“海岸衛士”, 紅樹林成為海平面變化最為敏感的生態系統之一。當潮灘淤積速率大于海平面上升速率時, 紅樹林處于穩定或向海洋擴展狀態;當潮灘淤積速率小于海平面上升速率時, 紅樹林受到侵害并向陸地遷移。Robin Pouteau以南太平洋新喀里多尼亞島為例, 分析了9種氣候變化情境下469種本土樹種的變化, 預測到2070年87%—96%的樹種將減少, 52—84%的樹種減少1/2, 0—15%的樹種將滅絕[8]。Marlon C Franca認為, 紅樹林受到海平面震蕩的作用十分顯著, 以巴西北部世界上最大的沖積島———馬拉若島為例, 分析了相對海平面變化對紅樹林的影響[9]。Marcelo Cancela Lisboa Cohen通過對弗拉門戈瀉湖古環境重建, 分析了全新世中晚期海平面上升對波多黎各西南沿海瓜尼卡地區紅樹林的影響[10]。
海平面上升不斷吞噬著多種生物的存活空間, 加快海島珍稀物種的滅絕速度, 降低了海島生物多樣性。Katherina D Gieder指出, 海平面上升及其海岸保護工程建設對岸禽鳥類的棲息地尤其是障壁島 \\(堰洲島\\) 低洼地區的棲息地產生了直接影響, 并以美國馬里蘭州阿薩蒂格島國家海濱區為例, 運用貝葉斯網絡方法成功預測到海平面上升、人類活動與笛行烏巢穴選擇的關系[11]。Marlin Medina指出, 熱帶環境中的蜥蜴對氣溫變化具有較低的忍耐力和較高的敏感度, 以墨西哥東南部金塔納羅奧州欽喬羅淺灘為例, 分析得知氣候變暖情境下紅樹林棲息地的阿氏安樂蜥具有脆弱性, 多選擇移居到較寒冷的地區[12]?？傊? 海島生物多樣性研究與管理必須充分考慮海平面上升的問題。

2.2 海平面上升阻滯了海島產業發展

主要表現在以下幾方面:①海平面上升導致沿海地勢較低的濱海養殖水域、林地、農田、園地等被淹沒, 減少了相關產業部門的就業崗位和就業機會, 造成嚴重的經濟損失和社會不穩定性, 阻滯了海島經濟社會的可持續發展。海水入侵帶來的土地鹽漬化在一定程度上影響著農業生產, 水源鹽漬化使許多經濟作物無法生長, 這對土地面積原本就十分有限的海島表現得尤為突出, 其中圖瓦盧由于低洼地帶被海平面上升淹沒, 其主食種植完全成為不可能。②海平面上升導致魚群比以往潛得更深, 近海漁業資源減少, 對靠漁業收入為主的海島而言, 海洋漁業和海水養殖業難以為繼。Madan Mohan Dey指出, 海面溫度升高、海水酸化和海平面上升是漁業資源減少和漁業產量減低的直接原因, 并以所羅門群島為例, 運用局部均衡模型分析了氣候變化和氣候變化適應性策略對漁業部門尤其是食品安全的經濟影響[13]。③海平面上升對文化歷史遺產方面同樣產生不可估量的損失。Giuseppe Forino建立了包括災害、暴露度和脆弱性分析在內的文化遺產風險指數 \\(CHRI\\) , 以此評價氣候變化相關風險如海平面上升、洪水和叢林大火等對澳大利亞紐卡斯爾文化遺產保護的影響[14]。

2.3 海平面上升增加海島的安全隱患

主要表現在以下幾方面:①海平面上升加速了海水向內陸地區流入并滲入地下, 使河口段鹽度升高、水質變壞, 地下淡水資源枯竭, 居民飲水出現困難, 直接影響到了海島水質量安全。Andrew C Ross通過對1950年以來美國東北部特拉華河口的分析得出, 海平面上升與河口鹽度的增加呈現正相關, 海平面每上升1m, 河口鹽度上升2.5—4.4[15]。②海平面上升直接影響著對氣溫升高敏感的中緯度地區, 為病菌的繁殖和傳播提供了更好的溫床, 熱帶、亞熱帶各類傳染病如瘧疾、登革熱等向南北擴散, 威脅著更多人口的生命健康, 降低了人們的生活水平與質量, 人居環境逐漸惡化。海平面上升導致南太平洋島國圖瓦盧的經濟作物不能種植, 蔬菜尤為稀缺和高昂, 因此以肉食為主的飲食結構使當地居民心臟病、脂肪肝等問題普遍存在。Anna Lyth以地處溫帶的澳大利亞塔斯馬尼亞島為例, 闡述了氣候變化背景下羅斯河病毒病的發生對人類潛在脆弱性的影響, 即氣候變化對人類健康的間接影響[16]。③沿海地區公路、鐵路、航運等交通運輸設施面臨海平面上升帶來的威脅, 交通基礎設施受到破壞, 鐵路扭曲、橋梁和港口淹沒等, 在降低交通運輸能力的同時增加了交通運輸安全隱患, 甚至形成災害。Hande Demirel指出, 對交通運輸體系而言, 海平面上升及其風暴潮在所有氣候變化中是最具破壞性的, 通過探尋歐洲交通網絡的暴露度、脆弱性和連通性概念, 評價了海平面上升和風暴潮對交通基礎設施的潛在敏感性[17]。David Dawson以英國道利什沿海鐵路線為例, 運用半經驗模型分析了過去150年海平面變化與鐵路事故發生存在正相關關系, 預測到2100年海平面上升0.55—0.81m時, 鐵路運輸受限天數將達到年均84—120天, 產生更多的社會經濟費用[18]。

3.島應對海平面上升的對策分析

3.1 適應性增強

適應性戰略是針對海平面變化采取相應措施的行動計劃, 通過修復海岸帶生態環境等主動適應, 有效降低海平面上升對海島產生的威脅。Marcello Sano以澳大利亞昆士蘭州東南部為例, 通過建立“暴露度—敏感度—適應能力”脆弱性評價指標體系, 指出面對氣候變化尤其是海平面上升的影響, 適應能力的提升才是脆弱性增強的首要選擇, 包括將海平面上升和海浪氣候數據納入沿海規劃或沿岸侵蝕管理規劃中, 建立適應氣候變化的動態緩沖區概念, 逐漸改變氣候預測的不確定性問題等[19]。Natasha Kuruppu針對最不發達的小島嶼發展中國家面對氣候變化尤其是海平面變化情境下存在管理、認知、文化、資金和技術等障礙, 針對性地提出減緩這些壁壘的適應性措施[20]。Arthur P Webb以太平洋中部27個環狀珊瑚島為例, 借助歷史航拍圖片和遙感影像, 通過定量分析年均海平面上升率與海島面積變化的關系可知, 43%的海島面積保持穩定, 43%的海島面積增加, 14%的海島面積減小, 并指出地貌變化的風格和幅度隨著島嶼的不同而異, 未來海島國家必須優先解決這一變化風格與幅度問題, 重新考慮適應性策略的調整[21]。

3.2 居住地變遷

建造人工居住地是海島應對海平面上升的重要選擇。擁有1192個珊瑚礁島的馬爾代夫大部分國土僅僅高出海平面1.5m, 面對海平面上升將淹沒國土的危險, 在首都馬累東北部1.3km處填海建造的人工島———胡魯馬累島比馬累高出海面1倍, 可以安置約5萬名居民。由熱帶太平洋珊瑚環礁組成的基里巴斯同樣是一個地勢低洼的島國, 面對海水變暖導致愈發嚴重且頻繁的珊瑚白化問題, 海平面上升的威脅越來越大, 部分濱海居民被迫移至內陸, 并考慮舉國遷至類似海上石油鉆井平臺的人造漂浮島。Overton C T以加利福尼亞長嘴秧雞為例, 指出在海平面上升導致沼澤棲息環境發生變化的情況下, 人工棲息地的修建能在短期內有效保護這一鳥類物種[22]。
移居國外甚至舉國遷徙是海島國家應對海平面上升, 力求生存的一大策略和長遠打算。例如, 馬爾代夫通過建立“主權財富基金”, 用于購買新國土, 考慮舉國搬遷至印度、斯里蘭卡和澳大利亞;圖瓦盧由9個環形珊瑚島群組成, 海拔最高處4.5m, 打算遷至新西蘭和澳大利亞等國。此外, Alex Arnall通過闡述馬爾代夫精英階層和非精英階層關于氣候變化尤其是海平面上升與移民進程的爭議, 認為應增加雙方在這一問題上的對話協商, 從不同的視角更加有效地整合彼此的意見, 妥善解決海平面上升帶來的威脅[23]。Carol Farbotko以圖瓦盧為例, 闡釋了氣候移民在未來很可能成為現實, 但不應該產生難民危機, 應充分考慮到利益相關者尤其是海島居民的情感、價值觀念和動機, 提高公眾的參與度等[24]。

3.3 持續性管理

一個完善與成功的管理系統是海島應對海平面上升問題的最有效舉措。通過引入時空決策框架體系, 充分考慮在海平面上升影響下的空間動態特征, 提高獲取時空信息的能力, 解決多個利益相關者多重決策標準的問題, 制定更加有效和可持續的管理政策, 為復雜的沿海系統治理注入新的見解[25], 盡可能做好海平面上升與過度擁擠、城市化、土地利用變化和文化規范轉換等非氣候因子的相互作用, 逐漸降低多重壓力背景下的脆弱性[26]。
考慮到海島的地理隔離特性, 在面對海平面上升危機時必須引起全世界的廣泛關注, 這就要求積極加強區域合作, 尤其是與非政府組織的合作, 建立跨區域合作治理網絡, 整合不同利益相關者, 進一步明確責任和義務問題, 增強可持續性[27]。此外, 還要充分發揮小島嶼國家聯盟 \\(AOSIS\\) 、太平洋島國論壇 \\(PIA\\) 、環印度洋地區合作聯盟 \\(IOR-ARC\\) 等載體和平臺的作用, 聯合應對海平面上升問題。

4.結論與展望

通過梳理海平面上升對海島影響與對策的國際研究進展, 初步得出以下結論:①2006年以來, 國外關于海平面上升對海島影響與對策問題的研究重點在于氣候變化、海平面上升、海島、脆弱性等關鍵難題上, 絕大多數研究成果來源于《沿海研究》和《地球物理研究》兩個期刊, 研究內容相對集中, 且存在交叉、互引甚至重復現象。②海平面上升對海島產生空間的影響是多尺度和多層次的, 主要體現在脆弱性評估上, 涉及敏感性、暴露度和適應能力等, 具體包括破壞生態系統、阻滯產業發展和增加安全隱患三個方面。③海島國家或地區應對海平面上升的對策既有沿海地區的一般性策略, 又有根據自身特點制定的特殊性手段, 主要包括適應性增強、居住地變遷、持續性管理三個方面。
聯合國政府間氣候變化專門委員會指出, 全球氣候變暖是不可逆的, 海平面上升已成為一個不爭的事實。雖然海平面上升具有緩變性、長周期性、容易受到多因素干擾等特征, 但是對沿海地區海洋災害的威脅程度起到了推波助瀾的作用, 加大了海島的淹沒風險, 這就需要我們居安思危, 做好防范準備。世界主要海島國家和地區處于對抗氣候變化的前線, 而且生態系統相對孤立且脆弱、自我恢復能力有限, 海平面上升往往成為其致命損害因素, 關乎到他們的命運、生存與發展, 因此未來必須將應對海平面上升的政策體系整合到國家中長期生存安全與發展戰略之中, 提高適應海平面上升工作的戰略高度, 這是實現海島經濟可續發展的重要保證[28,29]。此外, 世界上絕大多數小島嶼發展中國家經濟條件較差, 有的甚至完全依賴富國援助, 資金和技術問題是其海平面上升治理的約束條件, 這就需要國際社會尤其是二氧化碳排放量較高的發達國家伸出援助之手, 不能將經濟發展減緩作為忽視氣候變化的借口, 在進一步加大溫室氣體減排力度的同時, 應該更多地承擔相關責任, 給小島嶼發展中國家提供盡可能的資金支持, 以更加合理的方式加快環境無害技術的轉讓, 并通過建立國際援助分配機制, 將其落到實處。
眾所周知, 海平面上升對海島的影響及對策研究屬于交叉范疇, 涉及海洋科學、氣候學、經濟學、災害學、管理學等多個學科, 海島脆弱性的全方位提升和生態系統的全面維護必將是一個漫長的過程。本文關于海平面上升對海島影響與對策的國際研究進展成果是較初步的, 今后將重點圍繞海平面上升對海島的脆弱性評估、海平面上升對不同類型海島的異質性影響、我國典型海島應對海平面上升實踐工作的推進等問題進行深入探索。

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