全球變化與區(qū)域響應(yīng)的研究進(jìn)展及相關(guān)思考
——以內(nèi)蒙古東部五盟市為例

陳鳳臻，于顯雙

（赤峰學(xué)院 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

全球變化與區(qū)域響應(yīng)的研究進(jìn)展及相關(guān)思考
——以內(nèi)蒙古東部五盟市為例

陳鳳臻，于顯雙

（赤峰學(xué)院 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

全球變化與區(qū)域響應(yīng)研究是當(dāng)前科學(xué)界研究的熱點(diǎn)問題.本文綜述了全球變化與區(qū)域響應(yīng)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，提出全球變化下區(qū)域響應(yīng)研究區(qū)的選區(qū)原則，論述了全球變化與區(qū)域響應(yīng)研究的相互關(guān)系，并結(jié)合內(nèi)蒙古東部五盟市實(shí)際作相應(yīng)的實(shí)證性論述，以期為全球變化下區(qū)域響應(yīng)研究提供參考.

全球變化；區(qū)域響應(yīng)；內(nèi)蒙古東部；五盟市

1 全球變化與區(qū)域響應(yīng)概念及研究進(jìn)展

1.1 全球變化及其研究進(jìn)展

全球變化(GlobalChange)是概述地球環(huán)境中與自然和人類活動(dòng)引起的變化有關(guān)的一系列全球問題和相互作用的一個(gè)術(shù)語.其實(shí)質(zhì)是指全球系統(tǒng)的演變，更多的是對(duì)人類活動(dòng)使地球系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的偏離的關(guān)注[1-5].美國(guó)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(duì)地球的生命支持能力產(chǎn)生影響的帶有全球性的環(huán)境變化”.現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)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(jī)和海洋資源破壞、酸雨等困擾人類社會(huì)，威脅全球的可居住性的環(huán)境問題.

20世紀(jì)90年代以來，全球變化研究進(jìn)入了一個(gè)以交叉集成為特點(diǎn)的新時(shí)期，其研究方向發(fā)生了重大調(diào)整，環(huán)境與發(fā)展、自然科學(xué)與人文科學(xué)、科學(xué)與政策的跨學(xué)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(diào)整[6]

1.2 區(qū)域響應(yīng)及其研究進(jìn)展

一般來說，區(qū)域是一個(gè)地理、空間概念，是地球表面上具有一定空間的、以不同物質(zhì)客體為對(duì)象的地域結(jié)構(gòu)形式；所謂區(qū)域響應(yīng)，通俗的講是指人地系統(tǒng)對(duì)全球變化所產(chǎn)生的回應(yīng).在人類對(duì)全球變化的響應(yīng)研究中，因時(shí)代不同，所用的區(qū)域響應(yīng)研究所采用的名詞亦不同：20世紀(jì)70年代響應(yīng)的策略是“預(yù)防和阻止(prevention)”；80年代的響應(yīng)策略演變?yōu)椤皽p緩(mitigation)”；90年代以后，全世界普遍認(rèn)同的響應(yīng)策略是“適應(yīng)(adaptation)”.阻止、減緩和適應(yīng)都是人類對(duì)全球變化的響應(yīng)行為.但減緩與適應(yīng)行為的范疇是不同的.阻止或減緩全球變化的行為，所針對(duì)的主體是地球系統(tǒng)，目的是在全球變化達(dá)到某一臨界值之前，通過控制或減緩全球變化的某些關(guān)鍵過程來減輕全球變化的影響；而適應(yīng)所針對(duì)的主體是人類社會(huì)，是在承認(rèn)全球變化不可避免的前提下，通過改變?nèi)祟惿鐣?huì)的脆弱性來規(guī)避全球變化帶來的風(fēng)險(xiǎn)[7].目前，區(qū)域響應(yīng)研究的熱點(diǎn)有如下幾方面：

第一，全球變化下區(qū)域響應(yīng)的適應(yīng)能力研究.適應(yīng)[8]一詞，從字面上理解是指一種為響應(yīng)某種壓力或驅(qū)動(dòng)作用而采取或經(jīng)歷的偏離原有狀態(tài)的行為；我們常講的環(huán)境適應(yīng)是指物種為了能在棲息的環(huán)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(yīng)是指人類社會(huì)面對(duì)預(yù)期或?qū)嶋H發(fā)生的全球變化而采取的一種有目的的響應(yīng)行為，這種響應(yīng)行為是指生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)實(shí)和預(yù)期的氣候變化驅(qū)動(dòng)進(jìn)行的調(diào)整，是人類面臨全球變化，趨利避害，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的過程和實(shí)踐，是與變化了的環(huán)境的主動(dòng)協(xié)調(diào).適應(yīng)包括自然過程主導(dǎo)的自然適應(yīng)和強(qiáng)調(diào)人類活動(dòng)能動(dòng)作用的有序人類適應(yīng)，自然適應(yīng)是指區(qū)域環(huán)境要素，特別是生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)全球變化的區(qū)域表現(xiàn)產(chǎn)生了自激和自組織的調(diào)整；有序人類適應(yīng)可以是人類活動(dòng)干預(yù)下的自然恢復(fù)過程，也可以是通過人類活動(dòng)采取的主動(dòng)適應(yīng)，通常所說的適應(yīng)更偏向于后者[9].

第二，全球變化下區(qū)域響應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)性研究.風(fēng)險(xiǎn)性(Risk)，在地理學(xué)、資源與環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)、全球變化科學(xué)、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展科學(xué)，以及經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)等領(lǐng)域中應(yīng)用普遍.人地相互作用的風(fēng)險(xiǎn)性是指人地相互作用可能產(chǎn)生的負(fù)面影響，特別是對(duì)人類以及生物賴以生存的地球自然生態(tài)系統(tǒng)造成的損害.當(dāng)前，風(fēng)險(xiǎn)性在分析人地相互作用機(jī)制與過程中，已成為加深理解人類活動(dòng)生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的重要科學(xué)途徑.

第三，全球變化下區(qū)域響應(yīng)的恢復(fù)性研究.恢復(fù)性(Resilience)，作為探討人地相互作用動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)重要途徑，在構(gòu)造人地系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型中具有重要作用，由于這一術(shù)語是基于物理學(xué)中的彈性力學(xué)發(fā)展而來，因此，在構(gòu)建表述人地系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型時(shí)，充分吸收了線性或非線性系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的知識(shí)，尤其是對(duì)恢復(fù)力定量計(jì)算的改進(jìn)，逐漸完善了對(duì)恢復(fù)性的理解.

第四，全球變化下區(qū)域響應(yīng)的脆弱性研究.脆弱性(Fragile)研究包括兩方面內(nèi)容，一是脆弱生態(tài)環(huán)境(Environment)研究，二是生態(tài)環(huán)境的脆弱性研究.脆弱生態(tài)環(huán)境是一種對(duì)環(huán)境因素改變反應(yīng)敏感而維持自身穩(wěn)定的可塑性較小的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)[10]，而生態(tài)環(huán)境的脆弱性是指一個(gè)系統(tǒng)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(tài)環(huán)境“過渡帶”、“交錯(cuò)帶”恰恰屬于脆弱生態(tài)環(huán)境邊緣現(xiàn)象的發(fā)生地.當(dāng)外界條件發(fā)生變化時(shí)，生態(tài)環(huán)境“過渡帶”、“交錯(cuò)帶”的臨界點(diǎn)變化最敏感，是全球變化的敏感區(qū)[11].它們對(duì)全球變化最為敏感，響應(yīng)最為強(qiáng)烈，在區(qū)域?qū)θ蜃兓捻憫?yīng)研究中，應(yīng)該給予高度關(guān)注.

第五，全球變化下區(qū)域“有序人類活動(dòng)”研究.“有序人類活動(dòng)(orderly human activities)”[12]是指通過合理安排和組織，能夠使生存環(huán)境的總體和盡可能多的局部在人類可以預(yù)見的時(shí)間尺度上不發(fā)生顯著退化，甚至持續(xù)好轉(zhuǎn)，同時(shí)又能夠滿足當(dāng)時(shí)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)自然資源需求的人類活動(dòng)，是在“人類圈”[13]概念的基礎(chǔ)上，從有序人類適應(yīng)的角度出發(fā)，對(duì)人在地球系統(tǒng)中的能動(dòng)作用的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)(圖1).有序人類活動(dòng)以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)和判據(jù)，并作為可持續(xù)發(fā)展的手段和措施，隨著“可持續(xù)性科學(xué)”[14]概念的提出，表征著人類已認(rèn)識(shí)到自身活動(dòng)對(duì)其生存環(huán)境產(chǎn)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(dòng)圖解

第六，全球變化下以區(qū)域響應(yīng)和適應(yīng)為目標(biāo)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(gè)或兩個(gè)以上的集成要素(單元)，集(組)合成一個(gè)有機(jī)整體的行為、過程和結(jié)果；集成突出強(qiáng)調(diào)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(jiǎn)單疊加，而是按照一定的集成方式進(jìn)行的構(gòu)造和組合，其目的在于實(shí)現(xiàn)集成整體功能的增加和新功能的涌現(xiàn)[15]；因此，集成的思想和方法被廣泛用于構(gòu)造復(fù)雜系統(tǒng)和解決復(fù)雜系統(tǒng)的效率問題[16]，正日益受到學(xué)術(shù)界的關(guān)注.

全球變化問題是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，因而對(duì)它的研究不能再局限于以往單個(gè)學(xué)科或幾個(gè)學(xué)科各自為政的獨(dú)立運(yùn)作方式，不同學(xué)科的相同(或重復(fù))命題將以新的方式被重新組合，即自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的大整合，旨在實(shí)時(shí)、敏感地捕獲各種尺度的(尤其是區(qū)域尺度的)全球變化問題，并探析這些變化的驅(qū)動(dòng)力.通過多學(xué)科融合和集成方法的探索，進(jìn)而嚴(yán)謹(jǐn)并知性的理解全球變化這個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)[17].再次研究中，人地相互作用而形成的區(qū)域人地系統(tǒng)是多學(xué)科、多領(lǐng)域科學(xué)家集成研究全球變化與區(qū)域響應(yīng)的最佳選擇[18].

2 全球變化下區(qū)域研究的選區(qū)原則

2.1 研究區(qū)必須兼?zhèn)淙蛞饬x和區(qū)域特色

圖2 我國(guó)生態(tài)環(huán)境過渡帶示意圖

選擇全球意義和區(qū)域特色兼具的研究區(qū)，能夠?yàn)槿蜃兓芯揩@取有代表意義的第一手研究資料.本研究選擇的區(qū)域——內(nèi)蒙古東部五盟市，主體位于我國(guó)第一宏觀生態(tài)脆弱帶上，該脆弱帶集北方農(nóng)牧交錯(cuò)易風(fēng)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(duì)全球變化響應(yīng)的敏感性.選擇該區(qū)域作為全球變化下區(qū)域響應(yīng)的研究區(qū)，兼?zhèn)鋮^(qū)域特色和全球意義的雙重要求，也可為全球變化和區(qū)域研究提供寶貴的科學(xué)依據(jù).

2.2 研究區(qū)必須符合區(qū)域研究的時(shí)空尺度匹配規(guī)律

所謂尺度是近年來在地理學(xué)研究中出現(xiàn)頻率極高的一個(gè)術(shù)語[20]，通常是指觀測(cè)和研究物體或過程的空間分辨率和時(shí)間單位.從生態(tài)學(xué)的角度來說，空間尺度是指研究對(duì)象、生態(tài)系統(tǒng)的面積大??；時(shí)間尺度是指所研究生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化的時(shí)間間隔.

區(qū)域是一個(gè)復(fù)雜、超反饋、非線性的人地復(fù)合大系統(tǒng)，由多個(gè)尺度層次組成.關(guān)于它的研究，已經(jīng)從自然生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)椤吧鐣?huì)—生態(tài)系統(tǒng)”，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(dòng)力與非動(dòng)力學(xué)行為，已經(jīng)基本被人類所認(rèn)識(shí)，而這一系統(tǒng)中尺度的動(dòng)力學(xué)與非動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，諸如其表現(xiàn)為空間上的多樣性、時(shí)間上的多變性，是當(dāng)前的研究的困難之所在，也恰恰是在區(qū)域尺度上排除資源短缺的限制、增強(qiáng)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的能力，維護(hù)地球與人類健康水平，促進(jìn)世界可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵之所在[21-22].

區(qū)域尺度的選擇原則：一是時(shí)空尺度相似.Wiens[23]認(rèn)為，當(dāng)時(shí)間和空間尺度相似時(shí)，區(qū)域預(yù)測(cè)性是高的，時(shí)空尺度不匹配，研究結(jié)果為假性的可能性較大；二是區(qū)域尺度與研究?jī)?nèi)容相對(duì)應(yīng).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(dǎo)作用.本文參考王靜等對(duì)土地監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)中空間尺度的劃分[24]，明確全球變化與區(qū)域響應(yīng)研究的空間尺度等級(jí)（表2）.

表2 生態(tài)環(huán)境變化空間尺度及遙感數(shù)據(jù)

就時(shí)間尺度選擇而言，小尺度區(qū)域生態(tài)環(huán)境變遷以3～5年為宜，區(qū)域尺度宜10年左右，環(huán)境變遷速率評(píng)價(jià)至少應(yīng)該進(jìn)行3～4次現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，才能確定其發(fā)展的速度和趨勢(shì)[25].

本研究選擇內(nèi)蒙古東部五盟市為研究區(qū)(圖3)，其面積66.5萬km2，氣象數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、NDVI數(shù)據(jù)時(shí)間尺度為30～50年（選取的氣象數(shù)據(jù)時(shí)間尺度為1958-2010年；遙感數(shù)據(jù)選擇1975～2010年，即1975年左右的美國(guó)Landsat(陸地資源)MSS衛(wèi)星像片，1990、2000年的TM/ETM衛(wèi)星像片，2006年的CBERS-2衛(wèi)星像片,2006-2010年參考MODIS影像數(shù)據(jù)）.以此時(shí)空尺度匹配，來探討全球變化下區(qū)域生態(tài)環(huán)境的變遷和響應(yīng)，適宜區(qū)域響應(yīng)的研究要求.

圖3 工作區(qū)范圍

2.3 研究區(qū)必須具有區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)實(shí)的需要

內(nèi)蒙古東部五盟市位于我國(guó)西部大開發(fā)、振興東北老工業(yè)基地、環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈的結(jié)合部，是我國(guó)重要的綠色農(nóng)牧產(chǎn)品基地、礦產(chǎn)資源、能源基地、生態(tài)旅游圣地.然而，多年來，由于人類不合理的開發(fā)利用，導(dǎo)致內(nèi)蒙古東部五盟市土地沙質(zhì)荒漠化、鹽堿化、黑土流失、濕地萎縮等環(huán)境問題凸現(xiàn).鑒于此，就國(guó)家和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要層面而言，在全球變化大背景下，內(nèi)蒙古東部五盟市整體的生態(tài)環(huán)境狀態(tài)、變遷趨勢(shì)以及全球變化下區(qū)域響應(yīng)綜合研究勢(shì)在必行.

3 全球變化研究與區(qū)域研究之間的關(guān)系

3.1 全球變化與區(qū)域研究相互依存，全球變化是區(qū)域研究的特例

全球尺度研究是區(qū)域研究中的一部分，是以全球?yàn)閰^(qū)域研究范圍的特殊區(qū)域研究.隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、生物技術(shù)、空間技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，人類活動(dòng)對(duì)地球系統(tǒng)影響的廣度和深度加大，一個(gè)地區(qū)的區(qū)域地理過程的演變，已經(jīng)不再是一個(gè)地區(qū)內(nèi)部的過程，而是與全球人地系統(tǒng)的演變密不可分.

從區(qū)域角度看全球變化，全球環(huán)境變化是區(qū)域效益的累積，地球上每個(gè)人的消費(fèi)行為都與區(qū)域相關(guān)聯(lián)，區(qū)域與全球相關(guān)聯(lián)；從全球變化的角度看區(qū)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(qū)各種時(shí)空尺度變化的綜合反應(yīng)和集中體現(xiàn)，每個(gè)區(qū)域都以自身的特殊性對(duì)全球變化做出與眾不同的響應(yīng)；區(qū)域——全球是相互依存、相互影響的一個(gè)響應(yīng)鏈(圖4).

3.2 區(qū)域響應(yīng)研究是全球問題得以解決的綠色通道

由于區(qū)域研究與社會(huì)問題具有集自然和社會(huì)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(guān)聯(lián)的特殊通道，即通過區(qū)域研究來避免與區(qū)內(nèi)國(guó)家問題和相關(guān)政治問題發(fā)生正面沖突，這是全球環(huán)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(qū)域研究之間的關(guān)系

當(dāng)前，全球環(huán)境變化研究越來越重視全球問題與區(qū)域問題的結(jié)合研究，強(qiáng)調(diào)全球環(huán)境變化的問題應(yīng)主要通過區(qū)域研究來解決，要認(rèn)識(shí)全球尺度整體行為的變化，需首先認(rèn)識(shí)地球系統(tǒng)次全球尺度的變化，特別是受自然和人類活動(dòng)共同影響的區(qū)域尺度環(huán)境變化的研究[26].當(dāng)然，區(qū)域性研究必須體現(xiàn)全球性問題，要將區(qū)域研究放在全球變化的大背景下去思考.

4 結(jié)論

（1）區(qū)域響應(yīng)研究是當(dāng)前全球變化研究的熱點(diǎn)問題之一；

（2）全球變化下區(qū)域響應(yīng)研究以全球變化下區(qū)域適應(yīng)能力研究、區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)性、恢復(fù)性、脆弱性、區(qū)域人類有序活動(dòng)、區(qū)域響應(yīng)和適應(yīng)集成研究等內(nèi)容為熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容；

（3）全球變化下區(qū)域研究的區(qū)域選擇應(yīng)遵循全球性與區(qū)域性兼?zhèn)洹r(shí)空尺度適宜、區(qū)域社會(huì)現(xiàn)實(shí)需要等原則；

（4）全球變化與區(qū)域研究之間的關(guān)系表現(xiàn)為：全球變化是區(qū)域響應(yīng)的集成，是區(qū)域研究的特例，全球變化與區(qū)域研究是相互依存的響應(yīng)璉；區(qū)域響應(yīng)研究是全球問題得以解決的綠色通道.

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A

1673-260X（2012）11-0052-04

內(nèi)蒙古自治區(qū)教育廳自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目（NJ09169）