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全球联手拯救多瑙河三角洲(一)

2016-06-21来源:中国科学报

三角洲的破坏造成的结果是全球性的:巨大的生态服务功能丧失、经济与社会危机以及大规模移民。

一个多世纪以前,马克·吐温曾说过密西西比河永远不可能被工程师驯服;而今,小堤大坝已经勒住了这条奔腾的大河。原来泥沙浑浊的河水变得清澈,由于缺乏底泥以及被经济发展搞得支离破碎,密西西比三角洲下游每年正在以上万公顷的速度退化。它提供的富饶的三角洲生态系统与服务功能——如暴雨防范、营养与污染物清除以及碳储存——正被破坏。渔业与河口文化遗产也受到了威胁。

海平面上升使河流底泥危机雪上加霜。距离海平面高度不足1米的海岸低地将在本世纪之交被淹没。存在淹没风险的三角洲面积将增长到50%。这种全球性三角洲淹没的规模在过去7000年来史无前例。

保护较为完好的湿地则可能丢失现有的功能。如欧盟最辽阔的湿地与全球生物多样性热点区域多瑙河迷宫般的河道、湖泊、沼泽与沙丘是近2000种植物与5000种动物的栖息地,它们中很多将受到生命威胁。

全世界有超过5亿人口生活在河流三角洲,其中很多人生活在快速崛起的大都市。据保守估计,全球主要三角洲的经济收入与生态系统服务的价值可达数万亿美元。

由于咸水浸没土壤导致农业耕作困难,巴基斯坦人正在从印度河的下游三角洲撤离。在飓风卡特里娜和丽塔袭击美国路易斯安那州新奥尔良的防护堤坝之后,近十年来该市人口数量比2005年减少了17%。三角洲的破坏造成的结果是全球性的:巨大的生态服务功能丧失、经济与社会危机以及大规模移民。

近日,美国伍兹霍尔海洋研究所地质与地球物理学助研liviugiosan与其同事在《自然》杂志发表了关于全球河流三角洲保护的相关观点。

饥饿的土地

“我们呼吁联合国建立一个国际专家机构,在全世界范围内协调三角洲保护计划。我们敦促政府加快科学研究,扩大项目研究、影响研究以及公共协商的监督和预报。”giosan等人在文中写道。

三角洲仅存在于可以卸出足够泥沙且不让湍流将其冲走的河流。但河流泥沙携带量已大幅下降,如尼罗河与印度河比一个世纪以前携带的泥沙量分别下降了98%和94%。输沙量不足困扰着大大小小的几乎所有河道。从穿越整个大陆的河流系统如密西西比河(比建坝之初携带的泥沙量减少了69%)与多瑙河(比建坝初减少60%泥沙量),到规模小一些的河流如欧洲的罗纳河(减少了85%)。由于在流域内建立大坝,东南亚湄公河也将沿袭这一下降趋势。

而三角洲自然沉降率较高的问题也由于人类活动而恶化。比如,泰国湄南河三角洲由于地下水过度开采,正在以每年5~15厘米的速度沉降;意大利的波河三角洲由于瓦斯抽采在20世纪下降了3~5厘米。由于湿地破坏,导致植物死亡与土壤形成停止,从而再次加剧土壤流失。

一些计划正在试图拯救三角洲。比如由国际科学理事会以及三角洲联盟网络支持的“2015年未来地球与可持续发展三角洲”计划。恢复已淹没的三角洲区域需要付出昂贵的代价。目前最具雄心的密西西比河计划将持续50年,预计每年花费5亿~15亿美元。但这只是暂时拦住未来的土地流失,而不是恢复已经流失的巨大湿地面积。

而知识的缺乏阻碍了采取通用的解决方案。对于大多数三角洲来说,三角洲平原上层数米的泥沙收支以及泥沙与土壤有机物含量的比例对于阻挡三角洲浸没至关重要,而这些数据均尚未评估。另外,岸边或离岸沉积物的比例也缺乏量化。

大多数三角洲都在浸没。对于面积超过1万平方公里以及那些面积在1000~10000平方公里的三角洲来说,即便是没有海岸线侵蚀,海洋淹没速度也将超过其潜在的成长速度。

向自然学习

giosan表示,采取维护措施可以减缓三角洲的浸没速度。这些措施包括增加河流沉积物,在河流抵达海岸时改道,提高三角洲平原留住泥沙的能力,保持湿地健康等。从上游及水闸开始或利用冲刷机制,使沉积物通过大坝。对于一些小河流,可以通过疏浚或是拆除大坝让沉积物流通。

三角洲的软工程策略应学习自然过程。可以挖掘多条渠道,让沉积物扩散至整个三角洲平原,同时拓展沼泽、填充池塘与扩大辐射面。在洪水期间有意不用堤坝,或是重新使河流改道来填充可以加强自然回水效应的盆地,以及提高湿地形成率。