全球变化与区域响应的研究进展及相关思考
——以内蒙古东部五盟市为例

陈凤臻，于显双

（赤峰学院 资源与环境科学学院，内蒙古 赤峰 024000）

全球变化与区域响应的研究进展及相关思考
——以内蒙古东部五盟市为例

陈凤臻，于显双

（赤峰学院 资源与环境科学学院，内蒙古 赤峰 024000）

全球变化与区域响应研究是当前科学界研究的热点问题.本文综述了全球变化与区域响应国内外研究进展，提出全球变化下区域响应研究区的选区原则，论述了全球变化与区域响应研究的相互关系，并结合内蒙古东部五盟市实际作相应的实证性论述，以期为全球变化下区域响应研究提供参考.

全球变化；区域响应；内蒙古东部；五盟市

1 全球变化与区域响应概念及研究进展

1.1 全球变化及其研究进展

全球变化(GlobalChange)是概述地球环境中与自然和人类活动引起的变化有关的一系列全球问题和相互作用的一个术语.其实质是指全球系统的演变，更多的是对人类活动使地球系统正常运转产生的偏离的关注[1-5].美国在1990年颁布的“全球变化研究法案(U.S.Global Change Research Act of 1990)”中将全球变化定义为：“能对地球的生命支持能力产生影响的带有全球性的环境变化”.现代科学技术基础上的全球变化是指近几百年来，地球上主要由人类的行为引起的非自然变化.诸如全球气候变暖、臭氧层破坏、生物多样性减少、森林面积减少、土地荒漠化、淡水资源危机和海洋资源破坏、酸雨等困扰人类社会，威胁全球的可居住性的环境问题.

20世纪90年代以来，全球变化研究进入了一个以交叉集成为特点的新时期，其研究方向发生了重大调整，环境与发展、自然科学与人文科学、科学与政策的跨学科交叉研究受到空前重视(表1).

表1 全球变化研究的重大调整[6]

1.2 区域响应及其研究进展

一般来说，区域是一个地理、空间概念，是地球表面上具有一定空间的、以不同物质客体为对象的地域结构形式；所谓区域响应，通俗的讲是指人地系统对全球变化所产生的回应.在人类对全球变化的响应研究中，因时代不同，所用的区域响应研究所采用的名词亦不同：20世纪70年代响应的策略是“预防和阻止(prevention)”；80年代的响应策略演变为“减缓(mitigation)”；90年代以后，全世界普遍认同的响应策略是“适应(adaptation)”.阻止、减缓和适应都是人类对全球变化的响应行为.但减缓与适应行为的范畴是不同的.阻止或减缓全球变化的行为，所针对的主体是地球系统，目的是在全球变化达到某一临界值之前，通过控制或减缓全球变化的某些关键过程来减轻全球变化的影响；而适应所针对的主体是人类社会，是在承认全球变化不可避免的前提下，通过改变人类社会的脆弱性来规避全球变化带来的风险[7].目前，区域响应研究的热点有如下几方面：

第一，全球变化下区域响应的适应能力研究.适应[8]一词，从字面上理解是指一种为响应某种压力或驱动作用而采取或经历的偏离原有状态的行为；我们常讲的环境适应是指物种为了能在栖息的环境中得以生存而改变自身遗传特性的过程；而全球变化的适应是指人类社会面对预期或实际发生的全球变化而采取的一种有目的的响应行为，这种响应行为是指生态、社会和经济系统对现实和预期的气候变化驱动进行的调整，是人类面临全球变化，趋利避害，规避风险的过程和实践，是与变化了的环境的主动协调.适应包括自然过程主导的自然适应和强调人类活动能动作用的有序人类适应，自然适应是指区域环境要素，特别是生态系统，对全球变化的区域表现产生了自激和自组织的调整；有序人类适应可以是人类活动干预下的自然恢复过程，也可以是通过人类活动采取的主动适应，通常所说的适应更偏向于后者[9].

第二，全球变化下区域响应的风险性研究.风险性(Risk)，在地理学、资源与环境科学、生态学、全球变化科学、区域可持续发展科学，以及经济学、管理学等领域中应用普遍.人地相互作用的风险性是指人地相互作用可能产生的负面影响，特别是对人类以及生物赖以生存的地球自然生态系统造成的损害.当前，风险性在分析人地相互作用机制与过程中，已成为加深理解人类活动生态环境效应的重要科学途径.

第三，全球变化下区域响应的恢复性研究.恢复性(Resilience)，作为探讨人地相互作用动力学系统的一个重要途径，在构造人地系统的动力学模型中具有重要作用，由于这一术语是基于物理学中的弹性力学发展而来，因此，在构建表述人地系统的动力学模型时，充分吸收了线性或非线性系统动力学的知识，尤其是对恢复力定量计算的改进，逐渐完善了对恢复性的理解.

第四，全球变化下区域响应的脆弱性研究.脆弱性(Fragile)研究包括两方面内容，一是脆弱生态环境(Environment)研究，二是生态环境的脆弱性研究.脆弱生态环境是一种对环境因素改变反应敏感而维持自身稳定的可塑性较小的生态环境系统[10]，而生态环境的脆弱性是指一个系统容易受到或不能克服气候变化不利影响的能力.值得注意的是，我们常常所说的生态环境“过渡带”、“交错带”恰恰属于脆弱生态环境边缘现象的发生地.当外界条件发生变化时，生态环境“过渡带”、“交错带”的临界点变化最敏感，是全球变化的敏感区[11].它们对全球变化最为敏感，响应最为强烈，在区域对全球变化的响应研究中，应该给予高度关注.

第五，全球变化下区域“有序人类活动”研究.“有序人类活动(orderly human activities)”[12]是指通过合理安排和组织，能够使生存环境的总体和尽可能多的局部在人类可以预见的时间尺度上不发生显著退化，甚至持续好转，同时又能够满足当时社会经济发展对自然资源需求的人类活动，是在“人类圈”[13]概念的基础上，从有序人类适应的角度出发，对人在地球系统中的能动作用的进一步认识(图1).有序人类活动以可持续发展为目标和判据，并作为可持续发展的手段和措施，随着“可持续性科学”[14]概念的提出，表征着人类已认识到自身活动对其生存环境产生的特殊作用，并希望这种特殊作用具有正向性.

图1 有序人类活动图解

第六，全球变化下以区域响应和适应为目标的集成研究.集成(Integration)，从一般意义上可理解为聚集、集合、综合之意，是指集成的主体将两个或两个以上的集成要素(单元)，集(组)合成一个有机整体的行为、过程和结果；集成突出强调主体的目的性、组织性和行为性；所形成的集成体不是集成要素之间的简单叠加，而是按照一定的集成方式进行的构造和组合，其目的在于实现集成整体功能的增加和新功能的涌现[15]；因此，集成的思想和方法被广泛用于构造复杂系统和解决复杂系统的效率问题[16]，正日益受到学术界的关注.

全球变化问题是一个复杂系统，因而对它的研究不能再局限于以往单个学科或几个学科各自为政的独立运作方式，不同学科的相同(或重复)命题将以新的方式被重新组合，即自然科学与社会科学的大整合，旨在实时、敏感地捕获各种尺度的(尤其是区域尺度的)全球变化问题，并探析这些变化的驱动力.通过多学科融合和集成方法的探索，进而严谨并知性的理解全球变化这个复杂系统[17].再次研究中，人地相互作用而形成的区域人地系统是多学科、多领域科学家集成研究全球变化与区域响应的最佳选择[18].

2 全球变化下区域研究的选区原则

2.1 研究区必须兼备全球意义和区域特色

图2 我国生态环境过渡带示意图

选择全球意义和区域特色兼具的研究区，能够为全球变化研究获取有代表意义的第一手研究资料.本研究选择的区域——内蒙古东部五盟市，主体位于我国第一宏观生态脆弱带上，该脆弱带集北方农牧交错易风蚀沙化脆弱带、北方低洼平地易盐碱渍涝脆弱带、北方干温低山丘岗易侵蚀退化脆弱带于一身[19](图2)，其典型的脆弱性，决定了它对全球变化响应的敏感性.选择该区域作为全球变化下区域响应的研究区，兼备区域特色和全球意义的双重要求，也可为全球变化和区域研究提供宝贵的科学依据.

2.2 研究区必须符合区域研究的时空尺度匹配规律

所谓尺度是近年来在地理学研究中出现频率极高的一个术语[20]，通常是指观测和研究物体或过程的空间分辨率和时间单位.从生态学的角度来说，空间尺度是指研究对象、生态系统的面积大小；时间尺度是指所研究生态系统动态变化的时间间隔.

区域是一个复杂、超反馈、非线性的人地复合大系统，由多个尺度层次组成.关于它的研究，已经从自然生态系统转变为“社会—生态系统”，其作为以地方(小)尺度为特色，或作为以全球(大)尺度为特色的动力与非动力学行为，已经基本被人类所认识，而这一系统中尺度的动力学与非动力学特点，诸如其表现为空间上的多样性、时间上的多变性，是当前的研究的困难之所在，也恰恰是在区域尺度上排除资源短缺的限制、增强规避风险的能力，维护地球与人类健康水平，促进世界可持续发展的关键之所在[21-22].

区域尺度的选择原则：一是时空尺度相似.Wiens[23]认为，当时间和空间尺度相似时，区域预测性是高的，时空尺度不匹配，研究结果为假性的可能性较大；二是区域尺度与研究内容相对应.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决定，而在较大尺度上，气候条件则起主导作用.本文参考王静等对土地监测与评价中空间尺度的划分[24]，明确全球变化与区域响应研究的空间尺度等级（表2）.

表2 生态环境变化空间尺度及遥感数据

就时间尺度选择而言，小尺度区域生态环境变迁以3～5年为宜，区域尺度宜10年左右，环境变迁速率评价至少应该进行3～4次现状评价，才能确定其发展的速度和趋势[25].

本研究选择内蒙古东部五盟市为研究区(图3)，其面积66.5万km2，气象数据、遥感数据、NDVI数据时间尺度为30～50年（选取的气象数据时间尺度为1958-2010年；遥感数据选择1975～2010年，即1975年左右的美国Landsat(陆地资源)MSS卫星像片，1990、2000年的TM/ETM卫星像片，2006年的CBERS-2卫星像片,2006-2010年参考MODIS影像数据）.以此时空尺度匹配，来探讨全球变化下区域生态环境的变迁和响应，适宜区域响应的研究要求.

图3 工作区范围

2.3 研究区必须具有区域社会经济可持续发展现实的需要

内蒙古东部五盟市位于我国西部大开发、振兴东北老工业基地、环渤海经济圈的结合部，是我国重要的绿色农牧产品基地、矿产资源、能源基地、生态旅游圣地.然而，多年来，由于人类不合理的开发利用，导致内蒙古东部五盟市土地沙质荒漠化、盐碱化、黑土流失、湿地萎缩等环境问题凸现.鉴于此，就国家和区域经济社会发展需要层面而言，在全球变化大背景下，内蒙古东部五盟市整体的生态环境状态、变迁趋势以及全球变化下区域响应综合研究势在必行.

3 全球变化研究与区域研究之间的关系

3.1 全球变化与区域研究相互依存，全球变化是区域研究的特例

全球尺度研究是区域研究中的一部分，是以全球为区域研究范围的特殊区域研究.随着信息网络技术、生物技术、空间技术的快速发展和广泛应用，人类活动对地球系统影响的广度和深度加大，一个地区的区域地理过程的演变，已经不再是一个地区内部的过程，而是与全球人地系统的演变密不可分.

从区域角度看全球变化，全球环境变化是区域效益的累积，地球上每个人的消费行为都与区域相关联，区域与全球相关联；从全球变化的角度看区域，全球变化并不是全球一致的变化，而是地球上的不同地区各种时空尺度变化的综合反应和集中体现，每个区域都以自身的特殊性对全球变化做出与众不同的响应；区域——全球是相互依存、相互影响的一个响应链(图4).

3.2 区域响应研究是全球问题得以解决的绿色通道

由于区域研究与社会问题具有集自然和社会属性于一身的综合特征，可以作为全球与局部尺度问题相关联的特殊通道，即通过区域研究来避免与区内国家问题和相关政治问题发生正面冲突，这是全球环境变化的重大问题可能得以解决的和平和绿色通道.

图4 全球变化与区域研究之间的关系

当前，全球环境变化研究越来越重视全球问题与区域问题的结合研究，强调全球环境变化的问题应主要通过区域研究来解决，要认识全球尺度整体行为的变化，需首先认识地球系统次全球尺度的变化，特别是受自然和人类活动共同影响的区域尺度环境变化的研究[26].当然，区域性研究必须体现全球性问题，要将区域研究放在全球变化的大背景下去思考.

4 结论

（1）区域响应研究是当前全球变化研究的热点问题之一；

（2）全球变化下区域响应研究以全球变化下区域适应能力研究、区域风险性、恢复性、脆弱性、区域人类有序活动、区域响应和适应集成研究等内容为热点研究内容；

（3）全球变化下区域研究的区域选择应遵循全球性与区域性兼备、时空尺度适宜、区域社会现实需要等原则；

（4）全球变化与区域研究之间的关系表现为：全球变化是区域响应的集成，是区域研究的特例，全球变化与区域研究是相互依存的响应琏；区域响应研究是全球问题得以解决的绿色通道.

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A

1673-260X（2012）11-0052-04

内蒙古自治区教育厅自然科学重点项目（NJ09169）