全球气候的时空变化及其对全球地表的作用一、大陆架的生态经济意义现代海洋的大陆架历经沧海桑田，在漫长的地质历史时期时而为陆地，时而为海洋，经受了大陆与海洋的长期相互作用。大陆架的这种形成过程，加之其靠近陆地，接受了大量的陆地河流带来的有机质。大陆架区域的海水较浅，光照充足，是海洋生物的理想栖居场所。由于大陆架区潮汐、海浪和海流的作用比较强烈，使水层之间的垂直混合发达，底层海水不断更新，从而使海水上下水体均含有丰富的营养物质，因此这里蕴育着巨大的海洋生产力。有人估计，全球海洋生态系统的年平均净初级生产力为 152g/m2，大陆架区的年平均净初级生产力为360g/m2，在河口湾附近地区年平均高达 1 500g/m2，而大洋区年平均净初级生产力仅为 125g/m2。目前世界海洋食物的 90%来自大陆架地区，当然随之而来海洋渔业过度捕捞现象也发生在大陆架区域。大陆架不仅是海洋生物的富集区，由于大陆架坡度平缓，有利于物质沉积。在大陆架边缘海底，常有与岸线平行的地壳隆起，隆起带的内侧是地壳沉降带，在此形成一个能填充沉积物的盆地。这种沉积盆地有利于油气资源的生成，加之陆架浅海区有丰富的有机质，因而大陆架区是海洋油气资源分布最广的区域。目前，90%以上的海上油气开采均是在水深 200m 以内的大陆架海域进行的。大陆架的沉积盆地不仅拥有丰富的油气资源，还伴有其他的沉积矿产，如海绿石、磷钙石、硫铁矿、钛铁矿等。大陆架还是海底砂矿的产区。陆地上千千万万条江河永不停息地把风化后的矿物碎屑，随同泥沙一起注入大海，这样就把很多稀有元素和其他贵重的矿石碎屑也搬运至海洋，遂形成宝贵的海底砂矿。此外，由于大陆架是被海水淹没的陆地，因此在陆架区域还能找到陆地上的一些矿产。大陆架资源丰富，开发便利，现已成为人类向海洋进军的第一个阵地。目前，几乎所有的海洋开发活动都集中于大陆架区域，因此，这里也成为人类对海洋影响最为深刻的区域。二、陆架的开发与管理（一） 海上“圈地运动”的兴起 广袤的海洋蕴藏有丰富的资源，但在相当长的历史时期，受生产力水平及海洋开发技术的限制，人类对它的开发仅限于一个很小的范围。源于 17 世纪的 3 海里有效控制范围，将沿海国家的海洋管理权限制在一个非常狭窄的地域。而“自由海洋”的信条盛行于 20 世纪中叶以前的广阔海域上。20 世纪以来科学技术的发展，使得一些国家拥有扩大海洋开发的能力，并将开发范围扩展到其他沿海国家的邻近海域。沿海国家为了保护其邻近海域的自然资源，则提出扩大海洋管理权限范围的要求。1945 年 9 月 28 日，美国总统杜鲁门发布了《关于大陆架的底土和海床的自然资源政策的第 2667 号总统公告》，向国际社会宣布“处于公海下但毗连美国海岸的大陆架，深度大约在 200m 以内的底土和海床的自然资源属于美国，受美国的管辖和控制”。美国的这一举动是对“自由海洋”信条的第一次挑战，但它客观上符合沿海国家保护本国沿海资源的要求，因此很快就得到其他沿海国家的纷纷响应。“杜鲁门公告”发表之后，从 1946 年到1950 年，墨西哥、阿根廷、智利、秘鲁、厄瓜多尔等国相继提出 200 海里领海管辖权,范围的要求，从而引发了世界范围内的沿海国家扩大海洋管理范围、捍卫海洋资源权利的浪潮。（二） 大陆架制度的确立1982 年第三次联合国海洋法会议，通过了《联合国海洋法公约》（以下简称《公约》），对大陆架的界定做了重新修正，正式确立了大陆架制度。该《公约》于 1994 年正式生效，到1998 年止，全世界已有 127 个国家或区域实体签约并批准生效，是目前为止最具影响的海洋法。《公约》中规定：沿海国的大陆架包括其领海① 以外依其陆地领土的全部自然延伸，扩展到大陆边缘的海底区域的海床和底土，其组成部分包括大陆架、大陆坡和大陆基。由于不同国家不同海域大陆边缘的宽度差异较大，为平衡各国的利益，《公约》对大陆架的宽度做出进一步规定：地理上大陆边外缘宽度不足 200 海里的，可以将大陆架外部边界扩展到 200 海里；对于地理上大陆架外缘超过 200 海里的，则规定其外部边界不得超过 350 海里或不得超过 2 500m等深线 100 海里。显然《公约》中的大陆架范围超出地理意义上的大陆架，它扩大了沿海国家对其大陆架行使权力的范围。大陆架制度确立了沿海国家在其大陆架上的主权地位。沿海国家在其大陆架上行使的主权既不同于领土主权，也非单纯的管辖权，而是介于两者之间的对其大陆架的上自然资源的所有权以及勘探开发这些资源的专属权。 重新确立的大陆架制度自然衔接了 200 海里专属经济区制度。《公约》正式提出并肯定了专属经济区制度，对其宽度、法律地位等做出详细规定。专属经济区是领海以外并邻接领海的一个区域，受国际海洋法规定的特定法律制度的限制，其宽度不超过 200 海里。专属经济区既非公海，也非领海，其地位自成一类。沿海国对专属经济区的主权主要是经济性的。沿海国对自己专属经济区内的生物资源和非生物资源享有所有权，行使勘探开发、养护和管理权；对其内的设施、人员和活动也享有一定的管辖权。其他国家在专属经济区内享有航行和飞越、铺设海底电缆和管道的自由。（三）海岸线管理海岸带历来是海洋开发活动最为活跃的海域，也是各国海洋管理的重要领域。海岸带管理范围已超过了地理上的潮间带区域，向陆地延伸至海岸线以上 100km 和向海洋扩展到领海范围，包括沿岸岛屿。目前，这一范围内集中有世界人口的近 40%，承受着巨大的资源与环境压力。因此，世界范围的海岸带地区存在着不同程度的生态系统退化现象，降低了海岸带生态系统提供商品与服务的能力。究其原因：（1）不断扩大的海岸带地区的开发活动，改变了海岸地区的植被类型与生境，如过度砍伐红树林、开发人工养殖场及其他开发占地等；（2）不断增加的海岸地区的水体污染，使海岸带区域不仅承受了沿海开发的环境负担，同时也承受了由江河入海带来的内陆区域开发活动所产生的环境负担；（3）普遍存在的近海渔业过度捕捞现象，不仅造成部分经济价值较高的鱼类资源的储量减少，同时也改变了海岸生态系统的种群结构并降低生态系统的稳定性；（4）全球气候变暖引起的海岸地区水温变化、水文循环变化、海平面上升及风暴频率变化等，威胁海岸带地区安全。正因为如此，世界海岸大会宣言提出海岸带管理的主要任务是解决生境丧失、水质下降、水文循环变化、海岸资源枯竭、海平面上升、全球气候变化等问题。显然，对于上述问题的解决需要多部门的合作和沿海地区居民的共同努力与配合。目前，在世界范围内掀起了从地方社区居民到非政府组织(NGOs)，到各国政府共同采取措施来保护和管理海岸带地区的行动。据最近的一个调查，目前全世界覆盖海岸地区的海岸保护区数量已达 3 600 多个。尽管它们在保护海岸带地区发挥重要的示范作用，但对于全球范围内的海岸带地区快速的环境退化现象而言，还显得微不足道，海岸带管理任重而道远。三、海洋污染与环境保护 海洋污染被认为是与温室气体、臭氧层空洞和生物多样性减少相并列的全球面临的四大环境问题之一。海洋作为地球表面积中最大的部分，其大气、水文和生态系统功能又直接作用于全球变暖和全球生态系统的变化。（一） 海洋污染及其危害海洋在向人类提供丰富资源的同时，也成为地球上各种污染物的最终归宿。由于海洋是地表低陷部分，位势最低。地球上的各种物质，包括形形色色的污染物都能通过滔滔江河或涓涓细流汇入大海之中，就连飘浮在空中的污染物颗粒也终究要“叶落归根”，沉降至海底。因此，海洋污染具有污染源多、持续性强、危害大、扩散范围广和控制难度大等特点。海洋污染的主要来源包括：陆源与海岸带开发污染、大陆架钻探与深海采矿、海洋倾废、船源污染以及大气污染等。从污染物的种类来看，主要包括以下几种：1．石油污染它是海洋污染中的一个重要方面。全世界每年进入海洋的石油污染多达三四百万吨，其中2/3 来自陆地，1/3 则是海上运输、开发中的溢油污染。石油进入海洋后首先在海面形成油膜，改变了海水的理化性质，妨碍海面与大气之间的空气交换，严重时致使海洋生物窒息死亡。海水中的石油能影响海洋中生物的正常代谢，引起海洋生物的各种病变，也能导致大量鱼卵和幼鱼死亡。海鸟则会因羽毛被石油粘住而飞不起来，坐以待毙。2．重金属污染它也是严重的海洋污染问题之一。据不完全统计，全世界每年进入海洋的汞约 10 万 t，铜约 25 万 t，铅约 30 万 t，锌约 390 万 t。这些巨量的重金属年复一年地流入海洋，并随食物链传递、富集，对海洋生物造成的灾难是空前的。某些海洋生物体内重金属含量比周围海水高出几到几十倍，人们食用这种海洋生物后便会发生中毒现象。3．有机物污染与赤潮有机物污染是近岸沿海最普遍的污染现象。有机污染物进入海水中，被需氧微生物分解，结果消耗海水中的大量溶解氧，使海洋动物窒息而死。有机物被分解后产生大量过剩的营养盐类，使海水出现富营养化，加快了海水中某些海藻的生长，从而导致赤潮发生。赤潮不仅能分泌有害物质，毒害其他水生生物，而且当大量的赤潮藻类覆盖海面，吸引阳光，也会导致其下 面的其他生物得不到正常生长发育所需阳光，如果赤潮持续时间长，就会引起低层生物的大量死亡。有机污染中还有一类毒性特别强的污染物农药，如 DDT，在陆地上施用后，最终也汇入海洋。据估计，全世界以往生产的 150 多万吨 DDT，至今已有 100 多万吨进入并残留在海洋里，给海洋生态环境造成持久的不良影响。4．固体废物污染进入海洋中的固体垃圾无所不有，从废塑料袋到饮料罐，到汽车轮胎和整个废弃汽车等。其中有些是通过江河自然排入的，有的是人们在海上或海滨活动无意丢弃的，有些是专门用船只把垃圾从陆地运往海上倾倒的。其中塑料垃圾对哺乳动物、海鸟、海龟和甲壳类生物构成很大危害，它们常因误食或缠身而死。固体垃圾污染除给海洋生物造成危害外，还会使优美的海滩、海面景观大煞风景，海洋环境的旅游和美学价值大大降低。5．热污染沿海地区的某些工厂排出的冷却水比周围海域水温高，不仅会影响海洋生物的正常生长发育，也会使海水的理化性质发生相应的变化，如随着水温的升高，溶解氧的储量将不断减少。而水温的升高，又促进水中的有机物分解，增加溶解氧的消耗，最后海水中溶解氧的降低必然会导致大量的海洋生物死亡。6．放射性污染它源于大量向海洋中倾泄核废料、核潜艇的海上失事等。据估计，目前全球海洋已被 2 000万居里以上的同位素污染了。在许多海洋动物体内，锶-90，铯-137 这两种同位素已达到可检测浓度。海洋的放射性污染一方面破坏海洋生态系统，同时还将通过食物链传递到人体，增加人类癌症和白血病的发病率。（二）海洋污染调查与海洋监测海洋污染调查与监测是环境保护的基础。它通过定期测定海洋环境中各种污染物的浓度及其他指标，获得全面、系统、长期的资料，掌握海洋污染状况及其变化趋势，使得当海水或特定生物体内污染物浓度超过“标准”时发出警报。自 1970 年以来，世界上各海洋国家相继开展了海洋污染的监测，这些计划分为国际性和区域性的两大类。 海洋污染监测的物质和参数主要有汞、砷、镉、铬、锌、有机氯、溶解氧、酸度、特殊离子、浊度、油类等，监测的载体一般分为水质监测、底质监测和生物监测。水的质量在很大程度上标志着整个海洋污染的状况。但水质变化太大，不好掌握，而且不少污染物质在海水中含量很低，用现有的技术和方法有时难以检测出来。因此不少国家越来越重视底质监测和生物监测。底质是指海洋沉积物，它能吸收和长期积累各种污染物质，因而含量高，容易监测，而且它不仅能反映当时的污染状况，还储存着海区污染状况的历史痕迹。生物监测是利用生物个体或生物家族对环境污染的反应（如群落变化、种群变化、畸型、变种以及其他多种症状），来判断环境污染程度的一种手段。生物监测能够反应多种污染物对环境共同损害和长期损害的后果。海洋调查与监测的方法很多。现场取样和室内分析是常用的方法，但大面积取样费时过长，样品长期保存困难；样品室内分析复杂，样品的化学结构难以保持天然状态等。目前，各国正在研制和使用自动监测水质分析系统。这类水质分析系统是将其测量传感器组装在同一个水下装置内，信号的记录、传输、显示和处理均采用现代科技，也称为水质监测浮标。水质监测浮标为海洋环境调查提供了有效而便利的工具，它可以长期自动监测海水水质情况。测量温度、盐度、浊度、溶解氧、ph 值、海流流向、流速、叶绿素等 10 多个海洋要素。如美国发展的SWQMS 船载水质监测系统，能监测 7 个气象参数、5 个水文参数和 16 个污染参数，用微机进行数据处理，并直接发回岸站。20 世纪 70 年代初，遥感技术开始应用于海洋污染监测，特别是应用在油污染、热污染以及能影响海水水色、浊度的污染物监测之中，成为监测海洋污染的有力手段。国外具有代表性航空遥感设备的是美国 NOAA 研制的专门用于海洋石油污染监测的“空中慧眼”系统。航空遥感中的海洋水色卫星可用于海洋污染监测和环境评估，以及赤潮的监测和预报等。20 世纪 90 年代初，海洋水色遥感卫星的水平以美国的 SeaSTAR 卫星为代表，整个卫星只装一个海洋水色扫描仪，1997 年 8 月发射，1998 年进入业务应用阶段。SeaSTAR 有很高的光谱分辨率，配置 8 个水色波段，波段窄、灵敏度高。覆盖周期由 6 天缩短为 2 天，覆盖范围由局部海域变为全球性海域。海洋遥感在实施大范围海面瞬间信息监测、数年到几十年长序列全球海洋数据采集和海面粗糙度等海洋要素测量三个方面，发挥了常规调查方法所不能替代的优势。 （三）国际社会保护海洋环境的努力海洋环境保护是地球上人类共同的使命，这已成为广泛的共识，形成一种国际浪潮。《联合国海洋法公约》不仅赋予了各国海洋开发的权力，同时也明确了其海洋环境保护的义务，这些义务主要包括：（1）沿海国家有权在其领海范围内采用本国的环境保护标准并实施海洋污染控制；沿海国家在其专属经济区内有义务预防、控制源于其管辖区的各种污染。对于外国船只的海洋污染行为，沿海国家不能按其本国法律，而应遵守《公约》或其它国际法规则予以约束。（2）船舶注册国有义务依本国法律约束其注册船只在任何海域所造成的海洋污染行为，即使这些船只处于本国主权管辖范围以外或公海区域。（3）外国船只进入的港口国家，可以采用本国或其他可应用的国际法约束进入船只的污染行为。（4）国际海底区域的开发活动的环境影响由国际海底管理局（ISA）来进行评价。由开发商或合同者所在国负责其产生的环境损害。自 1982 年的《公约》出台以来，国际社会在海洋环境保护方面取得了许多重要进展。特别是关于不同来源的海洋污染预防措施，或以法律捆绑协议或以行动纲领等形式，极大地推动了海洋环境保护事业。如 1996 年，国际海洋组织（IMO）形成了一项管理船舶海上倾废的补充方案。该议案是对 1972 年由该组织提出的《防止船舶海上倾废公约》的补充修订。1995 年，联合国环境与发展大会的一次政府间会议上推出了避免陆源污染的《保护海洋环境的全球行动计划》。所有这些条约与行动计划奠定了全球海洋环境保护的基础，表明了全人类拯救海洋的态度与决心。进入 21 世纪，推动未来海洋环境保护事业还有赖于全世界各国政府、非政府组织和民众的广泛参与和合作。