水是生命之源,、生產(chǎn)之要,、生態(tài)之基。隨著氣候變化和人類活動影響的深入,,水循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生了顯著變化,,并誘發(fā)系列資源,、生態(tài)、環(huán)境等問題,。水循環(huán)過程包括大氣過程,、地表過程、土壤過程和地下水過程,,同時還包括人工水循環(huán)過程,。充分發(fā)揮氣象與水利相關(guān)學科與部門的組合優(yōu)勢,并進行無縫整合,,是規(guī)避水問題的關(guān)鍵所在,。
“氣候變化對中國降水的時間,、空間的分布影響很大?!?FONT face=宋體>“氣候變化不僅影響到供水和需水,,也影響到水資源的配置和調(diào)度。需要結(jié)合氣候變化,、用水水平,,做好水資源承載能力的科學評價?!?/FONT>
姜彤:中國氣象局氣候變化中心氣候與氣候變化評估
首席專家
嚴登華:中國水利研究所水資源研究中心室主任
在今年(2012年)出版的《2011年中國氣候變化監(jiān)測公報》中,,中國氣象局氣候變化中心總結(jié)出下面一組數(shù)據(jù):
1961-2011年,中國十大流域地表水資源總量除西北內(nèi)陸河,、東南諸河表現(xiàn)為增加趨勢外,,其余七大流域均表現(xiàn)出減少趨勢。2011年長江流域地表水資源創(chuàng)下1961年來最小值,。
1961-2011年,,中國地表平均氣溫平均每10年升高0.29℃。其中2011年比常年氣溫偏高0.5℃,,為1997年以來連續(xù)第15個偏高年份。2011年中國平均降水量為556.8毫米,,比常年偏少62.7毫米,,為1961年以來的最低值。
與之對應(yīng)的是近些年那些令人印象深刻的干旱,、洪澇災(zāi)害事件:2009年初,,我國北方冬麥區(qū)遭遇嚴重干旱,其中河北省2008年11月至2009年3月的降水量為1951年以來最少,;2010年西南地區(qū)遭遇罕見旱情,,這次干旱是云南發(fā)生自有氣象記錄以來最嚴重的秋、冬,、春連旱,,全省綜合氣象干旱重現(xiàn)期為80年以上一遇,其中滇中,、滇東及滇西東部的大部地區(qū)為100年以上一遇,;貴州秋冬連旱總體為80年一遇嚴重干旱,省中部以西以南地區(qū)旱情達百年一遇。而2011年6月在長江中下游地區(qū)出現(xiàn)的旱澇急轉(zhuǎn)更讓人面對大自然強大的生殺予奪能力發(fā)出無奈的感嘆,。
天氣和水的結(jié)合,,本來可以讓生活更美的。地球上的水圈是一個經(jīng)久不息的動態(tài)循環(huán)系統(tǒng),,海洋和陸地之間的水交換是這個循環(huán)的主線,,意義最重大,。在太陽能的作用下,海洋表面的水蒸發(fā)到大氣中形成水汽,,水汽隨大氣環(huán)流運動,,一部分進入陸地上空,在一定條件下形成雨雪等降水,;大氣降水到達地面后轉(zhuǎn)化為地下水,、土壤水和地表徑流,地下徑流和地表徑流最終又回到海洋,,由此形成淡水的動態(tài)循環(huán),。這部分水容易被人類社會所利用,具有經(jīng)濟價值,,正是我們所說的水資源,。
在適宜的天氣氣候條件下,水資源不僅得以實現(xiàn)循環(huán),,還能夠滋養(yǎng)萬物,,給予人類生活的基礎(chǔ)。例如春播時期,,如果出現(xiàn)適時降水,,處于生長期的農(nóng)作物得到灌溉,將在很大程度上決定這一年的收成,,所以說“春雨貴如油”,;又如我國華南沿海,雖然緊鄰大海,,但其實非常缺乏淡水資源,,每年的臺風正是為這里送來大量淡水的"天賜良機"。
不過在氣候變化背景下,,“風調(diào)雨順”的年景似乎在減少,,如《2011年中國氣候變化監(jiān)測公報》中所總結(jié)的“1961年以來,中國區(qū)域性高溫事件,、區(qū)域性氣象干旱事件和區(qū)域性強降水事件頻次趨多,。”天上的來水少了,,地上的存水更少了,,而用水需求仍在不斷攀升,水資源面臨極大挑戰(zhàn),。
中國天氣網(wǎng):姜老師,,您在多年的研究中,是否發(fā)現(xiàn)氣候變化對我國水資源分布和循環(huán)產(chǎn)生了影響,?
姜彤:氣候變化對中國降水總量影響不大,,但是對時間,、空間的分布影響很大。近50年總體趨勢是:新疆和長江中下游,、江南這些地區(qū),,總體降水量是增加的。而西南到東北地區(qū)形成了一個降水量減少的帶,。以前我們是說我國東北地區(qū)有部分降水減少,,華北地區(qū)有部分減少,西南地區(qū)減少,,最近我們發(fā)現(xiàn)這些降水減少的地區(qū)已經(jīng)連成一個帶了,。這都是降水分布不均造成的。
從我們總結(jié)的一張圖上可以看出,,我國一些重要河流上游的降水量減少,,蒸發(fā)量加大,這就加劇了我國水資源惡化趨勢,。因為我們的河流是從西向東流的,,我國東部人口密度大,生活用水,、工業(yè)用水,、農(nóng)業(yè)用水的量巨大,而上游降水量減少,,對河流的天然補給就少了,。下游用水壓力就會明顯增加。
另一個情況是強降水增加,。這雖然在一定程度上能夠補充淡水資源,,但也造成了災(zāi)害,。比如新疆,,降水增多,可以補給冰川,,但春季氣溫突然升高,,容易造成融雪型洪水。又比如長江,,洪水來了無法當做水資源利用起來,。通常是一場大水來了,洪峰容易造成災(zāi)害,,但是洪水兩三天就過去了,,形不成可以利用的水資源。但統(tǒng)計水資源量的時候,,它(洪水)又算是水資源量,。當前,,云南干旱的情況也是一種典型,山上的老百姓喊渴,,連飲用水都無法保障,,但是山下河流并沒有干涸,有些地方河水嘩嘩地流著,,但是很難用到,。
水資源可以說是最寶貴的資源,沒有水,,最基本的生存都保證不了,,更不要說工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會進步了。
這些年,,水資源減少帶來了很多負面的影響,,比如沿海地區(qū)海水倒灌,濕地減少生態(tài)環(huán)境惡化,,湖泊變成草地,、草地變成荒漠等等。
中國天氣網(wǎng):面對這些現(xiàn)象,,我們除了做專業(yè)研究,,還為政府部門提供了哪些決策服務(wù),來促成相關(guān)部門采取應(yīng)對氣候變化的措施,?
姜彤:我們從2008年以后開始進行系統(tǒng)化的氣候變化影響評估,,為國內(nèi)的相關(guān)政策和決策提供參考。例如,,我們的研究和水利部門進行的工作是相輔相成的,。我們首先研究氣候和氣候變化對水循環(huán)要素的影響,比如氣溫,、降水量,、極端值等,然后對要素進行物理的模擬,,研究當前在和未來的氣候變化如何影響到水資源,,或者說如何影響來水總量。水利部門利用這個結(jié)果和預(yù)測,,(參考氣象部門提供的數(shù)據(jù))研究在人口增加背景下,,水資源如何配置,該蓄多少水,,該供多少水,,如何調(diào)度等等。
另外就是提供極端天氣預(yù)警、干旱監(jiān)測等服務(wù),,為防災(zāi)減災(zāi)和國民經(jīng)濟發(fā)展提供相關(guān)信息服務(wù),,也為國家應(yīng)對氣候變化工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支持。
中國天氣網(wǎng):嚴老師,,近些年的氣候條件和50年前,、100年前,乃至更遠以前,,是有變化的,,甚至有很大不同,現(xiàn)狀水利部門在設(shè)計水利設(shè)施或水利工程的時候,,是否會考慮氣候變化因素,?
嚴登華:這個問題需要從水循環(huán)與水資源系統(tǒng)的角度來分析。概括起來說,,水資源系統(tǒng)就是“一根扁擔,,兩個筐”?!皟蓚€筐”分別是供水和用水戶,;一根扁擔就是水資源的配置與調(diào)度。氣候變化不僅影響到供水和需水,,也影響到水資源的配置和調(diào)度,。
當前水利工程的設(shè)計與水資源配置中,重點以歷史氣象水文系列或重要事件為主,,如在確定水利水電工程建設(shè)規(guī)模時,,采用的是“基于歷史事件和數(shù)值”設(shè)計方法,對氣候變化的考慮,,也主要通過歷史時段降水,、產(chǎn)匯流特征來體現(xiàn)。
對于水資源配置中的供水和需水,,也主要是基于歷史數(shù)據(jù)系列,,對未來氣候變化的影響尚未得到充分考慮。在水資源調(diào)度過程中,,關(guān)鍵是要進行定量化地氣象和用戶需水的預(yù)測,,但當前很難做到這一點,。隨著其后變化和人類活動影響的深入,,水循環(huán)與水資源系統(tǒng)的不確定性在增加;亟待采用風險管理的模式,,并考慮未來氣候變化的影響,,優(yōu)化完建水利水電工程的運行與調(diào)度模式,對于在建和規(guī)劃中的水利水電工程,尚需結(jié)合氣候變化預(yù)估,,做進一步的優(yōu)化,,以實現(xiàn)水利水電工程的安全、高效,、可持續(xù)的特征,。
中國天氣網(wǎng):近些年極端天氣事件頻發(fā),特別是干旱,、洪澇對生活,、生產(chǎn)的影響非常大。這兩種自然現(xiàn)象都和水有很密切的關(guān)系,,實際上就是天上水少,、水多造成地上水少、水多,,我們能不能通過水利設(shè)施來改善這種現(xiàn)狀呢,?
嚴登華:回答是肯定的,也著實需要加大水利工程系統(tǒng)的優(yōu)化,。如前所述,,在氣候變化和人類活動的影響下,水循環(huán)與水資源系統(tǒng)發(fā)生顯著變化,。中國水問題的解決,,有三個方面的核心問題需要解決。在長時間尺度和宏觀層次上,,需要結(jié)合氣候變化,、用水水平,做好水資源承載能力的科學評價,,并據(jù)此優(yōu)化區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),。在這里需要指出的是,在傳統(tǒng)水資源承載能力的評價中,,主要結(jié)合概率分析研究水資源常態(tài)過程,,而未能充分考慮干旱、洪澇等極端情景下水資源的承載能力,。隨著極端事件的頻發(fā)和影響的增強,,尚需要將常態(tài)過程與極值過程相結(jié)合,進行集成性的分析,。在中觀層面上,,要做好水資源的合理配置。在短時間尺度上,,要做好水資源預(yù)測預(yù)報與調(diào)度,。此外,要進行全過程、多圈層,、天地一體化的監(jiān)測,。
對于我國洪水與干旱問題的解決,首先是采用風險管理模式,,徹底扭轉(zhuǎn)“以抗為主”的模式,,實行先進的“以防為主、防抗結(jié)合”的管理模式,。此外,,要結(jié)合旱澇發(fā)生規(guī)律及時空特征,并考慮水利工程布局的適宜性,,優(yōu)化水利工程布局,。自1998年長江大洪水以來,我國已基本建成大江大河的防洪骨干工程體系,;目前正在開展中小河流及山洪的治理工作,。對于抗旱來說,目前主要是結(jié)合應(yīng)急水源建設(shè)和調(diào)度以減緩干旱損失,。但總體上看,,我國防汛抗旱能力特別是應(yīng)對大洪水和大旱的尚不能滿足經(jīng)濟社會發(fā)展的要求。
近些年來,,西南地區(qū)旱澇災(zāi)害頻繁,,引起社會普遍關(guān)注。就該地區(qū)而言,,由于山高谷深,,加之喀斯特地貌特征,水利工程修建的難度較大,;此外,,過去修建的一些水利工程,由于配套工程不完善或是缺失,,難以發(fā)揮水利工程的整體效益,。為此,西南地區(qū)要進一步優(yōu)化現(xiàn)有水利工程的配套設(shè)施建設(shè),,同時為應(yīng)對大旱大澇,,也還需要進一步部署一些大型水利工程,以滿足平原地區(qū)和用水聚集區(qū)域水安全保障的要求,。對于一些難以利用河水或地下水的區(qū)域,,要注意加強水窖等分散式供水工程的建設(shè)。但國家要出臺相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程,,合理部署,;同時,也要注意水質(zhì)的保障,。
華南和北部灣地區(qū),,社會經(jīng)濟密度大,也是大家關(guān)注的重點地區(qū),。該區(qū)受到臺風的影響非常大,;臺風可給當?shù)貛斫邓魶]有臺風,,就會出現(xiàn)干旱缺水,;但臺風強度過大,其所造成的災(zāi)害又難以規(guī)避,,也就是"既歡迎,,又懼怕"的雙向壓力。除位于珠江干流兩側(cè)的區(qū)域外,,大部分地區(qū)河流的流程短,,氣象水文的變幅極大,建大型水庫不具有技術(shù)經(jīng)濟性,,小型水庫又不能滿足要求,。對于這個區(qū)域,一方面要結(jié)合氣象水文的新情況,,做好極值氣象水文事件的風險區(qū)劃分,,并據(jù)此優(yōu)化社會經(jīng)濟及產(chǎn)業(yè)布局;同時要注意提高監(jiān)測,、預(yù)警預(yù)報與應(yīng)急處理能力,。
對于洪水,我們現(xiàn)在推行一個概念,,叫做“洪水資源化”,。據(jù)初步估計,我國總的洪水資源量達到13596億立方米,,占地標水資源總量的50.9%,。洪水資源化的本質(zhì)就是,通過水庫,、攔河閘壩,、自然洼地、人工湖泊,、地下水庫等的運行調(diào)度,,把以前難以利用的洪水資源進一步充分利用,以實現(xiàn)"削峰補枯"的目標,,以整體提高水資源的利用能力,。
中國天氣網(wǎng):“洪水資源化”我們也聽說過,,比如2003年7月,吉林省白城市月亮湖水庫打開哈爾金閘逆向引洪,,嫩江1500萬立方米的洪水進入莫莫格濕地,,使1000公頃干涸的濕地恢復(fù)了活力?;春恿饔蛞矄⒂昧?個行蓄洪區(qū),,蓄滯的雨洪水起到了補給地下水、滋潤濕地的作用,。
嚴登華:現(xiàn)在國內(nèi)很多地方在進行相關(guān)方面的研究和試點,。但做好洪水利用的前提是要做好洪水預(yù)報和工程調(diào)度,并且在洪水來臨時保證工程的安全,。像北方地區(qū)可以在汛期有意識地利用田間,、蓄滯洪區(qū)、濕地和河道滯蓄洪水把洪水轉(zhuǎn)化為地下水,。但是由于土地承包到個人,,蓄滯洪區(qū)的土地也分到了每家每戶,這種方式有局限性,。目前只有濕地,、公地可以做。當然,,在蓄滯洪區(qū)已經(jīng)啟用的情況下,,可以讓洪水多蓄一段時間,將更多的洪水滲入地下,。經(jīng)濟的發(fā)展和以前的欠賬,,都要求加大防洪投入。國家水利部2003年開始提出控制洪水,,想方設(shè)法根治洪水難題?,F(xiàn)在意識到洪水是不能完全控制的,已經(jīng)轉(zhuǎn)向"管理洪水",。以投入效益最大化,、全社會福利最大化為原則來采取措施綜合治理洪水。
與干旱,、洪水的抗爭,,在地域遼闊、氣候多樣的中國是個古老的話題,,從順應(yīng)天意,、向天祈雨,到"人定勝天",、主動出擊,,再到放抗結(jié)合,、風險管理、災(zāi)害也可以是資源的觀念轉(zhuǎn)變,,我們看到的是中國在面對自然,、應(yīng)對災(zāi)害時意識和觀念上的轉(zhuǎn)變。雖然"變化是永恒的",,但是面對自然災(zāi)害,,我們顯然要轉(zhuǎn)變的更快一些,,用超前的眼光審視當下,,預(yù)估未來。這些做起來著實不易,,要解決很多紛繁復(fù)雜的問題才能找到平衡點,,而且也許永遠只能找到一個近似平衡點的位置,但慶幸的是,,這些已經(jīng)開始做了,。