导读

水是生命之源、生产之要、生态之基。随着气候变化和人类活动影响的深入,水循环系统发生了显著变化,并诱发系列资源、生态、环境等问题。水循环过程包括大气过程、地表过程、土壤过程和地下水过程,同时还包括人工水循环过程。充分发挥气象与水利相关学科与部门的组合优势,并进行无缝整合,是规避水问题的关键所在。

精彩观点

“气候变化对中国降水的时间、空间的分布影响很大。”气候变化不仅影响到供水和需水,也影响到水资源的配置和调度。需要结合气候变化、用水水平,做好水资源承载能力的科学评价。”

本期专家

姜彤:中国气象局气候变化中心气候与气候变化评估
          首席专家
严登华:中国水利研究所水资源研究中心室主任

访谈实录

在气候变化背景下 中国水资源总体呈下降趋势

在今年(2012年)出版的《2011年中国气候变化监测公报》中,中国气象局气候变化中心总结出下面一组数据:

 1961-2011年,中国十大流域地表水资源总量除西北内陆河、东南诸河表现为增加趋势外,其余七大流域均表现出减少趋势。2011年长江流域地表水资源创下1961年来最小值。

 1961-2011年,中国地表平均气温平均每10年升高0.29℃。其中2011年比常年气温偏高0.5℃,为1997年以来连续第15个偏高年份。2011年中国平均降水量为556.8毫米,比常年偏少62.7毫米,为1961年以来的最低值。

在气候变化背景下 中国水资源总体呈下降趋势

与之对应的是近些年那些令人印象深刻的干旱、洪涝灾害事件:2009年初,我国北方冬麦区遭遇严重干旱,其中河北省2008年11月至2009年3月的降水量为1951年以来最少;2010年西南地区遭遇罕见旱情,这次干旱是云南发生自有气象记录以来最严重的秋、冬、春连旱,全省综合气象干旱重现期为80年以上一遇,其中滇中、滇东及滇西东部的大部地区为100年以上一遇;贵州秋冬连旱总体为80年一遇严重干旱,省中部以西以南地区旱情达百年一遇。而2011年6月在长江中下游地区出现的旱涝急转更让人面对大自然强大的生杀予夺能力发出无奈的感叹。

天气和水的结合,本来可以让生活更美的。地球上的水圈是一个经久不息的动态循环系统,海洋和陆地之间的水交换是这个循环的主线,意义最重大。在太阳能的作用下,海洋表面的水蒸发到大气中形成水汽,水汽随大气环流运动,一部分进入陆地上空,在一定条件下形成雨雪等降水;大气降水到达地面后转化为地下水、土壤水和地表径流,地下径流和地表径流最终又回到海洋,由此形成淡水的动态循环。这部分水容易被人类社会所利用,具有经济价值,正是我们所说的水资源。

在适宜的天气气候条件下,水资源不仅得以实现循环,还能够滋养万物,给予人类生活的基础。例如春播时期,如果出现适时降水,处于生长期的农作物得到灌溉,将在很大程度上决定这一年的收成,所以说“春雨贵如油”;又如我国华南沿海,虽然紧邻大海,但其实非常缺乏淡水资源,每年的台风正是为这里送来大量淡水的"天赐良机"。

不过在气候变化背景下,“风调雨顺”的年景似乎在减少,如《2011年中国气候变化监测公报》中所总结的“1961年以来,中国区域性高温事件、区域性气象干旱事件和区域性强降水事件频次趋多。”天上的来水少了,地上的存水更少了,而用水需求仍在不断攀升,水资源面临极大挑战。

一半是干旱一半是洪涝 气候变化背景下的两极分化

中国天气网:姜老师,您在多年的研究中,是否发现气候变化对我国水资源分布和循环产生了影响?

姜彤:气候变化对中国降水总量影响不大,但是对时间、空间的分布影响很大。近50年总体趋势是:新疆和长江中下游、江南这些地区,总体降水量是增加的。而西南到东北地区形成了一个降水量减少的带。以前我们是说我国东北地区有部分降水减少,华北地区有部分减少,西南地区减少,最近我们发现这些降水减少的地区已经连成一个带了。这都是降水分布不均造成的。

从我们总结的一张图上可以看出,我国一些重要河流上游的降水量减少,蒸发量加大,这就加剧了我国水资源恶化趋势。因为我们的河流是从西向东流的,我国东部人口密度大,生活用水、工业用水、农业用水的量巨大,而上游降水量减少,对河流的天然补给就少了。下游用水压力就会明显增加。

一半是干旱一半是洪涝 气候变化背景下的两极分化

另一个情况是强降水增加。这虽然在一定程度上能够补充淡水资源,但也造成了灾害。比如新疆,降水增多,可以补给冰川,但春季气温突然升高,容易造成融雪型洪水。又比如长江,洪水来了无法当做水资源利用起来。通常是一场大水来了,洪峰容易造成灾害,但是洪水两三天就过去了,形不成可以利用的水资源。但统计水资源量的时候,它(洪水)又算是水资源量。当前,云南干旱的情况也是一种典型,山上的老百姓喊渴,连饮用水都无法保障,但是山下河流并没有干涸,有些地方河水哗哗地流着,但是很难用到。

水资源可以说是最宝贵的资源,没有水,最基本的生存都保证不了,更不要说工农业生产和社会进步了。

这些年,水资源减少带来了很多负面的影响,比如沿海地区海水倒灌,湿地减少生态环境恶化,湖泊变成草地、草地变成荒漠等等。

中国天气网:面对这些现象,我们除了做专业研究,还为政府部门提供了哪些决策服务,来促成相关部门采取应对气候变化的措施?

姜彤:我们从2008年以后开始进行系统化的气候变化影响评估,为国内的相关政策和决策提供参考。例如,我们的研究和水利部门进行的工作是相辅相成的。我们首先研究气候和气候变化对水循环要素的影响,比如气温、降水量、极端值等,然后对要素进行物理的模拟,研究当前在和未来的气候变化如何影响到水资源,或者说如何影响来水总量。水利部门利用这个结果和预测,(参考气象部门提供的数据)研究在人口增加背景下,水资源如何配置,该蓄多少水,该供多少水,如何调度等等。

另外就是提供极端天气预警、干旱监测等服务,为防灾减灾和国民经济发展提供相关信息服务,也为国家应对气候变化工作提供基础数据的支持。

水利工程如何帮助人类走出自然的梦魇

中国天气网:严老师,近些年的气候条件和50年前、100年前,乃至更远以前,是有变化的,甚至有很大不同,现状水利部门在设计水利设施或水利工程的时候,是否会考虑气候变化因素?

严登华:这个问题需要从水循环与水资源系统的角度来分析。概括起来说,水资源系统就是“一根扁担,两个筐”。“两个筐”分别是供水和用水户;一根扁担就是水资源的配置与调度。气候变化不仅影响到供水和需水,也影响到水资源的配置和调度。

当前水利工程的设计与水资源配置中,重点以历史气象水文系列或重要事件为主,如在确定水利水电工程建设规模时,采用的是“基于历史事件和数值”设计方法,对气候变化的考虑,也主要通过历史时段降水、产汇流特征来体现。

水利工程如何帮助人类走出自然的梦魇


对于水资源配置中的供水和需水,也主要是基于历史数据系列,对未来气候变化的影响尚未得到充分考虑。在水资源调度过程中,关键是要进行定量化地气象和用户需水的预测,但当前很难做到这一点。随着其后变化和人类活动影响的深入,水循环与水资源系统的不确定性在增加;亟待采用风险管理的模式,并考虑未来气候变化的影响,优化完建水利水电工程的运行与调度模式,对于在建和规划中的水利水电工程,尚需结合气候变化预估,做进一步的优化,以实现水利水电工程的安全、高效、可持续的特征。

中国天气网:近些年极端天气事件频发,特别是干旱、洪涝对生活、生产的影响非常大。这两种自然现象都和水有很密切的关系,实际上就是天上水少、水多造成地上水少、水多,我们能不能通过水利设施来改善这种现状呢?

严登华:回答是肯定的,也着实需要加大水利工程系统的优化。如前所述,在气候变化和人类活动的影响下,水循环与水资源系统发生显著变化。中国水问题的解决,有三个方面的核心问题需要解决。在长时间尺度和宏观层次上,需要结合气候变化、用水水平,做好水资源承载能力的科学评价,并据此优化区域产业结构。在这里需要指出的是,在传统水资源承载能力的评价中,主要结合概率分析研究水资源常态过程,而未能充分考虑干旱、洪涝等极端情景下水资源的承载能力。随着极端事件的频发和影响的增强,尚需要将常态过程与极值过程相结合,进行集成性的分析。在中观层面上,要做好水资源的合理配置。在短时间尺度上,要做好水资源预测预报与调度。此外,要进行全过程、多圈层、天地一体化的监测。

对于我国洪水与干旱问题的解决,首先是采用风险管理模式,彻底扭转“以抗为主”的模式,实行先进的“以防为主、防抗结合”的管理模式。此外,要结合旱涝发生规律及时空特征,并考虑水利工程布局的适宜性,优化水利工程布局。自1998年长江大洪水以来,我国已基本建成大江大河的防洪骨干工程体系;目前正在开展中小河流及山洪的治理工作。对于抗旱来说,目前主要是结合应急水源建设和调度以减缓干旱损失。但总体上看,我国防汛抗旱能力特别是应对大洪水和大旱的尚不能满足经济社会发展的要求。

近些年来,西南地区旱涝灾害频繁,引起社会普遍关注。就该地区而言,由于山高谷深,加之喀斯特地貌特征,水利工程修建的难度较大;此外,过去修建的一些水利工程,由于配套工程不完善或是缺失,难以发挥水利工程的整体效益。为此,西南地区要进一步优化现有水利工程的配套设施建设,同时为应对大旱大涝,也还需要进一步部署一些大型水利工程,以满足平原地区和用水聚集区域水安全保障的要求。对于一些难以利用河水或地下水的区域,要注意加强水窖等分散式供水工程的建设。但国家要出台相应的技术规程,合理部署;同时,也要注意水质的保障。

华南和北部湾地区,社会经济密度大,也是大家关注的重点地区。该区受到台风的影响非常大;台风可给当地带来降水,若没有台风,就会出现干旱缺水;但台风强度过大,其所造成的灾害又难以规避,也就是"既欢迎,又惧怕"的双向压力。除位于珠江干流两侧的区域外,大部分地区河流的流程短,气象水文的变幅极大,建大型水库不具有技术经济性,小型水库又不能满足要求。对于这个区域,一方面要结合气象水文的新情况,做好极值气象水文事件的风险区划分,并据此优化社会经济及产业布局;同时要注意提高监测、预警预报与应急处理能力。

对于洪水,我们现在推行一个概念,叫做“洪水资源化”。据初步估计,我国总的洪水资源量达到13596亿立方米,占地标水资源总量的50.9%。洪水资源化的本质就是,通过水库、拦河闸坝、自然洼地、人工湖泊、地下水库等的运行调度,把以前难以利用的洪水资源进一步充分利用,以实现"削峰补枯"的目标,以整体提高水资源的利用能力。

中国天气网:“洪水资源化”我们也听说过,比如2003年7月,吉林省白城市月亮湖水库打开哈尔金闸逆向引洪,嫩江1500万立方米的洪水进入莫莫格湿地,使1000公顷干涸的湿地恢复了活力。淮河流域也启用了9个行蓄洪区,蓄滞的雨洪水起到了补给地下水、滋润湿地的作用。

严登华:现在国内很多地方在进行相关方面的研究和试点。但做好洪水利用的前提是要做好洪水预报和工程调度,并且在洪水来临时保证工程的安全。像北方地区可以在汛期有意识地利用田间、蓄滞洪区、湿地和河道滞蓄洪水把洪水转化为地下水。但是由于土地承包到个人,蓄滞洪区的土地也分到了每家每户,这种方式有局限性。目前只有湿地、公地可以做。当然,在蓄滞洪区已经启用的情况下,可以让洪水多蓄一段时间,将更多的洪水渗入地下。经济的发展和以前的欠账,都要求加大防洪投入。国家水利部2003年开始提出控制洪水,想方设法根治洪水难题。现在意识到洪水是不能完全控制的,已经转向"管理洪水"。以投入效益最大化、全社会福利最大化为原则来采取措施综合治理洪水。

结语

与干旱、洪水的抗争,在地域辽阔、气候多样的中国是个古老的话题,从顺应天意、向天祈雨,到"人定胜天"、主动出击,再到放抗结合、风险管理、灾害也可以是资源的观念转变,我们看到的是中国在面对自然、应对灾害时意识和观念上的转变。虽然"变化是永恒的",但是面对自然灾害,我们显然要转变的更快一些,用超前的眼光审视当下,预估未来。这些做起来着实不易,要解决很多纷繁复杂的问题才能找到平衡点,而且也许永远只能找到一个近似平衡点的位置,但庆幸的是,这些已经开始做了。

往期回顾

关于我们-营销中心-广告服务-联系我们-人员招聘-网站律师-客服中心-会员注册-中国天气通-mobile版-微天气-使用帮助-网站地图-版权声明

客户服务热线:400-6000-121 客服邮箱:service@weather.com.cn 广告服务:010-58991910
Copyright©中国气象局公共气象服务中心 All Rights Reserved (2008-2020) 版权所有 复制必究
制作维护与商务推广:中国气象局公共气象服务中心
郑重声明:使用本站天气信息,请与本站联系获取天气信息使用授权 授权邮箱 :service@weather.com.cn

京ICP证010385号 京公网安备11041400134号 增值电信业务经营许可证B2-20050053