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再谈气候增暖对中国水资源的影响

已有 894 次阅读 2025-9-20 08:22 |个人分类: 全球变化与绿色发展|系统分类:观点评述

一、导论:

未来全球气候增暖的背景下,无论是在学术界、或在大众科普层面上,我们都会面临这个问题:中国未来的水资源变化图景是什么?本篇首先回顾1999年发表在《文汇报》上的署名文章“气候增暖,缺水更甚”(见附图),在此基础上,再来谈26年后的今天的看法。

气候增暖将加剧水资源的短缺

作者研究生学位论文都是围绕第四纪以来,特别是晚更新世晚期以来的长尺度气候与海平面变化(南京大学1978-1987年)。杨怀仁教授(1917-2009年)的第四纪古气候研究在20世纪80年代在我国独树一帜。中国现代古气候科学研究可以说是起源于民国时代的浙江大学,杨怀仁教授于1943年在该校获硕士学位,而竺可桢教授(1890-1974)在1936-1949期间担任浙江大学校长,他1972年发表在《考古学报》上的“中国近五千年来气候变迁的初步研究”是我国古气候研究的里程碑论文。

我在研究生时期的学术论文,主要还是配合导师,从事第四纪以来长尺度的气候与海平面变化研究;在博士后研究时期(1988-1990年),则体现了我本人的研究重点,更加注重于近百年来器测时期(有气象记录与验潮站记录)的变化,因而与社会与经济的发展更为密切;自20世纪90年代博士后出站正式入职以后,作者的研究都是围绕近代河流、河口、三角洲的发育演化,特别是长江流域和长江河口的长尺度的水资源及其趋势变化问题,不论是在华东师范大学河口海岸国家重点实验室、长江水利委员会长江科学院,河海大学水文水资源和水利工程国家重点实验室工作,都没有改变过(见科学网上本人的简历)。

所以,未来气候变化对中国水资源局势的走向,一直是作者关注的问题,并且围绕长江的重大水资源问题,向中央政府和地方政府提出了一系列科技建议。20世纪末,气候变化问题及其对社会经济影响的问题,已经开始引起普通读者的关心,在此背景下,1999年文汇报记者找到我,要我谈这个问题。文汇报记者说,这个问题太专业,整理受访者的资料费时费劲,所以让我以文汇报署名文章的形式,来谈这个问题。以下是根据文汇报署名文章照片转换的文字:

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二、气候增暖,缺水更甚

— 华东师大教授陈西庆建议重视水资源变化研究

80年代,特别是90年代以来,全球气候正出现增暖趋势,近百年来全球平均气温升高了0.6°C 左右,由此带来的一系列问题引起国际社会高度关注。华东师范大学河口海岸国家重点实验教授、博士生导师陈西庆日前对记者说气候变暖、气候带变动将影响水资源分布,我国作为一个水资源严重短缺的国家尤其应加强对这一问题的研究。 陈西庆说,地球上气候具有地带性,从赤道到南北两极气候带依次为热带-亚热带-温带-寒带,全球气候增暖将导致气候带移动,在大约6000年前的历史时期地球上气温比现在高2℃左右,当时我国东部的气温带比现在偏北约3-6个纬度,目前生长在长江中下游亚热带植物当时很可能就生长在华北地区。

未来气候增暖对我国社会经济的影响如何?陈西庆认为,这是需要进一步研究问题。在不同地区情形有所不同,如我国东部在东亚季风的控制下,气候总特征是夏半年高温多雨,冬半年低温少水。古气候的研究表明,在气温较高的时期,一般主要表现在冬季温度显著上升。气温的上升将提高土壤中的水分的蒸发量,这对我国东部冬半年的水资源产生深远影响,尤其是目前我国资源已严重短缺。

陈西庆介绍,对于我国东部黄河、淮河和长江中下游来说,气温升高将增加农作物对水的需求。同时,蒸发量的上升将使河流的径流减少,特别是对于黄河与长江这两条大河,其发源地在青藏高原,冰融水在径流补给中占有重要地位。温度的上升将导致冬季积雪的减少,春季冰雪消融时间的提前,从而影响长江与黄河的流量变化。事实上,最近几十年来,与世界其他中纬度地区山地冰川一样,我国西部冰川已显示出后退趋势。另外,未来气候的增暖将对一些重要的降水过程产生影响,如梅雨、台风等,从而改变降水量、河流的流量及其季节变化。全球气温的上升将改变西太平洋的海水表面温度,从而影响我国台风的频率和强度。由于全球气候增暖,副热带高压的位置、强度可能产生重要的影响。我国华南地区每年2-4月份的连续低温阴雨天气,长江中下游地区5-7月份之间的梅雨期都受到副热带高压的制约,长江流域1951年和1998年的特大洪涝灾害、1958年与1978年的大旱等,都与副热带高压有着密切联系。

尽管全球气候增暖可能对我国社会与经济发展产生多方面的影响,但无论多范围与强度来说,其不利影响将主要来自降水量及降水格局的变化、蒸发量的增加,枯季入海流量的显著下降。黄河、淮河与长江等流域中下游地区的平原、河口三角洲地区将面临较大的压力。 另外,就科学而言,在全球气候增暖背景下,预测我国降水变化的格局比预测气温变化更为困难。所以,我国有关全球增暖及其对策的研究,应紧紧围绕我国21世纪的水资源问题。

(文汇报,1999年2月2日,第六版,本报记者倪国和)。

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三、26年后的新认识?

二十世纪80年至90年代的古气候研究,多集中于平均温度变化和植被带的移动,冰期与间冰期的变化,冰川的进退变化等等,后来,随着地质证据的增多,开始探索冬夏季节变化的研究,不同纬度气温变化研究等。除了气候带的移动,那时专门针对降水的变化,除了少数气候边缘地区,如非洲与印度等地,总体来说还不多,这当然受限于研究广度和深度。直至90年代末期,我们开始认识到:未来“温室效应”导致的地球气候增暖过程中,降水量的变化、气候干湿度的变化,要比陆地气候带简单的移动要复杂得多,虽然气温的增加幅度还要考虑海洋的影响和地形的影响。对于具体国家和社会,河流的径流变化(包括山地冰雪融化量的变化)是最为关键的问题。水资源变化对国民经济和人民生活有着长远与深刻的影响,远远超出了2°左右的温度变化带来的影响。这种变化包括空间降水格局的变化和在时间上的分布变化。在上世纪90年代末,我科学研究重点已经转到了长江流域、长江口和长江三角洲这个领域,所以对未来水资源问题特别加以关注。

自文汇报发表署名文章至今,已经26年过去了。但我的基本观点仍然是:气候增暖,缺水更甚。这可以从下面几个方面来认识:

气温的上升将显著提高土壤的蒸发量和增强植物的蒸腾作用。蒸腾作用是指植物的叶片等部位将水分蒸发到空气中的过程。它不仅有助于植物吸收和运输水分,还能降低植物及其叶片的温度,促进无机离子和有机物的运输。从我国水资源的利用结构来说,农业从来都是用水的大户,其耗水占据着大半壁江山。所谓气候的湿润与干旱、水资源的多少,土壤水分的多少,都是一个相对概念,取决于供需关系的变化,包括自然系统与人类社会经济的供需这两个方面。

在气候增暖的背景下,我国降水的空间场要发生显著的变化,有些地方变少,有些地方可能要变多一些。但是,即使在降水增加的地区,如在原来的西部和西北地区,增加的降水往往不是以和风细雨的方式进行,而是表现为少见的阵发性的暴雨形式,用专业术语,即年际间和年内的降水变率增大,这种降水的利用率很低,如近年来局部地区的大暴雨,只能造成巨大的洪涝灾害。在新疆和内蒙古等干旱半干旱地区,目前的农业已经高度适应了当地的气候环境,如新疆的棉花和内蒙古的向日葵在当地农业经济中占有举足轻重的地位。在特殊季节(7-9月是棉花的花铃期和吐絮期,7-8月是向日葵的开花期和灌浆期),阵发性的大雨,对于棉花和向日葵的收成,是灾难性的破坏。

在某些地区,盐水入侵增强将加剧水资源的短缺问题。盐水入侵分为两种类型:一种是海水沿着入海河口向上入侵,如我国的长江河口;二是海水沿着地下水含水层向陆地入侵,在世界上的许多沿海地区,地下水资源在当地社会经济发展中占有举足轻重的地位。全球气候增暖导致的海平面上升将加剧盐水入侵,严重影响水资源的数量和质量。

在依靠冰雪融化供水的地区,如中国西部,气候的增暖将降低冬季的积雪量和冰川的体积,进而减少温暖季节该区的水资源量。这一问题在“气候增暖,缺水更甚”一文中已经论述,近几十年来我国西部冰川的发展趋势进一步证实了这一结论。

在文汇报文章里,作者还谈到:在大约6000年前的历史时期(中全新世气候最宜期),地球气温曾比现在高2℃左右,当时我国东部的气温带比现在偏北约3-6个纬距,冬季气温升温更显著,目前生长在长江中下游亚热带植物当时很可能就生长在华北地区。但是,当时地球气温升高的机理与现在不同,是导致冰期-间冰期这种长尺度气候旋回的机理在起作用,与工业革命以来大气CO2浓度增加导致的气候趋势性增暖的成因完全不同。所以,由于增加了人为因子,气候自变量维度增加了,未来极端天气的成因也比单纯自然过程要复杂得多。

气候变化不仅是大气圈的课题,也是水圈的课题。地质时期的古气候变化研究表明:大洋的洋流变化,如北大西洋的洋流、南美太平洋沿岸的上涌流,还有一些地区性的洋流,如我国沿海黄东海沿海的黑潮暖流墨西哥湾流等,对是全球气候格局有巨大的影响。在全球气候增暖的背景下,大洋中寒流和暖流的变化将影响大气环流格局的变化,大气环流对地区性的降水变化往往有决定性的作用,如影响中国的季风气候特征。中国东部和西南地区主要表现为季风降水,不但影响降水量,还影响降水的时间场与空间场的变化。

作者看到,目前网络上流传着许多非专业的认识,过度吹捧气候增暖后对我国北方和西北地区的利好。如经常看到一些帖子,说气候变暖,西北地区的光秃秃的山头变绿了,甚至沙漠变绿洲了,云云。实际上,从根本上说,我们看到的这些变化大多是近几十年来国家持续不断的水土保护工程的产物,归功于面广量大、不同规模的新建水库(包括淤地坝),这些水利工程为水土保持工程和植被恢复提供了有利条件。一个典型的例子就是我国的“三北防护林工程”,即在中国的西北、华北和东北地区建设了大型人工林业生态工程,其覆盖总面积达435.8万平方公里,占中国国土总面积的45%。该工程规划期限为70年,分七期工程进行,已经启动第六期工程建设。据2021年为止的数据,已经累计完成造林保存面积3014万公顷。举一个容易理解的极端例子,在干旱-半干旱地区,许多地区的年降水量一共也只有几十毫米,或不足100毫米,即使未来降水量翻1倍又如何?杯水车薪而已。在西北地区,年蒸发量高达几千毫米,相当于年降水量的100倍左右。黄土高原过去的“七沟八梁一面坡”,根本原因是水土流失。同时,在水土涵养和植被恢复和改善地区性气候的初始过程中,需要大量的水资源和土地修复,都依赖于水利工程。所以,几十年来西部沙漠边缘和黄土高原地区植被的恢复,主要归功于水利工程支持下的植被修复,而非气候变暖后的降水量增加。



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