干旱气候变化与可持续发展

本期嘉宾：

    中国工程院院士 丁一汇

    加拿大萨省大学教授 JohnPomeroy

    加拿大新不伦瑞克大学博士 CharlesP-A Bourque

采访人：

    本报记者 倪永强 王德民

国内外在干旱气候变化规律及其预测、干旱气候系统各圈层之间物质能量循环及相互作用、干旱气候变化对生态环境和人类活动影响、干旱防御技术及工程等方面开展了广泛的科学研究，取得丰硕研究成果的同时也发现并提出了许多新的、亟待解决的科学问题。

9月9日，第三届干旱气候变化与可持续发展国际学术研讨会召开，来自加拿大、美国、俄罗斯和英国等13个国家的200多名专家、学者出席。丁一汇等多位国际知名科学家在大会上作了精彩的学术报告，对全球水循环变化与中国的干旱问题、欧亚大陆北部地球科学合作计划对旱区的集中研究、中国西北地区甘肃西部的石羊河上游凉州绿洲长期自我维持的植被管理等科学问题进行了阐述。

全球水循环变化与中国干旱

丁一汇院士从观测事实和理论分析得出，在全球变暖的背景下，全球水循环发生了显著的变化。一方面，大气的持水能力增强，另一方面，大气本身的含水量也增加，这使全球和许多流域降水量可能增加；在全球水循环变化中，关键之一是在占全球面积70%的海洋上，蒸发量在增加，这使大气水循环加速，从而导致更强的降水和更多的干旱发生。由于降水系统更强，降水的类型和性质均发生了明显变化，主要表现为小到中雨频率普遍减少，而大雨与暴雨强度和频率增加。与此同时，全球大部分地区的干旱强度也在增加,干旱化呈上升趋势，特别是近30年干旱明显加剧。

与全球干旱变化一致，中国干旱面积和强度都呈现增加的趋势，干旱问题日益凸显。近半个世纪以来，中国北方干旱面积扩大迅速，尤其在黄河和海河流域，淡水供应的现状十分严峻，这与近半个世纪以来中国夏季降水分布格局的改变密切相关，即自上世纪70年代末，主要雨带由华北地区逐渐南移到长江流域和华南地区,使北方出现了长达30多年的长期干旱，而南方暴雨、洪水频繁发生。中国降水格局的变化不仅是区域的，还是亚非大范围地区干旱变化的一部分。

可见，全球水循环的变化对我国的水资源产生了比较深远的影响，使我国暴雨和干旱的发生频率和分布以及影响面积发生了重大变化，因而给国民经济和防灾减灾带来了重大挑战。为此，如何减缓和适应未来水循环带来的可能负面影响，是未来解决中国水资源问题的一个重大挑战。

加拿大西部的干旱、气候变化及水资源

加拿大西部大草原诸省是半干旱到半湿冷气候，并且常常遭受周期性的严重干旱。在大草原诸省的农业区， 90%的径流来自季节性冰冻土壤中的融雪水，一些当地的河流会在夏天断流。先进的排水系统，有着强大的地表水储存潜力和在旱涝循环中极大的地表水储存变化能力。但是，地下水资源是极其有限的。很多对生活、工业和灌溉有用的地下水资源流入了萨斯喀彻温省和亚大巴斯卡河。而这些河流的水源主要是融雪水、降雨及冰川融水。

加 拿 大 萨 省 大 学 JohnPomeroy教授介绍说，为了更好地了解和预测这些地区的水资源，一个基于物理的、模块化的水循环模式——寒区水文模式（CRHM）产生了，这种模式同时适用于山区和农业区。CRHM模式对积雪和冻土的处理和大部分气温区水文过程一样，可以在最小或没有水文记录标定的条件下运算，所以适合于无水文资料地区。模拟的结果显示：牧区的干旱空间变异强，在地表积水最小的地方径流减少非常严重。山区水文过程和径流对气候变化非常敏感，径流会产生有一定的弹性。

凉州绿洲长期自我维持的植被管理

绿洲是特殊的生态系统，因为其土壤含水量较大，所以自然地阻碍着沙漠的入侵；同时，绿洲也是人类和动植物的栖息地。在中国西北地区，绿洲面积只占5%但却养育着95%的人口。许多科学工作者和沙漠观测人员提出在中国西北地区的快速经济发展是不可持续性，尤其是对绿洲环境的破坏。

加拿大新不伦瑞克大学Charles P-A Bourque博士探索了石羊河上流凉州绿洲的植被、降水、土壤水存贮以及绿洲自我维持之间的关系。位于祁连山山麓的这片绿洲 90%的水补给来自于祁连山的地表和地下径流。利用土壤水文过程的模型调查在地表植被控制因素下绿洲的水分条件。模型以月为时间尺度合成地表植被覆盖和平均气温的 MODIS遥感影像；利用遗传算法计算空间分布的月降水和相对湿度；以80米分辨率的 DEM数据为基础，模拟长期的凉州绿洲的土壤含水量。模型模拟植被在被破坏的情况下是如何影响流域降水和土壤水分存贮的。由于陆面和大气之间水汽交换将减少，从而造成干旱的空气条件，增加空气抬升凝结高度，以致祁连山区对流降水强度减弱，同时降水区向海拔高的地区移动，最终导致凉州绿洲的土壤含水量减少。(来源：中国气象报)