气候变化造成世界上供水水资源缺乏及应付对策

杨福才 编译

　　当前世界上由于人口迅速增长、人民生活提高以及工业的发达，使供水量日益大量增加。然而世界上供水水资源状况却因气候变化关系受到极大影响。
　　目前世界上供作用水的淡水只占地球上全部水量的3％，而两极冰川和冰帽的淡水量就占2％，不能够使用。因此世界上40％人口的80个国家都面临着缺水的危险。
　　据瑞典水文学者 Falkenmarks 提出的研究论证。一般人均量在1700m³／年以上的基本没有缺水情况，1000—1700m³／年之间的可能有缺水情况，100Om³／年的已有供水不足情况，500m³／年的即为绝对缺水。现行国际标准要求更加严格，规定为人均量2000m³／年的已为缺水边缘，1000m³／年的为人类生存起码需求。
　　根据联合国估算，到2050年有44亿人(全球人口100亿)占有水量在1700m³／年以下，其中有中国。
　　当前我国人均量据估计为世界人均量的1／4。我国现有6个省人均量不足500m³／年，还有16个省人均量低于2000m³／年，因此我国至少有一半以上的省处于达不到国际标准的规定。在我国城市上，全国666个城市中，有400多个城市供水不足，其中包括北京、天津。我国水资源还是南方多北方少，长扛及其以南水系的流域面积占全国国土总面积的1／3，水资源却占全国的4／5。淮河及其以北水系的流域面积占全国国土总面积的2／3，水资源量不及全国的1／5，西北内部更差。从长远来看，我国水利专家预测到m田年，人口以16亿计，人均量还要减少1／4，正如联合国所估计的状况。
　　天津市位于我国北方地区，虽然有海河及其支流广布全市，但全市除雨量少外又多集中，上游来水量也不多，因此迄今四十多年来，一直为供水不足所缠绕，多次从黄河及密云水库等处调水，后又由新建潘家口水库引水，但去年又因气候影响，几年来北方干旱少雨，潘家口水库蓄水水位已降到死库容，不得已又千里迢迢再由黄河调水。
　　水资源的缺乏已成为世界上公认的事实。因此如何保护水源、节约用水，已成为供水上急迫要解决的问题。气候变化对水资源的影响很大，当前水文学者为保护水源已经深刻注意，并已做了大量的调查、研究工作，现汇集一部分有关此方面的论述予以介绍。

一、气候变化对供水水潭的影响及其对策

　　21th international water supply conference "lmpact of climate variation on water resources with special reference to droughts and floods "
　　世界的气候由于人类活动的原因，一般在10年之间就会起变化。气候变化主要造成气温上升，水的蒸发量增加、降雪及化雪变化、地表水流动等，这些情况都有着对水源管理和水利用的影响。
　　世界的气候变化，各国科学机构都相当注意，1992年6月于巴西的里约热内芦召开的国际首脑会议上，通过了对水资源评估和对供水、干旱影响的调查等决议。联合国设在瑞士日内瓦世界气候的组织也进行了对海洋的大气气象状况、对水循环和气候情报发送等调查。葡萄牙、台湾地区、英国、美国都积极的实施了气候观测，特别是美国海洋气象局，努力提高预测厄尔尼诺现象的可信性，和提供出这方面的信息。
　　1982年到1983年由于厄尔尼诺现象，世界各国在经济上损失了近15亿美元。今后对提高长期气候预测的精确性，对世界经济有利。
　　在对供水的影响上，还有供水会使供水设施损害，及并由于污染物质流入水源，引起水质恶化。还有干旱，蒸发会使污染物浓缩，这不但对河水影响，且由于地下水的过度使用，还造成潜水层下降。供水与干旱且使得自来水净水处理和运行等费用增加，加大财政负担。
　　一些主要国家及地区由于气候变化有以下影响和对策。
　　在台湾地区于气候变化影响上，预测2050年气温上升0.6℃，河水流量减少4%。提出在今后基本计划上，进行对供水和干旱变化所带来影响的对策。
　　在法国由于1989年至1992年干旱所得的经验，订立了对供水管理的导则，作为强化供水设施、保护水源、决定紧急状况对策的基准。
　　在葡萄牙于弄明1995年干旱的南部地带地下水设备的不足后，订立对抽水开、贮水池开发的计划并展开对水源保护的宣传。
　　在西班牙在对付干旱季节上，多数供水水源都依赖水库储水应付。并预测今后降雨量回减少10%、气温会上升2℃、水库贮水量减少20-39%。因此已作为社会问题提出。
　　在英国，通过调查气候变化的结果，认为英格兰东南部干燥地区易受气候变化影响。该国对近年干旱的对策是，将供水管理和水源保护作为重点，该国认为限制水需求量比开发水源还要重要。
　　在比利时，对地下水的渗透和潜水层的储水能力进行了调查，预测土壤干燥和冬季泛流水的大量增加对供水所造成的影响。泛流水使原水水质变坏，干旱减少储水能力又可达30％。这就使得开发水源困难的比利时，把维护珥有供水设施和保护水源作为重点。
　　在瑞士，虽然莱茵河流域降雨量比本世纪初增加9％，但河道最低流量每年反减少0.3％，主要的冰河水源比上世纪减少50％。由于气候温暖化，标高高的地区降雪变为降雨，增加了发生泛流水的危险性。
　　在美国，20世纪70年代存有气候变化纪录，而现在倒没有做此项工作。美国将根据气候变化定出的气候变化指标(Climate extremes index)，以及温室大气变化标准这两项作为大致目标，所定出的温暖化指标变化比例，对急剧的气候变化和温暖化的前兆表现并不明确。因此该国对气候变化，今后有必要深刻加强观察。
　　从所得结论和实地考察上，还不能确定所得的气候变化状况是属于连续变化或是一时的短期变化，今后有必要继续对气候变化进行调查。此外，由于已经在绝大的地域对众多的泛流威胁和干旱频率进行预测，因此可将评估的水源可信性及对原水水质的影响所得结果，来进行水源管理。同时确立利于水源管理的未来的国际协调和合作体制。
　　水源管理已日益增加其重要性。但如果没有消费者的认同和理解，就不会得到财政上
的支援。供水事业者今后要定出水源和供水设施分析、水源危机处理、紧急对策及财政计划等，这样做对水源管理的措施认为很重要。

二、气候变化对水源影响的模式

　　R.B.Wardlaw etal"Modelling the impact of climate change on water resources"
　　1、前言
　　英国安固利安自来水公司在20世纪20年代末期，由于英国北部遭受缺水的原因，进行了对水资源稳定性的调查，并为应付缺水危机，订立未来的投资计划。认定其中造成缺水危机之一的是气候变化对现有水资源的影响。为此该公司建设了水资源稳定性的方案。
　　2、气候变化稳定方案
　　对气候变化预测和影响的评估，根据水源广域气候状况进行。估计今后气温会上升，降雨量也将随之增加。安固利安地方基于这种估计预测，到2050年夏季根据降雨量的准确预测，计算增加6％，幅度上限值为正14％，下限值为负25％。将来气候变化的预测方案采用此模式可信度低，而且热发散能力还是以标准规格计算。这种计算方法以蒸发、风力、太阳幅射等气象条件探讨不充分，同时评估还要增加植物生理学的关系以及CO₂浓度的因素。
　　3、水源地带气候变化的影响评估
　　水源评估根据气温和降雨量等气候变化状况，以及蒸发、表流水的流失的水循环模拟的水源系统而定。缺水的可能供水量必须以100年准确率的缺水状况考虑，因此对以往河流流量、气象观测、缺水状况等进行整理是重要的。
　　水循环模拟根据气候变化、河流流量的调查基数进行，并发布降雨量和蒸发量的月平均变动调查结果的气候变化状况。结果明确了夏季期间蒸发量增加15％，地表水流失减少8％。但是没有从降雨量、降雨期、频度等的降雨模式计算，因此有效性低。另外，有关调查的广域气候模式中所含的降雨量部分，调查的缺水状况也不充分。
　　4、大气循环型式和降雨量
　　以大气循环和气象变化的调查结果，统计、整理不同季节循环型式和日降雨量，根据循环型式进行开发不同季节降雨量的准确率。
　　英国气候系统分类，根据东安固利安大学调查的大气循环型式订立。
　　先进行小型试验探讨循环型式分类，以后再进行大型试验，以提高其可信性。大气循环分类基本为东风和西风两类。

表1 大气循环型式分类

　　重要的是，循环型式依季节而定。春季和夏季为高气压性气候，降雨确率低。日降雨量夏季大，表示出夏季变化的特微。特别指出夏季雨量变化大。
　　基于循环形式的降雨量模式，必须成分考虑不同季节的状况。另外从调查、研究过去基数的结果，从循环形式导入降雨确率。两者相比较，从表2明确的看出相差无几。

表2 实际数量和预测数量的年平均降雨量

　　6、过缺水模式的评价
　　在水源系统上，必须鼠及缺水状况。预测降雨量用以分析有否缺水状况。以不同季节实际降雨量和循环型式预测降雨量的比较，其中夏季和秋季一致，而冬季和春季剐有所不同。今后考虑日降雨量持续性的开发模式很有必要。近年来纽卡斯尔大学等对降雨量做了详尽调查，开发出降雨量模式。
　　7．结语
　　降雨确率准确到小数点1位。降雨量依据循环型式而定。极端缺水情况的预测模式，由于考虑了其持续性准确率高。
　　以循环形式为基础，预测的降雨量数据准确性高，目前更加进一步研究，以期开发出更准确的降雨量模式。

三、气候变化和水资源

　　AWWA‘s public advisory forum"Climate change and water resources"
　　1、前言
　　近年来，地球规模的气候变——温室效应正继续延长下去。气候变化给予水循环有多么大的影响，利用的水资源就必须有多么大的相应变化。供水事业者与政府机构人员就AWWA顾问会议所做的调查作为重点资料，作出的对气候变化的各样调查报告的结论，在不同水利用的角度上，提出对气候变化相应的对策。本文就这些状况予以叙述。
　　2、气候变化的影响
　　20世纪80年代后半期，世界气象机关和联合国环境规划单位在有关气候变化的政府机构(IPCC）的支持下，进行对气候变化科学评价的调查。通过该调查，证实的确由于人类活动所产生的排泄废物，加深丁大气中CO₂浓度的温室效应。结果是，IPCC估计到2100年，气温会升高1-3℃。根据最近报告，由于温室效应，对世界中的水资源和地表水产生重大影响。
　　供水长期规划、供水设施的设计和建设、水库的利用都是依据以往气候状况制定的。按照水文学估计的基数来看，其所制定的长期规划对未来水利用已不合时宜，从而供水事业者和政策立案者应将近期气候变化加以注意放在重要位置。
　　由于近期气候变化的影响，应当对水需要量、供水量、水质等变化着重考虑。现分述如下。
　　(1)气沮、蒸发量、降雨量地球的蒸发量、降雨量由于大气中的c02浓度增加，气候产生温暖化倾向，渍测会增加3-15％。其量因为气候温暖化增加快，导致高纬度地域和热带地方于一年内及中纬度地域于冬季降雨量都在增加。
　　(2)地球表面干燥 由于温暖化使得降雨量增加，但蒸发量也随之增加，因此，地球干燥。在高纬度地域冬季土壤增加水份，而中纬度的国家夏季出现大规模干燥状况。
　　(3)降霜、溶雪型式变化在降霜、溶雪影响大的流域，冬季期间降雨量多、积雪时间短。受溶雪水的影响，冬季地表水流量增加，但干燥时期到来的早。从而对储水量和表流水的利用有影响。
　　(4)暴雨频度和其强烈变化 由于气候变化，气象也随之变化，结果是时常发生暴风雨和地面干燥的极端的气象状况。后果是降雨多的地方更潮湿，干燥地方更干旱。
　　(5)河流流量变化 气候变化引起河流流量在不同季节内出现变动。例如在美国西部于洪水来临的溶雪时期内，恐怕由于沮暖化再多降雨增加流量。另外到了溶雪量缺少的夏季，则担心有流量减少的倾向。对于既恐怕有洪水来临又担心缺水的两个方面的地区，要有处理的对策。
　　3、准备未来的措施
　　对上述的各种事态，当前AWWA顾问会议应考虑未来全世界为应付气候变化，而再探讨水利用的长期计划。供水事业者和政策制定者的有关专家，提出以下的对应意见。
　　(1)为了适应新的水文状况，应再度估价供水设施的设计标准、运用规划、设施的最佳化及不测事故的对应计划。在这种情形下，欲其提出一部分供水设施变更使用工艺或修建需要花费资金的构筑物的对策，莫如采用使需要的操作有着高效率的对策。
　　(2)依据以往的气象状况对水利用的作用，核查未来气候变化对供水设施运用的安全度。
　　(3)哗水事业者本身探索利用代替的能源和使能源消耗提高效率的途径，力图减少石化燃料的使用量。
　　(4)继续对气候变化调查和监视，要和国际科学团体结合，以便能经常获得最新的气候变化情报。

四、气候变化对水资源的影响

　　10th Asian-Pacific water supply congress "climate change it‘s potential effect on water resources"
　　自使用石化燃料以来，由于排放出大量的CO₂气体，使大气层中CO₂浓度，每年以1％程度上升。当前因为CO₂气体的温室效应，地球正在趋于温暖化。本文对地球温暖化对地球的影响予以探讨。
　　最近大气大循环模式，由于考虑CO₂的温暖化效应和硫黄氧化物的气溶液(aerosol)的寒冷化效应计算，其对过去的温度倾向，得以更具有再现性。预测未来气候变化，计算时还要将经济增长的因素和环境保护政策考虑在内。
　　使用这种模式以全地球规模计算结果为，在2050年，南亚、东南亚、澳大利亚地区年平均气温上升1℃，平均降雨量下降，伴随着蒸发量加大，河流水量和地下水贮量减少。城市由于气候上升，使用水量增加。在农田方面，因为蒸发量加大，土壤含水量降低，增加了灌溉水量，可能还会发生农民争水问题。极地也会出现冰融，造成海平面上升，担心盂加拉国海拔低的地区会被水淹没。
　　在长期预测水需要这个问题上，气候变化的因素影响的可能性很大。为此要预测各个地区的气候变化。欧洲就有更周密的预测各个地区和不同季节的气候变化状况作法，以便了解详细的气候变化趋向。例如在英国，预想在该国南北地区温度升降和降雨量大小的变化会有着差异，季节变更也会有使气候变化的状况。基于这种预想，使在伦敦近郊的 Medway 河设站预测每月的流量成为事实。在这样情况下，预测会年总流量减低了25％。
　　亚洲没有对各个地区于不同季节内做每月的预测工作，但可从得到欧洲计算结果的各样情报，进行更详细的评估，并将气候变化考虑在内，以期能预测到精度更高而长期需要的水量。

参考资料略

扬福才 编译