全球變化與水文科學(xué)新的進展與挑戰(zhàn)

摘要：本文是作者應(yīng)邀參加2001年7月10-13日在荷蘭阿姆斯特丹舉行的國際地圈生物圈計劃（IGBP）的全球變化科學(xué)大會和7月18-27日在荷蘭馬絲特里特舉行的第6屆國際水文科學(xué)大會的報告總結(jié)。主要內(nèi)容有：全球變化與水文科學(xué)問題，水文科學(xué)發(fā)展與水資源安全，21世紀(jì)水文科學(xué)的發(fā)展機遇與展望。目的是介紹國際水科學(xué)研究新的動向、熱點問題，思考中國水問題的基礎(chǔ)研究和國家需求研究。 

關(guān)鍵詞：全球變化 水文科學(xué)新的進展與挑戰(zhàn) 

　　一. 引 言 
　　水是生命之源，水是支撐地球社會經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展不可替代的資源。但是，由于全球變化、人類活動的負(fù)面影響，地球上水的循環(huán)在發(fā)生變化，許多地區(qū)正在發(fā)生嚴(yán)重的水的問題與危機，如洪水、干旱和江河水體污染，而成為限制國家河區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性因子，水科學(xué)問題也成為國際地球科學(xué)發(fā)展中的一個重要方面。
　　2001年7月在世界知名海岸水利工程建設(shè)的荷蘭王國連續(xù)舉辦了兩個直接與水科學(xué)有關(guān)的大型國際科學(xué)大會。一個是7月10-13日在荷蘭阿姆斯特丹（Amsterdam）由國際地圈生物圈計劃（IGBP）、國際人文計劃（IHDP）和世界氣候研究計劃（WCRP）聯(lián)合舉辦的“全球變化科學(xué)大會(Global Change Open Science Conference)”。國際地圈生物圈計劃（IGBP）是國際著名的全球變化科學(xué)研究計劃，受到國際地球科學(xué)屆廣泛的關(guān)注和參與。在跨入2000后的IGBP首次重要國際學(xué)術(shù)活動-“全球變化科學(xué)大會”云集來自國際的100多個國家的全球變化研究的專家學(xué)者、管理者約1600多人。大會主題是：一個變化的地球的挑戰(zhàn)（Challenges of a Changing Earth）。中國派出以科學(xué)院為主體的約60多人的代表團，進行學(xué)術(shù)交流和討論，其中除了碳循環(huán)和土地覆被變化是大會主要議題外，水循環(huán)及水資源是大會重要內(nèi)容之一。
　　另一個是7月18-27日在荷蘭的馬絲特里特（Masstricht）舉行的第6屆國際水文科學(xué)大會。(The 6th Scientific Assembly of the International Association of Hydrological Science)。這是一次專門針對國際水文科學(xué)進展的回顧和研討大會，來自國際60 多個國家的500名代表出席了大會。第6屆國際水文科學(xué)大會的主題是：一個干旱地球新的水文學(xué)（A New Hydrology for a Thirsty Planet）。
　　受國家自然科學(xué)基金委員會地球科學(xué)部的部分資助，筆者應(yīng)邀參加這兩個大會，并擔(dān)任第6屆國際水文科學(xué)大會第二學(xué)術(shù)研討會的分會主席。本文是對這兩個國際會議中關(guān)于水科學(xué)研究進展的綜述，希望介紹水科學(xué)方面一些新的進展，提出我國對國際水科學(xué)的貢獻和存在的問題與挑戰(zhàn)。
　　二.全球變化與水文科學(xué)問題
　　全球環(huán)境變化（簡稱全球變化）是目前和未來人類和社會發(fā)展面臨的共同問題。全球變化既包涵全球氣候變化又包括了人類活動造成環(huán)境變化的影響。了解自然變化和人類活動的影響是國際地球科學(xué)發(fā)展最為關(guān)系的問題。
　　7月10-13日在荷蘭阿姆斯特丹舉辦的“全球變化科學(xué)大會”，內(nèi)容十分豐富。但都圍繞有兩大主專題，即：（1）一個不斷變化的地球的挑戰(zhàn)：對全球變化的科學(xué)理解。（2）展望未來：地球系統(tǒng)科學(xué)與全球可持續(xù)性。大會邀請若干專家學(xué)者做報告，在大會研討中設(shè)立一系列專題研討會和招貼展示論文。 
　　大會專題報告內(nèi)容有：
　　·一個不斷變化的地球的挑戰(zhàn)：對全球變化的科學(xué)理解（Berrien Moore ）
　　·土地變化的集中性與復(fù)雜性：虛構(gòu)與現(xiàn)實（B.L.Turner）
　　·氣候變化與海洋生態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)：可持續(xù)資源利用的內(nèi)涵（Michael J.Fogarty）
　　·21世紀(jì)中的糧食：全球氣候的差異性（Machendra Shah）
　　·人類時期的大氣化學(xué)（Paul J.Crutzen）
　　·火與薄霧：東南亞空氣質(zhì)量的社會與政治因素上的不均性（Simon S.C.）
　　·海洋和陸地碳動力學(xué)（Ian R.Noble）
　　·碳與科學(xué)政策的聯(lián)系：京都的挑戰(zhàn)（Robert T.Watson）
　　·對CO2挑戰(zhàn)的工業(yè)響應(yīng)（Charles Nicholson） 
　　2．水與全球變化的關(guān)聯(lián)：世紀(jì)資源的挑戰(zhàn)？（Leena Srivaatava）。
　　·我們會有足夠的高質(zhì)量的水嗎？（Hartmut Grassl）
　　·水會滿足人們的需要嗎？（Peter D.Tyson）
　　·大壩對漁業(yè)的影響：三峽大壩實例研究。Chen-Tung Arthur Chen 教授，臺灣，國家Sun Yat-Sen 大學(xué)，海洋地理和化學(xué)學(xué)院。
　　·澳大利亞大陸上的水，碳和氮：氣候和土地利用變化的影響（Michael Raupach ）
　　3．全球生物地球化學(xué)：星球新陳代謝系統(tǒng)的理解（Pamela Matson）
　　·海洋生物地球化學(xué)：變化的海洋（David M.Karl） 
　　·陸地上碳的過去、現(xiàn)在和未來（Robert J）
　　·大氣酸雨、臭氧損耗和氣候變化的案例分析（Oran R.Young） 
　　4．陸地—海洋的交互作用：區(qū)域與全球的聯(lián)系。（Roger Harris）
　　·生物地球化學(xué)的交互作用與反饋（Tim Jickells）
　　·沿海地區(qū)的全球變化：東南亞的實例研究（Liana Talaue-McManus）
　　5．氣候系統(tǒng)：預(yù)報、變化和可變性
　　·以前和以后的氣候變化：我們究竟去何處（Thomas F.Pedersen）
　　·氣候變化的1000年（Raymond S.Bradley）
　　·正在變化的寒區(qū)：高緯區(qū)全球變暖的影響（Oleg Anisimov）
　　·耦合氣候系統(tǒng)：可變性和可預(yù)測性（Antonio J.Busalacchi） 
　　6．土地利用變化的熱點地區(qū)和地球系統(tǒng)：區(qū)域和全球的聯(lián)系
　　·陸地表面與氣候有聯(lián)系嗎？北非：撒哈拉沙漠；
　　·東南亞1：理解變化的亞洲季風(fēng)系統(tǒng)：大規(guī)模植被和土地利用在水循環(huán)和氣候中的作用
　　·東南亞2：人類引導(dǎo)的陸地覆蓋的變化能對亞洲季風(fēng)有多大的改變？
　　·亞馬遜河流域和土地利用的變化：未來能平衡嗎？
　　·陸地表面與氣候有聯(lián)系嗎？一種綜合。
　　7．模擬和觀測地球系統(tǒng)（David Carson）
　　·處理地球系統(tǒng)的復(fù)雜性和不確定性（H.J.Schellnhuber）
　　·監(jiān)視地球系統(tǒng)的短期不穩(wěn)定性和長期的趨勢：一個空間的挑戰(zhàn)（Jose Achache）
　　·虛擬現(xiàn)實的過去、現(xiàn)在和未來（John Mitchell）
　　8．地球系統(tǒng)需要生物多樣性嗎？（Anne Larigauderie ） 
　　·為什么地球系統(tǒng)科學(xué)需要海洋生物多樣性？（Katherine Richardson）
　　·生物多樣性是如何影響陸地生態(tài)系統(tǒng)的過程與功能（Sandra Diaz）
　　9．科技能夠補償星球嗎？（Mike Brklacich ） 
　　·自然的回歸：為什么和怎樣進行（Jesse H.Ausubel）
　　·工業(yè)變革：生產(chǎn)與消費中的探測系統(tǒng)變化（Pier Vellinga） 
　　10．面向全球可持續(xù)性（Hans Opschoor） 
　　·區(qū)域和全球可持續(xù)性的挑戰(zhàn)和障礙（Julia Carabias） 
　　·轉(zhuǎn)向可持續(xù)性的研究系統(tǒng)（William C.Clark） 
　　·可持續(xù)性科學(xué)起源討論：什么是可持續(xù)性科學(xué)？為什么要可持續(xù)性科學(xué)？（Jane Lubcheno）
　　·可持續(xù)科學(xué)和氣候變化（Bert Bolin）
　　·重新概念化自然-社會的交互作用：將環(huán)境和發(fā)展結(jié)合起來理解（Robert W.Kates）
　　·雅基盆地資源的可利用性、脆弱性和持續(xù)性：環(huán)境與社會交互作用中不可持續(xù)的發(fā)展趨勢（P.A.Matson）
　　·人與環(huán)境相互作用的脆弱性：尤卡坦南部事例（B.L.Turner）
　　·各學(xué)科間的可持續(xù)性科學(xué)（Robert W.Corell）
　　大會專題討論內(nèi)容十分豐富，有：A1-全球碳循環(huán)；A2-大城市與全球變化；A3-南厄爾尼諾的擺動同過去、未來氣候變化的聯(lián)系；A4-地球系統(tǒng)的演化；A5-生物多樣性的全球變化；A6-全球變化與火；A7-海岸區(qū)人類活動；B1-食品生產(chǎn)和環(huán)境間的平衡；B2-理解土地利用的變化，以致重建、描述或預(yù)測土壤覆蓋度；B3-冰雪層和全球變化：制度和指標(biāo)；B4-地球系統(tǒng)分析；B5-陸地生物圈與全球變化；B6-社會轉(zhuǎn)化過程；B7-海洋與氣候變化；C1-水資源對環(huán)境變化的脆弱性：一種系統(tǒng)方法；C2-把人放入地球系統(tǒng)中：受害者或是破壞者，擾亂者或是解決者? C3-大氣和全球變化; C4-全球變化非線性變化和驚訝;C5-生態(tài)系統(tǒng)管理可持續(xù)發(fā)展的展望; C6-科學(xué)和政策過程：IPCC ;C7-全球變化與山地區(qū)。
　　大會報告集中在水科學(xué)問題的主題有：全球變化中的水問題-21世紀(jì)資源的挑戰(zhàn)，尤其值得提到的是7月12日下午，大會專門針對水循環(huán)水資源問題，舉行了“環(huán)境變化的水資源脆弱性系統(tǒng)分析”學(xué)術(shù)研討會。WCRP/GEWEX北美主席、美國地理學(xué)會水文專業(yè)委員會主席、亞利桑那大學(xué)水文水資源系的Soroosh Sorooshian教授介紹“WCRP/GEWEX和SAHRA計劃中水問題的研究：半干旱區(qū)流域水文循環(huán)與可持續(xù)性”。 德國的Charles Vorosmarty 教授報告了“地球系統(tǒng)科學(xué)對全球水評估的貢獻”。Wolfram Mauser教授研討歐洲GLOWA項目的核心“完整的流域管理”經(jīng)驗。Joseph Alcamo 教授指出全球“水危機區(qū)與脆弱性”。Jim Wallace 教授強調(diào)“防洪安全與水資源問題”。Claudia Pahl-Wostl教授研討“面向社會經(jīng)濟可持續(xù)性：水管理部門職能的轉(zhuǎn)變過程挑戰(zhàn)”。

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