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展望水資源的未來與氣候變化的影響

源自《國際原子能機構(gòu)通報》

How will climate change influence water supplies a hundred years from now?

國際原子能機構(gòu)的同位素水平衡模型可以幫助專家準(zhǔn)確可靠地預(yù)測氣候變化對未來水資源的影響。(圖/國際原子能機構(gòu)L. Toro)

氣候變化將如何影響一百年后的供水?為回答這樣的問題,水科學(xué)家使用科學(xué)模型,其中包括原子能機構(gòu)的同位素水平衡模型。該模型可以幫助專家準(zhǔn)確可靠地預(yù)測氣候變化對未來水資源的影響。他們收集的信息可以支持決策者為后代制定可持續(xù)用水政策。

模型利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù),研究和了解難以直接觀察的想法、對象和過程。這包括做出預(yù)測,例如預(yù)測下周的天氣狀況或估計未來五年的失業(yè)率。雖然模型呈現(xiàn)的是一個更通用和簡化的現(xiàn)實世界版本,但模型的每個方面經(jīng)過校準(zhǔn),都能準(zhǔn)確反映現(xiàn)實世界的運作。

水平衡模型從降水量、蒸散量、水流和蓄水量變化等方面描述水循環(huán)。與許多傳統(tǒng)的水平衡模型不同,國際原子能機構(gòu)的模型使用同位素進(jìn)行模型校準(zhǔn)并驗證其準(zhǔn)確性,因為同位素在行為上是獨特和一致的。利用經(jīng)過良好校準(zhǔn)和驗證的水平衡模型,科學(xué)家可以準(zhǔn)確估計未來狀況,例如氣候變化對100年或更長時間后水資源的影響。

精確的長期預(yù)測

埃塞俄比亞亞的斯亞貝巴大學(xué)副教授Dessie Nedaw Habtemariam說,對于任何國家和氣候來說,這些長期水研究的精確性很重要,因為高估或低估未來供水都可能產(chǎn)生不利影響。

“例如,如果我們錯誤地估計水的補給率,且我們的估計值過高,然后將這些結(jié)果傳達(dá)給決策者,那么他們就可能實施導(dǎo)致地下水開采速度超過其可補給速度的政策,” Haptemariam說?!斑@將導(dǎo)致可用地下水供應(yīng)急劇下降,可能意味著鉆井被廢棄,甚至可能導(dǎo)致飲用水短缺?!钡叵滤?,即地表下滲透性巖石層中的水,是埃塞俄比亞大多數(shù)人口的主要淡水來源。

另一方面,低估水的補給率可能導(dǎo)致不必要的嚴(yán)格用水政策或影響發(fā)展決策,例如由于水資源缺乏而阻礙城市擴展。

加拿大馬尼托巴大學(xué)水資源工程副教授 Tricia Stadnyk說,對于這些超過100年的長期研究,使用其他水平衡模型獲得準(zhǔn)確結(jié)果是一個重大挑戰(zhàn)?!霸S多水平衡模型在模擬溪流、河流和其他水體中的水流量方面做得很好,但在正確計算蒸散量方面卻很差,”她在談到水從陸地蒸發(fā)和水從植物向大氣運動的過程時說?!皩τ跉夂蜃兓A(yù)測來說,這是一個巨大問題,因為我們考慮的一個大問題是蒸散?!?/p>

由于氣候變化,氣溫變得更為極端,蒸散率也是如此。蒸散量越大,地表水就越少,反之亦然。這繼而影響整個年度水循環(huán),并可能導(dǎo)致不可預(yù)測的極端情況,即從水太少,導(dǎo)致干旱,到水太多,導(dǎo)致洪水。

沒有一種氣候能不受這些變化的影響。這些變化會影響加拿大這樣的氣候,那里60%以上的土地是某種形式的永久凍土,四季鮮明;或者影響像埃塞俄比亞那樣的氣候,那里大部分地區(qū)屬于熱帶,全年氣溫幾乎保持不變。

通過調(diào)整模型可以獲得這些不同狀況,使得模型在全球范圍內(nèi)都適用。來自幾個國家的科學(xué)家正與原子能機構(gòu)合作,在利用原子能機構(gòu)的同位素水平衡模型和其他模型改進(jìn)水資源管理方面得到培訓(xùn)和支持。例如,在埃塞俄比亞,正在啟動一個為期三年的技術(shù)合作項目,以研究上阿瓦什盆地——一個向260多萬人提供淡水的大型地下水庫。如加拿大等其他國家正在建立或已經(jīng)建立同位素取樣網(wǎng)絡(luò),以提高使用諸如原子能機構(gòu)的模型時的準(zhǔn)確性。