气候变化对中国水利的影响及对策

　　20世纪以来，特别是近几十年来，全球正在经历一场以变暖为主要特征的气候变化，对我国的自然生态系统和经济社会系统，尤其是对事关水利发展的水资源供需、生态系统、沿海地带的安全、河流健康等都造成了不同程度的影响。充分重视气候变化，正确认识气候变化，科学监测和研究气候变化，大力节约资源能源，保护生态环境，积极适应和应对气候变化，防御极端气候灾害，保证饮水安全、防洪安全、生态安全、环境安全、维护河流健康，促进人与自然和谐，推动水利乃至社会经济可持续发展，是我们的光荣义务和神圣职责。因此，要坚持以人为本、人水和谐的科学发展观，大力提高全社会应对气候变化的意识，积极转变思想观念，调整治水思路，采取工程、法律、行政、经济、科技、教育等手段，加强资源节约型、环境友好型和谐社会建设，建立节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式，加强应对气候变化的组织领导，制定应对气候变化的规划、方案和政策法规，加强应对气候变化的科学研究，健全应对气候变化的体制机制和水利良性发展的长效机制，强化水利应对气候变化的统一管理、科学管理、依法管理，不断提高应对气候变化的综合能力和现代化水平，严格遵守自然规律和经济规律，规范人类行为，坚持自律式发展，使经济社会发展与水资源承载力和水环境承载力相适应，合理开发，高效利用、优化配置、节约保护水资源，有效解决干旱缺水、洪涝灾害、水污染和水土流失等问题，以水利的可持续发展促进经济社会的可持续发展。

　　1气候变化概况及其主要原因

　　全球气候系统是由大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈组成的高度复杂的系统，在这个系统自身动力学和外部强迫作用下，气候系统不断地随时间演变，而且具有不同时空尺度的气候变化与变率。现地球气候正经历着一次以全球变暖为主要特征的显著变化。近百年来，全球平均地表温度上升了0.74±0.18℃，20世纪是过去2000年中最温暖的100年。1850年以来，最暖的12个年份中，有11个出现在1995年-2006年（1999年除外）。过去50年，升温率几乎是过去100年的2倍。20世纪90年代是有气象仪器记录（1861年）以来最暖的10年，5个最温暖的年度有4个发生在90年代。1995年是225年以来炎热天数最多的一年，超过20℃的天数为26d。而冷天的数量（平均温度低于0℃）则从20世纪以前的每年15-20d，减少到最近几年每年大约10d。1998年是1861年有记录以来全球最温暖的一年。1961年以来，已观测到海洋温度的增加已延伸到3000m深度，海洋已并正在吸收80%以上的气候系统增加的热量，引发海水膨胀、海外面上升。2005年大西洋上共形成了26次强度足以命名的热带风暴，其中包括14次飓风，热带风暴的数量和飓风的强度都打破了以往的最高记录。

　　我国是全球气候变暖特征最显著的国家之一。在全球变暖的背景下，近百年来，我国的气候也发生了明显变化，年平均气温升高了0.5～0.8℃，略高于同期全球增温平均值。近50年来，中国年平均地表气温增加1.1℃，增温速率为0.22℃/10年，明显高于全球或北半球同期平均增温速率。1950年以后，无论是年平均温度还是冬季温度，我国的西北、华北和东北等地区都有明显的变暖趋势，尤其是北方地区冬季增温明显，从1986年以来，已连续出现了21个暖冬，极端天气与气候事件的频率和强度加大。特别是2006年，全国平均气温达9.92℃,成为1951年以来创纪录的暖年，我国从黄河以南至南岭以北及西北、西南地区的17个省(市、区)年平均气温均为1951年来最高值，对气候极为敏感的青藏高原39个国家级正式气象观测站中有13个站气温突破历史极值。2008年春季，全国平均气温为11.5℃，比常年同期（平均9.7℃）偏高1.8℃，比2007年高0.6℃，为1951年以来历史同期最高值，也是自1997年以来我国出现的连续第12个春季偏暖。2008年3月，黄河内蒙古段因气温回升迅速，开河速度明显加快。由于开河期河槽蓄水量大，水位高，黄河内蒙古部分河段发生建国以来最为严重的凌汛灾害。

　　全球气候变暖的原因是多方面的，既有其自然原因，主要是海洋、陆地、火山活动、太阳活动、气候自然变化等；也有其人为因素，即人类活动的影响，一方面，由于人类对土地的过度开垦或不合理的开采毁坏森林资源，造成植被覆盖率和土地利用的变化，使得吸收二氧化碳的能力下降。另一方面，由于人类对化石燃料的大量使用，使二氧化碳等温室气体在大气中的比重上升而导致气候变暖。这是因为大气中的99%由78%的氮气和21%的氧气组成，它们对气候调节基本没有直接的作用，而剩余的1%，为二氧化碳（CO2），甲烷（CH4），氧化亚氮（N2O），氢氟碳化物（HFCS），全氟化碳（PFCS）和六氟化硫（SF6）等温室气体，其中对气候变化影响最大的是二氧化碳，它产生的增温效应占所有温室气体总增温效应的63%，且在大气中的存留期很长，最长可达到200年，并能充分混合。地球表面的平均温度完全决定于辐射平衡，温室气体则可以吸收地表辐射的一部分热辐射，从而引起地球大气的增温。自1750年工业革命以来，全球大气中二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等温室气体的浓度显著增加，人类活动的全球平均净影响是增暖，其辐射强度为+1.6W/m2，比太阳辐射强+0.12W/m2高一个量级。自1876年到2000年，大气中的二氧化碳浓度约增长了31％，近50年全球大气二氧化碳浓度已从工业化前的约280ppm,增加到了2006年5月的386ppm，该浓度值已经远远超出了根据冰芯记录得到的六十五万年以来的自然变化范围，这些温室气体的浓度在20世纪90年代达到有记录以来的最高水平。近10年大气二氧化碳浓度以1.8ppm/年的速率增长，而过去的50年平均仅为1ppm/年。从1994年到2004年，中国温室气体排放总量的年均增长率约为4%，二氧化碳排放量在温室气体排放总量中所占的比重由1994年的76%上升到2004年的83%。

　　2气候变化对中国水利的影响

　　中国处于东亚季风区，属于大陆型季风气候，气温的季节和日变化幅度相对较大，是世界上最严重的气候脆弱地区之一。同时，中国人口众多、经济发展水平低、气候条件差、生态环境脆弱，也是最易受气候变化不利影响的发展中国家之一。在全球变暖的大背景下，中国近百年的气候也发生了明显变化，年平均气温升高，北方地区冬季增温明显，已连续出现21个暖冬，使高温干旱、强台风、强暴雨、雾、霾、酸雨、光化学烟雾、沙尘暴等极端天气与气候事件的频率和强度加大，导致降水减少、海平面上升加快，山地冰川加速退缩，洪涝和干旱灾害加重，不仅影响自然生态系统和人类生存环境，而且也影响经济发展和社会进步，尤其是对防汛抗旱、水资源供需、森林和草地生态系统、河流健康、农牧业生产、沿海地带等方面的影响更为显著，严重制约和威胁我国水利的发展。随着我国城镇化、工业化进程的不断加快，气候变化对我国水利的影响不仅不会减缓，而且还会更趋严重。

　　2．1气候变化使区域降水波动加大

　　受全球气候变暖影响，我国的区域降水变化波动较大，极端天气事件频繁发生。近百年来，我国东部地区年降水量略有减少，其中华北北部、东北地区和关中地区减少趋势比较明显，而华北南部、华南呈增加趋势。20世纪50年代以后，我国年平均降水量开始逐渐减少，平均每10年减少2.9mm，但1991年到2000年略有增加。其中南方降雨增加较明显，北方降雨量减少，华南与西南地区降水明显增加，平均每10年增加20～60mm。2008年8月25日，上海市出现入汛后最强暴雨天气，徐汇区1h最大降水量117.5mm，为1872年有气象记录以来最大值。华北大部分地区、西北东部和东北南部地区降水量明显减少，平均每10年减少20～40mm，其中华北地区最为明显。20世纪80年代以来，我国华北地区持续偏旱，京津地区、海滦河流域、山东半岛等连续10多年平均降水量偏少10%～15%；20世纪90年代以后，干旱区从黄淮海地区继续向西北、西南、东北方向扩展，黄河上中游的陕甘宁地区、汉江流域、淮河上游、四川盆地以及辽河流域的平均年降水量也偏少5%～10%甚至更多。2008年1月1日至3月18日，东北大部、华北东部及内蒙古等地雨水稀少，其中，黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、北京、天津、河北7省（区、市）平均降水量仅5.5mm，为1951年以来历史同期最少值。由于降水异常偏少，加之气温偏高，导致局部地区出现特旱。

　　1980～2000年，我国主要流域的平均年降水量与前24年比较发生了明显的变化。其中，辽河、海河、黄河、淮河及西南诸河流域年降水量减少比较明显，海河流域减少了61mm，淮河流域减少56mm，西南诸河流域减幅也较大，1980～2000年平均比前24年下降48mm。我国其余各流域近21年比前24年平均降水量呈增加趋势，其中东南诸河流域平均增加了67mm，珠江流域增加34mm，长江流域平均增加31mm，松花江和西北诸河流域也有增加。同时，我国各个主要流域降水年际变率也出现一定程度变化，1980-2000年与前24年比较，长江流域中下游、东南诸河流域、珠江流域东部、海河流域、黄河流域、松花江东部以及西北东部内陆河流域降水变率有所减小，其中黄河上游下段至中游上段、青海内陆河地区减少比较明显；松花江流域东部、辽河流域、淮河流域、西南诸河流域、珠江流域中部、乌江、汉水流域及西北诸河流域西部降水变率有所增加。

　　黄河流域的气温变化也呈较为明显的上升趋势，而降水则呈波动下降的趋势，1980～2000年黄河流域平均气温比1956～1979年升高了0．5℃，而降水量却减少28mm。气温的升高，使得地表附近的辐射、潜热、显热和热传导增加，蒸发蒸腾量加大，造成冰川萎缩，地下冻土层融化，地表趋于旱化，地表径流量和地下入渗补给量减少。黄河宁夏、蒙古段1980～1986年平均降水量为200.75mm，1990～2000年平均降水量为179.67mm，90年代较80年代降水量减少了10.5%。黄河玛曲段1971年以来，平均气温每10年升高了0．37℃，而最低气温每10年升高了0．58℃。近50年来，黄河源区的平均气温上升了0．88℃，随着气温的升高，蒸发量增加明显，20世纪90年代以后比90年代以前年平均潜在蒸发量增加了41mm，而同期降水量却减少了43mm。

　　2．2气候变化使水资源分布更为不均，供需矛盾更为加剧

　　中国人多水少，是一个水资源短缺的国家，水资源总量为28412亿m3，其中河川径流27375亿m3，居世界第六位。但中国人均水资源占有量只有2200m3，仅为世界平均水平的28%，在180多个国家中排名第110位。由于中国受太平洋季风影响和多元的、特殊的地理地貌条件，使得中国水资源分布极为不均匀，南方水多，北方水少，汛期洪涝，枯水期干旱。近年来，受气候变化的影响，使水循环、水资源时空分布和水资源总量等都发生了新的变化。中国南方地区河川径流和水资源总量有所增加，增幅接近5%；而北方地区水资源量明显减少，以黄河、淮河、海河和辽河流域最为突出，水资源总量减少12％，其中，海河流域1980年以后减少了4～7成，河流断流严重。20世纪80年代以来，我国华北地区持续偏旱，地下水水位下降比较明显，地下水资源锐减。全国各大江河的实测径流量多呈下降趋势，特别是北方河流下降幅度显著。黄河、长江流域上游河源地区的径流量也在减少，黄河流域1980～2000年水资源总量比1956～1979年减少了34.2亿m3。近30年来，黄河源区冰川面积减少了17％，直接造成水资源损失23．9亿m3。黄河源头的青海省年均来水量较常年减少23％左右，1980年至2004年的25年间，黄河玛曲段的产流量呈显著下降趋势，平均每年下降1．2亿m3。黄河源头的鄂陵湖，1994年以来，湖水水位下降了1.5m至2m。黄河上游的甘肃段，1949年注入黄河的水量为年均285.03亿m3，1996年注入黄河的水量为年均187.80亿m3。全国还有2.8亿农村人口喝不上符合标准的饮用水，全国60％的城市缺水，其中有110座城市严重缺水。按目前的正常需要和不超采地下水，正常年份全国缺水近400亿m3，水资源供需矛盾更为加剧。

　　2．3气候变化导致极端天气与气候事件增多，水旱等灾害更加严重

　　近50年来，中国主要极端天气与气候事件的频率和强度出现了明显变化，华北和东北地区干旱趋重，长江中下游地区和东南地区洪涝加重。特别是近年来，极端天气灾害事件不时发生，局部地区强暴雨、洪涝、极端高温干旱和山洪等灾害呈现突发、多发、并发的趋势。20世纪90年代以来，出现了南涝北旱的雨型，西北地区出现了1995年和1997年的严重干旱，2006年重庆、四川发生极端干旱，其中8月26日，重庆最高气温达44.5℃，打破了重庆市53年来的最高气温纪录。1991年江淮发生大水，1996年海河南系发生大水，1998年长江、松花江和闽江发生大水，2003年淮河、渭河和汉江发生大水，2005年淮河和汉江发生大水，2005年珠江流域发生了1915年以来的最大洪水，2007年淮河流域又发生了建国以来仅次于1954年的流域性大洪水，一些中小河流发生了超历史记录的特大洪水。2007年重庆、南京、济南等大城市发生了局地强暴雨灾害，其中7月中旬，重庆市遭受了一场百年不遇的特大暴雨，造成滑坡、泥石流等山洪灾害，给当地群众生命财产造成重大损失。2008年9月22～27日，四川省先后有12市38个县（市）遭受暴雨袭击，其中9个县（市）出现大暴雨，由于降水持续时间长、强度大，导致地震灾区部分地方道路中断，山体滑坡和泥石流频发，造成严重人员伤亡和财产损失。2008年10月21日～11月8日，我国南方出现秋季罕见的持续性强降水天气，平均降水量为94.9mm，比常年同期（36.9mm）偏多1.6倍，为1951年以来最大值。受强降雨影响，西江干流发生历史同期最大洪水，广西遭遇百年来同期最大暴雨袭击，上百万人受灾，云南强降水引发严重的滑坡、泥石流灾害，造成重大人员伤亡。据统计，1950年至1989年，我国年平均洪涝面积约800万公顷，干旱面积约2000万公顷，而1990年至2000年我国年平均洪涝面积增至约1670万公顷，干旱面积增至约2270万公顷。我国流域面积在1000km2以下的中小河流约5万条，约有70%的中小河流经常发生洪水灾害，1990—2005年全国年均洪涝灾害损失达1100多亿元。其中，山洪灾害尤为严重，新中国成立以来，已有18万人死于山洪灾害，占洪涝灾害总死亡人数的70%以上，严重威胁人民群众的生命财产安全。

　　2008年1月10日至2月2日，我国南方大部地区遭遇了历史罕见的低温雨雪冰冻灾害。这次冰冻灾害降雪强度大、持续时间长、涉及范围广、灾害损失重，多数地区为50年一遇，部分地区为百年一遇，相继遭受四次低温雨雪冰冻天气袭击，长江中下游及贵州雨雪日数为1954年以来历史同期最大值，冰冻日数为历史同期次大值。其中湖南、湖北省雨雪冰冻天气是1954年以来持续时间最长、影响程度最严重的，贵州43个县（市）的冻雨天气持续时间突破了历史记录。江淮等地出现了30—50cm的积雪，贵州、湖南的电线结冰直径达到30—60mm，给城乡供水、灌溉排涝、农村水电、水文基础等水利设施造成了严重损失。据统计，这次灾害共造成湖南、贵州、江西、安徽、湖北、重庆等18个省（区）严重受灾，其中堤防损坏1729km，水库及附属设施损坏1.01万处，水文设施损坏7795处，水源设施损坏10.9万处，供水管道损坏8.19万km2，致使4923.5万人临时饮水困难、1亿多人受灾。10月26～28日，西藏林芝、昌都、山南、那曲和日喀则地区出现了有气象资料以来范围最广、强度最强的雨雪天气过程。全区3个站过程降水量超过100mm，7个站积雪超过10cm，强降雪（雨）天气过程造成山南地区的隆子、错那和措美三县受灾严重。

　　2．4气候变化使山地冰川不断退缩，水生态环境更为恶化

　　由于全球气候变暖，使冰川不断消融退缩。地球北极和南极半岛地区、特别是北极地区，为变暖最显著的地区，北半球的冰雪覆盖量自1960年减少了大约10％，山脉冰川在20世纪明显退缩，北极的冰雪厚度在过去的40年间已经丧失了近40%。我国是冰川最发育的国家之一，也是一个冰川大国，现代冰川条数46377条，多年冻土的面积220万km2，季节冻土占70%的国土面积。自20世纪以来，我国山地冰川普遍退缩，西部山区冰川面积减少21％，西藏冻土最大减薄了4～5m，冰川融水使得河川径流的补给和季节调节能力大大降低。

　　由于气候变化等影响，使一些动植物的地理分布、生理、生活周期、迁徙习性和栖息地发生改变，生存能力降低，甚至造成部分动物品种的区域性灭绝，一些地区水生态系统失衡，水环境恶化，土质退化，土壤和地下水盐碱化，湿地不断减少，河流功能衰减，水库蓄水减少，加剧了土地荒漠化、水土流失和河湖的断流、萎缩，加重了水体污染，生态环境恶化，造成森林覆盖率降低、生物多样性减少、沙尘暴肆虐等。据有关资料统计，全国湖泊面积比20世纪50年代减少了15%，全国可利用草原中有90%出现不同程度的退化、沙化。二十世纪五六十年代，我国土地沙化每年以1560km2速度扩展，八十年代每年扩展2100平方km2，九十年代每年扩展2460km2，现每年以3436km2的速度扩展，沙化土地已达174万km2，占国土面积的18.2％，东北三江平原湿地从1949年的534万公顷锐减到2000年的95万公顷。目前，全国已形成164个地下水超采区、总面积已扩展到19万km2，年均地下水超采量超过100亿km3，部分地区已发生地面沉降。

　　近几十年来，气候变暖导致黄河源区冰川消融、雪线升退、河流湖泊萎缩、草地退化及荒漠化。近15年来，黄河源区年均荒漠化高达1.83%，土地退化面积达源区总面积的34.4%，水土流失面积达417万hm2，已占土地面积的18%；淅区冰川面积在1966～2000年间缩减了17%，年均减小比例是1966年前数百年来冰川年退缩比例的10倍。青海玛多县全县境内4077个湖泊中，约有3000多个小湖已经干涸。同时，1986至2000年间河流水域面积减少9%，沼泽湿地减少13.4%。水域面积的迅速萎缩不但直接减少对黄河径流的供给，更使气候越发干燥，地下水位普遍下降7～8m，局部地区甚至超过10m。地下水位的下降造成土壤水分的丧失、冻土进一步退化，玛曲草原的冻土层已由1970年的120cm下降到目前的不足70cm，土壤蓄水能力下降，水分蒸散或下渗愈加严重，生态环境更为恶化。

　　2．5气候变化导致海平面上升加快，海洋环境灾害加剧

　　气候变化导致全球海平面在整个20世纪上升了17cm，平均每年上升1～2mm，其中仅1992年一年就上升了3mm。近50年来，中国沿海海平面年平均上升速率约为2.5mm，略高于全球平均水平。由于海平面上升导致海水向陆地要空间，沿海地区的洪水、赤潮、成潮、风暴潮、海水入侵、海岸侵蚀、土壤盐渍化、河口海水倒灌等灾害加重，红树林、珊瑚礁等海洋生态系统发生了退化，海南和广西海域已发现不同程度的珊瑚白化和死亡现象。一些淡水沼泽地逐渐变为海水湿地，人类活动的范围减少，野生动物栖息地被破坏，直接危及沿海地区的安全和城市供水。同时，也使沿海地区的极端气候事件增多，一些地区还频繁遭受热带风暴潮的袭击，引发了暴雨、山洪、滑坡、泥石流等严重灾害。2008年，台风登陆个数多，登陆时间之早、登陆比例之高破历史纪录，共有22个台风生成，其中10个台风在我国登陆，登陆比例为有观测资料以来最高。其中，第1号台风“浣熊”于4月18日在海南省文昌市登陆，为新中国成立以来登陆我国最早的一个台风。7月28日，第8号强台风“凤凰”先后在台湾省花莲县和福建省福清市登陆，登陆时中心附近最大风力分别达14级（45m/s）和12级（33m/s）。“凤凰”强度大、影响时间长、范围广，使台湾、福建、浙江、江西、广东、安徽、江苏、湖南和山东的部分地区出现了暴雨、大暴雨，局部出现了特大暴雨，滁河水位迅速上涨，发生了有实测记录以来仅次于1991年的大洪水。

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