楊福才 編譯

　　當前世界上由于人口迅速增長、人民生活提高以及工業的發達，使供水量日益大量增加。然而世界上供水水資源狀況卻因氣候變化關系受到極大影響。
　　目前世界上供作用水的淡水只占地球上全部水量的3％，而兩極冰川和冰帽的淡水量就占2％，不能夠使用。因此世界上40％人口的80個國家都面臨著缺水的危險。
　　據瑞典水文學者 Falkenmarks 提出的研究論證。一般人均量在1700m³／年以上的基本沒有缺水情況，1000—1700m³／年之間的可能有缺水情況，100Om³／年的已有供水不足情況，500m³／年的即為絕對缺水。現行國際標準要求更加嚴格，規定為人均量2000m³／年的已為缺水邊緣，1000m³／年的為人類生存起碼需求。
　　根據聯合國估算，到2050年有44億人(全球人口100億)占有水量在1700m³／年以下，其中有中國。
　　當前我國人均量據估計為世界人均量的1／4。我國現有6個省人均量不足500m³／年，還有16個省人均量低于2000m³／年，因此我國至少有一半以上的省處于達不到國際標準的規定。在我國城市上，全國666個城市中，有400多個城市供水不足，其中包括北京、天津。我國水資源還是南方多北方少，長扛及其以南水系的流域面積占全國國土總面積的1／3，水資源卻占全國的4／5。淮河及其以北水系的流域面積占全國國土總面積的2／3，水資源量不及全國的1／5，西北內部更差。從長遠來看，我國水利專家預測到m田年，人口以16億計，人均量還要減少1／4，正如聯合國所估計的狀況。
　　天津市位于我國北方地區，雖然有海河及其支流廣布全市，但全市除雨量少外又多集中，上游來水量也不多，因此迄今四十多年來，一直為供水不足所纏繞，多次從黃河及密云水庫等處調水，后又由新建潘家口水庫引水，但去年又因氣候影響，幾年來北方干旱少雨，潘家口水庫蓄水水位已降到死庫容，不得已又千里迢迢再由黃河調水。
　　水資源的缺乏已成為世界上公認的事實。因此如何保護水源、節約用水，已成為供水上急迫要解決的問題。氣候變化對水資源的影響很大，當前水文學者為保護水源已經深刻注意，并已做了大量的調查、研究工作，現匯集一部分有關此方面的論述予以介紹。

一、氣候變化對供水水潭的影響及其對策

　　21th international water supply conference "lmpact of climate variation on water resources with special reference to droughts and floods "
　　世界的氣候由于人類活動的原因，一般在10年之間就會起變化。氣候變化主要造成氣溫上升，水的蒸發量增加、降雪及化雪變化、地表水流動等，這些情況都有著對水源管理和水利用的影響。
　　世界的氣候變化，各國科學機構都相當注意，1992年6月于巴西的里約熱內蘆召開的國際首腦會議上，通過了對水資源評估和對供水、干旱影響的調查等決議。聯合國設在瑞士日內瓦世界氣候的組織也進行了對海洋的大氣氣象狀況、對水循環和氣候情報發送等調查。葡萄牙、臺灣地區、英國、美國都積極的實施了氣候觀測，特別是美國海洋氣象局，努力提高預測厄爾尼諾現象的可信性，和提供出這方面的信息。
　　1982年到1983年由于厄爾尼諾現象，世界各國在經濟上損失了近15億美元。今后對提高長期氣候預測的精確性，對世界經濟有利。
　　在對供水的影響上，還有供水會使供水設施損害，及并由于污染物質流入水源，引起水質惡化。還有干旱，蒸發會使污染物濃縮，這不但對河水影響，且由于地下水的過度使用，還造成潛水層下降。供水與干旱且使得自來水凈水處理和運行等費用增加，加大財政負擔。
　　一些主要國家及地區由于氣候變化有以下影響和對策。
　　在臺灣地區于氣候變化影響上，預測2050年氣溫上升0.6℃，河水流量減少4%。提出在今后基本計劃上，進行對供水和干旱變化所帶來影響的對策。
　　在法國由于1989年至1992年干旱所得的經驗，訂立了對供水管理的導則，作為強化供水設施、保護水源、決定緊急狀況對策的基準。
　　在葡萄牙于弄明1995年干旱的南部地帶地下水設備的不足后，訂立對抽水開、貯水池開發的計劃并展開對水源保護的宣傳。
　　在西班牙在對付干旱季節上，多數供水水源都依賴水庫儲水應付。并預測今后降雨量回減少10%、氣溫會上升2℃、水庫貯水量減少20-39%。因此已作為社會問題提出。
　　在英國，通過調查氣候變化的結果，認為英格蘭東南部干燥地區易受氣候變化影響。該國對近年干旱的對策是，將供水管理和水源保護作為重點，該國認為限制水需求量比開發水源還要重要。
　　在比利時，對地下水的滲透和潛水層的儲水能力進行了調查，預測土壤干燥和冬季泛流水的大量增加對供水所造成的影響。泛流水使原水水質變壞，干旱減少儲水能力又可達30％。這就使得開發水源困難的比利時，把維護珥有供水設施和保護水源作為重點。
　　在瑞士，雖然萊茵河流域降雨量比本世紀初增加9％，但河道最低流量每年反減少0.3％，主要的冰河水源比上世紀減少50％。由于氣候溫暖化，標高高的地區降雪變為降雨，增加了發生泛流水的危險性。
　　在美國，20世紀70年代存有氣候變化紀錄，而現在倒沒有做此項工作。美國將根據氣候變化定出的氣候變化指標(Climate extremes index)，以及溫室大氣變化標準這兩項作為大致目標，所定出的溫暖化指標變化比例，對急劇的氣候變化和溫暖化的前兆表現并不明確。因此該國對氣候變化，今后有必要深刻加強觀察。
　　從所得結論和實地考察上，還不能確定所得的氣候變化狀況是屬于連續變化或是一時的短期變化，今后有必要繼續對氣候變化進行調查。此外，由于已經在絕大的地域對眾多的泛流威脅和干旱頻率進行預測，因此可將評估的水源可信性及對原水水質的影響所得結果，來進行水源管理。同時確立利于水源管理的未來的國際協調和合作體制。
　　水源管理已日益增加其重要性。但如果沒有消費者的認同和理解，就不會得到財政上
的支援。供水事業者今后要定出水源和供水設施分析、水源危機處理、緊急對策及財政計劃等，這樣做對水源管理的措施認為很重要。

二、氣候變化對水源影響的模式

　　R.B.Wardlaw etal"Modelling the impact of climate change on water resources"
　　1、前言
　　英國安固利安自來水公司在20世紀20年代末期，由于英國北部遭受缺水的原因，進行了對水資源穩定性的調查，并為應付缺水危機，訂立未來的投資計劃。認定其中造成缺水危機之一的是氣候變化對現有水資源的影響。為此該公司建設了水資源穩定性的方案。
　　2、氣候變化穩定方案
　　對氣候變化預測和影響的評估，根據水源廣域氣候狀況進行。估計今后氣溫會上升，降雨量也將隨之增加。安固利安地方基于這種估計預測，到2050年夏季根據降雨量的準確預測，計算增加6％，幅度上限值為正14％，下限值為負25％。將來氣候變化的預測方案采用此模式可信度低，而且熱發散能力還是以標準規格計算。這種計算方法以蒸發、風力、太陽幅射等氣象條件探討不充分，同時評估還要增加植物生理學的關系以及CO₂濃度的因素。
　　3、水源地帶氣候變化的影響評估
　　水源評估根據氣溫和降雨量等氣候變化狀況，以及蒸發、表流水的流失的水循環模擬的水源系統而定。缺水的可能供水量必須以100年準確率的缺水狀況考慮，因此對以往河流流量、氣象觀測、缺水狀況等進行整理是重要的。
　　水循環模擬根據氣候變化、河流流量的調查基數進行，并發布降雨量和蒸發量的月平均變動調查結果的氣候變化狀況。結果明確了夏季期間蒸發量增加15％，地表水流失減少8％。但是沒有從降雨量、降雨期、頻度等的降雨模式計算，因此有效性低。另外，有關調查的廣域氣候模式中所含的降雨量部分，調查的缺水狀況也不充分。
　　4、大氣循環型式和降雨量
　　以大氣循環和氣象變化的調查結果，統計、整理不同季節循環型式和日降雨量，根據循環型式進行開發不同季節降雨量的準確率。
　　英國氣候系統分類，根據東安固利安大學調查的大氣循環型式訂立。
　　先進行小型試驗探討循環型式分類，以后再進行大型試驗，以提高其可信性。大氣循環分類基本為東風和西風兩類。

表1 大氣循環型式分類

　　重要的是，循環型式依季節而定。春季和夏季為高氣壓性氣候，降雨確率低。日降雨量夏季大，表示出夏季變化的特微。特別指出夏季雨量變化大。
　　基于循環形式的降雨量模式，必須成分考慮不同季節的狀況。另外從調查、研究過去基數的結果，從循環形式導入降雨確率。兩者相比較，從表2明確的看出相差無幾。

表2 實際數量和預測數量的年平均降雨量

　　6、過缺水模式的評價
　　在水源系統上，必須鼠及缺水狀況。預測降雨量用以分析有否缺水狀況。以不同季節實際降雨量和循環型式預測降雨量的比較，其中夏季和秋季一致，而冬季和春季剮有所不同。今后考慮日降雨量持續性的開發模式很有必要。近年來紐卡斯爾大學等對降雨量做了詳盡調查，開發出降雨量模式。
　　7．結語
　　降雨確率準確到小數點1位。降雨量依據循環型式而定。極端缺水情況的預測模式，由于考慮了其持續性準確率高。
　　以循環形式為基礎，預測的降雨量數據準確性高，目前更加進一步研究，以期開發出更準確的降雨量模式。

三、氣候變化和水資源

　　AWWA‘s public advisory forum"Climate change and water resources"
　　1、前言
　　近年來，地球規模的氣候變——溫室效應正繼續延長下去。氣候變化給予水循環有多么大的影響，利用的水資源就必須有多么大的相應變化。供水事業者與政府機構人員就AWWA顧問會議所做的調查作為重點資料，作出的對氣候變化的各樣調查報告的結論，在不同水利用的角度上，提出對氣候變化相應的對策。本文就這些狀況予以敘述。
　　2、氣候變化的影響
　　20世紀80年代后半期，世界氣象機關和聯合國環境規劃單位在有關氣候變化的政府機構(IPCC）的支持下，進行對氣候變化科學評價的調查。通過該調查，證實的確由于人類活動所產生的排泄廢物，加深丁大氣中CO₂濃度的溫室效應。結果是，IPCC估計到2100年，氣溫會升高1-3℃。根據最近報告，由于溫室效應，對世界中的水資源和地表水產生重大影響。
　　供水長期規劃、供水設施的設計和建設、水庫的利用都是依據以往氣候狀況制定的。按照水文學估計的基數來看，其所制定的長期規劃對未來水利用已不合時宜，從而供水事業者和政策立案者應將近期氣候變化加以注意放在重要位置。
　　由于近期氣候變化的影響，應當對水需要量、供水量、水質等變化著重考慮。現分述如下。
　　(1)氣沮、蒸發量、降雨量地球的蒸發量、降雨量由于大氣中的c02濃度增加，氣候產生溫暖化傾向，漬測會增加3-15％。其量因為氣候溫暖化增加快，導致高緯度地域和熱帶地方于一年內及中緯度地域于冬季降雨量都在增加。
　　(2)地球表面干燥 由于溫暖化使得降雨量增加，但蒸發量也隨之增加，因此，地球干燥。在高緯度地域冬季土壤增加水份，而中緯度的國家夏季出現大規模干燥狀況。
　　(3)降霜、溶雪型式變化在降霜、溶雪影響大的流域，冬季期間降雨量多、積雪時間短。受溶雪水的影響，冬季地表水流量增加，但干燥時期到來的早。從而對儲水量和表流水的利用有影響。
　　(4)暴雨頻度和其強烈變化 由于氣候變化，氣象也隨之變化，結果是時常發生暴風雨和地面干燥的極端的氣象狀況。后果是降雨多的地方更潮濕，干燥地方更干旱。
　　(5)河流流量變化 氣候變化引起河流流量在不同季節內出現變動。例如在美國西部于洪水來臨的溶雪時期內，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，則擔心有流量減少的傾向。對于既恐怕有洪水來臨又擔心缺水的兩個方面的地區，要有處理的對策。
　　3、準備未來的措施
　　對上述的各種事態，當前AWWA顧問會議應考慮未來全世界為應付氣候變化，而再探討水利用的長期計劃。供水事業者和政策制定者的有關專家，提出以下的對應意見。
　　(1)為了適應新的水文狀況，應再度估價供水設施的設計標準、運用規劃、設施的最佳化及不測事故的對應計劃。在這種情形下，欲其提出一部分供水設施變更使用工藝或修建需要花費資金的構筑物的對策，莫如采用使需要的操作有著高效率的對策。
　　(2)依據以往的氣象狀況對水利用的作用，核查未來氣候變化對供水設施運用的安全度。
　　(3)嘩水事業者本身探索利用代替的能源和使能源消耗提高效率的途徑，力圖減少石化燃料的使用量。
　　(4)繼續對氣候變化調查和監視，要和國際科學團體結合，以便能經常獲得最新的氣候變化情報。

四、氣候變化對水資源的影響

　　10th Asian-Pacific water supply congress "climate change it‘s potential effect on water resources"
　　自使用石化燃料以來，由于排放出大量的CO₂氣體，使大氣層中CO₂濃度，每年以1％程度上升。當前因為CO₂氣體的溫室效應，地球正在趨于溫暖化。本文對地球溫暖化對地球的影響予以探討。
　　最近大氣大循環模式，由于考慮CO₂的溫暖化效應和硫黃氧化物的氣溶液(aerosol)的寒冷化效應計算，其對過去的溫度傾向，得以更具有再現性。預測未來氣候變化，計算時還要將經濟增長的因素和環境保護政策考慮在內。
　　使用這種模式以全地球規模計算結果為，在2050年，南亞、東南亞、澳大利亞地區年平均氣溫上升1℃，平均降雨量下降，伴隨著蒸發量加大，河流水量和地下水貯量減少。城市由于氣候上升，使用水量增加。在農田方面，因為蒸發量加大，土壤含水量降低，增加了灌溉水量，可能還會發生農民爭水問題。極地也會出現冰融，造成海平面上升，擔心盂加拉國海拔低的地區會被水淹沒。
　　在長期預測水需要這個問題上，氣候變化的因素影響的可能性很大。為此要預測各個地區的氣候變化。歐洲就有更周密的預測各個地區和不同季節的氣候變化狀況作法，以便了解詳細的氣候變化趨向。例如在英國，預想在該國南北地區溫度升降和降雨量大小的變化會有著差異，季節變更也會有使氣候變化的狀況。基于這種預想，使在倫敦近郊的 Medway 河設站預測每月的流量成為事實。在這樣情況下，預測會年總流量減低了25％。
　　亞洲沒有對各個地區于不同季節內做每月的預測工作，但可從得到歐洲計算結果的各樣情報，進行更詳細的評估，并將氣候變化考慮在內，以期能預測到精度更高而長期需要的水量。

參考資料略

揚福才 編譯