近50年,以氣溫升高為特征的變化過(guò)程趨勢(shì)顯著,同時(shí)降水的時(shí)空分布也發(fā)生了一定的改變,且極端氣候事件發(fā)生的概率也呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。氣溫的升高和降水的變化不僅直接影響流域的產(chǎn)水量,同時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境用水需水量有顯著的影響,其中氣溫的升高將導(dǎo)致農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活和生態(tài)需水的蒸散發(fā)增加,而降水量增減和時(shí)空分布特征的變化都會(huì)改變植被的有效降水利用量,從而影響農(nóng)業(yè)和生態(tài)需水。
農(nóng)業(yè)是我國(guó)最大的用水部門(mén),其主體部分灌溉用水對(duì)氣候變化十分敏感。氣候變化對(duì)于農(nóng)業(yè)灌溉需水的影響主要體現(xiàn)在宏觀和微觀兩個(gè)層面,在宏觀上,由于降水、氣溫等氣象因子直接影響作物的生長(zhǎng),氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體布局及其區(qū)域分布會(huì)產(chǎn)生一定的影響;在微觀上,由于CO2的施肥效應(yīng)、氣溫和降水的變化等,將影響作物的灌溉需水量,改變灌溉定額。由于宏觀上的農(nóng)業(yè)布局更多地受?chē)?guó)民經(jīng)濟(jì)區(qū)域布局等宏觀政策的控制,一般氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)需水的影響主要考慮其對(duì)灌溉定額的影響。灌溉定額是作物灌溉需水量與有效降水利用量的差值,在諸多氣象因子中,降水和氣溫是影響農(nóng)業(yè)灌溉定額的兩個(gè)最直接的氣象因子:一方面溫度是影響植物生長(zhǎng)期的關(guān)鍵因素之一,氣溫升高將導(dǎo)致春季物候期提前,秋季物候期推遲,作物生長(zhǎng)期延長(zhǎng),從而增加作物需水量。IPCC綜合報(bào)告指出:在北半球,特別是在高緯度地區(qū),生長(zhǎng)期在過(guò)去的40年中每10年大約增長(zhǎng)1~4天;另一方面氣溫升高將增加作物蒸散量,從而增加作物需水量,而同時(shí)降水的數(shù)量及時(shí)間分配直接影響作物可利用的有效降水。王石立等預(yù)測(cè),未來(lái)氣候變化情景下,氣溫升高將使蒸發(fā)加劇,華北冬麥區(qū)小麥全生育期內(nèi)農(nóng)田最大蒸散量將增加8%~12%。相關(guān)研究表明,華北地區(qū)主要作物需水量在溫度升高1~4℃的情況下,若種植結(jié)構(gòu)不變,華北地區(qū)凈灌溉水量增加21.9億~276.1億m3。在灤河山區(qū)開(kāi)展的典型研究表明,不考慮種植結(jié)構(gòu)改變,在氣溫升高1℃,降水增加3%的情況下,農(nóng)業(yè)需水量將增加2.7%。
工業(yè)用水已經(jīng)占到全國(guó)總用水量的24.1%,而且隨著工業(yè)化的推進(jìn)今后還會(huì)有較大增長(zhǎng)。氣候變化對(duì)于工業(yè)需水的影響可以分為直接影響和間接影響兩類,一是直接影響中以氣溫對(duì)占工業(yè)用水60%的冷卻水的影響最為顯著。氣候升高會(huì)使進(jìn)入冷卻系統(tǒng)的原水水溫升高(以地表水為水源的更為明顯),另一方面冷卻塔等周邊的氣溫升高將使溫差減小,這兩者都將降低冷卻效率,增大工業(yè)冷卻需水量。以火電行業(yè)為例的初步研究表明,氣溫每升高1℃將導(dǎo)致冷卻水需水量增加1%~2%,并且這種影響在缺水的北方地區(qū)更為顯著。二是氣候變化還會(huì)通過(guò)影響工業(yè)產(chǎn)品需求量,間接影響工業(yè)用水總量。如夏季氣溫的升高會(huì)導(dǎo)致空調(diào)、冰箱等的用電量增加,而冬季氣溫升高會(huì)減少供暖所需的煤、天然氣等工業(yè)產(chǎn)品的需求量,這些都會(huì)影響工業(yè)的總需水量。
生活需水主要由經(jīng)濟(jì)水平、氣候、水源與水量、生活習(xí)慣等決定。對(duì)典型城鎮(zhèn)生活用水量調(diào)查表明,扣除人口流動(dòng)較大的春節(jié)前后時(shí)段,生活用水呈現(xiàn)出冬季少、夏季多的現(xiàn)象,具有較強(qiáng)的季節(jié)性。生活用水的這種季節(jié)分布與氣溫的季節(jié)分布具有較好的一致性,反映了氣溫對(duì)生活需水的影響。隨著氣溫的升高,生活用水中洗滌、衛(wèi)生、飲用等用水會(huì)隨之增加。同時(shí)我國(guó)生活用水定額與氣溫分布也有較好的一致性,氣溫較高的南方地區(qū)生活用水定額明顯高于北方地區(qū),也反映了生活需水與氣溫間的正相關(guān)關(guān)系。這種關(guān)系表明氣溫升高將會(huì)導(dǎo)致生活用水量的增長(zhǎng)。對(duì)國(guó)內(nèi)外典型城市的初步研究成果表明,氣溫每升高1℃,生活用水量增加1.0%左右。
生態(tài)需水包括水生生態(tài)和坡面生態(tài)需水兩種類型,氣溫升高將增加河湖水面蒸發(fā),提高水生生態(tài)系統(tǒng)的活性,這都會(huì)造成生態(tài)用水需求的增加。氣候變化對(duì)坡面生態(tài)需水的影響與農(nóng)業(yè)類似,在宏觀上氣候變化將改變自然生態(tài)的區(qū)域分布,同時(shí)在微觀上也將直接影響生態(tài)需水量。以灤河山區(qū)為例對(duì)氣候變化對(duì)生態(tài)需水的影響進(jìn)行了典型情景分析,主要考慮植被生態(tài)需水和濕地湖泊生態(tài)需水,結(jié)果表明:相對(duì)于歷史狀況,氣溫升高1℃,降水增加3%的情況下,生態(tài)需水量仍將增加3.0%。
可以預(yù)見(jiàn)的是,隨著全球氣候變化條件,未來(lái)氣溫進(jìn)一步升高,我國(guó)的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活和生態(tài)用水需求量都會(huì)有一定幅度的增長(zhǎng),將對(duì)我國(guó)本已嚴(yán)峻的水資源情勢(shì)造成更為不利的影響,特別是我國(guó)嚴(yán)重缺水的華北和西北等地區(qū)表現(xiàn)的更為顯著。因此在今后應(yīng)對(duì)氣候變化的水資源戰(zhàn)略中,不僅要進(jìn)一步深入研究氣候變化對(duì)于水資源的影響,同時(shí)還要關(guān)注氣候變化對(duì)用水需求的作用,并在水資源管理中切實(shí)考慮這種作用。