［澳大利亞］ M.D.肖特 等

國際科學(xué)界普遍認為，人為因素造成的氣候變化正在發(fā)生，且會對人類產(chǎn)生重要影響。因此，為了加強自身適應(yīng)氣候變化的能力，各部門需積極行動，研究制定應(yīng)對措施，從而將可能的負面影響降到最低。為了幫助澳大利亞水資源部門確定適應(yīng)氣候變化的研究議程，相關(guān)部門組織了一次綜合評估，評估內(nèi)容是澳大利亞居住區(qū)和基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)氣候變化研究網(wǎng)絡(luò)(ACCARNSI)提出的評估項目的一部分，該網(wǎng)絡(luò)是國家適應(yīng)氣候變化研究機構(gòu)(NCCARF)(www.nccarf.edu.au)8個專題研究網(wǎng)絡(luò)之一。

評估旨在指出水資源部門目前研究工作中的嚴重不足和確定未來的研究重點。這些將有助于水利部門將來對水資源的開發(fā)、水利基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，以及水安全的適應(yīng)性措施進行合理規(guī)劃。美國環(huán)保局早在2008年就指出，由于氣候變化對水資源的潛在影響范圍之廣，因而具有無限的研究潛力。此項評估提供了一份高水平的總結(jié)報告，指出了一些“重點”研究需求，當然這些只是水資源部門當前所面臨的挑戰(zhàn)和將來需要開展的研究項目中的一個側(cè)重點，而并不代表全部。

1 數(shù)據(jù)和信息

對水利和其他行業(yè)而言，獲得充分正確的數(shù)據(jù)，會受諸多因素的制約，也是面臨的重大挑戰(zhàn)。在對基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃和維護做出正確決策方面，數(shù)據(jù)起著至關(guān)重要的作用，能否獲得正確的數(shù)據(jù)，通常意味著作出的決策是否持續(xù)有效。

1.1 數(shù)據(jù)收集

因為數(shù)據(jù)缺乏，常常會使研究停滯不前，進而影響決策的成敗。要減少氣候模型中存在的不確定性，發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測氣候變化帶來的影響，就需要有更多的數(shù)據(jù)。而要扭轉(zhuǎn)正在萎縮的觀測網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，在收集精確定義天氣記錄所必須的關(guān)鍵水文氣象數(shù)據(jù)時，則需要在地面氣象站相關(guān)的監(jiān)測中投入更多精力。同樣，還需要改進對大氣狀況的觀測方法，以更好地定義和了解大氣演變過程的機理，這對幫助氣候模擬研究人員完成對未來氣候條件的模擬是不可或缺的。

為了更加了解目前的氣候變化狀態(tài)，應(yīng)讓所有利益相關(guān)者獲取氣候觀測數(shù)據(jù)。此外，需要建立一個氣候與水資源中心數(shù)據(jù)庫，以取代目前尚不完整且分散和不統(tǒng)一的系統(tǒng)。這有望通過正在實施的“澳大利亞水資源信息系統(tǒng)”項目得以解決。

1.2 氣候模型尺度及氣候情景

由于其空間分辨率較低，對水資源管理者來說，目前的大氣環(huán)流模型(GCM)可用價值有限。這些模型只能預(yù)測網(wǎng)格上的環(huán)流過程，對流域水資源的規(guī)劃、當?shù)丶罢麄€區(qū)域的影響評估則太過粗糙而不適用。利用空間降尺度的方法，將粗分辨率的GCM氣候預(yù)測結(jié)果轉(zhuǎn)換為較精細的空間尺度模型，被流域水資源管理者用來預(yù)測當?shù)毓┧绊憽Ａ硗?，在時間尺度上，應(yīng)區(qū)分水文影響的季節(jié)性、年際性和長期性，因此，需要進行更多的研究。基于當?shù)睾腿驓夂蚰Ｐ洼敵龆_展的未來氣候變化預(yù)測，能精確預(yù)計相對確定性或不確定性，對此也需要進行大量研究。

有學(xué)者指出，一個可行的定量GCM建模方案，是將適應(yīng)計劃和研究建立在虛擬的氣候情景及相關(guān)的定量定性影響情景之上，從而對水資源和基礎(chǔ)設(shè)施的脆弱性進行評估。

解決不同地區(qū)的影響多樣性，會受限于當?shù)鼗治龇秶诟叨炔淮_定的情況下，研發(fā)恰當?shù)哪M方法仍是首要的研究難點。除了需要建立新的地區(qū)氣候變化情景之外，還需要為水資源規(guī)劃者和管理者建立與以下情況相關(guān)的新情景:未來用水模式、水需求變化、人口和人口統(tǒng)計學(xué)變化、水的用途改變、水資源和基礎(chǔ)設(shè)施影響，為脆弱性評估提供參考。

自然系統(tǒng)始終在充滿變數(shù)的環(huán)境中發(fā)生有限的變化，通常稱之為大自然的“穩(wěn)態(tài)”規(guī)律。有人認為氣候穩(wěn)態(tài)顯然已消失，而基于這種規(guī)律的現(xiàn)有氣候和規(guī)劃情景的相關(guān)研究目前遭到質(zhì)疑，因為目前的氣候缺乏穩(wěn)定性。因此，水資源管理者必須研發(fā)新方法來解決氣候不確定性問題。

1.3 水量和水質(zhì)

總的來說，為了更好地進行水資源規(guī)劃和管理，必需對未來的水質(zhì)和水量進行廣泛而詳細的預(yù)測。例如，針對水庫來水水質(zhì)的變化，應(yīng)引進先進的監(jiān)測系統(tǒng)對上游流域和水廠排放物進行監(jiān)測，同時，對與下列事項相關(guān)的氣候變化的影響也應(yīng)開展研究:

(1)流域水質(zhì)變化對下游水處理過程的影響;

(2)對區(qū)域、跨區(qū)域或大陸尺度的長時期空間整合進行研究，以解決極端氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)和供水的影響;

(3)與水量減少/水質(zhì)變差相關(guān)的不確定性;

(4)溫度和徑流的變化對水生態(tài)系統(tǒng)的影響;

(5)流域泥沙輸移和污染物沉積速率;

(6)包括污染物生態(tài)毒性在內(nèi)的化學(xué)生物過程影響;

(7)供水中日益嚴重的藍藻問題;

(8)下游水華影響;

(9)澳大利亞的水傳播疾病的強度和頻率。

1.4 水和能源的聯(lián)系

水和能源具有固有的聯(lián)系:水以各種方式產(chǎn)生能源，同樣，能源也用于水的抽取、處理和分配。澳大利亞水服務(wù)協(xié)會(WSAA)已經(jīng)認識到，為了最大程度地降低溫室氣體而投資，必須基于深刻理會水與能源的關(guān)系。國際水協(xié)會(IWA)也認識到能源和水務(wù)部門必須尋求聯(lián)合解決方案，而不是繼續(xù)單獨運作，這樣才能促使研制更多的創(chuàng)新性解決方案，以更加協(xié)同的方式來優(yōu)化能源和水資源供應(yīng)效率。此外，為了幫助相關(guān)領(lǐng)域的政策制定者，還應(yīng)對將水與能源的關(guān)系擴展到水-能源-營養(yǎng)素的可能性和有效性進行調(diào)研，并對其互連關(guān)系以及整合模型開展研究。

1.5 水利基礎(chǔ)設(shè)施性能

1.5.1 城市供水基礎(chǔ)設(shè)施

為應(yīng)對氣候變化，關(guān)鍵是在城市供水基礎(chǔ)設(shè)施方面應(yīng)做好充足的準備，并進行大量的研究，制定能適應(yīng)全球環(huán)境變化的城市發(fā)展政策規(guī)劃。已知的氣候變化和城市化對城市供水基礎(chǔ)設(shè)施的影響有很大的不確定性，且相關(guān)資料短缺，對地下基礎(chǔ)設(shè)施的影響則知之更少。因此面臨的挑戰(zhàn)是:研究氣候變化如何對設(shè)施產(chǎn)生影響，如何確定今后對設(shè)施進行維修與更換。

目前正在對基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)生故障的原因、老化過程加速的類型及最大程度地延長其壽命的方法進行研究。

在極端氣候事件發(fā)生時，主要基礎(chǔ)設(shè)施可能會受到疊加或“連帶”影響，有必要開展研究，以確定影響因素(例如風暴潮、浪涌及極端降水等多種疊加危害對沿?；A(chǔ)設(shè)施的影響)，同時應(yīng)制定周密計劃來避免這些影響。為使可能發(fā)生的連帶影響降到最低，還應(yīng)研究基礎(chǔ)設(shè)施的比選方案。

1.5.2 洪水管理

可以肯定的是，氣候變化會給為防洪減災(zāi)而實施的水資源管理實踐造成不利影響。因此，根據(jù)實施的洪水管理方案，應(yīng)對水利基礎(chǔ)設(shè)施性能加以改進。此項活動進展順利與否，取決于其利益相關(guān)者(即當?shù)亍⒅菁壓吐?lián)邦機構(gòu))之間的協(xié)調(diào)合作程度。同時，還必需做到:

(1)針對預(yù)期極端事件，對現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計標準進行修改，并對其可承受的最大降水和設(shè)計洪水進行重新評估;

(2)研究連續(xù)模擬法和前期水分條件測定等新方法，用于預(yù)測設(shè)計洪水強度;

(3)研究用于氣候“非穩(wěn)態(tài)”新范式下的洪水風險評估方法;

(4)將氣候變化的不確定性納入到水利基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計和管理中;制定新的設(shè)計和管理方案，以應(yīng)對未來極端天氣事件。

目前，澳大利亞工程師協(xié)會正在考慮與氣候變化相關(guān)的問題，擬對用來評估降水、徑流、水資源和洪水的指導(dǎo)性文件《澳大利亞降水和徑流》進行修訂。

2 政策及規(guī)制改革

2.1 政策及規(guī)制改革

自1994年推行“水改革框架”以來，澳大利亞水利行業(yè)已經(jīng)歷10多年的改革，其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、所有權(quán)和規(guī)制設(shè)定都發(fā)生了變化。2004年又簽訂了政府間“全國水資源計劃”深化改革協(xié)議，旨在制定一套基于市場、規(guī)制和規(guī)劃的全國地表和地下水資源綜合管理系統(tǒng)。此外，圍繞《澳大利亞飲用水指南》的修訂工作即將結(jié)束，其中的大量內(nèi)容已公開供公眾討論。

根據(jù)WSAA，應(yīng)制定城市水務(wù)部門新的環(huán)境法規(guī)方法。目前，像污水水質(zhì)標準點源法規(guī)等多數(shù)傳統(tǒng)的環(huán)境法規(guī)是基于“單個問題”，未采用可持續(xù)性原則，所以需要制定更加完整的綜合規(guī)制方法。新方法應(yīng)考慮采用“生命周期”的原理，結(jié)合水利行業(yè)的目標，在環(huán)境、社會和經(jīng)濟發(fā)展之間尋找平衡，且今后所有的立法都應(yīng)使水資源管理者能靈活應(yīng)用，以適應(yīng)氣候變化的影響。

2.2 水的最終利用效率和需求管理

隨著水的最終利用效率不斷提高及水用戶對水的需求減少，繼續(xù)采用為用戶提供優(yōu)質(zhì)的結(jié)合水和常規(guī)的溫室氣體減排措施，所得到的減排效益往往很低。因此，為了確保能夠應(yīng)對未來的氣候變化，需要在技術(shù)、公眾意識以及對水的利用效率和需求管理措施方面進行更多的研究。

減少城市供水管網(wǎng)中的泄漏量并加強管理，同樣會有很大的節(jié)水潛力。雖然許多澳大利亞的公用事業(yè)部門已經(jīng)在這方面做出了成績，但仍需加倍努力，研究改進措施。這對農(nóng)業(yè)灌溉尤其重要，有時通過輸水管網(wǎng)、灌溉網(wǎng)以及農(nóng)田明渠會導(dǎo)致大量的水流失。在這方面，針對灌溉技術(shù)的改進、抗旱作物和耕作制度，以及制定土壤水分保護措施，應(yīng)提出研究程序并進行反復(fù)商討。在適應(yīng)水資源管理方面，改進計量方法也能發(fā)揮重要作用，且通過用水效率實踐可以獲得有效成果，確保水的可持續(xù)利用符合水共享計劃和新的用水許可證條件，協(xié)助泄漏檢測，促進水交易市場的發(fā)展。

2.3 水價和市場

目前必需對水費結(jié)構(gòu)進行審查和改進，使其能反映水的“真實成本”，將來應(yīng)以改進后的供水和用水模式提供供水服務(wù)。其他一些措施，比如擴大水交易市場，采用經(jīng)濟刺激手段鼓勵節(jié)約用水、水資源配置改革及其再利用以獲得更高的利用價值，還需要作進一步的探討。通過制定水價和實施政策/立法改革措施，更好地理解這些為適應(yīng)環(huán)境公正和社會公平而采取的措施內(nèi)涵。

2.4 適應(yīng)性管理及不確定性下的適應(yīng)

傳統(tǒng)的應(yīng)對全球氣候變化風險的戰(zhàn)略規(guī)劃方法，不具有足夠的靈活性和敏銳性來及時適應(yīng)新情況出現(xiàn)時發(fā)生的變化。為了使政府機構(gòu)能更好地適應(yīng)變化，需要制定戰(zhàn)略決策支持系統(tǒng)或決策框架，以便能在短時間內(nèi)將新的科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化為政策。此外，為了完善適應(yīng)性管理實踐，重要的是，這些戰(zhàn)略規(guī)劃或決策框架自身同樣也應(yīng)具有適應(yīng)性和及時反應(yīng)能力。

考慮到供水安全的重要性，新制定的水資源管理策略必須具有足夠的多樣性、靈活性和適應(yīng)性，這樣才能應(yīng)對與預(yù)測未來氣候變化相關(guān)的高度不確定性。盡管最近對氣候變化“不確定性”特性有了較深的認識，但還需對其作進一步研究，減少這些不確定性，盡力幫助水資源管理者適應(yīng)未來不確定的水文情勢變化。

2.5 可持續(xù)性適應(yīng)

應(yīng)盡量縮減適應(yīng)和緩解全球氣候變化的范圍。對適應(yīng)與緩解的關(guān)聯(lián)性開展研究，應(yīng)該能對未來的適應(yīng)方式有所啟示，并能使不適應(yīng)的可能性減到最小。例如，作為一種適應(yīng)策略的海水淡化，具有很高的能量消耗和溫室氣體排放強度，而這些與緩解氣候變化的目標相悖。為使適應(yīng)性行為可能帶來的負面影響最小化，同時又能利用氣候變化帶來的所有有利影響，必須深刻認識適應(yīng)與緩解策略之間的復(fù)雜關(guān)系。

類似生命周期評估這些可持續(xù)利用評估工具的應(yīng)用，非常有助于水務(wù)部門研制適宜的可改進流程的方法和提高適應(yīng)性反應(yīng)能力。此外，鑒于近期專注于分散式處理系統(tǒng)的研究，所以必須對這些相對傳統(tǒng)的集中供水式系統(tǒng)的經(jīng)濟、環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展進行詳細評估。

3 人類的適應(yīng)

應(yīng)在研究人員之間開展廣泛的跨學(xué)科互動交流活動，并促進科學(xué)家與水資源管理者/決策者之間的交流。例如，水資源管理者必須以可用且可解讀的格式，將氣候模型輸出，使之能兼容到資源管理模型中，并能夠用于各級(區(qū)域或流域)資源管理活動。能否建立一個信息機構(gòu)，充當氣候科學(xué)家和水務(wù)工作者之間的橋梁，使后者參與科研開發(fā)，當然需要對其可行性進行研究。必須強化水利行業(yè)內(nèi)部的知識和能力建設(shè)，使水資源管理者和具有必要技能的其他利益相關(guān)者能夠更好地勝任水資源分配的管理;規(guī)劃監(jiān)測旱澇方案;開發(fā)更精確的長期供需預(yù)測程序;對未來氣候情景進行更恰當?shù)脑u價，并使其融入將來對水資源的管理活動。

必須在更廣泛的社區(qū)范圍內(nèi)開展氣候變化的適應(yīng)教育并強化其意識，旨在交流氣候變化影響和減少風險策略等相關(guān)的信息，以利于了解何種類型的風險最大及必須采取措施減少這些風險，從而達到改變社區(qū)不良行為的目的。重要的是，應(yīng)采用既有意義又生動活潑的形式來交流這類信息，以便社區(qū)團體能夠很容易地理解其背景和意義。

4 結(jié)語

人類生存以及衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)、能源等部門和系統(tǒng)都依賴于安全可靠的水資源。由于全球氣候變化，可能導(dǎo)致未來水文管理體制、水文情勢和水質(zhì)發(fā)生不利變化，從而造成重大的社會經(jīng)濟影響。因此，目前需要做更多的工作，以便能更好地管理風險和有關(guān)氣候變化對水資源和水利設(shè)施帶來的不確定性影響;同時還需要進行大量研究，為今后發(fā)展制定適應(yīng)性的實施策略。本文探討的內(nèi)容，可為該領(lǐng)域未來工作的開展和發(fā)展思路奠定基礎(chǔ)。