论文部分内容阅读
在食物供给不稳定的地区，难以预测的恶劣气候，为土壤、植物与人口带来更剧烈的冲击。面对夏季热浪干旱侵袭，究竟需要怎样的水资源策略?
气候科学专家认为，随着全球气温的升高，在21世纪下半段，夏季极端的高温与旱象将成为常态。而2003年年初欧洲大陆土壤水分的快速减少，似乎预示了欧洲接下来的夏季热浪。热浪使土壤水分快速消失，极其干燥的土壤，又助长了热浪，二者交互影响。
土壤水分的变化可能影响土壤冲蚀、地表径流、土壤养分与云雾形成，但科学家表示，气温上升对土壤含水量的真正影响，仍难确定。
难以监测
瑞典斯德哥尔摩“国际水资源研究所”水文学家法肯玛等专家都认为，面对无法精确预测的气候变迁问题，政府机构必须大幅改变水资源规划与管理的方式，也必须彻底放弃过去“船到桥头自然直”的消极等待态度。
现有气候模型都显示，未来全球的雨量可能增加，然而下雨的频率却会减少，土壤含水量极低的时间会持续延长。若观察现在情况，我们会发现北美、欧洲、非洲南部与澳洲，已经出现“单一降雨事件雨量增加、旱季延长”的趋势。
美国国家大气研究中心气候专家米贺尔也是联合国跨政府气候变迁小组(IPCC)的成员。他说，IPCC早在20年前就预测“美洲大陆中央在夏季会出现土壤干燥化的现象”，但是目前还没有任何证据能支持或驳斥这个多年前完成的预测。
学者建构的气候变迁模型，大都预测2050年以后，除了南极洲以外，所有陆洲都会发生夏季土壤变得更加干燥的情况。不过，究竟哪些地区的土壤干燥化会更严重，而且严重到什么程度，也很难说，因为每一种模型的预测都不同，没有一种模型能够对各地河川流域及其下层地质的土壤湿度变化进行非常详细的预测，问题是，在水资源管理专家眼中，这种规模细致的预测，才是真正有意义的预测。
土壤含水量的预测很困难，主要原因是模拟雨量变化比模拟气温变化困难许多。云层形成、雨滴形成这类会影响雨量多寡的天气状态，观测尺度比现有的气候变迁计算机模型都要小。各地土壤的组成情形也实在太复杂，现有的气候变迁模型并不可靠。况且，雨量、水分蒸发、二氧化碳浓度、植物生长与土壤湿度的互动，根本很难以计算机模型呈现。
总之，土壤状况的监测，比气温、降水的测量要困难许多，科学家必须找到一些可以直接并且持续测量土壤含水量的观测方法。技术突破
有人认为卫星遥测可能有帮助。欧洲航天局与美国航空航天局都有计划扩大ERS－1、ERS－2这二个卫星的观测项目，以包含土壤湿度的观测。装置在这二个卫星上的微波传感器，应该能够捕捉地表土壤湿度的实时变化，其感测范围几乎可以涵盖整个地球。实时图像中植被浓密而且把土壤覆盖住的区块，则可以用绿色来代替。
在卫星技术之外，计算机运算能力的提升，也让学者有机会改进他们的气候变迁模型。英国埃克塞特大学大学气候模拟专家考克斯说，建构气候模型的关键，在于利用各种不同的信息来源，将这些信息融合在一起，建立一个全球数据集。
未来，气候变迁模型与卫星观测数据如果能在观测的规模与细致程度(分辨率)上有所整合，研究者就可以把卫星数据输入计算机模型中，让模型拥有更强的预测能力。
水资源短缺问题并非人们想象的那样简单，一般大众也常把缺水旱象与饮用水的短缺相提并论。但是，全球水资源短缺的真正后果，是食物供应量的减少，而非饮用水不足。
土壤含水量下降，通常意味着干旱期出现概率的增加，这直接冲击农作物的生长。
研究人员说，极潮湿与极干燥气候之间的“过渡型气候区”，最可能受到土壤干燥化的伤害，非常脆弱。在非常潮湿的地方，土壤水分总是很多，水分蒸发量、降雨量与土壤中水分含量的关系也不是太大。另一方面，在非常缺水的干旱地区，水分蒸发量本来就很小，蒸发量少，降雨量自然也随之减少。
科学家还发现，若以地理位置做区隔，北美、撒哈拉以南的非洲、印度北部等等地区，受到气候变迁的冲击可能最大，这些地方的干旱与洪灾可能会更频繁，土壤侵蚀也会更加恶化。
“绿水”和“蓝水”
土壤会把降雨储存在植物的根部附近，这种位于植物根部的水分，可以称之为“绿水”，它与河川、湖泊、地下水所储存的“蓝水”有所不同。
在干燥地带，“蓝水”通常非常稀少。那些灌溉系统不足的热带与大草原地区，旱地农作物的生存，必须完全仰赖土壤吸收降雨的能力。
“绿水”、“蓝水”名词的原创者、水文学家法肯玛等学者都认为，全球草原带(各个大陆上干燥或略微潮湿的地带)的降雨量当中，只有10％～30％被有效率地利用。
他们说，世界各国在管理水资源时，除了考虑自然界本身的变迁，更应该考虑人类对自然带来的影响，而发展中国家最需要的是第二波“绿色革命”，他们必须对“绿水”的管理方式与土壤保持的做法进行改革，避免农作物受到越来越漫长的旱季的影响，进而提高农作物的产量。
“绿水”与“蓝水”并不是可以截然区分的水资源，运作顺利的灌溉系统，就可以把“蓝水”变成“绿水”。只是，在干燥地带要借由水坝等工程增加水资源供应量并不容易，目前大多数工程人员的思考方向，也还是偏重“蓝水”的利用，很少从汇集“绿水”的角度来解决缺水问题。
水利工程界的思考模式仍待改进，但熟悉农业的学者，已经提出了一些增加“绿水”含量的实际做法。例如，在非洲旱地，农夫必须采取“对土壤比较友善”的犁田技术，让旱季后的降雨能够真正渗入土壤。这种技术已经在南美洲发挥了效果，农作物的产量也因此增加。有了南美洲的成功范例，专家开始建议非洲农人善用当地的“地表径流”(雨水或雪水除了被蒸发、被土地吸收、被阻挡的以外，其余沿着地面流动的水)，撑过植物成长季节中的干旱期。
其实，在撒哈拉以南的非洲地区，就连雨量比较多的年头，也会出现严重的干旱期，非洲农人的难题一直存在。水文学家法肯玛就说：“在非洲，‘雨季’这个词代表可能会下雨，但是不代表一定会下雨。”
学者建立的气候变迁模型大都显示，全球暖化势必强化整个“水文循环”，广泛影响水分蒸发、降雨、径流等现象。将来，全球陆地的降水可能会稍微增加，这在某些高纬度或热带地区尤其明显。然而，未来的降雨量当中，会有更大一部分属于雨势很大的滂沱豪雨。
德国马克斯普朗克生物地球化学研究所碳循环专家莱斯坦，研究了这种极端雨量对生态系统的影响。他说，生态系统的每一层面、每一种过程，都可能受到雨量变化的冲击。最近某个跨学科的研究小组也指出，雨量的变化，将会影响所有气候区，只是不同的生态系统对这些影响的反应也会不同。
气候科学专家认为，随着全球气温的升高，在21世纪下半段，夏季极端的高温与旱象将成为常态。而2003年年初欧洲大陆土壤水分的快速减少，似乎预示了欧洲接下来的夏季热浪。热浪使土壤水分快速消失，极其干燥的土壤，又助长了热浪，二者交互影响。
土壤水分的变化可能影响土壤冲蚀、地表径流、土壤养分与云雾形成，但科学家表示，气温上升对土壤含水量的真正影响，仍难确定。
难以监测
瑞典斯德哥尔摩“国际水资源研究所”水文学家法肯玛等专家都认为，面对无法精确预测的气候变迁问题，政府机构必须大幅改变水资源规划与管理的方式，也必须彻底放弃过去“船到桥头自然直”的消极等待态度。
现有气候模型都显示，未来全球的雨量可能增加，然而下雨的频率却会减少，土壤含水量极低的时间会持续延长。若观察现在情况，我们会发现北美、欧洲、非洲南部与澳洲，已经出现“单一降雨事件雨量增加、旱季延长”的趋势。
美国国家大气研究中心气候专家米贺尔也是联合国跨政府气候变迁小组(IPCC)的成员。他说，IPCC早在20年前就预测“美洲大陆中央在夏季会出现土壤干燥化的现象”，但是目前还没有任何证据能支持或驳斥这个多年前完成的预测。
学者建构的气候变迁模型，大都预测2050年以后，除了南极洲以外，所有陆洲都会发生夏季土壤变得更加干燥的情况。不过，究竟哪些地区的土壤干燥化会更严重，而且严重到什么程度，也很难说，因为每一种模型的预测都不同，没有一种模型能够对各地河川流域及其下层地质的土壤湿度变化进行非常详细的预测，问题是，在水资源管理专家眼中，这种规模细致的预测，才是真正有意义的预测。
土壤含水量的预测很困难，主要原因是模拟雨量变化比模拟气温变化困难许多。云层形成、雨滴形成这类会影响雨量多寡的天气状态，观测尺度比现有的气候变迁计算机模型都要小。各地土壤的组成情形也实在太复杂，现有的气候变迁模型并不可靠。况且，雨量、水分蒸发、二氧化碳浓度、植物生长与土壤湿度的互动，根本很难以计算机模型呈现。
总之，土壤状况的监测，比气温、降水的测量要困难许多，科学家必须找到一些可以直接并且持续测量土壤含水量的观测方法。技术突破
有人认为卫星遥测可能有帮助。欧洲航天局与美国航空航天局都有计划扩大ERS－1、ERS－2这二个卫星的观测项目，以包含土壤湿度的观测。装置在这二个卫星上的微波传感器，应该能够捕捉地表土壤湿度的实时变化，其感测范围几乎可以涵盖整个地球。实时图像中植被浓密而且把土壤覆盖住的区块，则可以用绿色来代替。
在卫星技术之外，计算机运算能力的提升，也让学者有机会改进他们的气候变迁模型。英国埃克塞特大学大学气候模拟专家考克斯说，建构气候模型的关键，在于利用各种不同的信息来源，将这些信息融合在一起，建立一个全球数据集。
未来，气候变迁模型与卫星观测数据如果能在观测的规模与细致程度(分辨率)上有所整合，研究者就可以把卫星数据输入计算机模型中，让模型拥有更强的预测能力。
水资源短缺问题并非人们想象的那样简单，一般大众也常把缺水旱象与饮用水的短缺相提并论。但是，全球水资源短缺的真正后果，是食物供应量的减少，而非饮用水不足。
土壤含水量下降，通常意味着干旱期出现概率的增加，这直接冲击农作物的生长。
研究人员说，极潮湿与极干燥气候之间的“过渡型气候区”，最可能受到土壤干燥化的伤害，非常脆弱。在非常潮湿的地方，土壤水分总是很多，水分蒸发量、降雨量与土壤中水分含量的关系也不是太大。另一方面，在非常缺水的干旱地区，水分蒸发量本来就很小，蒸发量少，降雨量自然也随之减少。
科学家还发现，若以地理位置做区隔，北美、撒哈拉以南的非洲、印度北部等等地区，受到气候变迁的冲击可能最大，这些地方的干旱与洪灾可能会更频繁，土壤侵蚀也会更加恶化。
“绿水”和“蓝水”
土壤会把降雨储存在植物的根部附近，这种位于植物根部的水分，可以称之为“绿水”，它与河川、湖泊、地下水所储存的“蓝水”有所不同。
在干燥地带，“蓝水”通常非常稀少。那些灌溉系统不足的热带与大草原地区，旱地农作物的生存，必须完全仰赖土壤吸收降雨的能力。
“绿水”、“蓝水”名词的原创者、水文学家法肯玛等学者都认为，全球草原带(各个大陆上干燥或略微潮湿的地带)的降雨量当中，只有10％～30％被有效率地利用。
他们说，世界各国在管理水资源时，除了考虑自然界本身的变迁，更应该考虑人类对自然带来的影响，而发展中国家最需要的是第二波“绿色革命”，他们必须对“绿水”的管理方式与土壤保持的做法进行改革，避免农作物受到越来越漫长的旱季的影响，进而提高农作物的产量。
“绿水”与“蓝水”并不是可以截然区分的水资源，运作顺利的灌溉系统，就可以把“蓝水”变成“绿水”。只是，在干燥地带要借由水坝等工程增加水资源供应量并不容易，目前大多数工程人员的思考方向，也还是偏重“蓝水”的利用，很少从汇集“绿水”的角度来解决缺水问题。
水利工程界的思考模式仍待改进，但熟悉农业的学者，已经提出了一些增加“绿水”含量的实际做法。例如，在非洲旱地，农夫必须采取“对土壤比较友善”的犁田技术，让旱季后的降雨能够真正渗入土壤。这种技术已经在南美洲发挥了效果，农作物的产量也因此增加。有了南美洲的成功范例，专家开始建议非洲农人善用当地的“地表径流”(雨水或雪水除了被蒸发、被土地吸收、被阻挡的以外，其余沿着地面流动的水)，撑过植物成长季节中的干旱期。
其实，在撒哈拉以南的非洲地区，就连雨量比较多的年头，也会出现严重的干旱期，非洲农人的难题一直存在。水文学家法肯玛就说：“在非洲，‘雨季’这个词代表可能会下雨，但是不代表一定会下雨。”
学者建立的气候变迁模型大都显示，全球暖化势必强化整个“水文循环”，广泛影响水分蒸发、降雨、径流等现象。将来，全球陆地的降水可能会稍微增加，这在某些高纬度或热带地区尤其明显。然而，未来的降雨量当中，会有更大一部分属于雨势很大的滂沱豪雨。
德国马克斯普朗克生物地球化学研究所碳循环专家莱斯坦，研究了这种极端雨量对生态系统的影响。他说，生态系统的每一层面、每一种过程，都可能受到雨量变化的冲击。最近某个跨学科的研究小组也指出，雨量的变化，将会影响所有气候区，只是不同的生态系统对这些影响的反应也会不同。