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在不断变化的世界中保障供水

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瑞士籍俄罗斯摄影师安娜丝塔西亚·米图科娃(Anastasia Mityukova)创作的《寻找出路或者另辟蹊径》系列中的一幅作品。这幅作品是她利用在家里能找到的材料:旧照片、摄像头、书、报纸和冰块创作完成的。

全球 80%人口的供水保障面临重大威胁,到 2070年可能会爆发严重的水危机。本文作者认为,面对这些惊人的估算数据, 一切照常的态度已经行不通了。水资源管理是一门科学,同时也是政治、治理和社会价值观问题。人们迫切需要一门新的跨学科科学。

霍华德·S·惠特

进入21世纪,世界淡水环境承受着前所未有的压力。全球人口持续增长和经济发展,致使人们对于水资源的需求量越来越大。过度用水成为一种普遍现象,由此导致的后果包括河流流量减少、湖泊和湿地萎缩、地下水位下降。

这方面最突出的例子是中亚咸海的消失。咸海曾经是世界第四大咸水湖,但由于上游取水,海水在40年间逐渐干涸,变为一片沙漠,水面只剩下原来的十分之一大小。

人类对于自然系统的影响几乎无处不在,以至于人们开始用“人类世” 来命名当前这个地质时代(参阅《信使》2018年第2期“ 欢迎来到人类世”)。正是在人类行为引发广泛变化的情况下,水资源承受着越来越大的压力。

城市化发展(全球半数以上的人口目前居住在城市)、森林砍伐和耕地扩张(全球共1500万平方千米)严重影响到水文和水质。

威胁遍及全球

全球近80%人口的供水保障面临重大威胁。城市地区和农业是造成水污染的重要污染源,不仅威胁到水生生物,而且给淡水生态系统增加了压力。2010年,专家估计约有一万到两万种淡水物种已经灭绝或濒临灭绝。

为满足不断增长的全球人口对于粮食和能源的需求,水文环境必然要承受越来越大的压力。联合国粮食及农业组织在2012年估算,粮食产量到2050年必须增加70%,才能满足预期的需求。

2013年,《水文学与地球系统科学》(HESS)月刊发表了一份水资源短缺问题研究论文,结论是全球约有半数人口将在2071至2100年间面临严重缺水的问题。

由于人类活动造成环境变化,在发生极端事件时,生命、财产和基础设施面临的与水有关的风险也增加了。2017 年美国德州休斯顿市的洪水就说明了这一点。

在明知存在洪水风险的情况下继续开发,结果导致这一地区的30万栋建筑被淹,数十万人撤离,水灾损失估计超过1250亿美元。

在彼此关联日益加深的世界里, 洪水和干旱造成的影响不会只局限在灾区一地。据世界银行估算,由于全球电子产品供应链中断,2011年泰国洪灾造成的经济损失约为465亿美元。

《经济学人》在2012年发表文章,指出2010年席卷俄罗斯的热浪影响到小麦产量和全球粮食价格,这是造成社会动荡、引发“ 阿拉伯之春” 的因素之一。

近年来的全球变暖导致水文环境发生复杂变化。例如,加拿大落基山脉的冰川正在迅速消融,预计到本世纪末,大部分冰川都将彻底消失,但冰川融水将注入河流,最终汇入太平洋、大西洋和北冰洋。

加拿大西部的森林也在减少,主要是由于树木感染了树皮甲虫,而这种甲虫的传播在一定程度上与冬季变暖有关。加拿大西部的情况只是区域性的,但值得注意的是,全球半数人口的用水都来自寒冷地区,而气候变暖将在寒冷地区造成类似的严重影响。2016年2月发表在《气候变化》杂志

上的一份研究报告指出,到2050年,将有5亿至31亿人面临气候变化造成的水资源短缺加剧的问题。

新方略

水科学界该如何应对,如何提供解决上述问题所需的认知和决策支持工具?进展缓慢的渐进式科学无法胜任这项工作,这里也容不下一切照常的态度。我们需要放眼全球,确定整体范围,明确战略重点。

首先,面对前所未有的环境变化和社会变化,我们越来越需要通过科学方式深入了解水环境。这是跨学科问题。例如,要预测加拿大西部今后的河流流量,需要了解生态系统和农业如何应对气候变化。

关于未来气候的预测,取决于人们对陆地—大气相互作用的变化情况的认识,例如北方灌木苔原地带的植物生长,植被、特别是灌木的扩张将吸收越来越多的太阳能,从而加剧全球变暖。

关于未来,我们唯一可以肯定的是,气候、人类社会经济发展以及这二者之间的相互关系都将带有高度不确定性。

我们必须设法驾驭这种不确定性。考虑到从地方到全球层面的水资源系统极其复杂,而且与土地、能源和粮食系统相互依存,要管理这种不确定性,需要采用比过去更具适应性和灵活性的策略。过去不再是通向未来的可靠指南。

我们需要分析脆弱性,采用支持复原力的策略。所谓复原力,就是一个系统吸收外界冲击,并且在不改变现有状态的情况下持续再生的能力。

跨学科方法

例如,人们普遍认识到,气候影响评估科学与水资源长期规划或气候适应之间存在脱节。一般情况下,要使科学能够切实有效地提供解决方案, 就必须处理与决策者有关的问题,及时为用户提供实用工具,并且吸收用户的意见。后者为解决围绕当前水资源管理存在政治争议的重大社会问题提供了必要的可信度与合法性。

由此可见,科学家务必要认识到所有利益攸关方的参与是一种必要, 而不是一个选项。

在新型研究模式中,研究人员应对社会过程——科学与政策之间的有效互动和互惠互利——有着透彻的了解。

应该认识到,当地利益攸关方是重要的知识来源。例如,土著部落对于本族土地及其与各种自然力量的相互作用,有着世代相传的深厚知识(参阅本期“广角”栏目)。我们必须利用这些知识来丰富科学。因此,作为加拿大全球水资源未来方案的一部分,我们在2018年4月与加拿大土著民族共同发起了一个项目,合作制订研究战略,协助解决土著社区面临的水问题。

归根结底,供水保障的主要问题在于治理。因此,最重要的是由谁掌握决策权(以及如何作出决策)。

如果说对于水资源变化的科学认识和预测是一项重大科学挑战,那么水资源管理也是如此。进入 21 世纪,供水保障既是科学问题,也是社会问题。因此,我们需要一种新的跨学科方法, 将自然科学与社会科学联系起来。

总而言之,要预防重大水危机, 我们需要开发新的科学知识,了解涉及人与自然关系的水资源系统的演变; 创建新的跨学科科学合作模式,了解这些系统的相互关联及其社会影响;将当地知识带入科学研究,满足用户需求;建立更加有效的机制,将科学知识转化为社会行动。

 

联合国教科文组织《信使》杂志谨以此文纪念3月22日世界水日

 

延伸阅读

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更多信息 

世界水评估计划 (UNESCO WWAP)

世界水资源开发报告 (WWDR 2018)

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图片:Anastasia Mityukova