國際水文科學(xué)協(xié)會的23個(gè)未解決問題

國際水文科學(xué)協(xié)會（IAHS）根據(jù)水文工作群體對未來協(xié)同努力的需求于 2017年發(fā)起一項(xiàng)倡議——確定水文領(lǐng)域的未解決主要問題。IAHS 通過網(wǎng)上征集和先后 2 次研討會，對收集到的大量潛在的科學(xué)問題進(jìn)行了排序和整合，并仿照德國數(shù)學(xué)家大衛(wèi)?希爾伯特于 1900年在巴黎舉行的第二屆國際數(shù)學(xué)家大會上提出的 23 道 20世紀(jì)最重要數(shù)學(xué)問題的形式，公布了未來水文領(lǐng)域的 23個(gè)未解決問題。盡管參與者的建議存在差異（參與的科學(xué)家就有 230 名之多），但這 23個(gè)未解決問題揭示了水文行業(yè)關(guān)注的和學(xué)科需要的問題（以群體合力來研究），而非對已有工作的徹底擯棄或轉(zhuǎn)向。這些未解決問題的焦點(diǎn)在于：1）不同空間和時(shí)間尺度上水文變化的過程和因果關(guān)系；2）人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)境變化引出新的關(guān)注，即環(huán)境變化在水文學(xué)科內(nèi)各界面之間、不同學(xué)科之間是如何跨邊界傳遞的？3）不斷擴(kuò)張的人類活動衍生出的一系列問題，即在水管理問題日益復(fù)雜的大環(huán)境中，人與自然之間是如何相互作用的？水循環(huán)又如何反映這樣的作用？IAHS 希望這 23個(gè)未解決問題能幫助引導(dǎo)未來水文領(lǐng)域的研究方向。

IAHS 23個(gè)未解決問題按以下 7個(gè)主題分類如下（排名不分先后）：

● 時(shí)間的可變性和變化

1.在氣候和環(huán)境變化的條件下，水文循環(huán)是否存在區(qū)域性加速或減速現(xiàn)象？是否存在臨界點(diǎn)（不可逆轉(zhuǎn)的變化）？

2.在暖化的氣候條件下，寒冷地區(qū)的徑流和地下水如何變化（例如冰川融化和永久凍土解凍）？

3.氣候變化和水資源開發(fā)利用改變干旱半干旱地區(qū)季節(jié)性河流和地下水的機(jī)制是什么？

4.土地覆被變化和土壤擾動對地球表面水和能通量的影響是什么？對由此產(chǎn)生的地下水補(bǔ)給的影響又是什么？

● 空間的可變性和尺度

5.造成徑流、蒸發(fā)、地下水和物質(zhì)通量（碳和其他養(yǎng)分、泥沙）及其控制因素（如降雪機(jī)制、干旱、作用系數(shù)）敏感度的空間異質(zhì)性和均勻性的原因是什么？

6.流域尺度的水文規(guī)律是什么？它們?nèi)绾坞S空間尺度變化？

7.為什么多數(shù)土壤優(yōu)勢流是跨多個(gè)尺度的？這種行為與關(guān)鍵帶如何共同演化？

3.2.2 數(shù)據(jù)獲取測試 該部分是測試?yán)ハx生境移動監(jiān)測軟件的數(shù)據(jù)獲取功能模塊在連接Bmob后端云服務(wù)器后能否正常監(jiān)聽到數(shù)據(jù)庫的更新，并將更新的數(shù)據(jù)獲取下來，步驟如下：

8.為什么河流會相當(dāng)快速地響應(yīng)降水輸入（當(dāng)流域存在“老水”時(shí)）？陸地水循環(huán)中水在流域的運(yùn)移時(shí)間分布是什么？

● 極值的可變性

9.洪水多發(fā)期和干旱多發(fā)期是如何產(chǎn)生的？它們正在變化嗎？如果在變，原因何在？

10.為什么某些流域的徑流極值對土地利用/覆被和地貌變化比其他流域更敏感？

11.為什么雨雪混合時(shí)會產(chǎn)生異常的徑流？什么條件和什么時(shí)間會發(fā)生這種情況？

● 水文學(xué)界面

12.控制“山坡-河岸-河流-地下水”之間相互作用的過程是什么？這些要素何時(shí)相連？

13.控制跨界地下水流量的過程是什么（例如：地下水補(bǔ)給、區(qū)間流域通量和向海洋的排放量）？

15.最新引起關(guān)注的污染物范圍、趨勢和影響如何？如何清除或滅活地下微生物病原體？

● 觀測和數(shù)據(jù)

16.如何利用創(chuàng)新技術(shù)觀測不同時(shí)空尺度地表和地下的特性、狀態(tài)和通量？

17.與“軟數(shù)據(jù)”（來自非水文專業(yè)人員的定性觀測、數(shù)據(jù)挖掘等）相比，傳統(tǒng)水文觀測的價(jià)值是什么？在什么條件下可以用空間數(shù)據(jù)替代時(shí)間數(shù)據(jù)？

18.如何從已有數(shù)據(jù)中提取有關(guān)人類和水系統(tǒng)的信息，以便為“社會水文模式”和概念化的構(gòu)建過程提供信息？

● 建模方法

19.如何調(diào)整水文模型使之能推測包括植被動態(tài)變化的變化條件？

20.我們?nèi)绾文芘逅念A(yù)報(bào)中的模型結(jié)構(gòu)、參數(shù)、輸入的不確定性？如何才能降低這些不確定性？

● 與社會的界面

21.如何將水文預(yù)報(bào)中的確定性（不確定性）通過溝通傳遞給決策者和公眾？

22.與水管理相關(guān)的社會目標(biāo)（例如：水、環(huán)境、能源、食品、健康）之間的協(xié)同和權(quán)衡是什么？

23.水在移民、城市化和人類文明發(fā)展中的作用是什么？當(dāng)代水管理能從中獲得什么啟示？

編譯自Twenty-three unsolved problems in hydrology（UPH）–a community perspective，2019年收錄于《水文科學(xué)雜志》，作者 Günter Bl?schl, Marc F.P.Bierkens, Antonio Chambel 等。