中國工程院院士、水利部應(yīng)對氣候變化研究中心主任張建云：氣候變化對國家水安全的影響及減緩適應(yīng)策略

張建云中國工程院院士、水利部應(yīng)對氣候變化研究中心主任

在地球運動的漫漫歷史中，受自然氣候波動和人為因素影響，氣候總在不斷變化。《聯(lián)合國氣候變化框架公約》將“氣候變化”定義為“經(jīng)過相當(dāng)一段時間的觀察，在自然氣候變化之外，由人類活動直接或間接地改變?nèi)虼髿饨M成所導(dǎo)致的氣候改變”。該定義將因人類活動而改變大氣組成的“氣候變化”與歸因于自然原因的“氣候變率”區(qū)分開來。世界氣象組織（WMO）和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）于1988年建立的政府間氣候變化專門委員會（IPCC）認(rèn)為，“氣候變化”是指氣候平均狀態(tài)統(tǒng)計學(xué)意義上的巨大改變或者持續(xù)較長一段時間（典型的為30年或更長）的氣候變動。在IPCC的使用中，“氣候變化”一詞是指氣候隨時間的任何變化，無論其原因是自然變率還是人類活動影響，有別于《聯(lián)合國氣候變化框架公約》中的用法。

一、氣候變化及AR6主要評估結(jié)論

1.IPCC-AR6-自然科學(xué)基礎(chǔ)主要結(jié)論

2021年8月9日，IPCC發(fā)布第六次評估報告（AR6）第一工作組報告《氣候變化2021：自然科學(xué)基礎(chǔ)》。其主要結(jié)論包括：

①全球變暖仍在持續(xù)。2020年全球平均溫度較工業(yè)化前水平（1850—1900年平均值）高出1.2℃，2011—2020年是1850年以來最暖的10年。2020年，亞洲陸地表面平均氣溫比常年值（1981—2010年氣候基準(zhǔn)期）偏高1.06℃，是20世紀(jì)初以來的最暖年份。

②到2040年，地球溫升將超過1.5℃。預(yù)計未來20年（2040年前后），地球表面變暖將達(dá)到1.5℃或1.6℃。

③確認(rèn)是人類活動導(dǎo)致氣候變暖及極端天氣。人類活動已造成氣候系統(tǒng)發(fā)生了前所未有的變化。1970年以來的50年是過去2000年以來最暖的50年；2019年全球二氧化碳濃度達(dá)410 ppm（1 ppm為百萬分之一，每百萬個干空氣氣體分子中所含該種氣體分子數(shù)），高于200萬年以來的任何時候。2011年至2020年全球地表溫度比工業(yè)革命時期上升了1.09℃，其中約1.07℃的增溫是人類活動造成的。

④地球氣候正接近不可逆轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)折點。“全球變暖程度越高，發(fā)生低可能性、高影響結(jié)果的概率就越大。不排除氣候系統(tǒng)的突變反應(yīng)。”

2.IPCC-AR6-影響、適應(yīng)和脆弱性主要結(jié)論

2022年2月28日，IPCC發(fā)布第六次評估報告第二工作組報告《氣候變化2022：影響、適應(yīng)和脆弱性》。其核心概念是風(fēng)險來自脆弱性、暴露度以及危害的相互作用。報告的基本認(rèn)識和核心結(jié)論包括：

①人類溫室氣體排放引起的氣候變化，正在廣泛地影響自然和人類社會，導(dǎo)致?lián)p失和破壞，并帶來嚴(yán)峻的、不可逆轉(zhuǎn)的風(fēng)險，包括威脅生命安全、破壞糧食生產(chǎn)、破壞自然和減少經(jīng)濟增長。

②氣候變化是對人類福祉和地球健康的威脅，“如果適應(yīng)和減緩氣候變化的全球行動有任何進一步拖延，都將導(dǎo)致人們錯過一個短暫且正在迅速關(guān)閉的機會窗口，錯失為所有人提供一個可居住和可持續(xù)未來的機會”。

③報告強調(diào)，“與更高的升溫水平相比，為將全球升溫限制在接近1.5℃而采取的近期行動，將大大降低人類系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)中與氣候變化有關(guān)的預(yù)計損失和損害，但不能完全消除它們”。

④氣候變化造成的損失和損害將隨著持續(xù)變暖而迅速增加，在許多情況下帶來人類和自然無法適應(yīng)的風(fēng)險。如果按照目前的減排承諾采取行動，全球升溫的水平仍將威脅糧食生產(chǎn)、水供應(yīng)、人類健康、沿海居住區(qū)、國民經(jīng)濟和自然界中的大部分生物。盡快減排將是避免這些后果的唯一途徑。

⑤適應(yīng)氣候變化可以保障人類的安全和福祉，也可以減少氣候變化帶來的風(fēng)險，但缺乏足夠的資金支持。同樣值得注意的是，適應(yīng)并不能代替減排：如果全球持續(xù)變暖，世界將面臨越來越多人類根本無法再適應(yīng)的變化。

3.IPCC-AR6-減緩氣候變化主要結(jié)論

2022年4月4日，IPCC發(fā)布第六次評估報告第三工作組報告《氣候變化2022：減緩氣候變化》。其主要結(jié)論包括：

①限制全球變暖，所有部門都需要深度減排。

②控制全球溫升，未來幾年是關(guān)鍵。將全球變暖控制在不超過工業(yè)化前1.5℃以內(nèi)，需要全球溫室氣體排放在2025年前達(dá)到峰值，并在2030年前減少43%。與此同時，甲烷排放也需要減少約1/3。如果要將全球變暖控制在不超過工業(yè)化前2℃以內(nèi)，需要大約在21世紀(jì)70年代初實現(xiàn)全球二氧化碳凈零排放，即“碳中和”；而如果要將全球變暖控制在不超過工業(yè)化前1.5℃以內(nèi)，則需要在21世紀(jì)50年代初實現(xiàn)全球二氧化碳凈零排放。

③欲將全球變暖控制在不超過工業(yè)化前1.5℃以內(nèi)，必須現(xiàn)在就要采取行動。

二、氣候變化對國家水安全的影響

1.地表溫度

中國是氣候變化的敏感區(qū)和影響顯著區(qū)，升溫速率明顯高于同期全球平均水平。根據(jù)《中國氣候變化藍(lán)皮書2021》，1951—2020年，中國地表年平均氣溫呈顯著上升趨勢，升溫速率0.26℃/10a。1901年以來的10個最暖年份中，除1998年外，其余9個均出現(xiàn)在21世紀(jì)。西北、華北、東北和青藏高原為變暖最為顯著的區(qū)域。

2.降水

1961—2018年，中國面平均降水量總體呈現(xiàn)非顯著性增加趨勢，平均增速4.2 mm/10a。空間分布上，東南、西部和東北降水量增加，自西南到東北存在一個降水減少的條帶，貫穿珠江上游、長江中游、淮河上游、黃河中下游、海河流域和遼河大部分區(qū)域。水資源一級區(qū)降水分布有顯著變化。2001—2019年西北諸河年均降水量較1956—2000年增加9.2%（絕對增量約30 mm）；遼河區(qū)、海河區(qū)、黃河區(qū)、淮河區(qū)等均呈小幅減少；其他各一級區(qū)變幅不大。

科學(xué)全面理解西北地區(qū)暖濕化。西北地區(qū)西部氣候變暖變濕“信號”明顯，但東西部存在明顯差別。不能把西北地區(qū)東部與西部混為一談，不能夸大西北地區(qū)當(dāng)前的氣候變濕趨勢對該區(qū)域氣候的改變。目前的變濕只是量上的變化，尚不足以改變西北地區(qū)冷涼干旱的基本氣候狀態(tài)，在可預(yù)期的時間內(nèi)也不可能形成溫暖濕潤的氣候環(huán)境。西北地區(qū)西部氣候變暖，造成的高山冰川和積雪消融加快，對降水增加有所貢獻(xiàn)，但由于氣溫升高，增加了蒸發(fā)，降水增加的相當(dāng)部分變濕效應(yīng)會被無效蒸發(fā)增加所抵消，故變濕程度會比想象的小。

3.河川徑流

北方河流徑流量總體上呈現(xiàn)顯著性減少，海河、黃河、遼河尤甚。20世紀(jì)80年代前后兩個水文系列比較，海河流域?qū)崪y河川徑流量減少30%～70%。

4.水資源安全

地表水資源量在海河、遼河、黃河中下游、淮河等流域減少顯著。根據(jù)第二次全國水資源調(diào)查評價成果，20世紀(jì)80年代前后比較，我國地表水資源量在海河減少40%，黃河中下游、淮河減少14.5%，遼河流域減少10.5%。十大水資源分區(qū)中，除西南諸河流域外，干旱面積都在持續(xù)擴大。溫度、濕度和降水變化對農(nóng)業(yè)灌溉需水影響顯著。溫度變化（積溫）將影響作物的生育期和需水過程，如溫度上升1℃，冬小麥凈灌溉需水約增加2%~3%；降水變化還改變了有效降水及降水與需水過程的時配關(guān)系。環(huán)境溫度升高導(dǎo)致工業(yè)冷卻用水增加。初步研究表明，環(huán)境溫度上升1℃，工業(yè)冷卻用水將提升1%～2%。

5.防洪安全

近年來流域性大洪水接連發(fā)生。2020年長江上游發(fā)生特大洪水，三峽水庫出現(xiàn)了建庫以來最大的入庫流量（72 000 m3/s）；2021年黃河中下游地區(qū)發(fā)生歷史罕見秋汛洪水。

城市洪澇問題越來越突出。2012年，北京“7·21”特大暴雨最大小時雨量110.3 mm，超過百年一遇的設(shè)計暴雨，暴雨洪澇導(dǎo)致79人遇難。2016年，河北省邢臺市強降雨雨量超過“63·8”和“96·8”，為歷史極值。2021年7月17—23日河南省遭遇歷史罕見特大暴雨，其中鄭州市7月20日16時至17時最大小時雨量達(dá)201.9 mm，突破1951年鄭州氣象站建站以來的歷史記錄，最大1天、最大3天雨量都達(dá)到歷史極值的3.5倍以上，因災(zāi)死亡失蹤380人，直接經(jīng)濟損失達(dá)409億元。

城市洪澇成因分析：

①全球變暖。在全球氣候變化影響下，由于溫度上升，導(dǎo)致蒸發(fā)增加，水分循環(huán)加快，強暴雨呈現(xiàn)增多趨強態(tài)勢；

②快速城鎮(zhèn)化導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)和雨島效應(yīng)日益增強，城市強暴雨增加；

③下墊面變化改變了流域產(chǎn)匯流規(guī)律，容易產(chǎn)生城市洪澇；

④地下空間無序低標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)加劇了城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險，是城市洪澇的高風(fēng)險區(qū)；

⑤監(jiān)測預(yù)警落后，預(yù)警手段和應(yīng)急管理薄弱也是洪澇成災(zāi)的重要因素。

沿海海平面上升。根據(jù)《2021年中國海平面公報》，我國沿海海平面變化總體呈波動上升趨勢，1980—2021年上升速率為3.4 mm/a，高于同時段全球平均水平，2021年較常年高84 mm，為1980年以來最高。海平面上升帶來風(fēng)暴潮倒灌加強，海堤防御標(biāo)準(zhǔn)明顯降低，對數(shù)億沿海居民產(chǎn)生了重大影響，加大了其對熱帶氣旋的脆弱性。

6.工程安全

氣候變化對工程安全主要有兩方面的影響：

一是氣候變化對工程水文計算（設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和運行管理）的影響?，F(xiàn)行工程水文設(shè)計規(guī)范是基于“一致性”條件下的工程水文計算方法，而在氣候變化及人類活動影響下，水文序列的一致性被破壞，上述假設(shè)不再成立，水文計算方法已不再適用。

二是溫度變化對工程材料特性的影響。長歷時高溫干旱對水工材料特性產(chǎn)生直接的影響。干旱強度的影響：在180 d持續(xù)干旱試驗周期內(nèi)，相對濕度從60%下降到10%，水工混凝土的干縮率增長167.2%，含水率損失增大66.6%，干旱脆性系數(shù)增長13.9%。溫度的影響：10%相對濕度情況下，溫度從20℃升高到50℃，經(jīng)過180 d持續(xù)干旱試驗后，水工混凝土的干縮率增長43.6%，干旱脆性系數(shù)增長6.4%，干裂風(fēng)險增加，內(nèi)部微裂縫增多。

三、氣候變化應(yīng)對策略

應(yīng)對氣候變化風(fēng)險的兩種主要方式，一是減緩氣候變化，通過節(jié)能減排早日實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)；二是適應(yīng)氣候變化，節(jié)約用水，減少需求壓力；強化能力，提升系統(tǒng)韌性。

在減緩氣候變化方面。2020年9月22日，國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上代表中國政府提出：“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”；同年12月12日，習(xí)近平主席在氣候雄心峰會上通過視頻發(fā)表題為《繼往開來，開啟全球應(yīng)對氣候變化新征程》的講話，宣布“到2030年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達(dá)到25%左右，森林蓄積量將比2005年增加60億立方米，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達(dá)到12億千瓦以上”。國家制定了“十四五”碳減排的十大措施。

在適應(yīng)氣候變化方面。從供給側(cè)方面提升和優(yōu)化區(qū)域水資源的承載力，從需求側(cè)方面進行結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)約用水，降低需求壓力。

1.減緩需求壓力

水資源剛性需求依然壓力很大。2001—2019年，全國供水量從5 567億m3增加到6 021億m3，年均增長0.43%。其中，地表水供水量增加532億m3，地下水供水量減少160億m3，其他水源增加83億m3。

要讓節(jié)水成為國家意志和全民行動。黨的十九大報告提出，“推進資源全面節(jié)約和循環(huán)利用，實施國家節(jié)水行動，降低能耗、物耗，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)和生活系統(tǒng)循環(huán)鏈接。”節(jié)水是解決我國水資源短缺問題的根本出路，是綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的重要途徑，是“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水思路的重要內(nèi)容。實施國家節(jié)水行動是源于實踐的制度創(chuàng)新。

實行最嚴(yán)格水資源管理制度。嚴(yán)守用水總量控制、用水效率控制、水功能區(qū)限制納污“三條紅線”。

強化水資源承載能力剛性約束。加強水資源消耗總量和強度控制，健全用水總量、用水強度控制指標(biāo)體系，嚴(yán)控河湖開發(fā)強度和地下水超采。堅持以水定需，促進經(jīng)濟社會發(fā)展與水資源承載能力相均衡；開展流域和區(qū)域水資源承載能力評價，劃定水資源超載區(qū)、臨界超載區(qū)和平衡區(qū)，實行不同管控措施。實行嚴(yán)格的水資源管控，嚴(yán)格控制水資源短缺地區(qū)、生態(tài)脆弱地區(qū)發(fā)展高耗水項目；嚴(yán)格執(zhí)行建設(shè)項目水資源論證制度。嚴(yán)格取水管理，依據(jù)用水總量控制指標(biāo)和用水定額，科學(xué)核定用水戶取用水規(guī)模。

大力推進高效節(jié)水農(nóng)業(yè)。加快農(nóng)業(yè)節(jié)水工程建設(shè)；推廣農(nóng)機農(nóng)藝和生物節(jié)水措施。

全面提升工業(yè)節(jié)水水平。加強工業(yè)綠色發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級；加強工業(yè)節(jié)水技術(shù)改造；加強工業(yè)園區(qū)水循環(huán)利用。

創(chuàng)建綠色節(jié)水生活方式。推廣普及生活節(jié)水器具；全面強化公共領(lǐng)域和服務(wù)業(yè)節(jié)水。

深化水價改革，發(fā)揮市場機制作用。深入推進農(nóng)業(yè)水價綜合改革；全面推行城鎮(zhèn)居民用水階梯水價制度；深入推進水資源費改稅改革。

2.提升水系統(tǒng)韌性

建設(shè)國家水網(wǎng)。優(yōu)化資源配置，實現(xiàn)水資源與經(jīng)濟社會的協(xié)調(diào)發(fā)展。

拓展水源。加大非常規(guī)水利用，提高供水保障率；加強流域防洪調(diào)控工程建設(shè)，優(yōu)化水庫調(diào)度，動態(tài)控制水庫汛期限制水位，提高洪水資源化利用率；加強中水利用率；加強海水淡化與利用。

加強流域洪澇災(zāi)害防御能力的建設(shè)。

應(yīng)用先進傳感、通信等現(xiàn)代信息技術(shù)，建立天地空立體水文氣象汛期信息監(jiān)測系統(tǒng)；應(yīng)用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，研發(fā)精細(xì)化、高精度、智慧化的洪水預(yù)報及調(diào)度系統(tǒng)；加強大江大河控制性工程建設(shè)和流域行蓄洪的建設(shè)，增強流域洪水的調(diào)蓄能力；全面普查復(fù)核變化環(huán)境下沿海海堤防洪防風(fēng)暴潮標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)編制全國海堤建設(shè)規(guī)劃，全面提升我國海堤防洪標(biāo)準(zhǔn)，提高風(fēng)暴潮防御的能力。

加強城市防洪除澇排水基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。加快海綿城市建設(shè)，從源頭減少洪澇水風(fēng)險。因地制宜形成“源頭減排、管網(wǎng)排放、蓄排并舉、超標(biāo)應(yīng)急”的城市排水防澇工程體系，給洪水以出路，給澇水以空間。提升城市生命線工程防護標(biāo)準(zhǔn)，在超出城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)的降雨條件下，城市生命線工程等重要市政基礎(chǔ)設(shè)施功能不喪失，基本保障城市安全運行。

四、小 結(jié)

①節(jié)能減排，應(yīng)對氣候變化是全球的意志和行動?！栋屠鑵f(xié)定》是人類在應(yīng)對氣候變化領(lǐng)域的一個重要里程碑。

②應(yīng)對氣候變化，實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展，一方面要減少溫室氣體的排放，減緩氣候變化的進程和影響，一方面要增強抵御氣候變化影響的能力建設(shè)，提升系統(tǒng)的韌性和適應(yīng)能力。

③中國政府一直高度重視氣候變化及其帶來的環(huán)境問題，采取了一系列行動和舉措。習(xí)近平總書記強調(diào)，中國將以新發(fā)展理念為引領(lǐng)，在推動高質(zhì)量發(fā)展中，促進經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，為全球應(yīng)對氣候變化作出更多貢獻(xiàn)。

④應(yīng)對氣候變化不僅僅是國家和政府的事情，每個公民都有義務(wù)和責(zé)任，節(jié)能、節(jié)糧、節(jié)水，構(gòu)建綠色的生活方式，建立節(jié)約型社會。

⑤解決氣候變化及其環(huán)境問題，需要技術(shù)、需要資金，任重道遠(yuǎn)。我們要有信心，更要從自己、從今天做起。