生态警示◎ 全球变暖下的水资源危机
2020-06-17 生态经济杂志社 易碳家
      2020年3月,联合国气象部门发布的一份最新研究报告显示:在过去的100年间,全球用水量增长了6倍,现在仍以每年约1%的速度持续增长。而受全球气候变暖的影响,全球水资源危机进一步加剧,报告估计到2050年,全球或将有超过一半以上的人口面临水资源短缺的困境。全球气候变暖是温室效应不断积累,地球大气系统吸收和释放能量失衡导致的自然气候现象,谈到它,人们往往会将其与极端气候、冰川消融、海平面上升联系在一起,气候变暖打破了全球持续稳定的水系统循环系统,进一步加剧了全球本已失衡的水资源分布,致使全球水资源危机的扩大和加深。水是生命之源,是人类生存和发展的基础,为了保证人类文明的永续长存,全球各国应从“人类命运共同体”的战略高度出发,共同采取行为,肩负起拯救人类自己的重担。
 
水资源与水资源危机
 
水是地球上所有生物生命的源泉,没有了水,地球将失去活力。世界气象组织和联合国教科文组织将水资源定义为:可资利用或有可能被利用的具有足够数量和合适质量且能满足某一地区一定时间内具体利用需求的水源。地球水资源主要包括三大组成部分,第一是地表水,地表水是地球自然降水或冰雪消融累积而成,主要包括河流、湖泊或淡水湿地。第二是地下水,主要包括储存于包气带以下的底层空隙包括岩石孔隙、裂隙和溶洞中的水。第三是海水淡化,相对而言海水淡化成本较高,主要应用于波斯湾等地区,但是随着太阳能海水淡化技术的发展,海水淡化的成本也逐渐降低,正在引起人们的持续关注。
水资源在人类的生产和生活中有着广泛的应用,同时我们也要意识到全球水资源是有限且分布不均匀的。地球表面的72%被水覆盖,其中包括71%的海洋面积和1%的陆地水域面积。由于海水无法被直接利用,因此地球上可被人类直接使用的淡水资源非常有限,据统计,地球淡水资源仅占所有水资源的0.5%,而这仅有的占比0.5%的淡水资源中有将近70%是分布在地球两极和格陵兰冰层中的,其余则多是土壤水分或深层次地下水,几乎不能被人类利用。因此,地球上看似取之不尽用之不竭的水资源,其实能真正被人类直接利用的只有约0.007%。同时,地球上有限的水资源还呈现不均匀分布特征。比如,作为径流模数最高的大洋洲,其径流模数甚至达到亚洲径流模数的5倍之多。此外,相关统计数据也显示全球水资源拥有量前9个国家所拥有的淡水资源占全球淡水资源的60%,而其他200多个国家和地区则只能使用剩余的40%的淡水资源。这些数据都深刻地反映出了地球水资源分布的不均衡。
有限且分布不均衡的水资源为全球水资源危机埋下了隐患。随着人类工业生产和生活需求的不断扩大,世界范围内的用水量正在高速增长。根据联合国水资源组织的统计,20世纪初全球每年用水量为4000亿立方米,到20世纪80年代,则增加到每年30000亿立方米。自20世纪80年代起,由于人口增加、社会经济发展等多重因素共同作用,全球用水量每年都以1%的速度逐渐增加,而到21世纪初全球每年用水量已增到6000亿立方米。用水量的飞速攀升,引发了全球范围内的水资源短缺问题。国际社会根据人均水资源拥有量将水资源短缺划分为四个等级,其中将人均年水资源拥有量低于3000立方米定为轻度缺水,低于2000立方米为中度缺水,低于1000立方米为重度缺水,而低于500立方米时则是极端缺水状态。现阶段,全球约有15亿人面临淡水不足问题,其中有3亿人面临极度缺水问题,如果以水资源消耗速度推测,到2025年,全球将有40个国家和地区淡水严重不足,到2050年,全球用水量将比现在增加20%~30%,将会有超过20亿人口面临水资源严重短缺问题。更令人痛心的是,即使在非常有限且分布不均匀的情况下,人类的水资源污染和浪费现象仍然十分严重。工业生产的污水、农业耕作中的化肥农药很多都未经处理,直接排入地表径流,使得有限的地表和地下淡水资源被大量污染,引发了水质性缺水问题。
随着人类无节制的温室气体排放,引发了全球热量吸收和放射循环模式的失衡,导致了全球气候变暖,这进一步打破了全球水循环系统,导致了水旱灾害频发,进一步加剧了全球水资源危机。可以说,气候变暖使得已然严峻的全球水资源短缺问题更加危急。
 
全球变暖与水资源危机
 
全球气候变暖正在日趋严重,其危害也日渐显现。2020年3月10日,联合国秘书长古特雷斯与世界气象组织秘书长佩蒂瑞• 塔拉斯共同发布了由世界各国气象、水文部门和科研机构共同编写的《2019年全球气候状况声明》(以下简称《声明》)。《声明》显示,2019年是有气象记录以来温度第二高的年份,2015年至2019年是有记录以来最热的5年,2010年至2019年是有记录以来最热的10年。到2019年年底,全球平均气温比工业前水平高出了1.1℃,这一数值仅次于2016年创下最高纪录。《声明》中的统计数据说明全球气候变暖仍在持续,并丝毫没有减缓的迹象。受气候变暖的影响,全球自然生态系统正在发生显著改变,陆地和海洋热量持续增加、冰川消融加速,海平面上升,海水含氧量持续减少且酸化趋势不减。气候变暖改变了全球热量和水分循环,在全球范围内引发了日渐频繁的极端气候事件。
 
气候变暖从根本上改变了全球热量和水分的循环和平衡,并进一步加剧了全球水资源危机。非洲大陆处于低纬度地区,日照阳光充足,气候干旱炎热蒸发量大,非洲有超过三分之二的土地为干旱或半干旱区域,是世界上仅次于大洋洲的第二大干旱大陆。非洲长久以来饱受水资源短缺的困扰,在撒哈拉以南非洲的8亿人口中,有超过3亿人年人均用水量低于1000立方米,处于严重缺水状况。据相关数据统计显示,非洲有超过25%的人口每次取水时长超过半小时,而在撒哈拉以南非洲地区这一情况更加严重,这形象地说明了非洲地区的水资源短缺问题。此外,由于受污染影响及净水设备限制,卫生干净的水源在非洲更是少之又少,联合国的统计数据表明,每小时有115名非洲人死于污染水源引发的疾病。更令人担忧的是,非洲不断增长的人口会持续加大该地区的水资源短缺问题。根据2017年法国国家人口研究所发布的报告显示,非洲地区的妇女生育率几乎都在3.0以上,显著高于世界平均水平,随着非洲婴儿和儿童死亡率的降低,未来非洲人口仍将快速增加,预计到2050年非洲人口将从现在的12亿增长到25亿。届时,本就水资源短缺的非洲大陆必然将面临更加严峻的水资源危机。在气候变暖的影响下,非洲的干旱状况更加严重,在北非,根据汇总的3年卫星图像显示,摩洛哥的第二大水库买迈西拉水库的面积已经缩小了60%以上,这使得当地的水资源短缺问题进一步加剧。而在南非,2019年年初的干旱,使得开普敦的水库储水几乎枯竭耗尽。南非约翰内斯堡坦博国际机场的一幅巨大公益广告贴画上,大大的水龙头滴出小小的一滴水,警醒这里的人们不要让它成为最后一滴水。气候变暖,无论是在当下还是在未来都将深刻的地影响着非洲的水资源危机走向。
除非洲大陆外,中东地区、印度、巴基斯坦、墨西哥和智利等国家和地区也都面临严重的水资源短缺问题。2019年8月世界资源研究所最新发布的研究报告显示,印度在水资源的使用和管理方面面临严峻挑战。在全球最缺水的国家排名中,卡塔尔、以色列和黎巴嫩位列前三,印度位列第十三位。印度大部分地区的年人均水资源拥有量低于500立方米 ,处于极端缺水困境中。2019年位于印度东南沿海的泰米尔纳德邦降水量比往年同期减少了29%,根据印度《经济时报》的报道:泰米尔纳德邦的干旱从2016年开始,已持续3年之久,作为该邦首府的金奈(印度第四大城市)也面临着相当严峻的水资源危机,该市的水库已经基本枯竭 ,蓄水量低于其总容量的1%以下。2019年12月,印度中央水资源委员会发布报告称,在印度有超过20%的地下水资源因过度开采而面临枯竭。除印度外,北美洲的墨西哥也面临着与印度同样严峻的问题。在墨西哥32个州中有15个州面临极度缺水问题,世界资源研究所研究员霍夫斯特指出,墨西哥首都墨西哥城的供水系统极其脆弱,墨西哥城聚集了2200万人口,占整个墨西哥人口的五分之一,在这里水是奢侈品,人们几乎要花20%的收入用于获得水。
世界水理事会主席卢瓦克•福雄将西班牙南部、巴基斯坦和非洲之角围成的三角形区域称之为“口渴三角”,估计这一区域有数亿人口面临缺水问题。其中中东和北非地区大都处于极度缺水级别,预计到2040年,在全球最缺水的33个国家中,将有14个位于中东和北非地区。
全球气候变暖,加剧了全球水资源分配的不均衡问题,使得原本干旱的地区更加干旱少雨,进一步加重了这些地区的水资源危机。而当水资源成为一种稀有资源时,可能会引发潜在的国家和地区间冲突和争端,未来部分水资源短缺地区可能面临潜在的人道主义危机。在以色列、利比亚、也门、阿富汗和伊拉克等国家,都面临着潜在的水资源冲突和争端。
 
全球气候变暖与降水分布
 
全球变暖使全球降水量重新分配,从根本上形成了全球变暖与水资源危机的响应机制。在几十亿年的地球生态演变过程中,各个地区形成了相对稳定的热量和降水模式。随着全球气候变暖,原有的相对稳定的全球气候模式被打破,相应的全球各地的降水量也被重新分配,也就从根本上影响了不同地区的水资源的总量。
影响地区降水的因素非常复杂,包括海陆位置、大气环流、地形、洋流、植被、水文、人类活动等。气候变暖主要通过大气环流和洋流两个因素影响全球降水。全球气候变暖改变了全球大气热量分布模式,在新的全球热量平衡模式下,原有的相对稳定的大气环流模式被破坏,新的大气环流模式逐渐形成。大气环流模式的改变,影响了大气中水汽的流向,最终影响全球降水模式。
除了大气环流,全球气候变暖还影响了全球洋流模式。洋流主要分为摩擦流、梯度流和潮流。摩擦流主要是由全球风场驱动,在盛行风与水面的摩擦下,推动大洋上层海水运用,受海水重力影响,上层海水运动受到风力大小影响,随着深度增加,海水运动力逐渐减小。这种受盛行风作用引发的摩擦流也被称为风海流。梯度流包括倾斜流、密度流和补充流。其中由于海水温度、盐度不同,使得海水密度分布不均匀,从而引起密度高、温度低的海水下沉,密度低、温度高的海水上浮,从而形成梯度流。潮流主要是指海水受月球、太阳的引力作用而产生的海水周期性运动。
全球气候变暖,主要影响摩擦流和梯度流。在上一部分已经提到,气候变暖影响了全球大气环流,大气环流的改变必然会改变全球盛行风的风向,而盛行风是摩擦流的主要动力源,当作为动力源的盛行风发生风向转变时,也必然会带动摩擦流的流向改变。在全球气候变暖情景下,梯度流也发生了改变。气候变暖,导致海水温度提升,改变了海洋冷、热海水交融模式。同时,气候变暖导致南北两极及格陵兰岛冰川消融,降低了这些地区海水的盐度和密度,随着海洋盐度、密度、温度的改变,全球梯度流也发生改变。全球洋流模式的改变,进一步影响了全球降水模式和结构。
通过大气环流和洋流模式的改变,气候变暖和全球降水建立了响应机制。联合国政府间气候变化专门委员会的相关研究表明,全球气候变暖使得高纬度和原本湿润的热带地区降水更多,而原本就面临干旱缺水的中纬度地区和干旱热带地区则会面临降水进一步减少的危机,从中可以看出全球气候变暖进一步加剧了全球水资源分布不均问题。除此之外,由全球气候变暖引发的极端气候事件日渐频繁,高温热浪、持续干旱将使得全球水资源面临更加严峻的挑战。
总体而言,全球气候变暖,导致了全球大气环流的改变,相应的也影响了地区降水模式。同时,大气环流的变化也影响了海面盛行风的风向,导致全球风海流发生变化,而气候变暖引发的海水温度上升、冰川消融,进一步改变了全球海水的温度和盐度,使得全球梯度流也发生了改变,这样气候变暖影响了全球洋流模式。在大气环流、洋流模式都发生改变的情况下,全球降水分配也必然发生改变。全球降水的改变和重新分配,从根本上影响了地区水资源危机的走向。这是使得全球水资源危机加重的深层次气候变化因素。
 
应对水资源危机的挑战
 
2020年3月22日是世界第28个世界水日,3月23日是第60个全球气象日,为了呼吁人们重视气候变化和水的关系,更加重视全球气候变暖和水资源危机的重大影响,2020年世界水日和气象日决定共用同一个主题:气候与水。气候变化和水资源危机已经引起了全世界的共同关注,解决水资源危机,需要我们全人类共同努力从根本上解决全球气候变暖的问题。
 
从全球范围来看,应对水资源危机,我们需要建立水资源的国际合作机制并继续坚定地执行《巴黎协定》中各国的减排目标和任务。为了应对全球水资源危机,联合国于2019年3月发布了主题为“不让一个人掉队”的《2019年世界水资源发展报告》,在研究报告中认为当前全球对水资源的监测和管理能力存在严重分散和不足。在未来,全球不同国家和区域需要协调配合,共同做好水文监测和预报。其次,要建立基于联合国框架下的区域水资源分配机制,以应对区域水资源分布不均问题。最后是要加快基本卫生设施的建立,保证全人类安全用水权的有效保障。联合国期望通过多重手段保障不同群体平等的享受水资源,以实现“没有人掉队”的长远目标。除了当下建立广泛的国际水资源合作机制外,要从根本和长远角度解决水资源危机,还需要全球各个国家共同努力,在应对全球变暖和气候变化问题上担负起相应的责任。气候变暖是现今水资源短缺危机的一个重要驱动力量,因此,要从长远角度应对全球水资源危机,还需要世界各国回到应对气候变暖这一议题上来。《巴黎协定》是世界各国为共同应对气候变暖而签署的具有约束性的国际协定,体现了各签约国的勇气和担当。未来,需要各签约国继续努力,坚定的执行和完成各自的减排目标和责任,控制气候变暖,才能从根本和长远角度应对全球水资源危机。
我国水资源丰富,总储量居世界第六位,但是由于人口基数大,导致年人均水资源拥有量仅为2300立方米,与世界人均水资源占有量的8700立方米相比,我国实际上也是一个水资源短缺国家,是全球13个贫水国家之一。除了人均占有量少外,我国水资源还面临着时空分布不均的问题,我国北方占国土面积的60%以上,但是水资源仅占全国总量的20%不到。此外,我国降水60%~80%集中在夏秋汛期,降水年内和年际分配不均。同时,我国水污染和浪费现象也相当严重,工农业生产中水资源的利用效率偏低。随着全球气候变暖,极端气候日渐频繁,我国水旱灾害也日趋严重。
为了提高我国应对极端气候和水资源短缺的能力,在2011年召开的中国极端气候应对战略高级圆桌会议上,我国提出了增加水资源战略储备的国家战略。对海河、辽河等地下水供水比重较高地区,开始利用南水北调工程置换地下水开采,涵养地下水源,增加地下水战略储备。在我国西北地区,加强水源区生态和水利工程建设,提高应对未来干旱和水资源短缺能力。在我国西南丰水地区,则增强流域水资源调控能力,以应对极端干旱气候,提升紧急水源供应能力。除了国家层面的水资源储备战略之外,我国也在社会层面采取了多项积极有效的措施。近年来,我国加强了环境保护法律法规立法和执法工作,多方位加强了水污染的防治工作。同时,我国也在积极探索提高水资源使用效率的多种手段,包括行政手段、经济手段、技术手段、宣传教育手段等,如我国2012年推出的《国家农业节水纲要(2012—2020年)》,2017年推出的《节水型社会建设“十三五”规划》等。除在“节流”方面积极举措外,我国还加大投入,提高污水处理和海水淡化工程建设。2019年由住建部、生态环境部、国家发改委联合印发的《城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019—2021年)》提出,计划经过3年努力补齐城镇污水收集和处理设施短板。在海水淡化技术方面,我国已掌握反渗透和低温多效海水淡化技术,多项技术达到世界先进水平,我国海水淡化工程规模稳步增长,到2017年年底已建成海水淡化工程160个,日产淡水122万吨以上。
水资源危机是一个全球性问题。全球气候变暖进一步加剧了水资源危机。要应对这一全球性危机,需要世界各国从“人类命运共同体”角度出发,积极参与,共同行动,担负起对人类及后世子孙的责任。
 
初审:武坤   复审:冯胜军  终审:邹悦悦
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