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全球兩成人口面臨最大水資源壓力

作者:唐鳳 發布日期:2019-06-18 10:47

   全球約20%的人口和火電及35%的灌溉作物生產,集中在水資源壓力最為嚴峻的地區。美國加州大學歐文分校地球系統科學系的覃櫟及同事,建立了一個新的表征水資源壓力的指標SFV(非/靈活—可變性),并計算得出了這一結論。相關論文6月3日刊登于《自然—可持續發展》。

  淡水是現代文明必不可少的基礎資源,也是食品和能源生產的基石。但隨著對食物和能源需求的不斷增加,以及干旱和熱浪頻發,水壓力成為一個日益凸顯的全球性問題。

  由于通常用稀缺性評估水壓力,研究人員將水資源歸納為靈活性用水和非靈活性用水。例如,火電廠冷卻用水、種植多年生作物的灌溉用水、水庫由于儲水而引起的蒸發, 以及人類和動物所需要的基本用水歸為非靈活性用水。而靈活性用水主要是1年生作物的用水。

  “所謂‘靈活’或‘不靈活’是一個相對概念,我們的區分標準是減少這些用水。如果經濟成本越高,社會損失越大,那這種用水就被認為‘更不靈活’。”覃櫟在接受采訪時表示,例如,當發生短期干旱時,農民更傾向于停止灌溉1年生作物(僅損失當年經濟成本),而會盡量持續灌溉經濟成本高的多年生作物。因此,識別非靈活性用水也有助于各地根據自己的氣候、水資源、經濟情況等合理規劃用水方案。

  基于全球電力數據庫,研究人員確定了每個電廠的地理位置,然后再結合分析數據,獲得每個電廠的氣象條件,由此建立其逐年用水排放系數,同時根據電廠的發電量計算全球電廠用水量。

  在農業方面,研究人員用全球作物水分模型,根據作物種類、氣象條件、土地類型、作物生長周期等計算了作物種類的耗水量。同時,他們根據全球水庫數據和氣象條件估算了相應蒸發量,并根據全球人口分布和畜牧業分布情況,估算其需水量。

  在此基礎上,研究人員計算了全球主要流域的總耗水占總供水量的比例、總非靈活性用水占總供水量的比例和年際供水量的變化性,由此建立了表征水資源壓力的新指標SFV,評估了全球各大洲主要河流流域的水資源壓力趨勢。

  分析結果顯示,10%的水資源壓力最大流域包括了全球19%、19%和35%的人口、火力發電和灌溉作物生產,同時,其中很多地區的水資源壓力呈上升趨勢。同一行業不同地區的用水強度通常有數量級差異,但可能通過技術和管理減少一些水資源壓力嚴峻地區的用水。

  “但我們發現在很多水資源嚴峻地區,并沒有根據水資源情況,做出合理的用水管理。而且,從同一行業不同地區的用水強度高達數量級的差異,也可以看出哪些地方生產同樣單位作物,卻消耗了更高的用水。無論這些地區水資源壓力大與否,都有改善的可能性。”覃櫟說。

  因此,研究人員對一些水資源壓力大、用水強度大的地區進行了分析。結果發現,這些地區或可通過具體途徑,比如改變作物種類,改進灌溉方法,改進冷卻用水技術等措施,減少單位生產的耗水。

  此外,研究人員表示,由于氣候變化能改變水資源分布,也可能會增加用水量,因此,識別不同種類的用水,尤其是在可能干旱情況下更難以立刻消減的用水,對管理現有水資源,以及未來農業、能源行業的規劃都有重要意義。

  “我們將基于現有研究和數據基礎,圍繞‘糧食—能源—水’開展一系列研究,開展未來氣候變化如何影響水資源,由此對人類社會經濟活動造成的反饋的相關研究。”覃櫟說。 

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來源:中國科學報 編輯:李楠
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