大气水资源--你了解和关注吗
日期:2013-02-12 浏览量:4515

实现陆地淡水资源的可持续利用,支撑和保障经济社会的可持续发展,是世界各国共同面临的全球性紧迫任务。我国是一个贫水国家,淡水资源短缺。全国每年平均受旱灾影响的耕地面积约3亿亩,669座城市中有400座供水不足,110座严重缺水。水资源短缺已经成为中国尤其是北方和西部地区经济社会发展的严重制约因素,有可能成为本世纪比能源紧缺更为严重的影响我国经济社会发展的重大难题。为实现我国经济社会的持续健康发展,迫切需要合理开发利用淡水资源,开辟增水新途径。

陆地淡水资源由大气水、地表水和地下水三个部分组成。研究表明,我国年平均大气水资源总量约为18.2×1012立方米、地表水资源总量约为2.7×1012立方米、地下水资源总量约为1.0×1012立方米,大气水资源相对于地表水资源和地下水资源而言较为丰富,具有较大的开发利用潜力。大气水包含大气中的水汽及其派生的液态水和固态水的总和。常见的天气气候现象如云、雾、雨、雪、霜等是大气水的存在形式。降雨和降雪合称大气降水,简称降水,是大气中的水汽向地表输送的主要方式和途径,也是陆地水资源最活跃、最易变、最值得关注的环节。大气降水是地表水和地下水的最终补给来源,在陆地水循环和淡水资源演化中具有举足轻重的作用。

海洋、大气和陆地中的水时刻都在通过相变和运动进行着相互交换。海洋和地表水在太阳辐射的作用下蒸发变成水汽,水汽在上升和输送过程中遇冷凝结成云,云通过一定的动力和热力过程转化为降水又重新回到地面,这就是地球上的水分循环过程。自然界的水分循环分为两种:一种是由海洋蒸发到大气中的水汽,其中一部分被气流输送到大陆上空,以凝结降水的形式降落到地面,这些降水一部分被蒸发重新回到大气中;一部分形成地表径流汇入河川,再以河川径流形式注入海洋;其余部分则渗入土壤,以地下水的形式注入海洋。这种海陆之间的水分循环称为大循环或外循环。另一种是由海洋蒸发的水汽,上升到空中,成云致雨,又降落到海洋上;或由陆地蒸发的水汽,上升到空中,成云致雨,又降落到陆地上,这种局部的水分循环称为小循环或内循环。

在地球的水循环中,大气水的更新周期最快,其循环周期约为8天,即一年可更新45次。和地表水及地下水一样,大气水是陆地水资源不可缺少的重要组成部分。多年来,人们在开发利用陆地水资源服务于国民经济建设时,往往只考虑地表水及地下水资源,忽视了大气水资源的开发利用与管理。随着国民经济的快速发展和气候本身的变化,我国相当一部分地区的地表水缺乏、地下水位下降,人口增长和经济发展与水资源短缺的矛盾日益加剧。如何在现代科学技术的指导下,有效开发、调控和科学管理大气水资源,补充地表水及地下水的严重不足,实现水资源的可持续利用,已经成为新时期我国治水方略必须着重加以思考的关键问题,也是解决我国区域水资源严重紧缺问题的有效途径。

我国大气水资源具有如下的空间分布态势:

全国大陆上空多年平均水汽输入总量约为18.2万亿m3,输出总量约为15.8万亿m3,每年净输入量约为2.4万亿m3,占输入总量的13%;中国大陆上空的水汽主要是从经向输入、纬向输出,其中南边输入量最大,约76,520亿m3,占总输入量的42%,东边输出量最大,约107,740亿m3,占总输出量的68%,但东边也有相当数量的水汽输入,占总输入量的23.5%,这部分的水汽对我国东部地区的降水起着重要作用。

我国大气中水汽含量的分布十分不均匀。从平均情况而言,我国大气中水汽含量随着纬度的增加而减少,随着地形的增高而减少,并且有明显的季节性变化。东南部地区水汽含量比西北部地区大。由于高原及其以南的山脉的阻挡,使得西北地区西部受夏季风影响很弱,大气中水汽含量最少。我国夏季大气水汽含量明显比冬季多。

我国的总云量总体上南方多于北方,东部地区多于西部地区。长江以南地区的年平均总云量都在60%以上,而东北平原、西北、华北平原北部、内蒙古以及青藏高原西部和北部年平均总云量较少,都在60%以下,其中,青藏高原西部、南疆的塔里木盆地和内蒙古西部的阿拉善高原常年少云,年平均总云量都在54%以下,是全国云量最少的地区。我国川黔和藏南一江两河地区(雅鲁藏布江、年楚河、拉萨河)的多云中心常年存在,其中川黔地区为全国云量最多中心,年平均云量在80%以上,藏南一江两河地区的年平均云量在70%以上。天山山脉以北的北疆地区总云量也较多,年平均云量大约在60%左右,但由于多种因素的影响,使得该地区成云多,而产生降水却不充分。

我国的大气降水总体上不太丰富,全国多年平均年降水量约为648毫米,与全球平均年降水量800毫米相比偏少19%,比亚洲平均年降水量740毫米偏少12%。我国大气降水总的分布趋势是由东南沿海向西北内陆逐渐减少,等雨量线大致呈东北-西南走向。400毫米年降水量等值线大体沿大兴安岭西麓南下,经通辽、张家口、大同、兰州、玉树至拉萨附近,将我国分成东西两大部分:此线以东和以南地区,年降水量一般在400-2000毫米之间,为我国主要人口、农业生产和工商业密集活动区域,其中东北长白山区至黄河流域年降水量为500-750毫米,秦岭、淮河流域一带及辽东半岛为800-1000毫米,长江中下游以南地区为1000-1600毫米,大部分丘陵山区为1500-2000毫米,东南沿海一些丘陵山区、海南岛中东部、西南大部分地区及台湾大部分地区多于2000毫米;此线以北和以西地区,年降水量不足400毫米,其中西北内陆地区干旱少雨,年降水量仅100-200毫米,一般是草原和荒漠,为我国主要牧业区,雨量最少的柴达木盆地和塔里木盆地,年降水量不足50毫米,是世界上最少雨的地区之一。

总之,我国年降水量的地区分布差异很大,沿海多于内陆,南方多于北方,东部多于西部,山区多于平原,山脉迎风坡多于背风坡;长江以北地区面积占国土面积60%以上,年平均降水量却不到全国的20%;西北地区面积约占国土面积的36%,年平均降水量仅占全国的9.5%,其中大部分地区年平均降水量不足300毫米;可见,我国北方尤其是西北地区常年干旱缺水,是阻碍我国北方和西部地区经济发展的一大瓶颈。

我国最长连续降水日数以西南地区最长,连雨期主要发生在西南季风雨季中;最长连续无降水日数以西北干旱地区最长,普遍在200天以上。我国年暴雨日数或强降水日数分布总趋势是自东南向西北有规律地减少。

我国大气水资源的时间变化特征也非常明显:

全国大气中的水汽含量和总云量存在明显的年际和长期变化。探空资料表明,在1970-1990年间,我国青藏高原东南地区和云贵高原地区大气水汽含量存在明显的增加趋势(3-6/10年),而华北和华南中部地区呈减少趋势(1-3/10年)。水汽含量的最大增加比率出现在冬季,且增加的比率在高层比低层大。卫星监测表明,1984-2000年期间,我国东北的北部和新疆天山一带总云量有所增加,但其它地区的云量或者表现为减少,或者变化不明显,其中华北、青藏高原北部以及新疆东部地区的总云量减少幅度较大,而江南、藏南以及青藏高原西北部地区基本保持不变。

我国降水量的季节分配很不均匀,不同地区雨季差异明显。我国江南地区多春雨,每年34月份开始,江南两湖地区降水量明显增多,4月下旬开始,华南沿海春雨盛行,5-6月,雨区遍及江南各地;长江中、下游地区一般在6月中、下旬至7月上、中旬进入梅雨季节;北方的雨季一般出现在夏季7-8月,其中华北地区雨季降水量约占全年的70%;青藏高原的雨季是6-9月,雨季降水量约占全年的95%。我国大部分地区冬季降水量最少,仅占全年的10%左右,其中东北、华北、黄土高原、青藏高原等地区的冬季降水量不足全年的5%。北方只有新疆阿尔泰山区和天山西段冬雪较多,降水量约占全年的20%左右。降水量季节分配的地区差异对于我国经济活动和洪涝灾害防御工作均有重要影响。

我国的暴雨天气也具有明显的季节性,主要出现在夏季;暴雨的季节变化还存在着明显的集中期,而且集中期随地区而异,每年4月华南进入前汛期暴雨,6月中旬到7月上旬是长江中下游梅雨期暴雨,华北暴雨主要集中在78月份,8-10月间海南岛则会发生秋季暴雨,这和台风在该季节频繁活动有关。

我国降水量的年际和年代际变率比较大。统计研究表明,我国长江以南大部地区年降水变率相对较小,华北地区年降水变率很大,降水稳定性差,西北的盆地和荒漠地区年降水变率更大,但西北内陆山区的降水变率一般小于同纬度的东部地区,降水反倒较为稳定。降水量的季节分配不均和降水变率大,是我国旱涝频繁出现的重要原因。

我国大气降水的多年代变化和长期趋势变化也十分明显。在过去的50年里,我国多数地区的气候经历了显著的变化。包括黄河流域和海、滦河流域在内的华北和东北南部大气降水呈现明显减少趋势,减少最明显的地区是山东和辽东半岛地区。华北地区的强降水日数也趋于减少,最长持续无降水日数则趋于增长。我国北方广大地区面临着严重干旱和缺水的威胁。长江流域特别是长江中下游地区和东南沿海地区降水量则呈上升趋势,极端强降水日数趋于增多,洪水发生频率不断增加,防洪形势日趋严重。自20世纪90年代初以来,我国北旱南涝的局面尤其明显。我国的西部,包括青藏高原和新疆大部分地区降水量也呈现明显增多趋势。

过去50年的降水变化和极端多雨、少雨事件的变化可能同全球气候变化有关,也可能是东亚季风系统自然振荡的结果。在全球气候变化情况下,中国未来的气候仍将发生显著的变化,不同地区未来的降水量、极端强降水和干旱事件频率仍将增加,一些地区的水资源条件可能继续恶化,而另一些地区则有可能改善。这些变化将直接关系到我国21世纪水资源的开发、利用和管理,关系到国家可持续发展,不能不引起我们的高度关注。

科学、合理地开发利用和调控大气水资源,可以在一定程度上缓解我国部分地区水资源短缺问题。开发和调控大气水资源常见的手段之一就是人工增雨(雪),即在适当的云水条件下,采用具有针对性的人工催化技术方法,改变云降水物理过程,促使更多的云水转化为降水,从而达到增加局地或区域降水量以及增加河川径流以增加地表和地下水资源储量的目的。通过人工手段干预陆地水分内循环和大气降水过程还可以通过改变区域降水的再分布来改善区域气候和生态环境。

大气水资源是我国水资源的关键组成部分,是关系到国家环境、生态、社会经济可持续发展的可再生资源,具有重要的战略价值。为了科学有效地调控和管理好我国的大气水资源,真正实现我国水资源的可持续利用,国家有关部门需要进一步重视相关的科学研究、开发和业务工作,同时,广大民众也需要了解和关注大气水资源开发利用价值,只有全民努力,才能最终根本解决我国水资源短缺制约国民经济健康持续发展的瓶颈问题。

 

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