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全球变化学是研究地球系统整体行为的一门科学。它把地球的各个层圈(如大气圈、水圈、岩石圈和生物圈)作为一个整体,研究地球系统过去、现在和未来的变化规律和控制这些变化的原因和机制,从而建立全球变化预测的科学基础,并为地球系统的管理提供科学依据。全球变化科学的产生和发展是人类为解决一系列全球性环境问题的需要,也是科学技术向深度和广度发展的必然结果。

名称

"全球变化" 英文对照
global change

全球变化

今天,全球环境问题的严重性主要在于人类本身对环境的影响已经接近并超过自然变化的强度和速率,正在并将继续对未来人类的生存环境产生长远的影响。这些重大全球环境问题已经远远超过了单一学科的范围,迫切要求从整体上来研究地球环境和生命系统的变化,从而提出了地球系统的概念,即由大气圈、水圈岩石圈生物圈组成的一个整体。
同时,观测技术的发展,特别是卫星遥感技术,提供了对整个地球系统行为进行监测的能力;计算机技术的发展为处理大量的地球系统的信息,建立复杂的地球系统的数值模式提供了工具。
全球变化学的理论基础是地球系统科学(Earth system science),它是研究地球系统各组成部分之间的相互作用,以及发生在地球系统内的物理、化学和生物过程之间的相互作用的一门新兴学科。

研究内容

全球变化学现阶段主要研究内容如下
(1)全球大气化学与生物圈的相互作用。主要研究全球大气化学过程是如何调制的?生物过程在产生和消耗微量气体中作用,预报自然和人类活动对大气化学成分变化的影响。
(2)全球海洋通量研究。主要研究海洋生物地球化学过程对气候的影响,及其对气候变化的影响。
(3)全球水文循环过程的生物学特征。主要研究植被与水循环物理过程的相互作用。
(4)全球变化对陆地生态系统的影响。主要研究气候、大气成分变化和土地利用类型变化对陆地生态系统的结构和功能的影响及其对气候的反馈。
(5)全球变化史的研究。重建2000年来,以及一个完整冰期一间冰期循环的全球环境变化,了解它们与地球内部或外部作用力的关系。

手段路线

研究手段

(1)发展全球分析和模拟。借助于全球模式来定量分析地球系统内物理、化学和生物过程的相互作用,估计未来变化的可能影响。
(2)建立全球资料和信息系统。建立全球变化研究需要的全球资料和信息的处理,贮存、交流系统,特别要发展全球变化的空间遥感观测能力和资料的处理能力。
(3)建立区域研究中心。在全球的代表性生态系统区域,主要在发展中国家建立全球变化的区域研究中心。它们的功能是生态环境的长期监测、特殊问题的试验研究、科学技术人员的培训以及区域资料交换等。

技术路线

以上三个方面都需要努力发展计算机科学技术、卫星遥感技术及其他各种先进科学仪器和设备,在全球变化的监测、试验和模拟等方面的应用能力,以及物理学理论和方法在全球变化研究中的应用能力。
从20世纪90年代开始,全球变化将开始一系列的核心计划,成为未来10~20年世界科学最活跃的一个研究领域。将在学科之间的交叉地带产生许多新的思想和理论,并在物理、化学和生物过程相互作用的基本理论方面有新的突破。同时,由于交叉、综合、相互作用过程研究的需要,可能在科学研究方法论上产生重要的变革。
另一方面,全球变化的研究又具有十分明确的应用目标,它的研究成果将直接用于地球自然资源的合理开发利用,农林牧副渔的合理布局,水、土、气污染的控制以及全球环境问题上的重大决策,为保护和改善几代人的生存环境作出贡献,具有全局性的战略意义。

文献解释

1、全球变化是指全球性的环境恶化如温室效应和全球增暖、臭氧层破坏森林锐减和物种灭绝土地退化和淡水资源短缺等等
2、3IGBP陆地样带现行或预测的大气成分土地利用和气候的变化共同称为全球变化.参照该图沿λ和φ轴的风分量(分别由带圆圈字母u、v)定义在称为速度点的一组格点上而所有其它变量定义在称为质量点(带方框字母h)的另一组格点上纬度的和经度的格距Δφ和Δλ分别是沿φ轴和λ轴相邻的质量点与速度点的距离
3、全球变化是指由于自然和人为的因素而造成的全球性的环境变化,主要包括大气组成变化、气候变化以及由于人口、经济、技术和社会的压力而引起的土地利用的变化3个方面
4、全球变化是指整个地球系统及其支持生命的环境,在生命过程影响下,尤其是在人类活动参与下,所发生的一系列变化
5、全球变化是指环境被破坏后对全球带来的影响.例如温室气体的增加可以引起温度上升会带来全球气候的变化地球上生物多样的减少也是全球性的问题
6、不少学者把这种由于全球平均气温升高而导致的各种环境变异称为全球变化。实际上很多所谓的全球变化仍未超出历史的循环变幅
7、构造学的角度来说,所谓全球变化实质上是指由地质构造事件引起的全球环境的系列变化.用全球变化的思维重新评价和研究地质构造演化和地质历史,是当今地球科学的一项新任务
8、因此,广义来说,所谓全球变化,是指人类社会本身及其赖以生存发展的地球环境的变化.这里包含着极其复杂的多重相互作用过程
9、全球变化是指的必然性,它又是如何在偶然性中展开的.反过来,环境被破坏后对全球带来的影响.但由于人们使用惯了,一直难以更改

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张志强
出版 "全球变化" 相关文献的期刊
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中国科学基金中国沙漠资源科学

人类发展

全球变化与人类社会发展
人类有史以来,就逐水草而居。因此,水是人类生存与发展的命脉和生命线。水决定经济发展和城市的规模,水决定经济的结构和生产方式,水决定人居的生存环境和健康水平与生活质量,水决定国家的发展方向,水决定国家的兴衰,水是经济社会可持续发展的关键,水是国家实现现代化和城市国家安全的首要保障条件。尤其是在水资源紧缺的地区,水与地区经济社会发展命运的关联尤为突出。
研究意义
水是生命之源,浪费水资源就等同与浪费我们自己的生命。可不愿看到的是,在我们身边水源正在逐渐地逐渐地减少,有些则是被人类自己愚蠢地污染了,保护水资源,这不是无聊的口号,不是单纯的父母教育孩子的话语,而是真正关乎我们切身利益的一件事情。在世界,在中国,哪怕是在位于沿海地区的水源丰富的温岭都时常发生水资源短缺的现象,保护水资源不能只存在于幻想,而要,而要付诸与行动。这的确是一件迫在眉睫的事啊!生命不能停止流动,我们不能没有水,就如同不能没有血液。就让我们携起手来一起保护水资源,使我们稀缺的水资源能够得到而可持续的利用。

水源概况

据中国可持续发展信息网2004年的水资源调查公报称,2004年全国水资源总量为24129.6亿m3,比常年值减少12.9%。地下水与地表水资源不重复量1003.2亿m3,占地下水资源量的13.5%,即地下水资源量的86.5%与地表水重复。全国产水总量占降水总量的42.4%,平均产水量为25.57万m3/km2。
表一 2004 年各水资源一级区水资源量
单位:亿m
水资源一级区
降水总量
地表水资源量
地下水资源量
地下水与地表水自愿不重复量
水资源总量
全国
56876.4
23126.4
7436.3
1003.2
24129.6
松花江
3854.0
1007.8
429.3
182.1
1189.9
辽河
1638.4
335.7
183.2
83.3
419.0
海河
1686.6
137.9
237.7
161.6
299.6
黄河
3353.7
518.5
352.4
109.5
628.0
淮河
2573.6
511.6
391.9
240.7
752.2
长江
18546.8
8633.6
2259.5
100.9
8734.6
其中:太湖
387.4
109.4
39.8
15.6
125.0
东南诸河
2945.4
1313.3
388.3
10.4
1323.8
珠江
7359.3
3500.9
860.9
12.0
3512.9
西南诸河
9404.8
5969.3
1547.3
0.0
5969.3
西北诸河
5513.8
1197.7
785.7
102.7
1300.4
资料来源:《中国水资源公报》 2004中华人民共和国水利部
联合国一项研究报告指出:全球现有12亿人面临中度到高度缺水的压力,80个国家水源不足,20亿人的饮水得不到保证。预计到2025年,形势将会进一步恶化,缺水人口将达到28亿~33亿。世界银行的官员预测,在未来的5年内“水将像石油一样在全世界运转”。
我国属于缺水国之列,人均淡水资源仅为世界人均量的1/4,居世界第109位。中国已被列入全世界人均水资源13个贫水国家之一。而且分布不均,大量淡水资源集中在南方,北方淡水资源只有南方水资源的1/4。专家们警告:“20年后中国将找不到可饮用的水资源”。美国民间有影响的智囊机构———世界观察研究所发表的一份报告中称:“由于中国城市地区和工业地区对水需求量迅速增大,中国将长期陷入缺水状况。”水利部预测,2030年中国人口将达到16亿,届时人均水资源量仅有1750立方米。在充分考虑节水情况下,预计用水总量为7000亿至8000亿立方米,要求供水能力增长1300亿至2300亿立方米,全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限,水资源开发难度极大。
我国水资源利用方面存在的诸多问题
中国的水资源危机存在已久,各界专家学者长期以来也对这问题进行了深入的研究:
教育部哲学社会科学研究重大课题攻关项目--中国水资源利用的经济学分析课题组首席专家伍新木教授说(2004年),中国存在水资源危机,洪涝灾害、干旱缺水及水环境质量恶化,以及水资源管理效率低下等因素制约着中国社会经济的可持续发展。
中央常委委员、政协委员朱培康在全国政协九届六次常委会大会上的发言《中国水资源危机与出路》中指出,中国的水资源错在着诸多的危机,其中重点体现在四个方面:一是水生态环境恶化;二是水资源分割管理,难以合理开发利用;三是水利运行机制不适应社会主义市场经济体制要求;四是我国境内的国际河流没有得到足够重视和充分利用。
但是以往对中国的水资源管理及其利用现状最完备的分析报告还属世界银行在2009年1月12日在北京发布的题为《解决中国的水稀缺:关于水资源管理若干问题的建议》研究报告。报告认为,中国应加强水资源管理应对水资源缺乏。这是2006年以来,世行针对中国水资源现状所发表的最权威的报告。
结合各界对中国水资源现状的分析,笔者以为中国水资源存在着以下几个方面的问题:
1)、中国的水资源稀缺且分布不均。中国的可再生水资源总量为约每年28410亿立方米,位居世界第六。但是,其年人均水资源拥有量——2007年估计为2151立方米——只有世界平均水平的四分之一(每年8549立方米),是世界上人均拥有量最低的国家之一。中国在总体上是一个水紧缺的国家,而水资源在时间和空间上的分布不均。首先在空间地理位置上,南方每年的降雨量平均超过2000毫米,而北方只有约200-400毫米,因此,中国南方的水资源远比北方丰富。中国北方人均水资源拥有量只有每年757立方米,不到南方的四分之一,约为世界平均水平的十一分之一,低于通常界定为“水稀缺”的阈值水平1000立方米。其次在时间季节上,秋冬时节中国大地普遍降雨量少,春初农耕时也经常出现春旱现象,而在夏季随着东南暖湿气流的影响,中国的降水量普遍疯长,这就造成了夏涝冬旱的尴尬局面。
2)、中国的水资源使用效率较低。中国的水资源生产力为3.60美元/立方米,低于中等收入国家的平均水平(4.80美元/立方米)和高收入国家的平均水平(35.80美元/立方米)。中国和世界在这方面存在的差距在很大程度上是因为产业结构以及水利用效率不同造成的。中国的水资源利用率低主要体现在两个方面:首先,中国农业用水量占总用水量的65%。由于灌溉系统广泛存在的浪费现象,以及不同作物之间、同一流域的不同地区之间水资源分配欠佳,在所有产业中,农业的水资源生产力是最低的。农业用水中,大约只有45%真正被农民用于灌溉庄稼。中国工业用水量占总用水量的24%,工业的循环用水比率平均为40%,而发达国家为75-85%。其次,是中国水资源配置系统的效率不高。世界银行在其报告中(2009)对海河流域进行的一项研究发现,在不同的产业、行业之间,以水的经济价值(EVW)来衡量的水资源生产力差异巨大——水稻灌溉为1.0元/立方米,蔬菜生产为12.3元/立方米,制造业为21.3元/立方米,而服务业为33.7元/立方米。在极度缺水的地区存在如此巨大的差距,表明在水资源的配置中市场意识严重不足。
3)、大面积的水污染加剧了中国水资源的稀缺。在过去三十年里,尽管中国为控制污染作出了很大努力,但水污染依然日益加剧,从沿海向内陆地区、从地表水向地下水蔓延。2006年,中国污水排放总量上升到了537亿吨。从2000年开始,生活污水排放超过工业污水排放,成为最大的污染源。直到2007年,水污染排放上升的势头才开始显现下降的迹象。不过,水污染的形势依然严峻。一个主要原因在于城市污水只有56%得到某种形式的处理,虽然工业污水的处理率达到92%。
世界银行也在其报告中指出,中国每年有约250亿立方米的水因受污染而不能使用,成为用水需求得不到满足和地下水耗竭的部分原因,中国有超过3亿农村居民没有安全的饮用水。根据2003年的数据,中国农村地区居民因发生腹泻和癌症导致的疾病和过早死亡的经济损失估计为662亿元,约占GDP的0.49%。根据世界银行的一份研究报告《中国污染损失》估计,水危机导致的损失已经占到中国GDP的约2.3%。这样的估算所反映的只是一个局部,并没有包括尚未作出估计的损失,如水体富营养化,湖泊、湿地和河流干涸等的生态影响,以及大多数水体因污染造成的舒适性丧失,这些损失还没有进行估算。因此,中国水危机造成的总损失无疑会更高。
对中国水资源可持续发展利用的几点建议
如上所述,要解决潜在的水危机要求中国改革和加强其水资源管理体制。与建立和完善市场经济体制的总体战略相适应,改革的重点需要关注明确政府、社会和市场的角色和相互关系,提高水资源管理机构的效率和效能,尽可能采用基于市场的管理手段。
基于此,本研究从对以下几个方面给予关注::
(1)改善水治理。
中国在七大流域都建立了流域管理机构,隶属于水利部。但是,这些机构的权力有限,其成员中也没有流域内有关地方政府的代表。因此,在流域管理中,它们很难协调相关省市和其他利益相关者。为此,本研究认为,可以设立国家级的水综合管理机构。一个方案是设立国家水资源委员会,作为政府最高层对全国性涉水事务进行指导和协调的机构。该委员会是负责水政策制定的高层次机构,在很大程度上类似于新近设立的由总理领导的国家能源委员会。另一个可以考虑的方案是将分散在不同部门(即水利部、环保部、农业部、住房与城乡建设部等)的与水管理相关的主要职能加以整合,组建一个新的大部,以对水量和水质、地表水和地下水、水资源保护利用和水环境保护实行统一管理。
(2)加强水权管理,建立水市场。
分配水权、建立水市场可提高中国用水的经济效率,有助于解决其水短缺问题。自2000以来,中国一直在建立水权管理制度,并在一些试点地区取得了明显的进展。中国已在国家层面初步建立起了水权管理的法律法规和体制框架。但还需要采取进一步的措施以加强水权管理,完善水市场。水权不明,难以落实,是建立水市场的第一障碍,谁拥有水权、水权所有人有哪些权利等并不总是很明确。保护水权的规则很少,对于水权一旦受到侵害应如何处理,也没有明确的规定。对此明确说明并实行取水许可就显得尤为必要。必须以容积界定许可取水量,并与水资源规划中的初始水分配相联系。许可取水总量应限于根据可持续利用原则确定的可允许的最大用水量,在确定可允许的最大用水量时要充分考虑到环境用水和新增用途。需要加强水权管理,明确规定取水、用水和回水的条件、程序、权利和义务。
(3)提高供水定价的效率和公平性。
传统上,中国的政策过于强调通过增加供给满足用水需求,而对需求管理重视不够。导致水稀缺危机的一个重要原因是缺少重视需求管理、鼓励高效用水的有效的水资源政策。
公平高效的价格改革是可行的。人们常常因担心贫困家庭的福祉受影响而确定较低的水价,但实际上,低水价会产生不当的收入分配效果。对居民家庭的调查结果显示,低水价对贫困家庭的社会影响是消极的,他们从水价补贴中获得的利益很少,甚至毫无收益,而他们因为获得的供水服务质量差反而需要支付更高的代价,包括健康受到影响以及为获得更好的供水服务支付更高的成本。另一方面,通过适当的设计,水价改革至少能够使贫困人群在一定程度上免受水价提高带来的影响。如果将因水价提高新增的收入用于扩建服务设施、改善服务质量,最终可能产生一种双赢的结果。在中国以及其他国家,在设计水价改革方案时采用了三种办法来保护贫困人群的利益:1采用累进阶梯费率,中国有关法规已经认可了这种做法;2提供收入支持;3对最贫困家庭实行价格减免。
(4)提高突发污染事件的应对能力,预防环境灾难的发生。
尽管中国政府成功地应对了一些突发环境事件,但是,严重污染事件频发并造成一定的损失,说明中国需要继续改革和完善其现有的突发环境污染事件预防和应对体制。突发事件管理实践表明,地方政府主要关注的是事件发生后如何减轻其影响。但是,通过严格实施适当的政策法规来预防污染往往是更加经济有效的方法,因而应该加以强调。对中国突发污染事件预防与应对体系的现状分析表明,该体系存在的问题源于多种因素,包括法律和体制安排不当、激励机制缺乏、化学品管理薄弱以及事件现场协调不力、监测和信息报告制度不完善等。
根据国际经验,有效地预防和应对突发污染事件的系统包括的基本要素有:1从注重减轻事件影响向注重风险评估、管理和规划转变;2改善第一响应人的准备状况;3严格执行污染者付费原则,让污染者对潜在灾难事故造成的损失承担经济责任;4建立化学品信息管理系统,以跟踪有毒化学品的流向,并在事故发生时为快速、有效的应对提供必要的信息;5建立有效的公共信息系统,以在突发事件发生时及时提供信息。
参考资料:
1、《中国水资源公报》 2004 中华人民共和国水利部。
2、《中国水资源危机 主要表现在三个方面》 2004 央视国际
3、《解决中国水稀缺:关于水资源管理若干问题的建议》 2009 世界银行
4、《“十一五”时期全国节水型社会建设的目标》 2007 水利部
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