主题 3：陆地栖息地水文学
背景
考虑到干旱、半干旱和湿润热带、温带、寒带、旱地、湿地、山地、小岛以及沿海和城市环境的气候和陆地形式的变化性，这项主题涉及到特殊性的问题。干旱与半干旱地区所承受的缺水压力比起其它地区要高的多。干旱与半干旱地区以及湿热带区经受着人口的高增长。此外，世界上90%的发展中国家分布在这两个地理区。在干旱与半干旱地区通常的供水水源是地下水，而地表水在时间和空间上受到限制。缺少充足的水伴随着人口高增长率，往往导致严重的水危机，而且这种形势在今后的若干年中可能更加恶劣。特别是在分享水资源的情况下，可能发展到冲突阶段。因此，有必要制订帮助避免这些地区遭受严重水问题的计划。在湿热带地区，鉴于在全球水文循环中该地区发挥的重要作用，对不同尺度的水文过程的分析具有特别重要的意义。另外，湿热带地区是自然资源的宝贵财富，它覆盖了1.2亿公顷以上的热带雨林和估计有3千万植物与动物物种。至于人口的增长，估计2005年全球人口有71亿，其中三分之一居住在赤道地区。这些问题，突出了湿热带地区环境与社会问题的复杂性，在这些问题中，许多与水有关，并且强调了必须制定能够较好考虑湿热带特殊环境特点的水管理计划。认识该地区不同部分环境的复杂的机制和相互作用，作为社会性和文化性的考虑，这是制定合适的综合水管理计划的基础。社会的需求得到满足的同时要保护好这些资源，合理地考虑供给与需求，应该以这种方式加强湿热带地区的水资源管理。合理的水管理只能建立在对这种特殊地区控制水有关的过程的科学原理明确认识的基础上。同时，成功地运用综合管理方法要求对社会、文化和环境方面有一个灵活而实际的考虑。虽然温带地区比干旱或者湿热带地区水文现象的波动较小，但仍作为IHPVI的重点。如同其它的气候区，温带区也受到气候变化的影响。此外，土地利用、工业化、基础设施的发展以及其它同类活动的加剧，确定这些地区的基本目标是研究气候与人类影响的相互作用及其对水文循环的共同影响。由于有最广泛的长期观测资料，温带区流域可以作为研究影响所导致的水文情势的定量变化的极好流域。可利用的资料、技术和人才资源应该为将来制定问题解决方法提供一套框架。寒带区包括高纬度和高海拔地区，地区内冰雪和永冻层是优质的水资源。此外，寒带区幅员辽阔，影响着大范围的全球气候或全球水/能量循环。在这方面，寒带区在全球和地区水文学以及水源上起着重要的作用。对寒带常见的雪崩、冰堵洪水和其它与水有关的灾害同样应该研究。冰和冰堵不仅作为危害的因素，而且也是重要的北部栖息地和生态系统的补给，它们的作用仅仅开始被认识。此外，根据在2xCO2情况下的GCM模拟，寒带地区列入了可能受到气候变化影响的那些地区之中。在大多数寒带水文应用中遇到的主要水文问题是：（1）在各种大气、地形和河流情况下，全部或部分由融雪产生的水文过程的预报；（2）河流河冰的形成、发展和破裂过程的预报及其对流量与水位的影响。虽然在这两个地区有重大的科学进展，但依然存在相当大的差距，它们妨碍了物理基础的模拟并且必须借助于重要的经验。后者的途径在现场特殊过程可能有用，适用于稳定的气候条件，但在变化的气候条件下，则存在固有的不可靠性。除去这些气候区域性的问题外，还必须对与地理/气候位置以及城市、城市周边地区和农村居住地无关的旱地、湿地、山地、沿海地区和小岛的脆弱生态系统的特殊水文和水资源管理问题进行研究。伴随着固有的社会、生态和水管理问题，作为人类主要的生活空间的都市环境正在形成。侵蚀与沉积、城市化引发的洪水、地表水和地下水环境中淡水和咸水入侵的相互作用问题、小岛合理的水资源管理策略研究及制订等等，也是继而将被研究的一些问题。沿海地区、岛屿和/或山地区的城市发展进一步加剧了所要解决问题的难度。旱地与荒漠及半荒漠有着联系，然而在水的相互作用的意义上，旱地可以被看作是属于那些地区，由于没有另外的水资源管理活动（灌溉、集水），这里不能提供充足的水量和全年分布的降水用于持续社会的活动。显然，旱地主要位于干旱和半干旱气候带，然而在温带或寒带甚至在湿热带气候地区也可能出现。湿地被确定为关注的特殊地区，因为它们在主要由水决定的环境中发挥重要的生态作用。由于污染和土地开垦，湿地正面临绝迹的危险。湿地内的水的相互作用人们了解的不多，因此需要额外努力进行保护和复原。根据不同的气候（干旱、湿润、温带、寒带）、地形（旱地、湿地、山地、小岛、沿海地区）和土地利用（都市、农村、自然环境）的分类，主题3：“陆地栖息地水文学”提出了许多地区性的重点领域的相互作用。该主题中“栖息地”涉及另外一种的相互作用性（尺度），即自然的（地形/土地利用和气候）环境与生态环境的相互作用性，强调地形、土地利用和气候决定人类、动植物栖息地。因此主题3概括了这三个尺度相互作用中的科学问题。所建议活动的科学重点提出另外的类别以区别它们是否主要贡献于：
- 资料管理改善对水文过程（试验与模拟）的认识 生态水文学方法的研究 分析方法和技术（用于水文学和水资源管理）
- 预测与背景情况分析（不但涉及气候变化而且也涉及社会经济趋势对土地、栖息地和水文学影响的评价）
主题3 重点领域的分组可以按照：
确定和按照上述的五种类别进行细分。根据主题1和主题2的顺序，从论述全球性的问题转向研究流域或含水层尺度问题，因此作为水文学研究最合适的个体，主题3下的重点领域按照地理的（地形/土地利用）而不是按照气候分类来确定。因而五种地形/土地利用分类：旱地湿地山地小岛和沿海地区城市地区和农村居住区将用于确定本主题的五项重点领域。在每一个重点领域内，由三种主要的气候带确定为一种矩阵模式：热带与亚热带地区温带地区寒带地区并且对活动的五项可能的延伸使在各种气候条件下都可能执行建议活动的重要性更具体。在各自矩阵中的多次考虑表明了所建议的活动具有普遍的重要性（在理事会会议上提出这种矩阵模式）。
目的
- 通过社会相互作用的分析，加强地区一级综合水资源管理的能力； 在季节的到十年的时间尺度的框架内，加强地区尺度和中尺度的水循环相互作用中发生的物理过程的模拟能力；
研究不同地区条件下正确管理都市水的方法； 评估不同气候区全球变化影响，并且提出各自地区减少负面极端事件影响的缓解方案； 加强不同气候地区水有关的科研网络；
提高对表征特定气候地区特殊的水文过程，特别是回灌机制、蒸发和蒸散发以及与水质的相互作用的认识； 建立与地区环境和社会经济特点相匹配的合适的水资源评价方法；
协调水文活动，并且开发地区一级水资源分析和水资源管理的有关手段； 编制直接用于管理规划中的传统的和数字形式的包括地表和地下水资源地区水图和其它政策性的信息介绍；
提高缺水的地区可供水量； 深入研究作为学科之间途径的以地形/土地利用为尺度的生态水文学； 改善水作为主要的栖息地、储存和输送媒介的陆地和水的环境系统功能的认识；
帮助保护栖息地以维持水生群落和生物多样性；以及
- 通过对水、泥沙、营养物和污染物流径的确认与模拟的学科间的研究，对不同气候、地理和人类活动条件下的作为主要环境系统组成的水文系统的综合途径进行研究。
主题3提出了五项重点领域：
重点领域3.1：旱地目标
- 建立对旱地条件下水文过程的更好地认识； 评估气候变化对旱地水资源的影响； 为了确定可持续地下水利用的潜在水量，包括原生地下水资源的评价和管理在内，确定干旱地区含水层回灌率；
监测旱地的地下水水质和制定地下水保护和补救措施； 制定面向旱地紧缺的水资源综合管理与保护策略； 调查缺水地区可替代的和非传统的水源，并且鼓励利用它们以更好地满足水的需求与供给；以及
- 进一步制定水与土地综合利用政策以抵御人为造成的旱地环境的恶化和复原那些已经受到影响的旱地。
建议开展的活动
- 继续IHP-V已开始的旱谷水文学项目； 完善旱地水文过程的分析和模拟； 开展干旱与半干旱气候条件下包括非再生资源的水资源评价和综合管理；
可替代的和非传统的水资源的可持续开发（淡化、循环利用、集水和调水）及其在（局部）水文循环中的安全结合； 包括荒漠化的控制和对策、干旱分析与控制以及土壤侵蚀控制在内的干旱与半干旱地区边界变化的研究；
地下水水质与污染源控制的研究； 特别强调旱地的水资源管理同位素技术利用的研究； 评价各种水文模型的性能； 改善在荒漠、河流走廊、洪泛平原、都市地区、湿地、河流三角洲以及其他脆弱环境中遥感资料的应用；
改善包括饱和与非饱和带水流路径及其对地表和地下水水质影响在内的地表水椀叵滤嗷プ饔霉痰娜鲜叮?/LI> 改善对不同尺度的洪水与枯水径流产生机制过程的认识；
改善对蒸发过程的认识和将其输送给决策支持系统； 属性小尺度高可靠系统（实验室、实验流域、演示实验）中的水文学研究； 背景情况规划：气候与土地利用变化对水资源和极端事件影响评估的改进；
消除二十世纪遗留下的与水有关的“时间炸弹”（大范围污染区、“失去”水的系统） 水资源可用量与利用的长期预报的不确定性模拟与资料的需求；以及
- 冻土地带及其对气候变化的水文响应。
合作的国家与机构：智利、古巴、埃及、法国、德国、以色列、墨西哥、荷兰、巴基斯坦、巴拿马、坦桑尼亚、ACSAD、IAEA、WMO、ICWC、IAH、IAHS。
重点领域3.2：湿地目标
- 评估作为水文循环调节器的湿地的重要性； 研究湿地恢复方法与开展监测；以及
- 鼓励湿地的保护。
建议开展的活动
- 评价湿地对洪涝的影响； 泥炭地的恢复，特别关注由于人为的变化和森林火灾引起的泥炭沼泽森林水文特性与生物多样性的变化；
关于湿地的地下水管理的研究； 包括地区实例研究在内的湿地生态水文学研究； 洪泛平原生态系统及其水文作用的研究； 有关不改变湿地的政策制订； 河床和湿地的同位素研究与重金属监测及研究；
侧重于冬季栖息地和鱼类过冬生存的冰层覆盖的河流生态学问题；
- 寒带地区，例如西伯利亚的森林砍伐对全球水/能量循环的影响。
合作的国家与机构：加拿大、印度尼西亚、马来西亚、荷兰、塞舌尔群岛、IAEA、WMO、IAH、IAHR、IAHS。
重点领域3.3：山区目标
- 完善脆弱的山区生态系统有关水的作用方面的认识，并且侧重于作为世界水塔的高山及其对全球水循环的作用和影响；
在洪水产生和缓解干旱方面，对存在的山区椙把氐卮嗷ス叵到衅兰塾敕掷啵?/LI> 评价土地利用与气候变化，特别关注人为的影响对高山水文系统特性的影响；
改善对世界不同山区的气候、水文学和生态学之间的相互关系的认识； 更好的认识不同高度山区减灾中水文学的作用，特别参照全球变暖的影响；
- 评估水在世界山区脱贫中的作用。
建议开展的活动
- 所有气候带山区综合的和各学科之间的关于气候、水文学和生态系统之间相互关系模拟的研究活动； 开发和完善评估和预测目前和未来的固态和液态山地水资源的观测和模拟方法，同时考虑到它们的季节和长期动力学特性；
评估气候变化和山区水体作为一种自然资源、一种生态系统要素和一种主要地貌因素的多重作用的其它方面的影响； 面向迅速的土地开发、旅游和娱乐的山区水资源管理；
评价全球变暖对雪和冰的数量与河流冰情的影响，特别侧重于极端冰堵塞事件的空间分布、频率和严重性； 改进对于融雪和雪加雨事件的物理水文模拟的能力；
开发包括新站网设计和应用梯度导向横断面在内的世界各种山区水源地的水文气象参数的可靠观测方法（降水、径流、蒸发、悬移泥沙、推移质泥沙）； 为了发展自然过程、土地利用与人类活动对水文学的作用的正确认识，特别是在土壤侵蚀、块体运动泥沙与营养物输送方面，建立各种尺度的实验流域（FRIEND网络）；
开发评估（包括快速评估）全球变暖对世界特别是发展中国家的各种山系的雪与冰川的影响的可靠方法与技术； 为改善山区人民的生活（食物、动力、供水、灌溉）对不同应用的枯水径流进行计算，以及为改善供水的山区局部集水，为可用资料缺乏地区进行水资源评价开发的可靠方法；
温带气候地区山区环境中的水的相互作用； 作为水资源的冰雪的评价； 冰雪高纬度现象的研究及其模拟；以及
- 北方山地雪的水文气候学与化学。
合作的国家与机构：阿根廷、加拿大、哥伦比亚、古巴、法国、德国、印度尼西亚、墨西哥、斯洛伐克、斯洛维尼亚、瑞士、CHR、ACSAD、WMO、IAHR、IAHS。
重点领域3.4：小岛和沿海地区目标
- 完善岛屿水文学的方法（特别是热带小岛）； 评价全球变化对小岛水文学的影响； 加强沿海地区的水资源管理；
为更好地阐述陆基活动对世界沿岸海洋的影响而进行的研究； 进行小岛与沿海地区环境中淡水椣趟ρУ难芯浚?/LI>
- 阐明寒带与全球水循环之间相互作用的机制，特别强调北方三角洲和汇入北冰洋的径流。
建议开展的活动
- 开发重点在小岛的优化利用热带岛屿水资源的合适的管理方法； 研究水库和沿海地区的侵蚀与沉积；
研究沿海地区地下水/地表水（包括海水）的相互作用； 沿海地区水管理实施指南； 从大陆块到沿海地区的地表水和要素通量的定量分析（与IGBP合作）；
与IAEA、FAO, IGBP LOICZ/JGOFS, GOOS合作，评价陆基污染源对沿海地区资源的影响；以及
- 沿海冲积含水层的海水入侵研究。
合作的国家与机构：加拿大、古巴、多米尼加、德国、印度尼西亚、马来西亚、荷兰、巴拿马、塞色尔群岛、土耳其、ACSAD、IAEA、IAH、IAHS。
重点领域3.5：城市与农村居住区目标
- 特殊气候地区都市水系统的相互作用的过程阐述和加强研究； 开发和应用用于相互作用分析的合适的模拟手段；
与主题5结合，为多学科的相互影响、适宜的知识与技术传输以及开展水管理人员、城市规划人员和卫生专业人员的培训计划创造条件；以及
- 研究低成本利用半咸水的技术。
建议开展的活动
- 水短缺条件下的城市需水管理工作； 干旱与半干旱区都市地区特殊需要的遥感资料的收集； 居民区水的再利用研究；
都市地下水问题的研究； 水、泥沙和固体废弃物都市沉积管理相互影响的研究； 都市径流收集利用的前景； 都市径流极端事件的处理； 都市地区详细的水平衡研究；
湿热带都市地区水生栖息地的研究； 用于都市水的需求的高分辨率（地形和土地利用）资料以及都市水资料（可靠性、稳定性、可用性）的收集与处理； 未来可持续城市水环境的水文、生物与化学过程；
都市水环境休闲系统（都市池塘、封闭水体、滨海地区）； 都市综合水模拟的创新方法； 寒冷条件下都市地区的水文过程（地表、地下和排污河流）； 寒冷条件下都市水子系统的相互作用；
寒冷条件下污染源控制、都市休闲环境和都市生态栖息地系统的特性；
- 寒带气候地区都市水相互作用的模拟；
合作的国际与机构：智利、古巴、印度尼西亚、马来西亚、荷兰、巴拿马、坦桑尼亚、WMO、IAH。 |
