新华网丨陈骥、史海匀：人类活动和气候变化下的粤港澳大湾区水资源安全

近日，新华网以题为“陈骥、史海匀：人类活动和气候变化下的粤港澳大湾区水资源安全”报道了我校环境科学与工程学院副教授史海匀与香港大学土木工程系教授陈骥的合作评论文章。

现原文转载如下：

推进粤港澳大湾区建设，是习近平总书记亲自谋划、亲自部署、亲自推动的国家战略，是新时代推动形成全面开放新格局的新举措，也是推动“一国两制”事业发展的新实践。粤港澳大湾区位于中国华南地区，由香港、澳门两个特别行政区和广东省广州、深圳、珠海、佛山、惠州、东莞、中山、江门、肇庆九个珠江三角洲地区的城市组成，总面积5.6万平方公里，当前总人口7000多万人，经济总量约为10万亿元，是中国开放程度最高、经济活力最强的区域之一。在不远的未来，以香港、澳门、广州、深圳四大中心城市作为区域发展的核心引擎，推进大湾区建成具有全球影响力的国际科技创新中心，建成生态安全、环境优美、社会安定、文化繁荣的美丽湾区。

水资源安全是社会和经济发展的物质基础。在全球人口持续增长和气候变化日益加剧的背景下，随着工业化、城镇化和农业现代化的加速发展，水资源的供需矛盾日益突出，严重威胁到供水安全。预测显示，2050年粤港澳大湾区的人口将达到1.2亿到1.4亿，约为当前人口的2倍，这意味着在可预见的未来用水需求将持续增加。虽然大湾区所在的珠江流域地处湿润地区，多年平均降雨量约为1480毫米，其中一半左右的降雨可以转化为河流径流，但降雨年际间丰枯水量变化较大，且降雨时空不均，枯水期一般为10月至次年3月。在全球气候变化的大背景下，即使是区域气候的微小变化都可能导致水文循环过程的显著改变，从而引发越发频繁的极端水文事件。在区域尺度上，中国华南地区呈现显著的增温趋势；此外，人类活动影响加剧了这种趋势，相关研究结果显示：华南地区城市化建设的影响在1984年以后较为显著，造成了最低气温的额外升高趋势。另有研究显示，2020年全球气温直逼2016年历史高位，过去6年是有记录以来（1880年）最热的6年。以广东省为例，2020年全省平均气温22.8 ℃，较历史偏高0.9 ℃；全省平均高温（日最高气温达35 ℃以上）天数达31.8天，较历史偏多14.3天，是有气象记录以来最高值。这直接或间接导致了严重的极端水文事件，包括汛期洪涝与秋冬干旱的“双重打击”。2020年10月到2021年3月，广东省平均降水量仅为130.3 mm，较历史同期偏少58%；全省水库蓄水减少，大中型水库的总蓄水量比常年减少了44.8亿立方米。供水量的减少与需水量的增加形成了鲜明对比，进一步加剧了该地区的水资源安全问题。

在过去几十年中，粤港澳大湾区内最为严重的一次干旱发生在1963年。珠江流域内大部分地区春季降水量较历史偏少50%以上，年降水量则偏少20%左右，从而形成了全流域大旱，造成了巨大的经济损失。以广东省为例，从1962年10月到1963年5月全省无透雨，为当时自建国以来最长的连续干旱期。从1963年6月1日到1964年5月28日，香港只能有4日才1次每次只有4小时的供水。因此，为了缓解干旱对该地区水资源安全的压力，从20世纪60年代初开始，珠江流域内诸多水库（如东江流域的新丰江、枫树坝和白盆珠，北江流域的飞来峡和南水，西江流域的龙滩、天生桥和百色等水库）陆续建成并运行，在供水、发电和灌溉等诸多方面发挥了重要作用。

我们针对干旱造成的水资源安全问题开展了多方面相关研究。我们按照需水量变化特征将社会经济发展水平分为五个阶段，提出了一种同时考虑人口增长和社会经济发展水平的分阶段需水量预测模型来估算社会水资源需求量。该模型以人口作为最重要的驱动力，以GDP作为划分社会经济发展水平的指标进行需水量预测。该模型被证明适用于大湾区及珠江流域。基于该模型，我们得到了珠江流域未来需水量预测结果（至2100年）。结果显示：在中等发展预测情景下，整个珠江流域的需水量在2075年达到最大值，此前将保持增长趋势，而此后则呈现逐渐减少直至稳定的趋势。另外，通过分析不同未来气候变化情景下供水需水之间的差距，我们提出了一种综合考虑干旱持续时间和缺水程度的新指数用于识别不同严重程度（轻度、中度、重度和极端）的社会经济干旱事件。基于多种未来气候变化情景的预测结果显示：在大湾区，2021-2100年间将有可能发生持续时间为10~61个月的干旱。由此可见，在21世纪的剩余时间里，随着人口不断增加、气候不断变化，粤港澳大湾区的水资源安全问题还将面临前所未有的巨大挑战。

作为粤港澳大湾区的中心城市之一，香港近年来大力发展海水淡化以应对潜在的水资源安全问题。发展海水淡化需要考虑诸多其他方面的因素，例如抽水站及相关管道的位置、会否对人体和生态环境造成影响、如何妥善处理淡化后留下的高盐度水等问题。目前，香港海水淡化的运作成本较高（约为12.6元/立方米，比东江水的成本高约三成），可供应的总水量并不足以从根本上解决香港的水资源安全问题。因此，必须进一步把科研做透，降低生产成本。此外，国家已经展开大湾区“西水东调”工程，从顺德的西江水系引水，经广州、南沙、东莞，再到深圳，有望改变东莞、深圳和香港从东江取水的单一供水情况，保障粤港澳大湾区的水资源安全。

水资源开发利用问题不仅关系国民经济发展和生态文明建设，而且也是影响国家安全和地缘政治格局的重大问题。尽管在过去的几十年里，水资源综合管理已经取得了长足的进步，然而，在提高水资源（尤其是非传统水资源）利用能力方面仍然存在诸多挑战。由于不少国家和地区的传统水资源在数量上已被过度开发、在质量上已发生退化，因此，寻找非传统水资源并开发出相应的利用技术是解决水资源安全问题的科技核心。在全球水资源逐渐匮乏的形势下，为应对未来物理性缺水的严重压力，解决不同阶段水资源供需缺口，长期有效利用大气云水资源解决水资源短缺问题将是水资源利用的必然要求与发展趋势。王光谦院士团队率先提出并进行了一系列云水资源利用野外试验与科学观测、云水资源利用原理分析与过程模拟、云水资源利用效果评估与开发潜力分析等研究工作，为有效利用云水资源、解决水资源结构性短缺问题提供了科学依据和有力的技术支持。上述研究成果可为解决粤港澳大湾区水资源安全问题开拓新的思路。

作者简介：

陈骥，博士，香港大学土木工程系教授。清华大学学士、硕士，美国伊利诺伊大学香槟分校博士。曾在美国加利福尼亚大学圣迭亚戈分校从事博士后研究工作，于2004年起在香港大学任职至今。研究方向主要包括：水文水资源、气候变化、城市化影响、与水相关的自然灾害（洪水与干旱）、陆面水文过程、气候模式遥相关和遥感应用。曾担任Water Resources Research副主编(2010-2015)，目前担任3个SCI期刊（Journal of Hydrology，Journal of Hydro-environment Research和Stochastic Environmental Research and Risk Assessment）的副主编。曾任亚洲大洋洲地球科学学会(Asia Oceania Geosciences Society, AOGS)水文科学分会的当选主席 (2018-2020)。已指导毕业10名博士和出站4名博士后。

史海匀，博士，南方科技大学环境科学与工程学院副教授（研究员）。清华大学学士、博士。曾在香港大学从事博士后/高级研究助理工作，荣获香江学者奖（2014年）、深圳市海外高层次B类人才（2018年）。主要研究方向为数字流域、水信息学、气候变化、极端水文事件（洪水和干旱）、水资源可持续发展等。受邀作为30余种知名国际期刊的审稿人，4种国际期刊的客座编辑，IPCC第六次评估报告同行评审专家，并担任AOGS年会水文科学2个分会场的第一召集人。