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第14章 学生提高理科能力故事推荐(5)

陈中原说,如果按照他们的方法把50年来的泥沙通量再演算一遍的话,结果将是惊人的!泥沙通量的计算对于河口海岸、航道、海洋生态环境有着十分重要的影响;它还会涉及到环境工程设计当中的很多问题。如果还按常规的计算方法,河流环境工程的设计指标将遇到洪水期间水沙波动的挑战。

5.越赤道气流:意想不到的洪水诱因

一般人很难想象,南半球的强冷空气竟会穿越赤道,成为我国长江流域洪水的诱因。然而,中国气象科学院李曾中研究员的研究表明,越赤道气流正是我国长江特大洪水的“罪魁”之一。

我们可以把越赤道气流的影响进行复原:当南半球进入冬季时,南极爆发的强冷空气向低纬度移动,穿越赤道时,气团底部增温增湿,而高空仍然保持着冰冷状态,于是气团变得很不稳定。随着继续北上,气团变得越发不稳定。如果这时遇到其他的暖湿气流,就会产生特大暴雨等灾害性天气。

早在上个世纪30年代,北京大学李宪之教授留学德国时就曾指出,北半球的冷空气可以穿越赤道,影响另一半球。1987年,李宪之教授在“降水问题”的专着中提出了“宏观系统”的概念,并指出东半球冷空气的侵袭,是造成另一半球特大暴雨的重要原因。

李曾中发展了李宪之教授的理论。近年来,他分析了越赤道气流与我国大陆地区的降水关系,发现东半球夏季越赤道气流总量的多寡与大陆地区有代表性的336个站6~8月平均降水量有着十分密切的相关。而5月越赤道气流的强弱又可作为当年夏季越赤道气流总量多寡的一个预测指标。因此5月越赤道气流的强弱可以看作我国夏季洪涝灾害的信号。

李曾中通过与中国地震局的曾小苹研究员的合作研究发现,当某地出现大面积地磁场异常时,1~9个月后,该地区将会有特大暴雨、洪涝灾害发生。尽管其中的机理尚未完全清楚,但李曾中相信,利用地磁场异常资料,可以预测出未来洪涝灾害发生的地区;通过地磁学与气象学的交叉研究,长江流域的特大洪涝灾害是可以预测的。1998年,他们准确地预测出了以江西省贵溪为中心的最大暴雨中心。

尽管这一理论出现得很早,但是并没有得到学术界得普遍认同。李曾中认为这是一种新的思路,理应得到更多的支持。

32.阿拉伯数字

1、2、3、4、5、6、7、8、9、0,历来被人们称为阿拉伯数字。然而,这所谓的阿拉伯数字其实并不是阿拉伯人发明的。阿拉伯数字最早出现在古代印度,直到公元8世纪,才由印度天文学家毛卡传入阿拉伯地区,阿拉伯人称其为“印度数字”。后来,这种数字经过阿拉伯人的不断改进,又传入了欧洲,并很快传遍全世界,为各国所采用。

这套数字系统最先只有1、2、3、4、5、6、7、8、9,当时还没有“0”。“0”这个数字,在那时还是一个黑点。后来,又经过了几百年的演化,“0”才正式出现。直到那时,这套完整的十位数字才真正形成。

33.大自然也需要生存

有人说当代全球性环境问题,主要是由人的思维、决策与行为上的偏差引起的。这话一点儿不错,人的思维一旦偏离正确轨道,随之而来的必然是决策与行为上的失误。这里的问题就是处理好人与自然的关系。

怎样才能处理好人与自然的关系呢?

首先要树立一种正确的观念。实际上,人类的力量远比人类自己想象的小得多。但是人类曾经将“欲与天公试比高、人定胜天、战天斗地、战胜自然、控制自然……”等口号喊得震天响。而自然界作为一个大系统、大生命,人类岂能消化得了呢?我们可以把大自然看成是一张网,而人类只不过是网上的一根绳,人类在网上的每一个动作都会波及自身,并且是牵一发而动整张网。只有顺应自然才能得到自然的回报,否则必然遭到自然的报复。如同战争没有赢家。同样,人与自然对抗更没有赢家。人类毕竟不凡,已经在反思自己的行为。1992年联合国在巴西的里约热内卢召开了各国政府首脑级别的环境与发展大会,通过《二十一世纪议程》,与地球签订了“天人合一之约”——实施可持续发展战略。

我们还要有正确的行为。过去人类把自己的需求永远放在第一位,而无视自然界的对策。自然界也有对策吗?有。它的对策是获得“最大的保护”——力图达到对复杂生物结构的最大支持。既然这样,我们人类应该节省大自然的支出。

人类依赖大自然而生存,从自然界中索取物和能量,从而实现自己的需求。如果人类完全以自己的利益对待自然界,就具有掠夺自然的性质,大自然的资源就会入不敷出。这不是明智之举。我们再也不能见到动物就要穿裘皮大衣,见到野鸡马上就想烹饪。

在我国古代,人们就认识到保护生态环境的重要性并进行道德规劝:“先王之法,畋不掩群,不取糜夭不涸泽而渔,不焚林而猎。豺未祭兽,置罩不得布于野。獭未登鱼,网置不得入于水。鹰隼未挚,罗网不得张于溪谷。草木未落,斤斧不得入山林。昆虫未蛰,不得以火烧田,孕育不得杀,彀卵不得探,鱼不长尺不得取。彘不期年不得食。”这段话体现了朴素的生态保护思想。取之有时,用之有度,就像小家庭过日子一样,精打细算,就会节省很多支出,减少资源的浪费。

不幸的地球在哭泣,不幸的地球在告急。人类需要生存,自然是个大生命系统,也需要生存。人类活动必须兼顾人类生存和自然界生存的利益,实现两者的统一。

34.森林是抽水机还是引水器?

最近,有些专家表示,中国西部的缺水情况正在加重。其中除了气候干旱的原因之外,还有工业用水和农业灌溉上的浪费等人为因素。此外,认为人工造林种树也是加剧西部水资源紧张的原因之一。同时,有人把我国西部地区的退耕还林形容为:森林变成了“抽水机”。

日前,记者采访了中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所王彦辉研究员。王彦辉是中国林科院森林与水资源研究领域的首席专家,他谈了自己对我国西部生态环境建设中林水关系的一些看法:不能简单地把西部水资源紧张归结为退耕还林造成的。森林植被和水资源,作为控制生态平衡和影响生态过程的主要生态环境因素,同时作为人为活动影响生态环境的载体,在影响、改变、治理西部生态环境中起着重要作用,存在着十分复杂的相互关系,在西部生态环境建设中格外引人瞩目,如何处理好林水关系,是合理进行西部生态环境建设的一个关键方面。

1.“外行”说法没必要讨论

在西部缺水的地方,要具体环境具体考虑,宜林宜草。种树时,首先要考虑的,是逐渐恢复生态环境。

有人认为,不恰当的植树,会像“抽水机”一样,让整个地区的水源变得紧缺起来。在西部部分干旱地区,树很难种活,就必须要用河水或者是把地下水打上来去浇灌树木。这样的树涵养不了水分,反而消耗水分。在这种情况下,植树不能形成水的良性循环。这样的植树所消耗的水量比它能涵养的水量还要多,这就形成了一个“抽水机”。

也有人认为,森林是“引水器”,能够增加降雨。

王彦辉介绍,我国曾进行了很多卓有成效的森林水文学研究,都表明森林植被具有涵养水源、调节径流、改善水质、保护土壤和水环境的巨大水文作用,这是毫无疑问的,但森林增加降雨和涵养水源是两个概念。对于森林是“引水器”的观点,曾有学者做过研究。森林的确能增加一部分降雨,但只占百分之几的比例,只是有限地增加。和大气环流对降雨的影响相比,微乎其微。

“森林是抽水机还是引水器,这是截然不同的观点”,王彦辉认为,“但这两种说法都是不恰当的、不科学的,没有普遍意义,都是外行的说法,学术界没必要花时间来讨论这个问题。”

王彦辉表示,退耕还林工程也好,生态环境建设工程也好,目的是为了改善生态环境,不能说表面上水资源减少了,就不再植树了。要改善生态环境,坚持社会的可持续发展,有些方面就要做出牺牲。

但同时,在西部缺水的地方,要具体环境具体考虑,宜林宜草。种树时,必须要考虑耐旱的树种,根要能扎得很深,但是不一定长得很高,也不一定成材。首先要考虑的,不是要得到什么木材,而是要逐渐恢复生态环境。

我国人工造林面积居世界第一位,退耕还林工程更是举世瞩目。目前,我国开展退耕还林工程只有两年多的时间,《退耕还林条例》也是今年刚刚出台,因此,在退耕还林的整个工程建设过程中,还应细化技术规程和加强工程管理的力度。《退耕还林条例》规定,还林还草,以自然植被为主,优先保护现有植被,原则是正确的,但在许许多多的具体情况下怎样应用这些原则,需要具体的研究和模式。

2.“洋枪洋炮”打内战

耐人寻味的是,很长一段时间,国内学界关于森林植被与水的争论,因缺乏国内的科学数据,引用的都是国外的研究数据。

有关人士介绍,长期以来,在学术界存在很多争论:森林耗水,到底耗多少水?哪个树种耗多少水,在什么结构的时候耗水?森林植被的耗水特征是什么﹖没有人能够说得清楚。归结起来,就是缺乏过硬的科学研究。

而且更耐人寻味的是,很长一段时间,国内学界关于森林植被与水的争论,因缺乏国内的科学数据,引用的都是国外的研究数据。一位专家曾把这种现象比喻为“洋枪洋炮打内战”。

中国存在水资源数量不足和时空分布不均、水质下降、水环境恶化、旱涝灾害频繁、水土流失严重等生态环境问题,影响着社会经济的可持续发展。增加森林植被是解决水资源水环境问题的重要途径,中国正在开展空前的大规模林业生态环境建设,迫切需要生态水文学的科学理论和技术支持。

我国在森林植被与水关系研究方面,开展了一些基础研究,建成了一些森林水文野外观测站,但已有的森林水文学研究结果,存在内容完整性和系统性差、尺度偏小、过程单一、缺乏对森林植被的水分稳定性认识、不能预测森林植被的区域水文影响等不足,还没有形成能有效指导调控林水关系和进行流域水分管理的成熟理论和技术,现有的科学理论、方法和相关的技术成果远远不能满足国家重大生态工程的科学需求。同时,重大基础理论研究滞后问题制约了国家的宏观决策,也影响到植被恢复技术的选择,降低了顺利实施生态工程的科技保障水平。

我国水利建设和林业建设已经有几十年的历史了,为什么到目前,森林和水资源关系的问题,还存在这么多未知数?

王彦辉认为,首先,问题的根源在于部门利益冲突。我国的机构设置是条块分割,搞水的就搞水这一部分,搞林的就搞林,牵扯到交叉领域,非常难以进行,包括搞课题搞研究。另外,是社会发展阶段和科学发展阶段的原因。随着全球范围内环境问题的呼声日趋高涨,我国林业从林业工业向生态优先的转变是最近几年的事情。水利部门也同样,最早的水利是为农业、工业服务,没有考虑生态、可持续发展问题。过去的单目标,“单打一”,已经不适合现在可持续发展的要求,需要考虑多目标的问题。

现在,王彦辉和他的同事开展的“中国林业发展战略专题——植被建设与水资源合理配置战略问题”,就是旨在充分发挥森林植被的涵养水源、减免洪灾、改善水质的作用,考虑森林植被对缺水地区的影响,科学而详细地进行林业生态环境建设规划,结合全国和区域水资源管理及综合配置规划,以保障我国社会、经济、生态环境的可持续发展。

3.谁挤占了谁?

多年来,生产和生活用水挤占了生态用水,而不是生态用水挤占了生产和生活用水,现在是归还挤占的生态用水的时候了。

目前,社会上存在的一种观点认为,西部地区是因为植树造林用掉了宝贵的水资源,种树把用水的比例加大了以后,就会减少农业、工业用水,以及生活用水。这样,是做了一件并不是十分有意义的事情。

针对这种观点,王彦辉认为,是多年来生产和生活用水挤占了生态用水,而不是生态用水挤占了生产和生活用水,现在是归还挤占的生态用水的时候了,应该将长期忽略的生态用水列入水资源配置计划。

目前,生态用水得到了承认和认可,是一个认识上的进步,但还有很多具体问题。生态用水怎样归还?怎样降低生态恢复的成本,如何在生态和生产、生活用水之间找到最优的平衡点?现在,依然存在生态用水数量的计算依据缺乏实验基础的问题,在计算生态用水时不仅要包括地表水、地下水,还应该包括土壤水。

王彦辉说,计算项目的完整,是将生态用水纳入水资源配置计划的基础工作。

4.节水是关键

生态环境建设的出发点,应该是在目前的技术和经济力量可及的前提下,首先修正那些破坏生态平衡的人为行为和改变那些不当的人为行为造成的生态环境退化结果。

王彦辉谈到,西部生态环境问题分很多方面,造成这些生态环境问题的原因既有人为的,也有自然的,人为原因对不同生态环境问题所起的作用是不同的。生态环境建设的出发点应该是在目前的技术和经济力量可及的前提下,首先修正那些破坏生态平衡的人为行为和改变那些不当的人为行为造成的生态环境退化结果。

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