关于黄河和《黄河颂》的急问~
黄院士:
本文主要论述黄河源区气象和气候的变化。具体来说，有三个方面:一是西北和黄河上游气候的年代际(年际)变化；二是源区径流和降水的变化；第三，未来这个地区的气候会发生什么变化。
黄河是我们的母亲河。由于气候变化和工农业用水量急剧增加，黄河下游径流量大幅减少，甚至断流，严重影响了华北部分地区的工农业用水和城乡人民的生活？用水。
受气候变化影响，1977年以来，我国北方发生严重干旱，造成重大经济和粮食损失。在所有灾害中，天气灾害占70%以上，干旱灾害占50%左右。20世纪90年代，黄河长期断流。近年来，已经采取了引水措施来杜绝这种现象。我们的研究主要基于黄河上游及其他地区气象站近50年的气象观测资料和黄河上游水文站40多年的径流资料。
首先说说中国西部降水的年代际(年际)变化。20世纪50、60年代，该地区年降水量偏少。20世纪70年代以来，西北和东部降水增加。到20世纪80年代，中国西北大部分地区的降水量增加了。20世纪90年代降水量增加了很多。但是我们要看到，黄河源区的气候变化与西北不同，而与华北西部、关中地区的气候变化相似，所以这个地区的降水在90年代大幅度减少，径流也减少了。
夏季，西北地区的降水集中在每年的5-9月，夏季降水占全年降水量的很大一部分。20世纪五六十年代，西北地区降水相对偏少，从70年代后期开始增加，特别是80年代，而黄河源区降水相对较好。而90年代西北降水增多的时候，黄河源区和上游降水偏少。
上世纪五六十年代，西北的春天比较干燥，但是到了80年代，西北的降水量开始增加，到了90年代，增加了很多。然而，20世纪70年代后，中国的气候发生了巨大变化。1977之后，华北变得干燥，西北地区降水开始增多。1977以后，黄河源区降水增加到80年代末，90年代开始减少。
秋季降水相对较少，但变化是一样的。上世纪五六十年代，西北地区降水较少。70年代西北地区东部降水开始增多，80、90年代黄河上游降水与关中地区相似，但总体仍偏少。
冬天主要下雪。50年代西北降雪很多，60年代也很多。70年代也很好，80年代更好，90年代还可以。
从历史上看，西北地区的降水有明显的年代际(年际)变化。经历了60、70年代的少雨期后，80年代以来年降水量有所增加，这种变化在春、夏、秋三季尤为明显。黄河上游年降水距平或季节降水距平的年内(年际)变化与西北地区明显不同。20世纪90年代，该地区年降水量减少，尤其是夏秋季。
虽然80年代黄河源区降水相对较多，但90年代有所减少。从温度来看，蒸发与温度有很大关系。1977以来，春夏两季全国各地气温不断上升，除长江上游和黄河上游若尔盖地区外，其他地区气温均有所上升，其中东北和华北地区升幅最高。全国秋冬季气温也明显升高。气温升高使蒸发量增加，导致径流量减少。气温上升导致雪线上升30 ~ 60m；；此外，气温上升有利于冰川融化。20世纪60年代以来，整个西北地区冰川面积减少了约1 400 km2。
以上是整个西北和上游源区的降水和气温变化，也就是说黄河源区的气候十年(国际)变化和西北不同。70年代后期以后，西北地区降水增加，90年代减少。
先说包括玛多、达日、兴海、若尔盖、红原在内的全区降水、气温、径流的变化。我们主要研究了唐乃海流域的降水、温度和径流的变化，包括红原、若尔盖、玛多、达日和兴海。该地区年平均降水量为522毫米，但年内(年际)变化较大，年变化约为4-7年。降水量主要在70年代和80年代增加，90年代减少。从气温来看，包括代表黄河上游的五个站，气温上升了很多，年上升幅度大概是65438±0.0℃，比较大。60年代气温距平-0.5℃，2000年大概是？+0.5 ℃,?增加了1℃左右，和华北地区差不多。
唐乃亥水文站50-60年代径流量较大，约200亿m3，90年代减少到6543.8+0.5亿m3。黄河下游断流除了与工农业用水量增加有关外，还与上游来水量减少有关。
该地区径流与降水具有相同的周期，年际变化周期为3~7年。对唐乃亥以上流量进行小波分析，径流变化周期距年代(国际)约20年。径流在20世纪70年代初和90年代相对较大，但在90年代后有所减少。异常在90年代初开始为负，几年后可能变为正。因此，无论从年际变化还是从十年(年代际)变化趋势来看，黄河源区径流量都将增加。
上游其他站的情况如下:玛多靠近黄河发源地，降水量变化不大，与全区基本持平；达日站虽然有一些波动，但是波动不是太大。当然，从气温来看，玛多和达日站的气温都在上升。
蒸发与温度有关。玛多站蒸发量有所增加，达日站蒸发量也略有增加，地面温度也有所上升，但幅度较小。唐乃亥站降水80年代增加，90年代减少，但减少幅度不大，但径流变化明显。兰州站流量变化趋势与唐乃亥站相似。由于唐乃海和贵德站平均气温升高，蒸发量增大，人类活动对兰洲站流量的减少程度大于比唐乃海站。从小波分析来看，兰州站径流量经历了一个少、多、少的过程，经历了20世纪90年代以来13年多的持续减少阶段，目前处于转折阶段。径流的年际变化也处于由小变大的转折时期。
以上分析表明，唐乃海以上黄河源区，包括红原、若尔盖、玛多、达日、兴海站的平均降水量变化不大。虽然从20世纪60年代至今，年降水量有所变化，但并不明显。60年代初至70年代初，降水相对较少；70年代中期至90年代初，降水相对较多；上世纪90年代至今，降水偏少。该盆地20世纪80、90年代气温变化特征偏暖，气温上升明显，比60年代高65438±0℃。
从黄河上游玛多和达日站的观测值也可以看出降水和气温的这些变化。根据唐乃海水文站的资料，从20世纪60年代中期到90年代初，黄河上游的径流量相对较大。但由于气温明显升高，蒸发量增加，工农业用水量和城乡人民用水量急剧增加，使得黄河上游径流量从上世纪90年代初至今呈急剧下降趋势。黄河上游的流量与本流域的降水关系很大，相关系数可达0.75，说明黄河上游的流量主要取决于降水。但从降水资料来看，虽然90年代黄河上游降水有所减少，但并不明显。那么，为什么黄河上游的流量下降得如此之快呢？这只能说明一方面蒸发量增加了，另一方面流域工农业、畜牧业和城乡居民用水量增加了。
最后，未来黄河源区的气候会发生什么样的变化。在未来，由于工业的发展，会排放越来越多的温室气体，导致大气中二氧化碳的浓度增加。现在大气中二氧化碳的质量分数比80年代初高30×10-6~40×10-6。根据《全球变暖》一书，2100年，地表温度上升幅度的预测有的是2℃，有的是3℃，有的是1℃。总的来说，气温是上升的，但升温幅度不确定。
根据我的学生高博士利用中国科学院大气研究所的气候值所做的计算，未来二三十年，黄河源区的气温会升高，降水量也会增加。虽然根据黄河上游径流小波分析结果和全球模式数值预报结果的外推，黄河上游降水可能增加，但气温上升明显，表明黄河上游蒸发量将继续增加， 而黄河上游的工农业生产和城乡用水也可能增加，因此可能导致上游径流量进一步减少，黄河源区生态进一步退化。
我的观点是，黄河上游适应气候变化和可持续发展，不仅要考虑以前的气候环境变化和现状，还要考虑未来几十年、几百年的气候水文变化。未来黄河上游升温，生态恶化，用水量增加。要实现可持续发展，必须把黄河上游的气候、水文、生态环境和可持续发展作为一个重要的系统科学问题来研究。我曾经就这个问题向政协人口资源环境委员会呼吁，他们也认同这个观点。
李吉均院士:
10年前，为了研究古冰川、青藏高原以及长期的气候变化和环境变化，我曾多次到黄河上游考察。关于这次会议，我想发表一些意见。
随着全球气温的升高和季风的变化，根据地质和气候记录，总的规律是高温高湿兼容，但气温和降水存在匹配关系，如高温高湿、低温低湿，即干旱、高温干旱和低温冷湿。几千万年来，西北地区一直以高温高湿、低温低湿的组合为主。按照这个预测，黄河上游不会再这样下去了，会变湿。7年前，我的一个研究生在研究西北干旱地区的荒漠化趋势时，得出了一个结论:真正的干旱地区是在新疆西部和河西走廊，那里的河流径流量从80年代末开始明显增加，但祁连山东部的半干旱半湿润地区明显是半干的。这怎么解释？我觉得主要是蒸发造成的。真正干旱地区的蒸发量也随着温度的升高而增加，但当地局地环流较强，冰川正在融化。也许高风水汽有什么变化。同样的表现是山上的径流增加，但哪一个占优势还不清楚，值得研究。这些因素使得新疆和河西走廊西部的径流量增加了10%以上。前年，石亚峰先生注意到了这个问题，称之为气候变迁，并对此进行了认真的研究，引起了学术界和社会的广泛关注。同时，包括陇东在内的北方半干旱地区的干燥是显著的，我很赞同蒸发的加强导致了这种变化。
随着全球气温升高，季风加剧，亚洲内陆正在变湿，这是地质记录告诉我们的，但没想到干旱地区很快也变湿了。在半干旱半湿润地区，由于蒸发量急剧增加，土壤失去水分，大气环流没有得到调节，来自海洋的水汽不足以明显增加降水量，从而造成干旱。青藏高原所有地方的泥炭都是在全新世气温升高，降水增加，气温升高，植被改善之后才发现的。冰河时期的气候非常寒冷干燥，在这种情况下植被非常贫乏，当然也不会有泥炭。需要多长时间改变，还要具体研究。现在新疆这部分的降雨量在增加，冰川融化，降水增加，局地环流，高海拔输送的水汽的比例真的是要详细研究。
我同意丑院士“停止生态破坏就不会有很多水”的观点。关键是看大的环境和气候。那么它停止做生态的事情了吗？应该这么做。我们去过几次黄河上游。80年代玛多的人说:虽然这个地方很差，但是我们青海省人均收入很高。为什么？即放羊，羊多，产值高。不过，听说这几年不行了。牲畜太多，草原超负荷，自己过不去。在上月举行的兰州分院成立50周年庆祝大会上，张新实院士应邀作了报告。他坚持要停止一切原始游牧，代之以人工草地放牧，因为原始游牧效益极低，破坏生态。当然，如何做到这一点仍然存在经济和政策调整的问题，但我们不能允许牧区无限增加牲畜的数量。随着我国的发展，工业化和城市化最终会解决这个问题。
黄河上游是黄河径流的主要形成区，其中兰州300亿m3，唐乃海约200亿m3。总的来说，兰州只是青藏高原的出海口。青藏高原是中国地貌的第一阶梯。第二步，黄土高原开始进入耗水区，北上银川、包头，到达大漠戈壁。用水量甚至更大。拐了一个大弯后，进入黄土区，泥沙大增。中国的构造格局到了西方之后，方向发生了变化:洛阳以东东北，洛阳以西西北。从渭河流域到兰州，西宁，祁连山北麓，再到天山北麓，现在的工业带就是这样布置的，古丝绸之路也是沿着这个方向。未来西北地区的工业、农业、各行各业的发展都需要水，水也应该集中在这个地方。
现在有一种想法，要把水堵在唐乃亥，内蒙古需要多少水就有多少水，关中地区需要水，工业带在这里，水的经济作用才能充分发挥。这是题外话。我们应该好好研究黄河。我们的水非常缺乏，尤其是在北方。一个研究生在答辩的时候，算了一笔账，显示西北地区每公斤小麦要耗费近3 m3的水。这种农业极其落后，最后应该废除，人口应该集中到生活条件更好的地方，这样生态也可以得到保护。黄河上游也是如此。牧民住游牧帐篷的日子并不好过。他们可以迁移到其他地方，因为原始游牧必然会带来生态破坏。
丑陋的樊姬院士:
我主要讲三个问题:一是黄河源区气候变化的特点，以干旱为特征；第二，是什么导致了干旱；再次，从大气水循环分析了源区边界水汽输送净流入量的变化，进而分析了降水和水汽输送的转折点。
黄河源区气候变化特征:黄河上游年平均气温从1961到2001明显升高。我觉得在我们国家除了西南地区都在明显升温，因为这个升温是十年(国际)的时间尺度。我们说的全球变暖是全球平均气温，但不同地区对全球平均气温升高的反应并不完全一样。例如，青海省东部的变暖比西部更严重。
黄河上游降水变化趋势是减少的，但不是很明显。从1961年到2001年，趋势变缓，没有年份的变化(跨年份)。这里有一个问题。总的来说，从全球范围来看，随着全球变暖，水分蒸发加剧，降雨量增加。但由于不同地区的反应不同，这里气温升高，降水减少。
黄河上游的蒸发量大大增加了。随着蒸发量的变化，人们普遍认为温度升高，蒸发量增大。但不久前，宁夏气象局的陈研究员做了一项工作，分析了宁夏所有站点的温度和蒸发的变化。结果表明，虽然气温明显升高，但蒸发量却下降。叶笃正先生说，他也是从国外资料中发现这一现象的。那么是什么原因造成的呢？陈作了进一步分析，指出蒸发不仅受温度的影响，还受风速的影响。于是，陈统计了宁夏风速的变化，发现随着气温的升高，风速明显下降，于是他提出了一个初步的想法，即风的减小对蒸发量的影响超过了气温的升高。
总的来说，黄河上游的气温升高是众所周知的。随着气温的升高，降水量的减少，蒸发量的增加，旱情十分明显。
干旱的原因是什么？可以从大气水汽输送的角度来看。因为黄河水是怎么上天的，当地的降水实际上是全球水循环的一个结果。全球水循环不仅是一个重要的物质循环，也是一个能量循环。太阳能将占地球表面积70%的海洋上的液态水转化为水蒸气，随大气环流输送到各个地方，在适当的条件下转化为降水，并释放热量。这其实是一个过程。
分析黄河源区，我们其实是按照经纬度来画这个区域的，看看通过边界输送的水汽量。根据NCEP再分析资料，降水实际上应该是这样的:有多少水汽流入，有多少水汽流出，有多少水汽从地面蒸发，空气中的水汽含量变化不大。这就是沉淀。如果很少或没有水汽进入，没有水汽流出，地面没有蒸发，就不可能有降水。此外，降水量与该地区的水汽转换率有关。这么多水汽流入，降水加上蒸发就会流出。如果沉淀效率高，流出量就会减少。我为什么要提这个？因为这和人工增雨有关。那么多水汽进去蒸发，可能会影响降水，所以会影响流出。希望以后可以用这种方法来诊断人工增雨的效率。
黄河上游全层QV变化。发现南北经向净水汽输送与降水有非常好的同步效应，完全同相，南北向正相关，东西向负相关。目前黄河上游的降水量与整个西北地区的降水量不一致。这段时间西北变湿了，但是黄河上游干涸了，这并不完全一致。从水汽的情况来看，西北的水汽大部分是西风带来的，所以东西方向的水汽输送增加。但根据资料显示，东西向水汽输送与黄河源区降水呈负相关。西边界流入，东边界流出。综合整个黄河源区的南北边界，恰好水汽的流入与降水的变化是一致的。
结论:为探讨黄河上游区域异常的影响因素，计算了黄河源区箱型各侧边界水汽净流入量的年际变化，分析了源区箱型各侧边界水汽输送与源区降水的相关性。结果表明，源区南、北边界层的水汽与源区的降水显著相关，相关系数超过了90%的可靠性标准。进一步讨论什么因素与黄河源区的水汽输送有关，即与西太平洋副热带高压的南或北以及季风的强弱密切相关。因此，我们得出结论，降水减少是整个大气环流年代际变化的反映。在这种情况下，很难采取任何措施来增加降水。如果只看黄河源区，那个地区每平方公里只有两个人，很难谈大规模的工农业生产。可以考虑把人迁出，不要过度放牧。但是这样的改善并不能增加降水量。怎么做才能增加降水？你无能为力吗？青海省自1998以来的人工增雨，根据调查和当地群众反映，增雨效果在作业区域和时间上是明显的，但目前黄河上游和青海湖周边每年人工增雨经费只有500万元，而且只是在夏季短时间内实施， 所以应该说在合适的情况下在黄河源区进行人工增雨是我们可以做的事情。
人工增雨可以增加降水的范围，即10% ~ 15%。不能过分夸大，这解决不了整个干旱问题。
傅云斌院士:
今天我主要想介绍刚刚通过验收的国家重点基础研究规划项目的成果，即中国人居环境演变和中国北方干旱趋势预测。根据本项目成果，从中国北方干旱的过去、现在和未来，为黄河源区径流和生态变化的讨论提供一些信息，供大家参考。
我们来看看北方干旱的现状。从用来表示最近五年干湿状况的三个指标，即降水量、地表湿润指数和干旱指数来看，北方大部分地区旱情十分严重，包括相当一部分与黄河相关的地区。据国家民政局统计，近10年干旱非常严重，占气象灾害总量的50%。尤其是最近五年，比之前的10年增长了10%，这就是现状。回过头来看，北方的干旱是在什么背景下形成的。内陆干燥度的变化从200万年到300万年前开始，干燥度突然增大，以后变得非常大。科学家还发现，这种变化可能与青藏高原的快速隆升有关。所以北方干旱和亚洲内陆干旱是长期形成的。
第四纪以来，地球轨道参数主要有四个周期，产生了相应的周期性干湿波动和干燥趋势。我们研究的最基本的结论是，在第四纪，北方的沙漠分阶段扩大，北方的干旱地区普遍变得越来越干旱。与末次盛冰期相比，末次间冰期毛乌素沙漠南缘边界向北移动了约250 km。近654.38+10万年的孢粉记录解释了岱海湖区全新世植被和气候变化的历史。2 900年以来，森林消失，植被覆盖减少，进入寒冷干燥期。
岱海古盐度和古温度的主要特征揭示了近3 000年以来的干旱趋势。长期的自然背景是，在几百万年到几千年的情况下，北方地区普遍形成了干旱的格局。最近100年是什么情况？近100年来，北方干湿变化有两种准周期变化，一种是20年左右，另一种是70年左右。最近50年来，北方大部分地区干旱少雨，气温升高，加剧了干旱的发展，尤其是华北和西北地区东部，半干旱区的边界呈振荡式向东南扩展。
北方大部分地区干旱的频率增加了，土壤湿度也减少了，包括我们关注的黄河源区，这是最近50年的情况。
在分带的情况下，西北和东部从80年代后期开始系统干旱，干旱呈振荡式向东和向南蔓延。
根据我们使用的径流资料，花园口的径流从20世纪60年代开始减少，兰州的径流从20世纪80年代开始减少。
20世纪70年代，黄河上游径流量骤减，其中人类活动造成的径流量减少占相当大的比例。
我们来谈谈未来。我项目建立了干旱趋势预测系统，提出了未来10~50年干旱发展趋势的预测意见，已上报国家有关部门。
工作体系包括三个部分:一是干湿状况自身变化规律，二是影响干旱的主要物理因子，三是区域和全球数值的模式情景预测。利用误差反向传播神经网络收集了约15条意见，得到了对未来10~50年预测的初步意见。在我们的实际预测中，所有的因素都是定量的，但是考虑到我们目前预测水平的可信度，只给出了一些定性的结果。
2010之前预测了四个区域，分别是东北、华北、华南、西北。西北和西部还有一个项目，所以我们没有做那个工作。从预报结果可以看出，大部分地区将持续干旱，尤其是华北南部可能会加剧，西北地区东部可能会转为湿润。2010到2020年，大部分意见认为由干旱转为缓解是有可能的，但是由于存在相反的意见，这个预测的可信度比较低。2020-2050年，西北地区东部可能偏湿，华北南部持续偏干。
还有一些其他的预测，如未来10~50年，中国北方极端旱涝频率增加，华北北部和南部干旱频率分别增加10%和20%；未来10~20年，黄河上、中、下游实测年径流量分别减少10%和20%。在气候干旱预测和土地利用变化预测的基础上，建立了水资源模型和社会经济变化驱动的需水量模型，预测未来水资源供需关系和缺水状况。结果是，未来50年，花园口径流量每10年减少5.7%，整个黄河每10年减少0.43%。据预测，我国华北大部分地区和东南部的年缺水量将达到100亿m？3。因此，建议在全球变暖和人类活动的共同作用下，在未来50年北方严重缺水的情况下，其他流域必须采用调水和非开发用水。
本项目专门用区域环境系统的模型讨论气候生态系统的过渡带，即半干旱地区恢复自然植被可能产生的气候和环境效益。该模式的主要特点是发展了一个简化的大气环境系统模式，可以考虑各种大气组分的变化，包括硫酸盐、气溶胶、黑碳气溶胶、沙尘气溶胶等。，并建立了一个新的水文过程模型。新的水文模型包括蓄满和产流两个过程，并考虑了降水的水平不均匀性。此外，土壤湿度的反演过程是发达的，因为土壤湿度对模拟干旱和半干旱地区的降雨极其重要。
在内蒙古半干旱地区，通过数值模拟，对不同土地利用方式下自然植被恢复25%、50%和75%后土壤水分和降水的变化进行了虚拟试验。可见，自然植被的恢复对区域水文条件有明显的影响。
虽然本实验是在内蒙古半干旱地区进行的，但这种方法是一种数值模拟实验方法，也可用于其他地区。如果需要了解黄河源区恢复自然植被可能带来的气候影响和环境影响，这个模型可能是一个可用的工具。
任继洲院士:
今天，许多院士和专家对气象、水文和个体生物学都作了精辟而深刻的阐述。黄河的源头问题已经得到了深入的研究。我就谈谈如何适应当前农业生态尤其是草原生态的变化。
黄河源头生态问题的根源是气候干旱。大家都同意，没有异议。此外，还有不合理的人为干扰。气候干旱我们无能为力，不合理的人为干扰取决于我们如何利用和管理，这是我们能做的。
河源管理的特点和难点。河湖源区一般属于高寒草原生态系统，自然条件恶劣，生态生产力低下。生产方式是适应高寒草原生态系统的适应性生产方式，是人类最早的仿生学。自适应生产模式看起来很简单，但实际上很有道理。还有藏族的生活家园，以草原畜牧业为主要生产生活方式。在藏传佛教文化的核心区，宗教文化具有系统性和保守性。在这个地方很难开展生态工作。如何治理？黄河源头的生态修复要在自然生态系统和社会生态系统综合治理的框架内寻求可持续发展，两者缺一不可。其具体任务是在确保生态安全的基础上，尊重藏族传统文化，合理组织适应性生产方式，减轻草原压力，创造藏族社会新的生产生活方式。这项任务十分艰巨，不仅是一个生态和自然问题，也是一个社会问题，因此我们应该坚持不懈地逐步形成新的生产和生活方式。
第一，战略措施是什么？一是确定发展方向，以畜牧业生产和生态安全为重点。建立一个完善的生态系统，包括土地、生物和社会。为什么鼠害这么严重？这几年老鼠被毒死了，其实它们的天敌也被毒死了，很严重。消灭了老鼠，就消灭了天敌。老鼠恢复的很快，而天敌恢复的很慢。有一次从俄罗斯经蒙古人民共和国去内蒙古，我看得很清楚，蒙古人民共和国上有雄鹰，草原不错。当我到达这里时，它是光秃秃的，所有的鹰都不见了。还原一个系统，不仅是植物系统，是整个系统，包括动物。